Центробежные сепараторы или концентраторы, уже более двадцати лет используются в отечественной обогатительной промышленности и, будучи широко распространёнными в золотодобывающей отрасли, имеют хорошую теоретическую базу в российской горной науке и неплохой практический опыт применения на предприятиях. Однако, горная промышленность не стоит на месте и в эксплуатацию вводятся всё более сложные месторождения, отрабатываются новые участки действующих рудников, требования к рентабельности возрастают. Такой ход дел задаёт особые требования к технологии и в целом к переработке сырья, поэтому разные ЗИФ и ОФ совместно с исследовательскими институтами имеют свой уникальный опыт применения различных центробежных сепараторов в технологических схемах. Информация о некоторых схемах применения концентраторов будет изложена в этой статье
Рис.1 Принципиальная схема массообмена во флюидизируемой постели
Прежде всего, следует кратко прояснить принцип работы концентраторов с периодической разгрузкой. Принципиально, центробежные сепартаоры относятся к гравитационному типу оборудования, основной рабочий орган машины это ротор с рифлёным обогатительным конусом, в который через равномерно расположенные отверстия в стенках конуса подаётся флюидизационная вода (рис 1), существуют так же концентраторы, в которых разрыхление постели осуществляется другими методами, но так как основное распространение в промышленности получили концентраторы с флюидизационной (подпорной) водой для разрыхления постели, в данной статье мы будем касаться именно таких машин. Ротор вращается со скоростью, позволяющей достичь центробежную силу тяжести в диапазоне от 30G до 400G как заявляют некоторые производители. В то же время поддаваемая под давлением флюидизационная вода имеет противоположный, центростремительный вектор воздействия. Пульпа питания, подаваемая в конус концентратора, расползаясь по стенкам, попадает в поле действия этих сил и формирует флюидизационную постель в рифлях конуса. Внутри постели возникает постоянный массообмен между вновь поступающей пульпой и содержимым постели, из которой «выдавливаются» менее плотные частицы. Таким образом, происходит накопление ценного компонента в течение всего времени цикла, продолжительностью, в зависимости от схемы и перерабатываемого материала, от 15 до 120 минут.
Большим преимуществом является то, что при своих небольших размерах концентратор имеет колоссальную эффективную интенсивность переработки руд, и, соответственно, высокую удельную производительность машины. Кроме того, достигается высокая эффективность извлечения даже тонких частиц металла за счёт того, что разделение происходит в центробежном поле, в котором удельная масса минерала увеличивается в десятки раз, соответственно и разница между массами менее плотных и более плотных частиц существенно увеличивается, что и позволяет металлу более эффективно конкурировать с пустой породой. См. рис 2
Рис.2 Масса веществ в центробежном поле
Концентраторы широко вовлечены как в переработку руд благородных металлов, так и в переработку россыпей, а также техногенных отвалов. Ниже будут представлены зарекомендовавшие себя схемы внедрения концентраторов
Наиболее широкое распространение концентраторы получили в рудных схемах на ЗИФ в закрытом цикле измельчения, принципиальная схема установки представлена на рисунке 3:
Рис.3 Принципиальная схема установки концентратора в цикле измельчения ЗИФ
В данной схеме концентратор стоит на сливе мельниц и работает в длинном цикле обогащения от 60 до 120 минут, под циркуляционной нагрузкой. При таком расположении концентратор хорошо работает под 100% номинальной нагрузкой, и даже возможно некоторое превышение номинала на 10-20%. Руда, проходя первичное измельчение в первой мельнице, вскрывает наиболее крупные частицы металла, которые сразу после мельницы проходя через концентратор оседают в рифлях и не подвергаются риску переизмельчения. Хвосты концентратора через гидроциклон попадают на вторую мельницу, где доизмельчаются вскрывая более мелкий металл, который снова остаётся в концентраторе. Таким образом, к концу цикла обогащения, концентрат имеет довольно высокое содержание металла от 300 до 1500 г/т, при этом извлечение по операции в зависимости от типа руды может достигать 60-70%.
Особенности технологических настроек в схеме:
Рис.4 Принципиальная схема установки концентратора на второй стадии обогащения
Показательным является применение концентраторов с периодической разгрузкой на второй стадии обогащения. Чаще всего они перечищают хвосты концентраторов, которые стоят в цикле измельчения, по схеме указанной выше (рис 3), но так же могут перерабатывать хвосты/промпродукт других гравитационных приборов (отсадочных машин, винтовых сепараторов, столов и т.п.). Чаще всего на фабриках схема реализации пречестной гравитации на концентраторе выглядит, таким образом, как это изображено на рисунке 4. Хвосты первичной операции обогащения поступают на гидроциклон и перелив тонкого класса, через защитный грохот, поступает на концентратор. Для такой схемы установки концентратора характерен открытый цикл, высокое гравитационное ускорение, низкая плотность пульпы и короткие циклы обогащения (5-30 мин в зависимости от дальнейшей схемы). В таком формате концентратор позволяет доизвлечь из потока тонкого материала свободный метал «проскочивший» первичную стадию, и частицы металла с «летучей» гидравлической формой. Извлечение по операции может находиться на уровне 20-30%, при этом прирост к сквозному извлечению может достигать 7%.
Концентрат будет характеризоваться относительно низким содержанием (степень концентрации 20-50 раз), но высоким выходом концентрата из-за частых разгрузок. При данном применении баланс концентрации ценного металла и извлечения варьируется в зависимости от дальнейшей схемы переработки.
Особенности технологических настроек в схеме:
Рис.5 Принципиальная схема установки концентратора STL на хвостах флотации
Применение концентраторов на хвостах флотационного отделения является дополнительной, вспомогательной операцией, и может применяться как на ЗИФ, так и на полиметаллических ОФ, где золото является побочным продуктом переработки. Специфика применения схожа с применением концентраторов на второй стадии обогащения (рис 4), концентратор так же работает на высоких оборотах и с короткими циклами обогащения. Однако в данном случае концентратор несёт скорее функцию контрольной операции (рис 5). В случае с сульфидными рудами, концентратор добирает из потока свободное тонкое золото, которое не было извлечено в первичном гравитационном извлечении из-за высокой конкуренции сульфидных минералов, и не попало в сульфидный концентрат из-за плохой флотируемости не ассоциированных с минералами золотин. В текущем своём составе (после флотации) материал, подаваемый на концентратор, не содержит большого количества сульфидов, что не создаёт конкуренции тонкому, свободному золоту. По такой же схеме работает концентратор на хвостах флотации полиметаллических руд. После извлечения целевого минерала флотационными методами, концентратор извлекает в товарный концентрат «побочное золото».
В схемах ЗИФ, концентрат концентратора по текущей схеме может быть использован по разному, может быть отдельно доведён на модуле интенсивного цианирования до катодного золота, либо же вместе с флотоконцентратом направлен в процесс CIL/CIP или же подмешан в товарный концентрат. Доводка данного концентрата гравитационными способами обычно малоэффективна, и характеризуется большими потерями.
Особенности технологических настроек в схеме:
Рис.6 Принципиальная схема установки концентратора при отработке россыпных месторождений благородных металлов
Благодаря своим высоким технологическим характеристикам концентратор Knelson неплохо зарекомендовал себя и в переработки россыпных месторождений благородных металлов. При этом концентратор может выступать как в роле первичного прибора, так и в качестве вторичного аппарата после промывочного прибора, шлюза. Однако и в том и в другом случае специфика его работы будет примерно одинаковой. Рассмотрим оба варианта применения (рис 6).
В первом случае материал, проходя дезинтеграцию на скруббере просеивается по первичному классу и поступает на грохот. Ячея грохота подбирается с учётом максимальной крупности металла в песках и с учётом максимального допустимого класса, который может быть подан на концентратор, в случае с аллювиальными месторождениями максимальная допустимая крупность может достигать -6мм. Далее подрешётный продукт поступает либо напрямую на концентратор, но в этом случае необходимо учитывать объёмную производительность машины, которая может лимитировать производительность по твёрдому. Другим вариантом может быть закачка подрешётного продукта на гидроциклон для удаления не продуктивного тонкого класса (шламов) и излишек воды, при этом класс, удаляемый из процесса, определяется исходя из минимального размера частиц металла в песках.
Далее классифицированный материал поступает на концентратор. Режим работы концентратора на россыпных схемах может сильно различаться в зависимости от первичного материала и от конечного продукта, который необходимо получить. Если в качестве примера брать аллювиальное месторождение золота или самородной платины с промывкой речных песков чей состав не характеризуется большим количеством тяжёлых шлиховым минералов, то наиболее эффективно, применять длинные циклы со стандартным центробежным ускорением. Т.к. в переработке аллювиальных месторождений металл свободный и относительно крупный, и т.к. качество концентрата носит более экономически важное значение, чем извлечение, цикл концентрации может варьироваться широких рамках вплоть до 12 часов при этом содержание в концентрате может достигать нескольких килограмм на тонну.
Особенности технологических настроек в схеме:
Применение концентратора на техногенных отвалах, особенно там, где минералогический состав сложный и изобилует множеством тяжёлых не целевых минералов, методика применения концентратора может разительно отличатся. В этом случае, когда металлы залегают в тонких классах, и режим работы концентраторов отстраивается с учётом двух факторов, выход концентрата и заданное значение в концентрате
Гравитационные сепараторы центробежного типа зарекомендовали себя как крайне эффективный элемент схемы в технологических цепочках современных предприятий перерабатывающих руды и пески благородных металлов, а так же попутно добывающие золото из полиметаллических руд.
Несмотря на постоянное вовлечение в переработку месторождений с всё более упорными рудами и низкими содержаниями, где классические гравитационные методы оказываются не эффективными, или служат лишь для грубого разделения по технологическим веткам, концентраторы остаются единственным гравитационным методом, способным эффективно, с минимальными операционными затратами, обеспечивать извлечение металлов на различных этапах обогатительной схемы.
Компания «Сервис ТехноПром» осуществляет поставку, запуск оборудования в эксплуатацию, сервисное обслуживание и техническую поддержку клиентов. Мы готовы оказать всестороннюю помощь в подборе технологического оборудования для вашего проекта, дать консультации по применению концентраторов STL в вашей технологической цепочке и рекомендации по построению схемы с использованием концентраторов STL при разработке участка «с нуля»
