Совершенствование комплекса средств для гравитационной переработки полиминеральных глинистых песков россыпей Приамурья

Проблема переработки песков полиминеральных россыпных месторождений Дальневосточного региона представляет собой сложную техническую и технологическую задачу. Отмечено преобладание высокоглинистых россыпей с повышенным содержанием ценных компонентов мелких и тонких фракций, при этом содержание мелкого золота фракции размером менее 0,5 мм на некоторых объектах достигает более 90 % с преобладанием большей частью фракций размером менее 0,3 мм. Подтверждена необходимость усовершенствования технологий и технических средств для переработки высокоглинистых песков россыпей с повышенным содержанием тонкодисперсных и наноразмерных частиц ценных компонентов. В связи с этим целью данного исследования является обоснование подходов к построению феноменологической модели переработки высокоглинистых песков россыпей гравитационными методами для обеспечения сохранности кристаллов и снижения потерь ценных компонентов при сниженной энергоемкости. На основе предложенной экспоненциальной зависимости изменения удельной межфазной поверхности минеральных частиц от термодинамического потенциала системы установлено, что определяющую роль в процессе микродезинтеграции минеральных частиц в условиях турбулизации, инициируемой падающей струей на плоскую поверхность кавитационного реактора, играет взаимозависимость скорости истечения и расхода гидросмеси в условиях увеличения времени воздействия. В результате расчетов установлен рост удельной межфазной поверхности частиц в интервалах 1,8–3,3 раза в зависимости от регулирования расхода гидросмеси, плотности гидросмеси и времени инициирования. Представленные математические зависимости позволят управлять процессом при проведении испытаний кавитационного реактора, оценить качество и характер работы установки, а также отрегулировать и внести необходимые изменения в конструкцию. Предложена общая схема переработки россыпей с использованием ряда инновационных установок нового типа, в том числе на основе сочетания турбулентности и кавитации при низкой энергоемкости. Воздействие на гидросмеси высокоглинистых песков гидродинамических эффектов, инициируемых турбулентными эффектами и кавитацией, способно обеспечить надежность микродезинтеграции-диспергирования, обеспечив существенное снижение технологических потерь ценных компонентов. Результаты данной работы могут быть использованы для дальнейшего развития теоретических подходов к описанию кавитационных процессов, моделируемых в предлагаемых установках.

1. Неронский Г. И., Бородавкин С. И. Метод оценки содержаний золота в россыпях с доминирующими мелкими и тонкими его выделениями // Золотодобыча: рекламно-информационный бюллетень. 2012. № 1. С. 21–24.

2. Хрунина Н. П., Стратечук О. В. Новые аспекты научных и технологических основ гидродинамической микродезинтеграции при освоении высокоглинистых золотосодержащих месторождений Дальневосточного региона / под ред. А. М. Пуляевского. Хабаровск: Издво ТОГУ, 2018. 155 с.

3. Маньков В. М., Сержанин П. В. Разработка и испытание способа и аппарата для эффективной дезинтеграции и классификации валунистых глинистых руд и песков // Золотодобыча: рекламно-информационный бюллетень. 2019. № 11. С. 18–20.

4. Кисляков В. Е., Никитин А. В. Подготовка глинистых песков россыпных месторождений к дезинтеграции управляемым водонасыщением // Горный журнал. 2010. № 2. С. 28–30.

5. Ёлшин В. В., Мельник С. А. Современное состояние и перспективы развития технологии десорбции золота из насыщенных активированных углей // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2014. Iss. 9-10. P. 114–118.

6. Рукович А. В., Рочев В. Ф. Дезинтеграция мерзлых глинистых пород под воздействием химических полей и водной среды // Успехи современного естествознания. 2017. № 5. С. 123–127.

7. De Michelis I., Olivieri A., Ubaldini S., Ferella F., Beolchini F., Vegliò F. Roasting and chlorine leaching of gold-bearing refractory concentrate: experimental and process analysis // International Journal of Mining Science and Technology. 2013. Vol. 23. Iss. 5. P. 709–715. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2013.08.015.

8. Surimbayev B., Bolotova L., Mishra B., Baikonurova A. Intensive cyanidation of gold from gravity concentrates in a drum-type apparatus // Қазақстан Республикасы Ұлттық академиясының Хабарлары. Геология жəне техника ғылымы сериясы. 2018. № 5. С. 32–37. https://doi.org/10.32014/2018.2518-170X.7.

9. Крупская Л. Т., Мамаев Ю. А., Хрунина Н. П., Литвинцев В. С., Пономарчук Г. П. Экологические основы рационального землепользования при освоении россыпных месторождений Дальнего Востока. Владивосток – Хабаровск: Дальнаука, 1997. 76 с.

10. Патент № 2187373, Российская Федерация, МПК B03B5/74 B03B5/04. Многоуровневая установка для извлечения ценных минералов / Н. П. Хрунина, Ю. А. Мамаев, О. В. Стратечук, Т. О. Хрунин. Заявл. 30.01.2001; опубл. 20.08.2002.

11. Златев М., Коломиетц А. Hydro-Clean: извлекать больше золота из упорных руд возможно // Глобус. 2021. № 1. С. 170–179.

12. Кочнев В. Г., Грушинская О. В. Дезинтеграция труднопромывистых песков с высокопластичной глиной // Золотодобыча: рекламно-информационный бюллетень. 2021. № 2. С. 22–26.

13. Чантурия В. А., Бунин И. Ж. Нетрадиционные высокоэнергетические методы дезинтеграции и вскрытия тонкодисперсных минеральных комплексов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2007. № 3. С. 107–128.

14. Мамаев Ю. А., Хрунина Н. П. Определение оптимальных начальных параметров звукового воздействия на пульпу в зумпфовом накопителе при открытой разработке высокоглинистых россыпей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 7. С. 187–191.

15. Coulter T., Subasinghe G. K. N. A mechanistic approach to modelling Knelson concentrators // Minerals Engineering. 2005. Vol. 18. Iss. 1. P. 9–17. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2004.06.035.

16. Sakuhuni G., Altun N. E., Klein B., Tong L. A novel laboratory procedure for predicting continuous centrifugal gravity concentration applications: the gravity release analysis // International Journal of Mineral Processing. 2016. Vol. 154. P. 66–74. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2016.07.004.

17. Ghaffari A., Farzanegan A. An investigation on laboratory Knelson Concentrator separation performance: part 1: retained mass modelling // Minerals Engineering. 2017. Vol. 112. P. 57–67. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2017.07.006.

18. Noaparast M., Laplante A. R. Free gold particles selection and breakage functions estimation // Iranian Journal of Science and Technology. Transaction B: Engineering. 2004. Vol. 28. Iss. 6. P. 667–677.

19. Fullam M., Watson B., Laplante A., Gray S. Advances in gravity gold technology // Gold ore processing: project development and operations / ed. M. D. Adams. Amsterdam: Elsevier, 2016. P. 301–314.

20. Laplante A., Gray S. Advances in gravity gold technology // Developments in Mineral Processing. 2005. Vol. 15. P. 280–307. https://doi.org/10.1016/S0167-4528(05)15013-3.

21. Koppalkar S., Bouajila A., Gagnon C., Noel G. Understanding the discrepancy between prediction and plant GRG recovery for improving the gold gravity performance // Minerals Engineering. 2011. Vol. 24. Iss. 6. P. 559–564. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2010.09.007.

22. Laplante A. R. A standardized test to determine gravity recoverable gold. [Электронный ресурс]. URL: https://www.911metallurgist.com/blog/wp-content/uploads/2015/10/Test-Determine-How-Much-Gravity-RecoverableGold.pdf. (16.05.2021).

23. Laplante A. R., Dunne R. C. The Gravity recoverable gold test and flash flotation // Proceeding 34th Annual Meeting of the Canadian Mineral Processors. Ottawa, 2002. [Электронный ресурс]. URL: http://seprosystems.com/language/wp-content/uploads/2016/09/laplante.pdf. (16.05.2021).

24. Уракаев Ф. Х., Шумская Л. Г., Кириллова Е. А., Кондратьев С. А. Возможности стадийной дезинтеграции и механической активации в процессах обогащения техногенного оловосодержащего сырья // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. 2021. № 3. С. 158–167. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20210315.

25. Лабутин В. Н., Маттис А. Р., Зайцев Г. Д., Ческидов В. И. Безвзрывная технология добычи полезных ископаемых: состояние и перспективы. Ч. II. Оценка эффективности применения различных способов разрушения в технологиях открытых горных работ // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. 2004. № 2. С. 66–75.

26. Клыков Ю. Г., Гуриев Т. С. Определение зависимости влияния параметров гранулометрического состава измельченного материала на энергетические параметры дезинтеграции // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. № 1. С. 34–38.

27. Матвеев И. А., Матвеев А. И., Еремеева Н. Г., Филиппов В. Е. Модель движения частиц в восходящем потоке по искривленной поверхности // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. № 10. С. 179–182.

28. Крутиков В. С., Лопатнев А. Г. Особенности гидродинамических характеристик импульсных процессов в сжимаемой среде при многократном (пульсирующем) законе ввода энергии // Письма в журнал технической физики. 1999. Т. 25. № 14. С. 34–41.

29. Хайруллин М. Р., Золотоносов Я. Д. Сопряженная задача теплообмена при течении степенной жидкости во вращающемся канале «конфузор-диффузор» овального сечения // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 1. С. 94–102.

30. Аникин В. С., Аникин В. В. Моделирование гидродинамических вихревых потоков с ультразвуковыми кавитационными процессами // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2008. № 2. С. 61–66.

31. Патент № 2646270, Российская Федерация, МПК B03B 5/00. Способ инициирования кавитационногидродинамической микродезинтеграции минеральной составляющей гидросмеси / Н. П. Хрунина. Заявл. 12.04.2017; опубл. 02.03.2018.

32. Патент № 2327039, Российская Федерация, МПК E21C 41/30, B03B 5/02. Способ разработки россыпей и технологический комплекс для его осуществления / В. С. Литвинцев, Н. П. Хрунина, Ю. А. Мамаев, В. С. Алексеев. Заявл. 25.12.2006; опубл. 20.06.2008.

33. Патент № 1559503, Российская Федерация, МПК B03B 5/70. Установка для обогащения песков россыпей / Ю. А. Мамаев, Н. П. Хрунина. Заявл 10.10.1988; опубл. 10.11.1996.