автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование основных параметров ленточного магнито-флокуляционного концентратора для доизвлечения мелкого золота из отвальных продуктов золотодобычи

Введение.

Глава 1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований гравитационных методов обогащения.

1.1. Практика применения гравитационных методов в обогащении.

1.2. Использование магнито-флокуляцоных приборов для усовершенствования технологии гравитационного обогащения.

1.3. Выводы. Постановка задач исследования.

Глава 2. Теоретические основы гравитационной сепарации минералов в потоке гидросмеси.

2.1. Физическая модель процессов переноса, осаждения и извлечения частиц из потока гидросмеси.

2.2. Аналитические зависимости для расчета характеристик гидросмеси и распределения частиц по длине канала.

2.3. Основные параметры, определяющие осаждение и извлечение частиц в рабочей зоне гидрошлюза.

2.3.1. Приведенная гидравлическая крупность частиц.

2.3.2. Приведенный коэффициент массопереноса.

2.3.3. Параметр поглощения.

2.3.4. Коэффициент гидравлического смыва.

2.4. Рекомендации по повышению эффективности извлечения в магнито-флокуляционных концентраторах.

Глава 3. Исследование условий формирования активной зоны магнитофлокуляционного концентратора.

3.1.Закономерности магнитной флокуляции сильномагнитных тонкоизмельченных материалов.

3.2. Магнитная флокуляция в неоднородных полях.

3.3. Формирование активной зоны магнитогравитационного шлюза.

Глава 4. Лабораторные и промышленные испытания основных конструкций концентраторов приставок магнито-флокуляционных.

4.1. Лабораторные исследования характеристик КПМФ с возвратно-поступательным движением магнитной системы.

4.2. Конструкции и характеристики КПМФ с неподвижной магнитной системой.

4.3. Опытно-промышленные испытания концентратора приставки магнито-флокуляционного КПМФ-4Л (Л - ленточный).

4.4. Технико-экономическое обоснование применения ленточного концентратора приставки магнито-флокуляционного КПМФ-4Л для условий ГГП «Амурзолоторазведка» Амурской области.

Повышение добычи из россыпных месторождений ценных компонентов (золота и др.) является одной из важнейших государственных проблем. Ввиду резкого снижения содержания золота в разработанных россыпях, а так же уменьшения крупности золотин в питании, возникает необходимость в разработке эффективной технологии извлечения тонкого и мелкого золота из отвальных продуктов золотодобычи. Стандартная техника обогащения становится слишком малоэффективной для частиц золота крупностью менее 0,25 мм. Это заставляет совершенствовать старые и разрабатывать новые методы и аппараты улавливания тонких и мелких частиц полезного компонента и их обогащения.

Положение ухудшается как резким снижением содержания золота в разработанных россыпях, так и уменьшением крупности золотин в питании: массовая доля золота в отрабатываемых песках снизилась в 7-8 раз, а средняя крупность золота - в 2,5-3 раза. В промышленное освоение в большинстве случаев передаются россыпи, а также техногенные месторождения с преобладанием золота крупностью 0,25-0 мм, причём «бортовое» содержание составляет уже 0,5 г/т и менее. Это требует для поддержания или увеличения уровня добычи золота соответственного увеличения производительности по объему перерабатываемой пульпы, а последнее в столько же раз увеличивает потери мелкого и тонкого золота в эфельных хвостах.

На многих золотодобывающих предприятиях потери ценного компонента в виде тонкого и мелкого золота, достигают 30% от всего количества его в исходной руде. Поэтому успешное решение проблемы доизвлечения тонкого и мелкого золота является крайне важным, поскольку это позволит существенно улучшить технико-экономические показатели работы золотодобывающих предприятий.

Актуальность темы определяется тем что, одним из перспективных методов извлечения тонких частиц золота из эфелей первичного обогащения является разработанный метод улавливания тонкого золота с помощью магнитно-флокуляционных приборов (МФП). Широкое применение данного метода сдерживается, в частности, недостаточной изученностью гидродинамического и магнитодинамического процессов, происходящих в данном аппарате при обогащении золотосодержащих руд. Существует также много нерешенных технологических проблем, препятствующих использованию магнито-флокуляционных приборов в широких масштабах. Дальнейшее расширение использования магнито-флокуляционных шлюзов для извлечения тонких частиц золота из руд рассыпных месторождений связано с необходимостью углублённого изучения гидродинамических и магнито динамических процессов, происходящих при обогащении тонкодисперсных руд на этих аппаратах.

Таким образом, обоснование основных параметров ленточного магнито-флокуляционного концентратора позволяющего доизвлекать тонкое и мелкое золото из отвальных продуктов золотодобычи, является актуальной научной задачей.

Цель работы. Разработка физической модели процесса прохождения минералосодержащей суспензии через рабочую зону гидравлического шлюза, установление зависимостей для обоснования основных конструктивных и технологических параметров ленточного магнито-флокуляционного концентратора, применение которого позволит доизвлекать тонкое и мелкое золото из отвальных продуктов золотодобычи.

Научная идея работы заключается в увеличении эффективности улавливания тонкого золота в магнитно-флокуляционных концентраторах слоем магнетитового «меха» который постоянно регенерируется вращающимся магнитным полем, возникающим при движении этого слоя относительно систем постоянных магнитов с чередующейся полярностью.

Методы исследования. Обобщение существующих теоретических и экспериментальных данных, имеющихся в изучаемой области, их критический анализ. Теоретическое исследование процесса разделения в МФП, математического моделирования и экспериментальное исследование процесса с последующей обработкой экспериментальных данных на ЭВМ.

Защищаемые научные положения и новизна:

1. Разработана физическая модель процесса прохождения минералосодержащей суспензии в рабочей зоне гидравлического шлюза, учитывающая влияние слоя магнетитовых флокул на процесс устойчивого осаждения (захвата) золотин;

2. Для обеспечения наибольшей эффективности работы КПМФ необходимо магнитное "шевеление" слоя флокул образующих улавливающую постель шлюза, которое реализуется вращающимся магнитным полем, возникающим за счет движения ленты над магнитной системой, при котором материал постели перемещается параллельно поверхности магнитной системы;

3. Установлены оптимальные параметры движения ленты над магнитной системой. Скорость движения ленты относительно магнитной системы с максимальной скоростью 0,4 шага полюсов в секунду.

4. Относительное время работы КПМФ с подвижной лентой над магнитной системой в 2,5 раза больше, чем у КПМФ с неподвижным шлюзом над магнитной системой, без снижения степени извлечения тонких золотин.

Достоверность научных положений и результатов выводов и рекомендаций обеспечиваются:

- аналитическими и экспериментальными исследованиями, проведенными в лабораторных, полупромышленных и промышленных условиях;

- многократным дублированием основных экспериментов, усреднением экспериментальных данных, использованием теории вероятности и математической статистики;

- сходимостью разработанных конструктивных и технологических параметров ленточного магнито-флокуляционного концентратора, полученных аналитическим методом, с данными практики, расхождение между которыми не превышает 15%.

- сопоставлением расчетных значений, полученных из аналитических зависимостей, с экспериментальными данными, которое показало, что расхождение между ними укладывается в доверительный интервал с вероятностью 0,95.

Практическое значение работы состоит в определении основных параметров конструкции концентраторов приставок магнитно-флокуляционных и разработке методики их выбора и расчета в рекомендуемых ленточных конструкциях схемах этих машин.

Реализация работы. Методика выбора и расчета основных параметров концентраторов приставок магнитно-флокуляционных применялась при разработке концентраторов приставок магнитно-флокуляционных принятых в эксплуатацию на участке «Верхний Ингагли» ГГП «Амурзолоторазведка» Амурской области, а также на драге № 231 участка Монголи ОАО «Соловьёвский прииск» Амурской области, на участке «Ципикан», Бурятия.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены:

- на научных симпозиумах «Неделя горняка - 98», «Неделя горняка -2000», «Неделя горняка - 2001» (Москва, МГГУ);

- на Третьей экологических конференциях молодых ученых (студентов и аспирантов) (Москва, МГГУ, 25.04.1999); на выставке «Золото 2000», «Золото 2001» (Москва, ВВЦ).

Публикашш: По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных статей, получен патент РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, включает 40 рисунков, 24 таблицы, список литературы из 79 наименований, 5 приложений.

Заключение

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи, обоснование основных параметров ленточного магнито-флокуляционного концентратора, применение которого позволит доизвлекать тонкое и мелкое золото из отвальных продуктов золотодобычи.

Выполненные в работе исследования позволили сделать следующие основные научные и практические выводы и рекомендации:

1. Механизм работы магнито-флокуляционного концентратора, для доизвлечения золота из отвальных продуктов золотодобычи, в котором улавливающий слой движется относительно магнитной системы, позволяет увеличить эффективность обогащения на 10-12%.

2. Разработанная методика расчета и полученные уравнения, которые устанавливают связь характеристик материала, формирующего постель, с параметрами активной зоны магнито-флокуляционного шлюза.

3. На основании предложенной физической модели разработана и изготовлена новая полупромышленная модель ленточного магнито-флокуляционного концентратора, которая позволила практически оценить технологическую эффективность их работы и обосновать основные конструкторско-технологические параметры.

4. Проведенные на этой модели экспериментальные исследования, позволили установить оптимальную скорость движения магнетитового слоя относительно магнитной системы - 0,4 межполюсных расстояний в секунду, что соответствует частоте вращения магнетитовых флокул слоя - 0,4 Гц, при которой обеспечивается максимальное улавливание полезного компонента.

5. Установлено для магнито-флокуляционных концентраторов с подвижной магнитной системой, в режиме обратного хода снижение времени набора осадка вдвое и увеличение в 2,5-3 раза времени устойчивой работы слоя по накоплению золота, чем у магнито-флокуляционных концентраторов с неподвижной магнитной системой.

-1436. Для магнито-флокуляционных концентраторов с подвижной магнитной системой установлено равномерное распределение материала по всем полюсам, уменьшение времени формирования активной зоны, увеличение устойчивости к повреждениям сфлокулированного слоя, необходимость размещения на ленте порожков препятствующих соскальзыванию материала.

7. Расчетный экономический эффект, выполненный для условий ГГП «Амурзолоторазведка», при использовании одного концентратора КПМФ-4Л на доводке отвальных продуктов золотодобычи составит 305тыс. рублей в ценах 2000 года.

1. Андреева Г.С., Горюшкина С.Я., Небера В.П. Переработка и обогащение полезных ископаемых россыпных месторождений. - М.: Недра, 1992.

2. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М.: Недра, 1993.

3. Потемкин С.В. Разработка россыпных месторождений. М.: Недра, 1995.

4. Дробаденко В.П., Потапова Т.С., Кисляков В.Е. Гидротехнические сооружения при разработке россыпных месторождений. М.: Недра, 1992.

5. Дробаденко В.П., Гриневич В.В., Хныкин В.Ф. Гидромеханизация производственных процессов разработки россыпных месторождений. -Магадан, 1981.

6. Технология разработки золоторудных месторождений. /Неганов В.П., Коваленко В.И., Зайцев Б.М. и др. п/р В.П. Неганова. -М.: Недра, 1995.

7. Замятин О.В. Зависимость извлечения зерен тяжелых минералов от длины шлюза.// Цветные металлы, №6, С. 87-89, 1973г.

8. Замятин О.В. Критерий эффективности концентрации шлейховых минералов при обогащении песков на шлюзах.// Цветные металлы, №11, С. 8183, 1974.

9. Бажбеук-Меликов Н.К., Какташев А.Е., Мацуев Л.П. Практическое руководство по эксплуатации промывочных установок и шлихообогатительных фабрик. ВНИИ-1, Магадан, 1975.

10. Фоменко Т.Г. Гравитационные процессы обогащения полезных ископаемых.-М.: Недра, 1966.

11. Raju, R.Garde, Journal of the Hydraulics Division. Proc. Of Am. Soc. Of Civ. Eng.March, 1970.

12. Миллионщиков М.Д., Ибрагимов M.X., Субботин В.И. и др. Гидродинамические исследования труб с шероховатыми стенками. Пристенное турбулентное течение. 4.1. Новосибирск. Изд. СО АН СССР, 1975, с.226.

13. Ибрагимов М.Х. Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах. -М.: Атомиздат, 1978.

14. Справочник по гидравлическим расчетам/ п/р Киселева П.Г. -М.:Стройиздат, 1974.

15. Медзвелия М.Л. Экспериментальные исследования гидравлического сопротивления при движении жидкостей разной вязкости в открытых руслах: кандидатская диссертация М., 1992.

16. Кизевальтер Б.В. Теоретические основы гравитационных процессов обогащения., М.: Недра, 1979.

17. Тихонов О.Н. Введение в динамику массопереноса процессов обогатительной технологии. JI. Недра, 1973.

18. Market Corner // Int.Gold Mining Newslett., 1992, 19, №8, p.127.

19. Петровская H.B. Самородное золото. M.: Недра, 1973, с.347.

20. Козицын В.А., Плеханов К.А., Шевелева Л.Д. Стратегические направления развития производства драгоценны металлов современного медерафинировочного предприятия //Цветная металлургия, №4,1999, с. 16-18.

21. Суздальницкий М.Л. // Обогатительный шлюз. А.С. №1801578, СНГ, МКИ 5 ВОЗВ в/70, опубл. 15.03.92г., бюл. №10.

22. Кисляков В.Е., Михайлов А.Г. // О возможности попутного извлечения золота на дробильно-сортировочных фабриках. В кн.: Обогащение руд. Иркутск: ИПИ, 1982, с. 146-149.

23. Кармазин В.И., Кармазин В.В. Магнитные методы обогащения. М.: Недра, 1984, с.416.

24. Кармазин В.И., Кармазин В.В. Магнитные методы обогащения. М.: Недра, 1978, с.340.

25. Кармазин В.В. и др. Новые направления глубокого обогащения тонковкрапленных железных руд. М.: Наука, 1964.

26. Егоров B.JI. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения руд. М.: Недра, 1977.

27. Справочник по обогащению руд. Основные процессы// п/р Богданова О.С. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, 1983, с.381.

28. Деркач В.Г., Колычев П.А. Специальные методы обогащения полезных ископаемых . М., Металлургиздат, 1956г

29. Гусев И.Н., Гусева Е.И., Зайчик Л.И. Модель осаждения частиц из турбулентного газодисперсного потока в каналах с поглащающими стенками. " Механика жидкости и газа" № 1,1992г

30. Karmazin V.V. Teoretical assessment of technological potential of magnetic and electrical separation. "Magnatic and Electrical Separation" V. 8. 1997 OPA.

31. Кармазин B.B., Закиева Н.И. Технологические возможности магнито-флокуляционной сепарации тонких классов золота из руд россыпных месторождений. Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ, выпуск 4. М., 1995г.

32. Тихонов О.Н. Теоретические основы сепарационных процессов обогащения полезных ископаемых. Л.: ЛТИ, 1978.

33. Тихонов О.Н. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. -М.: Недра, 1984,

34. Электрические и магнитные методы сепарации. Сб. статей, п/р Плаксина И.Н. Некоторые закономерности магнитной флокуляции тонкодисперсных сильномагнитных материалов. Кармазин В.В., М.: Наука, 1965, с.79-92.

35. Плаксин И.Н., Кармазин В.И., Олофинский Н.Ф. и др. Новые направления глубогого обогащения тонковкрапленных железных руд. М.: Наука, 1964.

36. Электрические и магнитные методы сепарации. Сб. статей, п/р Плаксина И.Н. Зависимость эффективности процесса сухой центробежной магнитной сепарации от частоты магнитного поля. Кармазин В.В., М.: Наука, 1965, с.68-77.

37. Кармазин В.И. Современные методы магнитного обогащения руд черных металлов. Госгортехиздат, 1972.

38. Кармазин В.И., Николаенко В.Л., Крутий В.В. Влияние некоторых факторов на процесс центробежного разделения тонкоизмельченных сильномагнитных руд в магнитном поле. сб. научн. Статей института Механобрчермет, Госгортехнадзор, 1973.

39. Берт P.O. Технология гравитационного обогащения. — М.: Недра, 1990.

40. Богатов А.Д., Зубинин Ю.А. Разделение минералов во взвесенесущих потоков малой толщины. -М.: Недра, 1973.

41. Троицкий В.В. Промывка полезных ископаемых, М.: Недра, 1988.

42. Базилевский A.M., Кизевальтер Б.В. Расчет скорости стесненного падения частиц в вертикальном потоке суспензии // Обогащение руд 1969, №3, с.24-29.

43. Барский М.Д., Ревнивцев В.И., Соколин Ю.В. Гравитационная классификация зернистых материалов. М.: Недра, 1974.

44. Белянин П.И. Экспериментальное исследование сопротивления движению твердых шаров и частиц неправильной формы в вязкой среде // тр. ин-та технологии и организации производства, 1972, №332.

45. Благов И.С., Коткин A.M., Фоменко Т.Г. Гравитационные процессы обогащения. М., Госгортехиздат, 1962.

46. Виноградов Н.Н. Гидродинамика взвесей // Обогащение и комплексное использование топлива., М., 1965, с.239-254.

47. Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков. — Л.: Гидрометеоиздат, 1962.

48. Великанов М.А. Движение тяжелой частицы в турбулентном потоке. Доклад АН СССР, 1952, т.85, №3.

49. Хаскинд И.Д. К теории наносов. О движении тяжелой частицы в турбулентном потоке. Изв. АН СССР, ОТГН, 1956, №11.

50. Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. МГУ, 1986.

51. Hirst A. Jig washers in Theory and Practice. Colliery Quardian, 186, 1953, p.157-164.

52. Kynch G.J. A theory of sedimentation. Transactions of Faraday Society, 1952, v.48, p. 166-176.

53. Боровков B.C. Идентификация логарифмического и степенного профилей скоростей // тр. МИСИ имени Куйбышева. Совершенствование гидравлических расчетов сооружений и аппаратов., М., 1993.

54. Поваров А.И. О термине «граничное зерно» // Обогащение руд, 1966, №3, с.22-25.

55. А.С. №94015919 РФ Способ обогащения полезных ископаемых и устройство для его осуществления // Садовский Б.П. «Россия», 18 с.

56. Промывочные приборы. Практика применения и конструкции. Отчет ОНИР / АО «Промтехноресурс», М., 1994, с.22.

57. Обзор гравитационных методов обогащения. Отчет ОНИР / АО «Промтехноресурс», М., 1994, с.4.

58. Садовский Б.П. О гидравлическом сопротивлении каналов при повышенной шероховатости дна // Мелиорация и водное хозяйство, 1995, №4, с.6.

59. Садовский Б.П. Применение гравитационных устройств для извлечения из гидросмеси тяжелых компонентов. Академия Промышленной Экологии, -М., 1995, с.40.

60. Садовский Б.П. Новый способ и высокоэффективные устройства для гравитационного извлечения тяжелых компонентов из потока гидросмеси // Russian Technology, v.l, 1996, р.З.

61. Садовский Б.П. Расчет параметров гравитационного извлечения тяжелых компонентов из пульпы // Горный журнал, 1996, №5, с.5.

62. Садовский Б.П. Гравитационный угловой концентратор новый высокоэффективный промывочный прибор для обогащения золотоносных песков // Горный журнал, 1996, №5, с.З

63. Кармазин В.В., Закиева Н.И. // Технологические возможности магнито-флокуляционной сепарации тонких классов руд россыпных месторождений. Горный информационно-аналитический бюллетень, МГГУ, вып.4, М., 1995, с.60-72.

64. Никифоров К.А., Хантургаева Г.И., Шатуев И.Н. и др. Обогащение ртутьсодержащих отходов золотодобывающих предприятий // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, №5,1994, с.113-115.

65. Зеленов П.И., Алейников Н.А., Усачев П.А. Разделение магнетитовых продуктов в магнитных полях низкой напряженности. Горный журнал, 1971, №10, с.64-67.

66. Протодьяконов И.О., Люблинская И.Е., Рыжков А.Е. Гидродинамика и массообмен в дисперсных системах жидкость твердое тело, - Л.: Химия, 1987, с.339.

67. Митрофанов С.И., Барский Л.А., Самыгин В.Д. Исследование полезных ископаемых на обогатимость М.: Наука, 1974. с. 78-80.

68. Еремин Г.Г., Борисенко А.С. и др. Извлечение золото из продуктов амальгамационного передела месторождений Восточного региона России // Обогащение руд, 1998, №2.

69. Солоденко А.Б., Сыса П.А., Хутуев Т.Ю. Универсальный магнитогравитационный комплекс для разделения минералов. Изв. ВУЗ, Цветная металлургия, №3,1995.

70. Сыса П.А., Сыса А.Б., Кармазин В.В. Извлечение плотных минералов в рабочей зоне гидравлических шлюзов. Деп. В ВИНИТИ №2304-В96, 10.07.96.

71. Сыса П.А., Сыса Г.И. Об эксплуатации магнитно-флокуляционного концентратора. СКГТУ, Владикавказ, 1996, с. 11., Деп. В ВИНИТИ №2304-В96, 30.08.96.

72. Кармазин В.В., Сыса П.А., Мязин В.П. и др. Обогатительный прибор, патент РФ №2064844, бюлл. №22 от 19.07.96.

73. Кармазин В.В, Малахов В.А., Лобанков С.В. Новые высокоэффективные схемы подготовки золотосодержащих песков к промывке,-Горный информационно-аналитический бюллетень, № 2. М.: МГГУ, 1997, с.18 -22.

74. Karmazin V.V., Izmalkov V. A., Malahov V.A. and other. The magnetic-flocculation concentration new process of recovery of fine particles of noble metals from waste products of gold industry. UK. Mineral Engineering № 11

75. Кармазин В.В., Казимиров М.П., Малахов В.А. Теория и практика конструирования сепараторов на постоянных магнитах. Горный информационно-аналитический бюллетень, № 12- М.: МГГУ, 2001, с.30-36.-151