12,3 % составило увеличение извлечения россыпного золота на Июньском месторождении АО «Разрез Шестаки» в результате внедрения в схему дезинтеграции и промывки упорных окисленных руд германской установки HAVER HYDRO-CLEAN.
Технология позволяет извлекать больше золота на тонну руды при меньших затратах воды и электроэнергии. На фоне увеличения в России доли россыпных месторождений золота со сложными горно-геологическими условиями и окисленными рудами это особенно актуально.
Впервые в промышленных масштабах установка HAVER HYDRO-CLEAN в Европе применена в 1997 году на промывке песчано-гравийных смесей. В 2000-м две установки НHС 700 заработали в Африке в алмазодобывающей промышленности. В последующие годы технология успешно использовалась на разных предприятиях мира при обработке разных видов минерального сырья.
В России технология НС применяется с 2020 года в промышленной переработке руд месторождения россыпного золота Июньское (ООО «Разрез Шестаки») в Кемеровской области в Западной Сибири.
Золотодобывающий участок угольного разреза эксплуатируется с 2018 года. За два года с этого момента до 2020 года использовались традиционные технологии извлечения золота из упорной глины. Проектные показатели извлечения тонкодисперсного золота так и не были достигнуты.
Предыстория вопроса
Последние три столетия в России месторождения россыпного золота эксплуатировались весьма интенсивно. До 1930-х годов это обеспечивало большие объемы поставок золота и металлов платиновой группы в государственные фонды, до 2000-х — золота.
В результате остались в основном запасы со сложными горно-геологическими условиями и окисленными рудами. И хотя большую часть месторождений с упорными глинами начали разрабатывать еще в 1930-х годах в районах с развитой инфраструктурой, из-за низкого извлечения золота работы на них были прекращены. На ситуацию в этой области золотодобычи повлияли также колебания цен на золото, происходившие в последнее время.
Для сохранения рентабельности производства требуется искать новые технологии и оптимизировать процесс подготовки и переработки окисленных руд с содержанием золота около 1 г/т и менее. Вопрос полноценого извлечения золота в россыпных месторождениях остро стоит перед многими приисками, работающими в преимущественно удаленных, труднодоступных и экономически малоосвоенных районах России со сложными природно-климатическими условиями и характерной для них высокой степенью распространения многолетней мерзлоты.
Поиск решения
Важнейшая стадия технологической цепочки, определяющая уровень извлечения тонкодисперсного золота, — дезинтеграция и промывка окисленных руд. От качества выполнения этих операций во многом зависит успешное применение центробежных гравитационных концентраторов Knelson, ITOMAK, магнитных сепараторов и традиционных гравитационных аппаратов: шлюзов, отсадочных машин, спиралей, гравитационных столов и т. д.
Однако традиционные технологии дезинтеграции не позволяют достаточно эффективно извлекать золото из руд месторождений, содержащих упорную глину. Увеличение себестоимости переработки таких руд с низким извлечением полезного компонента приводит к прекращению работ.
Изучение специалистами германской компании HAVER & BOEKCER NAIGARA опыта открытой разработки россыпей с высоким содержанием упорных к дезинтеграции глинистых песков на стадии подготовительных и добычных работ с использованием промывочно-обогатительных установок типа МПД, ПГБ, ПГШ, ПКС на золотодобывающих приисках Восточной Сибири, Якутии, Дальнего Востока, Колымы и Чукотки позволило определить недостатки традиционного технологического оборудования.
Результатом стало создание передовой технологии НAVER HYDRO-CLEAN, основанной на раздельном методе с дезинтеграцией на кристаллическую и илистую фракцию. Это помогает достичь более высоких показателей извлечения золота по технологиям кучного выщелачивания и агитационного цианирования.
Дезинтеграция и промывка руды с установкой HAVER HYDRO-CLEAN
Компания HAVER & BOEKCER NAIGARA рекомендует применять установку HAVER HYDRO-CLEAN в технологической схеме обогащения песков на стадии дезинтегации и промывки руд с высоким содержанием упорной глины (30–70 %) с последующей классификацией в гидроэлеваторной технологии. Оборудование работает по простейшей схеме обогащения неклассифицированного материала на шлюзах глубокого наполнения — ПГШ-30, ПГШ-50, ПГШ-75 и ПГБ-1-1000.
Конструкция и принцип работы
Установка HAVER HYDRO-CLEAN предназначена для процесса отделения глинистых агрегатов от кристаллической части минерального сырья путем их дезинтеграции с промывкой высоким давлением воды (рис. 1). В зависимости от размера установка оснащается двумя и более роторами и разным числом форсунок.
Под струями высокого давления форсунок (50–140 атм.) вращающегося ротора (около 100 об/мин) упорная руда фрагментами 0–120 мм дезинтегрируется на кристаллическую и илистую фракцию. В зависимости от процентного содержания, вязкости глины и качества промывки оператор регулирует скорость разгрузочного конвейера. Датчик уровня, расположенный в загрузочном бункере HAVER HYDRO-CLEAN, передает точные данные к PLC блока управления. Это позволяет регулировать поток руды в систему в автоматическом режиме.
Среднее рассстояние (300–400 мм) между ротором и рудой переменное. Регулируется по вертикали подвижным шпинделем с подбором форсунок. Это позволяет быстро перенастраивать оборудование в соответствии с содержанием и сопротивлением руд при дезинтеграции и промывке.
Обезвоживающие ситовые элементы ( прим. 1–2 мм) промывочного бака обеспечивают надежный дренаж дезинтегрированной илистой фракции руды.
Непрерывный процесс дезинтеграции руды в моечной камере длится в среднем несколько секунд. Глинистая руда неоднократно подвергается воздействию струй высокого давления воды. Абразивные частицы увеличивают разрушающее действие силы трения турбулентности и значительно усиливают процесс дезинтеграции.
Оставшиеся на кристаллической фракции частицы глины можно домыть на на классифиционном грохоте с водонапорным (до 5 атм.) орошением.
По сравнению с традиционными системами при работе «водяного инструмента» возникает минимальное трение, что замедляет износ узлов, сокращает энергопотребление и повышает качество промывки.
В процессе диспергирования глинистых частиц при механическом воздействии струй воды, подаваемых с высоким давлением, происходит дезинтеграция на илистую и кристаллическую фракции с отделением частиц размером 63 мк.
Установка проста и удобна в использовании. Эксплуатационные затраты низкие.
Первый опыт применения установки HAVER HYDRO-CLEAN (НС) в России
На одном из золотодобывающих предприятий Восточной Сибири в рамках программы развития был запланирован рост объема добычи руды до 8 млн т по сравнению с 2014 годом. Руду планировали перерабатывать на ЗИФ по технологии кучного выщелачивания (4 млн т в год при извлечении 86 %) и на УКВ (4 млн т ежегодно с извлечением 60 %). Согласно проекту руда сортируется по процентному содержанию золота с разделением на иловую и кристаллическую фракции.
Основной и самой сложной задачей стал выбор оптимизации технологии для переработки руд трех месторождений золота. В сентябре 2012-го проведены первые промышленные испытания на двух типах дезинтегрирующего, промывочного оборудования.
В первом случае применялась современная немецкая технология HAVER HYDRO-CLEAN (НС 700). Во втором — традиционный для золотодобычи промывочный прибор, состоящий из скруббер-бутары и наклонного виброгрохота.
Исследовано сырье трех месторождений со значительным сопротивлением к действующим силам дезинтеграции и промывки с разным содержанием глины в руде: средним — до 40 % и высоким — до 70 %.
Сравнительные испытания, проведенные в 2012 году, показали, что на месторождении золота упорная руда с содержанием вязкой глины 40–70 % не может быть качественно подготовлена для дальнейших технологических процессов (цианирования, кучного выщелачивания в цикл гравитационных способов, центробежными гравитационными концентраторами, магнитными сепараторами и т. д.) для извлечения тонкодисперсного золота по известным до сих пор технологиям дезинтеграции и промывки упорных глинистых золотосодержащих песчано-гравийных смесей на тест-системе, состоящей из скруббер-бутары и наклонного виброгрохота. Кроме того, промывочный прибор скруббер-бутара отличается повышенными показателями износа, потребляет много воды и электроэнергии.
Принимая во внимание технологическую сложность разработки месторождений с высоким содержанием глины, добывающая компания поставила перед HAVER & BOEKCER NAIGARA задачу разработать технологию промывки и классификации руды на фракции 0/2 мм и 2/120 мм с конечным снижением содержания тонких частиц во фракции 2/120 менее 2 %. Технический комплекс HAVER HYDRO-CLEAN (НС 700) успешно справился с решеним этой задачи.
На установке НС 700 достаточно легко дезинтегрировалась руда с содержанием липкой и трудной к промывке глины до 40 %.
Степень промывки достигла 98 % даже при содержании глины >70 %.
Расход электроэнергии составил 0,5 кВт•ч/т, что в три раза меньше, чем на скруббер-бутаре, где в промывке встречались глинистые окатыши.
После дезинтеграции в НС 700 руда разгрузочным конвейером перегружалась на специальный горизонтальный грохот TYP UME 1200 × 4500 для разделения на желаемые классы. Получен конечный золотосодержащий продукт фракции 2/120 мм с содержанием глины 2 %. Для сравнения: на скруббер-бутаре остаток глины составил до 10 %.
Экономия ресурсов
На установке НС 700 достигнуто значительное снижение потребления воды — максимум 4 м³ на тонну загружаемой руды. Это позволило сэкономить до 70 % воды.
Расход электроэнергии на тонну очищенной, разделенной на фракции руды сократился на 1,8 кВт.
Важнейший показатель испытаний – более высокая производительность комплекса HAVER HYDRO-CLEAN 700, значительное увеличение пропускной способности руды до 25 т/ч при одинаковом качестве промывки и классификации. Производительность установки скруббер-бутары составила 5 т/ч.
Отмечено значительное снижение производственных затрат при использовании установки HAVER HYDRO-CLEAN по сравнению с традиционной технологией. Экономия достигнута за счет компактной мобильной конструкции установки, назначительных потребностей в уходе. Продуманное расположение узлов позволяет легко и быстро заменять части конструкции, наиболее подверженные износу, что дает снижение затрат на техническое обслуживание оборудования.
По итогам сравнительных испытаний в золотодобывающей компании было принято решение для промышленной добычи золота использовать установки HAVER HYDRO-CLEAN 2000 большей производительности — до 8 млн т в год.
Выбор технологии
Проанализировав отчеты по промышленному освоению золоторудных месторождений начиная с 1956 года и отчеты о разработке техногенных отвалов с 1972 года, а также альтернативные варианты переработки руд с 1974 по 2011 год, производитель пришел к заключению, что оптимальным выбором является технология кучного выщелачивания. Агломерация руды со связущими веществами сводит до минимума негативное влияние содержащейся в руде глины.
При среднем содержании золота в исходной руде 1,13 г/т среднее технологическое извлечение в целом составило 70,1–71,8 %.
Проведенные промышленные испытания подтвердили: технология кучного выщелачивания дает не меньшие возможности извлечения золота, чем фабричная технология кюветного и кучного выщелачивания при условии содержания глины до 30 % со схожими по химическому составу рудами.
Компания HAVER & BOEKCER NAIGARA, учитывая накопленный опыт добывающей компании и применения установки HAVER HYDRO-CLEAN 700 в 2012 году, в 2014 году продолжила совместные лабораторные работы с институтом «ТОМС» (Иркутск). Исследования по дезинтеграции и промывке упорных руд нескольких месторождений рудного поля позволили подобрать технологические схемы для месторождений, отличающихся не только по содержанию глины, но и по химическому составу.
По результатам проведенных работ подготовлен отчет с технологическими схемами для дезинтеграции руд с положительной и отрицательной температурами, что имеет особое значение при разработке месторождений с участками вечной мерзлоты.
Компания HAVER & BOEKCER NAIGARA сертифицировала дальнейшие исследования на лаборатоной установке Нydro-Clean для Института «ТОМСК» Иркутск по разработанной совместно методике переработки любых окисленных золотосодержащих руд с высоким содержанием упорных к дезинтеграции и промывке глин.
Внедрение установки HAVER HYDRO-CLEAN на Июньском
Летом 2018 года по приглашению HAVER & BOEKCER NAIGARA представители угольного разреза «Шестаки» побывали на ряде предприятий в Германии и Австрии, где применяется технология HAVER HYDRO-CLEAN.
13 февраля 2019 года представители HAVER & BOEKCER NAIGARA посетили месторождение золота Июньское, осмотрели обрудование, применявшееся для подготовки и обогащения золотосодержащей руды, познакомились с методами проведения лабораторных работ, проверили способность руды к дезинтеграции под давлением прим. 60–80 атм. Была взята небольшая проба руды весом около 2 540 г для проведения исследований в заводской лаборатории HAVER & BOEKCER NAIGARA.
Проведенные в конце февраля того же года испытания выявили степень дезинтеграции и промывки золотосодержащей руды с учетом данных по гранулометрии, указанных золотодобытчиком.
Было выполнено компьютерное моделирование процесса с расчетом применения установки HAVER HYDRO-CLEAN 1000. Фракция 0–150 мм в заданном по проекту количестве 75 м³/час загружалась под струю гидромонитора с содержанием глинистой фракции около 47–50 % с частицами диаметром 0,0–0,1 мм — примерно 70,5 т/ч.
В результате установленно три категории глинистых частиц — А, В, С с различной степенью сопротивления к дезинтеграции и промывке. На основании установленных свойств смоделирована технологическая схема с применением установки HAVER HYDRO-CLEAN 1000 с горизонтальным грохотом. Схема прошла экспериментальную проверку на опытной установке в лаборатории HAVER & BOEKCER NAIGARA.
Были даны рекомендации использовать в установке УПП-75 на первой стадии на размывочном столе (гидровашгерд) бункерную решетку с ячейкой 60 мм, горизонтальный грохот XL-Class MD 1800 × 5000 на второй стадии обогащения песков комплекс HAVER HYDRO-CLEAN 1000 с горизонтальным грохотом XL-Class MD 1800 × 5000 по технологической схеме.
Первая стадия (ступень) дезинтеграции и промывки предусматривается для легко- (А) и среднеупорных (В) руд и состоит из следующих технологических операций.
1. Предварительное замачивание руды экскаватором.
2. После гидромонитора (рекомендуется установить границу разделения на решетке в 60 мм) и грязевого насоса, закачивающего пульпу в грохот № 1, дезинтегрируется и промывается примерно 30 % глинистых частиц из общего объема загружаемой руды. Эти частицы можно считать легко промываемыми.
3. После грохота дезинтегрируется и промывается из общего объема примерно 44 % глинистых частиц (см. таблицу № 2), в основном легкой и средней упорности в соответствии с гранулометрическим составом фракции 0–60 мм.
На второй стадии (ступени) дезинтеграции и промывки особо упорных глинистых частиц категории С применяется установка HAVER HYDRO-CLEAN 1000 и горизонтальный грохот. Оборудование позволяет дезинтегрировать остатки легко-, средне- и в основном тяжелых упорных руд из фракции 0–60 мм.
После второй стадии из общего объема загружаемой руды дезинтегрируется прим. 80 % глинистых частиц в соответствии с гранулометрическим составом фракции 0–60 мм.
По результатам лабораторных испытаний золотосодержащей пробы после двух стадий дезинтеграции и промывки завод HAVER & BOEKCER NAIGARA гарантировал в соответствии с технологической схемой (рис. 4) дезинтеграцию и промывку упорной глины фракции 0–60 мм с содержанием 80 % глинистых частиц, представленных в основном фракцией 0–0,1 мм.
Соблюдение технологической схемы являлось непременным условием гарантии HAVER & BOEKCER NAIGARA при подписании контракта на условиях степени дезинтеграции и промывки глины фракции 0–60 мм до 80 %.
Для более полноценной работы комплекса в соответствии со схемой (рис. 4) рекомендовано использовать два двухдечных промывочных горизонтальных грохота с линейной амплитудой колебаний (по причине отрицательного влияния на технологический процесс окатышей глины, образующихся на наклонных грохотах с круговой амплитудой колебаний, а также процесса окомкования при применении скруббер-бутар). Один грохот для первой стадии, второй — для второй стадии дезинтеграции и промывки после установки HAVER HYDRO-CLEAN 1000, которая обеспечит заключительную промывку и классификацию руды на горизонтальном грохоте.
Сделан вывод, что для дезинтеграции особо упорных глинистых частиц в илистую фракцию необходима повторная загрузка промытой кристаллической фракции в замкнутом цикле технологического процесса.
Внедрение в дистанционном формате
В соответствии с расчетной технологической схемой переработки песков установкой УПП-75, реализованной по проекту АО «Иргиредмет», разрез «Шестаки» приобрел установку HAVER HYDRO-CLEAN 700 производительностью до 70 т/час по дезинтеграции и промывке особо упорных глин фракции 0–80 (90) мм месторождения Июньское. Оборудование используется для модернизации второй ступени обогащения песков.
Комплекс HAVER HYDRO-CLEAN 700 введен в эксплуатацию в начале мая 2020 года в дистанционном формате — из-за того, что границы РФ были закрыты в период пандемии COVID-19. Это был первый для специалистов компании HAVER & BOEKCER NAIGARA опыт приемки установки HYDRO-CLEAN в дистанционном режиме. Была разработана специальная программа проведения пусконаладочных работ. Шефмонтаж и прием в эксплуатацию HAVER HYDRO-CLEAN 700 с грохотом XL-Class MD 1200 × 6500 состоялся в онлайн-режиме по Skype 4–5 мая 2020 года. Проведены визуальный осмотр, подготовительные работы, опробование установки в режиме технического обслуживания, на холостом ходу в режиме «Автомат», а также под нагрузкой.
Установка успешно внедрена в существующую технологическую схему УПП-75 подготовки и обогащения песков золотосодержащей руды (рис. 5).
Результаты применения установки HAVER HYDRO-CLEAN 700 на золотодобывающем участке месторождения Июньское АО «Разрез Шестаки»
До включения в процесс переработки руды на месторождении установки HAVER HYDRO-CLEAN 700 ранее переработка песков велась на установке УПП-75, спроектированной и поставленной на АО «Разрез «Шестаки» проектной организацией АО «Иргиредмет». Дезинтегрировалась и промывалась руда от 40 до 60 %, что вело к низкому извлечению золота.
В технологической цепочке УПП-75 на первой стадии после гидромонитора используется наклонный трехдечный инерционный грохот круговых колебаний, который применяется на первой ступени технологической схемы для просеивания руды с ячейкой нижнего сита 5 × 5 мм, среднего 13 × 13 мм и с верхней декой 30 × 30 мм, с частичным удалением воды и размытой илистой фракции 0–5 мм через нижнюю течку в самородкоуловитель и отсадочную машину. Образующуюся на таком грохоте окатанную упорную глину с кристаллической фракцией не могли дезинтегрировать, что не позволяло извлекать золото.
Однако c внедрением в установку УПП-75 на второй ступени установки HAVER HYDRO-CLEAN 700 с горизонтальным грохотом XL-Class MD 1200 × 6500 линейных колебаний амплитуды эта проблема была решена. Удалось дезинтегрировать и промыть более 80 % илистой фракции 0–1 (2) мм от кристаллической 1 (2)–80 (90) мм от всего объема загружаемой руды на установку УПП-75 для получения золотосодержащих тонкозернистых песков.
Остающиеся примерно 20 % недезинтегрированной от липкой упорной глины кристаллической фракции 0–80 (90) мм, которую компания HAVER & BOEKCER NAIGARA определила еще на стадии лабораторных испытаний, было предложено повторно промывать вместе с «сырой» рудой в замкнутом цикле. В качестве дополнительного аутогенного дезинтегратора использовать промытую кристаллическую фракцию 0( 1)–80 (90) мм.
По проекту АО «Иргиредмет» показатели установки УПП-75 по производительности должны составлять 75 м³/час. Технологическая линия с установкой НС 700, согласно расчетам по результатам лабораторных испытаний упорной руды месторождения Июньское, может переработать до 70 т/час.
В соответствии с общей технологической схемой на гидроклин HAVER HYDRO-CLEAN 700 с трехдечного грохота первой ступени загружается фракция 0–80 (90) мм, что значительно меньше производительности НС-700 прим. (20–25 м³/ч) 40–50 т/час. Производительность зависит от колебаний содержания глины в руде.
После дезинтеграции и промывки руды в установке HAVER HYDRO-CLEAN -700 с горизонтальным грохотом оставшиеся около 20 % вязких глинистых частиц на кристаллической фракции АО «Разрез «Шестаки» планирует в рамках модернизации УПП-75 дезинтегрировать и промывать в круговом замкнутом цикле с повторной загрузкой около 25 т/ч фракции 0–80 (90) мм на трехдечный грохот. Здесь около 12,5 т/ч промытой фракции 0–5 мм также в качестве подрешетного продукта дополнительно разгрузится в самородкоулавливатель и в отсадочную машину. Оставшиеся 12,5 т/ч промытой руды с содержанием илистой фракции в руде меньше 20 % снова поступят в HAVER HYDRO-CLEAN 700. И такой процесс будет происходить непрерывно в постоянном круговом цикле, усиливая аутогенный эффект очистки песков.
Таким образом, применяя замкнутый цикл дезинтеграции и промывки, можно достичь показателя дезинтеграции промывки илистой фракции из золотосодержащих песков до 98 %. Это позволит увеличить извлечение золота на уровне выше проектных показателей всей установки УПП-75.
месторождение Июньское
HAVER HYDRO-CLEAN 700 и промывка
на грохоте XL-Class MD 1200 × 6500,
месторождение Июньское
За счет модернизации первой стадии технологической линии установки промывки песков УПП-75 АО «Разрез «Шестаки» планирует достичь плановых показателей по производительности и проектному извлечению золота до 87,6 %. В технологической цепочке на первой стадии применяется до двух скруббер-бутар для промывки руды фракции размером более 0 (90)–300 мм с ячейкой сетки 5 × 5 мм, где необходимо создавать больший перенос энергии на тонну руды в более продолжительном промежутке времени. Полученную песчаную смесь фракций 0–5 мм планируют направлять в самородкоулавливатель и отсадочную машину.
Установка HAVER HYDRO-CLEAN работает
по простейшей схеме обогащения
неклассифицированного материала на шлюзах
глубокого наполнения — ПГШ-30, ПГШ-50,
ПГШ-75 и ПГБ-1-1000
Плохо промытую руду с образовавшимися окатышами после скруббер-бутары размером до 120 мм необходимо дезинтегрировать на установке HAVER HYDRO-CLEAN для более полноценного извлечения золота из промытых песков на отсадочной машине на второй стадии дезинтеграции и промывки.
Экономический эффект
Благодаря дезинтеграции и промывке руды на установке УПП-75 максимум до 60 % от всего объема загрузки с внедрением дезинтегратора HAVER HYDRO-CLEAN 700 с грохотом XL-Class MD 1200 × 6500 в двухступенчатую технологическую схему УПП-75 на разрезе АО «Шестаки» впервые с начала 2018 года в 2020-м увеличил на золоторудном участке Июньский дезинтеграцию и промывку труднопромывистых песков на 20 %.
Инвестиции в модернизацию окупились меньше чем за пять месяцев, извлечение золота при этом увеличилось на 12,3 %.
Справка
HAVER & BOEKCER NAIGARA предлагает эффективные решения для переработки липких, глинистых и окиcленных руд.
• Грохоты F-Class герационного типа с эксцентриситетом приводного вала на четырех подшипниках с амплитудой грохота, не зависящей от величины загрузки, для разгрузки дробилок от липкой и вязкой горной массы россыпей различного происхождения (элювиальной, делювиальной, пойменной и др.), а также для сухой классификации.
• Проектирование и строительство комплексов первичного, вторичного дробления и классификации россыпей обломочных руд коры выветривания.
• Чашевые окомкователи типа SCARABAEUS для комкования окисленных руд с высоким содержанием супеси и глины в процессе кучного выщелачивания. Заданные размеры окатышей достигаются за счет возможности регулировки наклона, частоты вращения, изменения высоты борта окомкования. Это выгодно отличает чашевые окомкователи от барабанных.
• Установка дезинтеграции и промывки HAVER HYDRO-CLEAN разработки специалистов HAVER & BOEKCER NAIGARA подходит для переработки руд россыпных месторождений с высоким содержанием упорной глины, для загрязненного вторичного сырья строительной индустрии.
Haver & Boecker Niagara
Robert-Bosch-Str. 6
48153 Münster GERMANY
Tel.: +49 251 9793 171
E-mail: m.zlatev@haverniagara.com
Д-р Методи Златев, m.zlatev@haverniagara.com, tel. +49 251 9793 171, HAVER & BOECKER NIAGARA, Германия
Александр Коломиетц, a.kolomiets@haverniagara.com, tel. +49 251 9793 186, HAVER & BOECKER NIAGARA, Германия
