Во второй половине 2000-х годов перед АО «Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов» (АО «Иргиредмет») была поставлена задача: разработать оптимальные технологии рудоподготовки и обогащения платиносодержащих конглобрекчий, а также платиносодержащих руд с месторождений Камчатского края.
Разработка технологий рудоподготовки и обогащения началась с изучения вещественного состава технологической пробы конглобрекчий. Ключевым параметром, определившим всю последующую технологическую схему, стала оценка вскрываемости платиноидов и их извлекаемости гравитационными методами в лабораторных условиях.
Лабораторные исследования: определение крупности вскрытия платины
Результаты лабораторных исследований показали, что наиболее полное высвобождение ценного компонента происходит при дроблении материала до крупности −5,0–2,0 мм. При этом основная масса зёрен свободной платины (более 99,0 %) имела размер от −2,0 до +0,25 мм при медианном значении 0,8 мм. Важно отметить, что зёрен свободной платины крупнее 2,0 мм в технологической пробе обнаружено не было, а массовая доля металла крупностью −0,25 мм составила всего около 0,4 %.
Такое гранулометрическое распределение оказалось благоприятным для извлечения платины гравитационными методами, в частности на шлюзах мелкого наполнения (ШМН). При гравитационном обогащении измельчённой пробы на лабораторном оборудовании (концентрационном столе и центробежных концентраторах) извлечение ценного компонента в гравиоконцентрат достигло почти 100 % при степени концентрации от 18 до 58.
Важным выводом лабораторных исследований стало экономическое обоснование крупности дробления: в связи с небольшой массовой долей вскрытой свободной платины в мелких классах (−0,25 мм) и незначительным содержанием (0,02–0,04 г/т) связанной платины во всех классах измельчённого материала (−5,0–2,0 мм) проводить более тонкое измельчение конгломератов было признано экономически нецелесообразным.
Выбор технологии рудоподготовки
С учётом результатов исследований, включая расчёт коэффициента крепости по Протодьяконову (до 7) и опыта предприятий по переработке аналогичных руд, специалисты АО «Иргиредмет» рассмотрели и испытали четыре варианта принципиальной технологии рудоподготовки конглобрекчий при гравитационном обогащении:
- само- и полусамоизмельчение без предварительного дробления;
- двухстадиальное дробление и измельчение;
- трёхстадиальное дробление и измельчение;
- трёхстадиальное дробление.
Для проверки в опытно-промышленных условиях был рекомендован последний вариант — трёхстадиальное дробление. Данная схема предусматривает последовательное дробление конглобрекчий до крупности −100 мм (крупное дробление), −20 мм (среднее дробление) и −5–2 мм (мелкое дробление), с извлечением металлического скрапа из материала крупностью −100–20 мм и промежуточным грохочением продукта третьей стадии.
Аппаратурное оформление: выбор оборудования
При выборе оборудования для реализации рекомендованной технологии институт изучил несколько вариантов аппаратурного оформления. Критериями отбора выступали технические характеристики, стоимость, сроки изготовления, комплектность поставки и страна происхождения оборудования. На основании анализа были сделаны запросы к отечественным и зарубежным производителям, предложившим наиболее выгодные условия.
После консультаций с производителями и с учётом предложений заказчика было принято согласованное решение в пользу ДСО Metso. Для крупного дробления была выбрана установка LT105 (щековая дробилка Nordberg C105) на гусеничном ходу с дизельным двигателем Caterpillar C9 ATAAC, обеспечивающая дробление с 500 до 100 мм. Для среднего дробления была использована установка LT1100 (конусная дробилка GP11F) на гусеничном ходу с дизельной установкой Caterpillar C13, работающая в замкнутом цикле с грохотом для гарантированного получения фракции крупностью −20 мм.
Ключевые преимущества предложенного комплекса:
- два мобильных модуля, компактно размещаемых в карьере;
- наличие стрелы и гидромолота для разрушения негабаритов;
- унификация дизельных установок Caterpillar, облегчающая приобретение запасных частей и ремонтные работы;
- работа конусной дробилки среднего дробления в замкнутом цикле с грохотом.
Заказчик приобрел выбранное оборудование и освоил его на предприятии при непосредственном участии института. Опытно-промышленная эксплуатация установки LT105 продемонстрировала возможность дробления за одну операцию исходных конглобрекчий размером наибольшего куска 500 мм до крупности 70 мм при степени дробления 7,1. Для получения крупности до −5,0–2,0 мм (мелкое дробление) использовали дробилку Barmac B7150SE и сортировочный агрегат «СМД-513А-10».
Технология обогащения
Дробильно-обогатительный комплекс (ДОК) был смонтирован с дробильными установками LT105 и LT1100. Фракция крупностью −5,0–2,0 мм поступает на обогащение на шлюзовом агрегате, состоящем из приёмного бункера, распределителя пульпы, шлюзов мелкого наполнения (ШМН) и шлиходоводочной установки «ШДУ-2».Для приёма пульпы институт спроектировал бункер специальной конструкции — ёмкость с устройством для снижения скорости потока и усреднения материала, оснащённую приспособлениями для подачи дополнительной смывной воды, что исключает аккумуляцию твёрдой фракции на бортах узла. Распределение пульпы по шлюзам осуществляется с помощью устройства собственной разработки Иргиредмета, обеспечивающего снижение скорости потока и максимально равномерное распределение материала.
ШМН армированы резиновыми ковриками вафельного типа и цельнотянутыми металлическими трафаретами и монтируются на санных модулях по три шлюза на каждый.
Черновой шлюзовой платиносодержащий концентрат перерабатывается на шлиходоводочной установке производительностью до 2 т/ч конструкции Иргиредмета. В состав ШДУ-2 входят отсадочная машина «МОД-0,5», концентрационный стол «СКО-1», короткий шлюз-лоток для улавливания самородков, электропусковая аппаратура и водопроводная магистраль.
Результаты опытно-промышленной эксплуатации
ДОК был смонтирован на предприятии и введён в опытно-промышленную эксплуатацию. На начальном этапе установка LT1100 для среднего дробления не применялась, поэтому в дробилку Barmac подавался материал максимальной крупностью 50 мм. Массовая доля классов крупностью +20 мм и −20+50 мм в нём составляла 40,9 и 59,1 % соответственно.
Отношение жидкого к твёрдому в питании при обогащении на ШМН было равно 10, поверхностная скорость потока пульпы по шлюзам — 1,0–1,2 м/с.
По результатам балансовых опробований извлечение платины на шлюзовой установке составило 79,8–87,7 %. Потери с хвостами ШМН были в основном связаны с зёрнами крупностью −0,25 мм (их массовая доля в хвостах достигала 89,5–94,5 %) и обусловлены двумя причинами: высокими нагрузками на шлюзы (в 2–3 раза превышавшими оптимальные) и неравномерным распределением питания вследствие неудачной дугообразной формы пульповода, изготовленного на предприятии.
Извлечение платины в узле доводки шлюзового концентрата составило 99,8 % при выходе конечного концентрата 5,72 % по операции и содержании в нём ценного компонента 7,8 кг/м³. Общее извлечение металла из конглобрекчий от исходного питания ДОК достигало 79,6–87,5 %.
Перспективы повышения эффективности
Уровень извлечения на шлюзовой установке может быть повышен на 6–8 % за счёт оптимизации режимов работы комплекса:
- уменьшение крупности подаваемых в узел мелкого дробления конглобрекчий с 50 до 20 мм при вводе в эксплуатацию дробильно-сортировочной установки LT1100 для среднего дробления;
- снижение удельных нагрузок твёрдого на 1 м ширины ШМН в соответствии с проектными условиями работы комплекса.
Разработанная АО «Иргиредмет» технология рудоподготовки и обогащения платиносодержащих конглобрекчий представляет собой комплексное решение, включающее научное обоснование параметров дробления, выбор мобильного дробильно-сортировочного оборудования, проектирование специализированных узлов распределения пульпы и доводки концентрата.
Опытно-промышленная эксплуатация подтвердила работоспособность технологии с достижением извлечения платины на уровне 80–87 % при наличии резервов повышения этого показателя. Модульное исполнение оборудования обеспечивает возможность его перемещения по полигону, что особенно важно для отработки россыпных месторождений Камчатского края.
Текст: Сергей Петров; фото: АО «Иргиредмет»