На правах рукописи
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ упорных
ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД
(на примере руд Многовершинного и Албазинского месторождений)
Специальность: 25.00.13 – Обогащение
А в т о р е ф е р а т
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Хабаровск - 2008
Работа выполнена в Институте горного дела Дальневосточного отделения Российской Академии наук
Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор ;
кандидат технических наук, доцент
Ведущая организация - золота и редких металлов», г. Магадан
Защита состоится 16 декабря 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете
(г. Чита, , ЧитГУ, зал заседаний ученого совета)
Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: г.Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарю совета Д 212.299.01
Факс: (30; Web-server: www. chitgu. ru; E-mail: *****@***ru
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета
Автореферат разослан « » ноября 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
канд. геол.-минерал. наук
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В настоящее время переработка всех типов золотосодержащих руд (сульфидный, глинистый, преимущественно окисленный и смешанный) осуществляется по цианистой, флотационно-цианистой или гравитационно-флотационно-цианистой схеме. Обычно данным способом перерабатывается легкообогатимое сырье, из которого высокое извлечение достигается благодаря высокому содержанию открытых сростков золота в руде. Цианидный способ переработки не позволяет получить высокие показатели извлечения вкрапленного и ассоциированного тонкодисперсного золота (от 20 до 60%). Повышение эффективности извлечения до 80–90 % и более достигается в случае использования предварительной обработки упорных руд: термохимическое, гидрохимическое, бактериально-химическое вскрытие; электрохимическая обработка пульпы, облучение руд энергией ускоренных электронов, воздействие мощными электромагнитными импульсами, электроимпульсный способ разрушения минералов, предварительная механохимическая активация руд, воздействие микроволновой энергией и др.
В настоящее время при состоянии экологической обстановки на горно-обогатительных предприятиях Хабаровского края, прогрессирующем снижении добычи сырья, ухудшении качества перерабатываемых руд (за последние 20 лет доля труднообогатимых руд возросла с 15 до 40 %), вопросы рудоподготовки являются весьма актуальными. Существующие методы интенсификации подготовительных процессов требуют определенных условий для их эффективного проведения, энергозатратны, сложны в реализации в промышленных условиях. Изыскание новых технологических методов рудоподготовки, не требующих капитальных вложений, является актуальной задачей, на решение которой направлена данная диссертационная работа.
В диссертационной работе обобщены результаты исследований, проведенных автором в соответствии с госбюджетными темами Института горного деле ДВО РАН: на гг. «Создание новых и совершенствование применяемых методов и технологий извлечения ценных компонентов из минерального сырья Дальневосточного региона» (ГР № ), и на гг. «Создание научных основ новых методов и технологий обогащения полезных ископаемых» (ГР № 01.2., инновационным проектом .) «Разработка технологии и оборудования для переработки техногенных золотосодержащих продуктов», при выполнении договорных работ с производственными предприятиями: Многовершинный ГОК, -ДВ», .
Цель работы – научно обосновать и реализовать рациональные технологические методы измельчения упорных золотосодержащих руд, позволяющие повысить эффективность их обогащения.
Объект исследования – руды Многовершинного и Албазинского месторождений.
Предмет исследования – процесс измельчения труднообогатимых золотосодержащих руд при их подготовке к обогащению.
Идея работы заключается в том, что рациональное измельчение труднообогатимых золотосодержащих руд достигается путем их предварительной физико-химической обработки, позволяющей осуществлять эффективное управление технологическими свойствами перерабатываемой минеральной массы.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
1. Выявить закономерность изменения кинетических и энергетических характеристик упорных золотосодержащих руд в результате комплекса физико-химических воздействий на минеральную массу.
2. Определить характер разрушения основных классов крупности измельчаемых руд с выявлением труднораскрываемых зерен.
3. Установить возможность управления процессом измельчения золотосодержащих руд при использовании физико-химического воздействия, осуществляемого на основе минеральных и органических добавок на стадии измельчения.
4. Разработать рациональные методы измельчения упорных золотосодержащих руд.
Методы исследований. Анализ литературных и патентных источников, лабораторные исследования процессов измельчения, флотации, гравитации, цианирования материалов; атомно-абсорбционный и фотоколориметрический методы, спектральный, рентгенофлуоресцентный, рациональный, морфологический, петрографический анализы; рентгеновская дифрактометрия, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, экспресс – анализ гранулометрического состава и удельной поверхности; электронная микроскопия, статистические методы обработки результатов эксперимента.
Защищаемые научные положения:
1. Выявленная закономерность изменения кинетических и энергетических характеристик упорных золотосодержащих руд позволяет (на основе анализа полуэмпирических моделей) оценить степень разупрочняющего и разрушающего на них комплекса физико-химических воздействий.
2. Рациональные методы измельчения упорных золотосодержащих руд, основанные на интенсификации процессов измельчения реагентами, способствуют повышению эффективности их переработки.
Научная новизна работы:
1. Установлена закономерность изменения кинетических и энергетических характеристик упорных золотосодержащих руд в результате комплекса физико-химических воздействий на минеральную массу и получены математические выражения, которые представлены зависимостями:
а) 
n, где 
– выход готового класса крупности, %; 
– время измельчения, мин.; n – коэффициент, определяемый методом линеаризации кинетических кривых, характеризующий порядок процесса измельчения; k – коэффициент измельчения, изменяющийся в зависимости от вещественного состава руды.
b) 
, где С – расход реагента, г/т; m – коэффициент, определяемый методом линеаризации кинетических кривых, изменяющийся в зависимости от применяемых интенсифицирующих добавок при измельчении.
2. В целях оценки энергетической характеристики процесса измельчения руд получено уравнение расчета величины удельной поверхностной энергии 
, определяющейся соотношением энергии, затраченной на измельчение руды, к приросту удельной поверхности измельченной рудной массы; при этом установлено, что добавка эффективного реагента – борнилацетата способствует снижению удельной поверхностной энергии в 1,2 раза.
3. Установлено, что добавка эффективных реагентов в процесс измельчения – борнилацетата и комплекса ПАВ-1, способствует раскрытию «упорных» минеральных зерен (извлечение золота при сорбционном цианировании руды Многовершинного месторождения с применением борнилацетата повышается на 8%, при флотации измельченной руды Албазинского месторождения с реагентом ПАВ-1 извлечение золота во флотационный концентрат повышается в 1,7 раза).
4. Разработаны рациональные методы интенсификации процесса измельчения упорных золотосодержащих руд с использованием комплексных добавок на основе отходов производства.
5. Установлены оптимальные технологические режимы измельчения упорных золотосодержащих руд на основе анализа полученных математических моделей, имеющих вид: Y = 58,41 + 0,86x1 + 10,71x2 + 11,39x3 (добавка в измельчение борнилацетата); Y = 39,64 + 2,46x1 + 20,22x2 + 9,97x3 + 14,63x2x3 (добавка в измельчение ПАВ-1).
Практическая ценность работы заключается в том, что экспериментально установлен ряд реагентов - интенсификаторов процессов измельчения упорных золотосодержащих руд, на его основе разработаны эффективные комплексные добавки и установлены оптимальные параметры их применения, способствующие стабилизации гранулометрического состава и технологических свойств измельчаемого материала. Разработаны рациональные методы рудоподготовки золотосодержащих материалов, позволяющие повысить технологические показатели обогащения.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов обеспечены представительным объемом экспериментальных исследований на стадии лабораторных и полупромышленных исследований; корректной постановкой и решением задач исследований процесса измельчения материалов, подтверждены удовлетворительной сходимостью результатов аналитических расчетов с данными, полученными экспериментальным путем (относительная погрешность сопоставимых результатов аналитических, лабораторных и полупромышленных исследований не превышает 5 %).
Реализация результатов работы. Основные результаты обоснований и разработок по оптимизации режимных параметров технологической схемы обогащения при измельчении и переработке руд приняты к внедрению горно-обогатительными предприятиями: – результаты исследований по сорбционному цианированию с предварительным измельчением руды с использованием борнилацетата, по определению оптимального расхода гидроксида натрия в измельчительном переделе; -ДВ» – результаты по оптимизации режимных параметров технологической схемы обогащения при измельчении руды Дурминского месторождения. Результаты работ реализованы также в учебном процессе в ТОГУ (Тихоокеанском Государственном Университете). Рекомендации по технологии рудоподготовки с применением интенсифицирующих добавок использованы при исследованиях обогатимости упорных золотосодержащих руд при выполнении хоздоговорных работ.
Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы диссертации докладывались и получили положительные оценки на Международном совещании «Современные проблемы обогащения и глубокой комплексной переработки минерального сырья» (Владивосток, 2008 г.); на V, VI, VII Конгрессах обогатителей стран СНГ (Москва, 2005, 2007, 2008 гг.); на Международной конференции «Гидрогеология, инженерная геология, геокриология и геоэкология Забайкалья и сопредельных территорий» (Чита, 2008 г.), на «Неделe горняка – 2006, 2007, 2008»; на Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (Хабаровск, 2007 г.); на Международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (III Самсоновские чтения, Хабаровск, 2006 г.); на Международном совещании «Направленное изменение физико-химических свойств минералов в процессах обогащения полезных ископаемых» (Плаксинские чтения, Петрозаводск, 2003 г.); на Международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного освоения минерального сырья Дальнего Востока» (Хабаровск, 2005 г.), на научных семинарах в ИГД ДВО РАН - гг.
Личный вклад автора:
- анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта рудоподготовки упорных золотосодержащих руд;
- проведение экспериментальных исследований процессов измельчения с применением интенсифицирующих добавок, обработка и анализ полученных результатов, установление закономерностей изучаемых процессов;
- разработка способов интенсификации измельчения упорных золотосодержащих руд;
- технико-экономическая оценка эффективности технологических схем с применением интенсифицирующих добавок на стадии измельчения.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ, в том числе в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России - 10, получено 5 патентов на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 105 наименований. Работа изложена на 126 страницах компьютерного текста, включает 38 таблиц, 35 рисунков и 5 приложений на 19 страницах.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю , искренне благодарит профессора, д. т.н. за научное консультирование в процессе выполнения работы, а также выражает свою признательность сотрудникам лаборатории «Процессов извлечения полезных компонентов из руд и россыпей» ИГД ДВО РАН за оказанную помощь при проведении экспериментальных работ.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе представлен анализ состояния технологических методов переработки упорных золотосодержащих руд и основные направления интенсификации рудоподготовительных процессов. Вопросами переработки упорных золотосодержащих руд последовательно занимается целый ряд научных и проектно-исследовательских организаций: ИПКОН РАН, Иргиредмет, ИрГТУ, МИСиС, МГГУ, ВНИИХТ, ГНЦ «Гинцветмет», ИРЭ РАН, ЦНИГРИ, УГГА, ИМ РАН, ИГД СО РАН и др. Большой вклад в изучение процессов разрушения горных пород внесли известные отечественные ученые: , , , , и др.
Вместе с тем, вопросам применения интенсифицирующих добавок в процессе измельчения золотосодержащих упорных руд уделено недостаточно внимания. В основном, в работах отражены исследования по применению реагентов в качестве ингибиторов коррозии измельчающей среды и футеровки мельниц и в качестве регуляторов среды измельчения. В создавшихся экономических условиях возрастает необходимость разработки сравнительно дешевых методов повышения интенсивности процесса измельчения путем применения экологобезопасных реагентов.
Во второй главе представлены алгоритм исследований, основные методы и методики, характеристики эффективных комплексных добавок на основе отходов деревообрабатывающей промышленности и отходов масложирпроизводства, используемые в работе.
Приведены результаты изучения вещественных и технологических характеристик проб различных рудных тел Многовершинного и Албазинского месторождений. Исследования по изучению технологических характеристик золотосодержащих руд проводились на стадии лабораторных и полупромышленных исследований. Руда Многовершинного месторождения (Оленье, Фланговое, Северное, Центральное, Верхнее рудное тело) исследовалась по схеме: измельчение – сорбционное цианирование. На трех малых технологических пробах Албазинского месторождения (рудное тело Анфисинское – пробы: МТ-2, МТ-3, МТ-6) проведены исследования на обогатимость с использованием процессов отсадки, центробежной концентрации, концентрации на столе, при этом хвосты отсадки подвергались цианированию. На основании проведенных исследований установлено, что пробы Северного рудного тела месторождения Многовершинное и МТ-6 месторождения Албазинское представляют собой упорные руды, для повышения качества переработки которых требуется дополнительная интенсификация процессов измельчения.
В третьей главе даны результаты экспериментально-теоретических исследований кинетических и энергетических характеристик измельчаемых материалов. Представлены уравнения, описывающие процесс при различных способах измельчения. Показаны результаты работ по изучению возможности интенсификации процессов измельчения путем введения комплексных добавок. Отражены исследования по кинетике разрушения отдельных классов крупности с выявлением труднораскрываемых минеральных зерен.
В главе 4 показаны результаты разработки оптимальных технологических режимов применения интенсифицирующих добавок на стадии измельчения и их воздействие на основные показатели переработки руды. Проведена интерпретация полученных математических моделей в терминах объекта исследования. Описанные модели процесса позволили определить оптимальные условия его протекания.
В приложении приведены акты о промышленном внедрении результатов работ на предприятиях: , -ДВ» и в учебном процессе в ТОГУ.
Первое защищаемое научное положение – выявленная закономерность изменения кинетических и энергетических характеристик упорных золотосодержащих руд позволяет (на основе анализа полуэмпирических моделей) оценить степень разупрочняющего и разрушающего на них комплекса физико-химических воздействий.
Исследования кинетических и энергетических характеристик процесса измельчения выполнены на рудах месторождений Многовершинное (Северное рудное тело) и Албазинское (Анфисинское рудное тело). В целях сопоставления осуществлены экспериментальные исследования с использованием железных руд Будюрского и медно-молибденовых руд Бургуликанского месторождений. Процесс измельчения исследовался с позиции выхода готового класса крупности -0,1 мм. На рисунке 1 представлены первичные кинетические кривые измельчения руд различного вещественного состава в водной среде без применения реагентов.
Рис. 1. Кинетика образования готового класса крупности -0,1 +0 мм
для руд с различным вещественным составом (мокрое измельчение)
По данным графика можно сделать вывод о том, что руды Многовершинного и Албазинского месторождений представляют собой трудноизмельчаемый материал, требующий дополнительной интенсификации процессов измельчения.
На основании большого объема эмпирических данных по измельчению золотосодержащих руд проведен анализ первичных кинетических зависимостей, установлен порядок процесса путем последовательной линеаризации в различных координатах, выявлены закономерности измельчения. Уравнение кинетики измельчения имеет вид:
n, (1)
При сухом способе измельчения (воздействие механической составляющей) – n = 0,5; при дополнительном воздействии гидратирующей составляющей – n = 2.
Поверхностно-активные вещества, адсорбируясь на поверхности разрушаемого минерала, понижают поверхностную энергию и оказывают влияние на механические характеристики материала, что, в свою очередь, способствует увеличению скорости процесса измельчения.
Процесс измельчения с применением интенсифицирующих добавок выражается уравнением:
, (2)
При применении на стадии измельчения гидроксида натрия – m = 0,5;
борнилацетата – m = 1,5.
Для определения степени воздействия механической, гидратирующей, химической составляющих процесса измельчения (на примере пробы месторождения Многовершинное) использовался коэффициент эффективности измельчения (таблица 1).
Таблица 1
Величина коэффициента эффективности процесса измельчения Кэф
Способ измельчения | Кэф, доли ед. |
Сухое измельчение | 7,5485 |
Мокрое измельчение | 11,075 |
Добавка гидроксида натрия – 50 г/т | 24,412 |
Добавка гидроксида натрия - 100г/т | 23,408 |
Добавка гидроксида натрия - 300г/т | 11,023 |
Воздействие гидратирующей составляющей энергии разрушения рудных зерен приводит к приросту коэффициента измельчения на 3,53 %; введение оптимального расхода реагента (на примере гидроксида натрия) увеличивает прирост до 13 %; при этом дальнейшее увеличение расхода реагента снижает эффективность измельчения.
Кинетика разрушения отдельных классов крупности исследована на примере измельчения пробы руды Албазинского месторождения. Для анализа механизма разрушения материалов применен показатель относительной измельчаемости класса крупности Кизм:
, (3)
где Ro – массовая доля класса в исходной руде, %;
Rt – массовая доля класса через время t, %;
t – время измельчения, мин.
На рисунке 2 представлены результаты исследований разрушения основных классов крупности в зависимости от вида вводимой в измельчение добавки.
Рис. 2. Зависимость показателя относительной измельчаемости
основных классов крупности от способа измельчения
(руда Албазинского месторождения)
Основное негативное воздействие на селективность процессов обогащения оказывают труднораскрываемые зерна, представляющие собой комбинации сростков и формирующие материальные потоки обогащаемого материала по технологическим операциям. Циркулируя в процессе обогащения, эти зерна способствуют повышению средневзвешенной твердости в объеме обогатительного аппарата, изменяют соотношения компонентов, способствуют выводу процесса из оптимальной области, требуют оперативного изменения реагентного режима. По данным диаграммы видно, что при измельчении в водной среде класс крупности -0,2+0,1 мм недостаточно измельчается, добавка эффективных реагентов – борнилацетата и комплекса ПАВ-1 способствует переводу труднораскрываемых минеральных зерен в технологически готовый класс крупности.
Для оценки интенсификации воздействия реагентов на руду в процессе измельчения использовался коэффициент эффективности наработки готового класса крупности -0,1+0 мм - (Кэф), который рассчитывался по формуле:
, (4)
где Сг – массовая доля готового класса в измельченном продукте, %;
С0 – массовая доля класса в исходном продукте, %.
На рисунке 3 представлена зависимость величины Кэф от способа измельчения.
Рис. 3. Зависимость коэффициента эффективности наработки класса крупности от типа реагента, используемого при измельчении руды
Албазинского месторождения:
Тип реагента: 1 – вода, 2 – борнилацетат, 3 – хлорид натрия, 4 – карбонат натрия, 5 – гидроксид натрия, 6 – комплекс ПАВ-1, 7 - гидрокарбонат натрия, 8 – техароп, 9 – йод
Введение предлагаемых добавок – борнилацетата и ПАВ-1 способствует повышению коэффициента эффективности наработки готового класса крупности соответственно в 1,2 – 1,3 раза.
Для анализа энергетической характеристики процесса измельчения руд предложен расчет удельной поверхностной энергии измельчаемых материалов (σy, н/м) по формуле:
. (5)
Энергия, затраченная на измельчение руды – Е, н·м/%, определялась по формуле:
, (6)
где А – работа, затраченная на измельчение, Дж;
В – среднее значение выхода класса -0,1мм, %;
t – время измельчения, мин.
Изменение удельной поверхности дезинтегрированных частиц минералов - Δ S рассчитывалось по формуле:
, (7)
где So – начальная величина удельной поверхности частиц исходного материала, м-1;
- значение удельной поверхности дезинтегрированных частиц после физико-химического воздействия, м-1;
V – объем дисперсной фазы системы частиц, м3.
Результаты определения удельной поверхностной энергии при разных способах измельчения пробы руды Многовершинного месторождения представлены на рисунке 4.
Рис. 4. - Изменение удельной поверхностной энергии в зависимости от способа измельчения:
1 – сухое измельчение; 2 – мокрое измельчение; 3 - добавка NaOH - 100 г/т;
4 – добавка борнилацетата – 100 г/т; 5 - добавка Na2CO3 – 100 г/т; 6 - добавка
Na2 НCO3 – 100 г/т; 7 - добавка стеарата калия - 100 г/т
Использование предлагаемой добавки – борнилацетата, наряду с применяемыми реагентами, также способствует снижению удельной поверхностной энергии измельчаемых материалов (в 1,2 раза) и раскрытию «упорных» минеральных зерен (извлечение золота при сорбционном цианировании повышается на 8 %).
Второе защищаемое положение – рациональные методы измельчения упорных золотосодержащих руд, основанные на интенсификации процессов измельчения реагентами, способствуют повышению эффективности их переработки.
С целью повышения основных технологических показателей процесса флотации и цианирования золотосодержащих руд разработаны и экспериментально апробированы: способ извлечения тонкодисперсного золота на примере упорной золотосодержащей руды месторождения Многовершинное (Северное рудное тело) и способ переработки золотосодержащих руд с использованием упорной руды месторождения Албазинское (МТП-3).
В результате проведенных поисковых исследований было отмечено эффективное действие на измельчение руды и дальнейшие показатели обогащения следующих реагентов: борнилацетата, получаемого экстракцией из полыни или из пихтового масла, и комплексной добавки на основе отходов масложирпроизводства (ПАВ-1). Состав ПАВ-1: - отбельная земля F-160 (на 90% состоит из кремниевой кислоты) и соевое масло – 50% .
При традиционном способе переработки измельченную золотосодержащую руду подвергают классификации и фракцию руды менее 0,1 мм направляют на основную флотацию, дальнейшее цианирование и сорбцию углем. В целях повышения технологических показателей обогащения упорной золотосодержащей руды месторождения Многовершинное исследовано влияние интенсифицирующей добавки на стадии измельчения - борнилацетата.
Исследования проведены в два этапа:
1. Измельчение пробы упорной золотосодержащей руды месторождения Многовершинное с различными интенсифицирующими добавками на лабораторной планетарной мельнице «Пульверизетте – 6» с проведением анализа гранулометрической характеристики и удельной поверхности измельченной руды на лазерном дифракционном анализаторе с целью выявления эффективных реагентов, способствующих увеличению выхода технологически готового класса крупности -0,1+0 мм.
2. Измельчение руды с различными реагентами, классификация, флотация фракции руды менее 0,1 мм, цианирование и сорбция углем. Степень воздействия реагента устанавливается при сравнении результатов цианирования измельченной руды по стандартной схеме и с применением реагентов на стадии измельчения.
Результатом проведенных исследований является установление факта: при использовании борнилацетата на стадии измельчения в количестве 50-100 г/т повышается выход класса менее 0,1 мм на 8 % (по сравнению с традиционным «мокрым» измельчением); происходит снижение выхода шламовых фракций на 12 %; увеличивается степень раскрытия минералов (извлечение золота при сорбционном цианировании повышается на 8 %).
В таблице 2 представлены результаты исследований с применением реагентов на стадии измельчения и дальнейшее их влияние на показатели сорбционного цианирования.
Таблица 2
Результаты цианирования измельченного в присутствии добавок
золотосодержащего материала
№ | Вид добавки | Выход готового класса -0,1 мм, % | Выход шламовых фракций, % | Удельная поверхность, 10-5м-1 | Извлечение золота, % |
1 | Дистил. вода | 60,77 | 18 | 0,11 | 90,86 |
2 | Стеарат К | 48,05 | 25 | 0,11 | 90,80 |
3 | Na2CO3 | 60,81 | 18 | 0,13 | 92,0 |
4 | NaHCO3 | 59,10 | 10 | 0,12 | 91,71 |
5 | Борнилацетат | 68,56 | 6 | 0,14 | 98,27 |
Для установления и исследования факторов, влияющих на выход готового класса крупности, и определения оптимальных параметров процесса измельчения при введении в мельницу фракции борнилацетата использован вероятностно-детерминированный метод многофакторного эксперимента.
При проведении экспериментальных исследований значения переменных факторов задавались по матрице трехфакторного эксперимента. В проводимом эксперименте устанавливались оптимальные значения параметров измельчения: расхода реагента, вводимого в мельницу – Х1 г/т), время измельчения – Х2 мин.), скорость оборотов мельницы – Х3 (об./мин.). В качестве функции отклика принят выход готового класса крупности - 0,1 + 0 мм.
Уравнение аппроксимирующего полинома примет вид:
Y = 58,41 + 0,86x1 + 10,71x2 + 11,39x3 (8)
Предположения о значимости парных взаимодействий факторов не подтвердились, значимыми являются только линейные эффекты.
В результате экспериментальных исследований и анализа математической модели установлены оптимальные значения влияющих параметров на выход готового класса крупности -0,1+0 мм: расход реагента при измельчении (борнилацетат) – 100 г/т, время измельчения – 30 мин., скорость оборотов мельницы – 120 об./мин.
Исследования по интенсификации процессов измельчения и дальнейшей переработке упорной золотосодержащей руды Албазинского месторождения проводились с использованием ПАВ-1. При исследовании влияния реагента на изменение гранулометрической характеристики при измельчении руды установлено, что добавка ПАВ-1 способствует повышению выхода готового класса крупности на 15 %.
Для изучения влияния реагента на показатели флотации проводились исследования по двум вариантам:
- измельчение руды и флотационное обогащение с использованием традиционных реагентов (собирателя – бутилового ксантогената калия – 100 г/т, вспенивателя – Т - 80 – 40 г/т);
- измельчение руды с использованием ПАВ-1 (расход – 100 г/т) с дальнейшей флотацией по аналогичной схеме.
Для определения оптимальных параметров процесса переработки руды использован вероятностно-детерминированный метод многофакторного эксперимента. В качестве отклика принят показатель – извлечение золота в концентрат флотации. Предварительными исследованиями установлены влияющие факторы: концентрация реагента, добавляемого в измельчение – Хг/т), время измельчения - Х– 30 мин.), расход собирателя при флотации – Хг/т).
После нахождения значимых коэффициентов регрессии получим следующее уравнение:
Y = 39,64 + 2,46x1 + 20,22x2 + 9,97x3 + 14,63x2x3 (9)
На основании контрольных флотационных опытов и анализа математической модели установлены оптимальные значения параметров измельчения при применении реагента ПАВ-1 в процессе измельчения упорной руды Албазинского месторождения: Х1 – 100 г/т; Х2 – 30 мин.; Х3 – 100 г/т.
Применение ПАВ-1 на стадии измельчения в количестве 100 г/т увеличивает выход готового класса крупности на 15 % и способствует повышению извлечения золота во флотационный концентрат в 1,7 раза.
Таким образом, доказано, что использование реагентов – борнилацетата и ПАВ-1 способствует интенсификации процессов переработки упорных золотосодержащих руд.
Основные показатели экономической оценки предлагаемой технологической схемы процесса измельчения на примере базовой схемы ЗИФ месторождения «Многовершинное» приведены в таблице 3.
Таблица 3
Основные экономические показатели предлагаемой технологической схемы
Наименование показателей | Ед. изм. | Базовый вариант | Предлагаемый вариант |
Себестоимость измельчительного передела в год | тыс. руб. | 14307,8 | 11628,4 |
Капитальные вложения | тыс. руб. | - | 5646 |
Экономический эффект от внедрения предлагаемого варианта относительно существующего базового варианта рудоподготовки | тыс. руб. | 2679,4 | |
Коэффициент привлекательности рынка | 0,675 | 0,775 |
Таким образом, данные, приведенные в таблице 3, показывают, что предлагаемый вариант экономически эффективнее базового варианта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований и разработок решена актуальная научно-техническая задача повышения эффективности измельчения упорных золотосодержащих руд и на этой основе значительного повышения эффективности их обогащения.
Основные результаты исследований, обоснований и разработок заключаются в следующем:
1. Выполнен анализ результатов изучения вещественных характеристик и технологических показателей переработки золотосодержащих руд с различным вещественным составом с целью выявления упорных руд, требующих интенсификации процесса измельчения; при этом установлено, что наиболее сложными являются руды Северного рудного тела Многовершинного месторождения и МТП-3 Анфисинского рудного тела Албазинского месторождения.
2. Выявлена закономерность изменения кинетических и энергетических характеристик упорных золотосодержащих руд, которая выражена математическими зависимостями следующего вида: 
n. (при механическом и гидратирующем воздействии разрушающей энергии на руду); 
(при химическом воздействии).
3. Определены величины удельной поверхностной энергии (
) измельчаемой рудной массы (при применении на стадии измельчения различных интенсифицирующих добавок) на основе установленной зависимости 
, отражаемой соотношением энергии, затраченной на измельчение руды, к приросту удельной поверхности измельченной рудной массы; используется в качестве показателя оценки энергетической характеристики процесса измельчения руд.
4. Установлено, что применение в качестве реагентов борнилацетата и комплекса ПАВ-1 позволяет снизить удельную поверхностную энергию измельчаемой рудной массы в 1,2 – 1,5 раза, что способствует разрушению труднораскрываемых сростков минералов.
5. Определен характер разрушения упорных золотосодержащих руд и образования труднораскрываемых зерен при измельчении, а также осуществлена оценка раскрываемости сложных сростков в процессе их измельчения с использованием интенсифицирующих добавок.
6. Разработаны рациональные методы интенсификации процесса измельчения упорных золотосодержащих руд с использованием комплексных добавок, полученных на основе отходов производства, позволяющие повысить технологические показатели флотации и цианирования: извлечение золота в концентрат увеличивается соответственно в 1,78 раза и на 8 %.
7. Установлены оптимальные технологические режимы измельчения упорных золотосодержащих руд на основе анализа разработанных математических моделей: Y = 58,41 + 0,86x1 + 10,71x2 + 11,39x3 (при введении в измельчение борнилацетата); Y = 39,64 + 2,46x1 + 20,22x2 + 9,97x3 + 14,63x2x3 (при добавке в измельчение копмлекса ПАВ - 1).
8. Экономическим расчетом определены срок окупаемости и уровень риска использования разработанного способа интенсификации процесса измельчения упорных золотосодержащих руд на примере технологической схемы , при этом установлено, что коэффициент привлекательности рынка возрастает в 1,2 раза по сравнению с традиционной технологией, срок окупаемости предлагаемого проекта интенсификации процесса измельчения (Со) составит – 1 мес.
9. Установлен уровень технико-экономических показателей традиционной и разработанной (на основе выполненных исследований) технологических схем измельчения упорных золотосодержащих руд Многовершинного месторождения; на основе их сопоставления осуществлена прогнозная оценка годового экономического эффекта, равного 2,6 млн. руб. в год при реализации предлагаемого метода интенсификации измельчения этих руд.
Основные результаты выполненных автором диссертации
исследований опубликованы в следующих работах:
1. Александрова, и механизмы повышения качественно-количественных показателей обогащения халькогенидов / , , // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Дальний Восток – 2007. - № ОВ 9. - С. 328-336.
2. Александрова, технологических параметров обогащения золотосодержащих руд / , , // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Дальний Восток – 2007. - № ОВ 9. - С. 337-347.
3. Литвинова, свойства минерального сырья как функция вещественного состава /, , // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Дальний Восток -№ ОВ 16. - С. 204-211.
4. Литвинова, Н. М. К вопросу о влиянии крупности измельчения на процесс выщелачивания упорных золотосодержащих руд / , , // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Дальний Восток – 2№ ОВ 9. - С. 428-432.
5. Мамаев, Ю. А. К исследованию обогатимости руд, содержащих халькогенидные минеральные комплексы /, , // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Дальний Восток – 2007. №4.- С.300-304.
6. Александрова, Т. Н. К вопросу оптимизации процесса измельчения руд / , , . // Обогащение руд. - 2006. - № 4. - С. 5-8.
7. Литвинова, процесса измельчения труднообогатимой золотосодержащей руды Албазинского месторождения. / , , // Горный журнал№ 10. - С. 63-64.
8. Александрова, в процессах рудоподготовки. / , , // Горный журнал№ 6. - С. 95-97.
9. Бойко, расхода поверхностно-активных веществ при измельчении руды месторождения Многовершинное / , , // Обогащение руд№ 6. - С. 3- 5.
10. Гостищев, термоактивации пиритного концентрата на эффективность выщелачивания золота. / , , // Химическая технология№1. - С. 34-37.
11. Бойко, влияния гидроксида натрия на измельчаемость рудных материалов / , , // Проблемы формирования и освоения минерально-сырьевых ресурсов Дальнего Востока. Сб. науч. тр. - Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 2004. - С.164-168.
12. Ятлукова, Н. Г Оценка измельчаемости руд Дальневосточного региона / , , // V Конгресс обогатителей стран СНГ: Сб. мат-лов. - М.: Альтекс, 2005. - Т. II. - С.157-162.
13. Литвинова, исследования интенсификации измельчения руд / , , // Принципы и процессы создания неорганических материалов: мат-лы Междунар. симпоз. (Третьи Самсоновские чтения). – Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2006. - С. 130-132.
14. Ятлукова, возможности интенсификации извлечения золота из труднообогатимых руд / , , // VI Конгресс обогатителей стран СНГ. Сб. мат-лов, - М.: Альтекс, 2007. – Т. 2. - С. 139-140.
15. Гостищев, В. В Термохимическое вскрытие и гипохлоритное выщелачивание золота из пиритного концентрата / , // Направленное изменение физико-химических свойств минералов в процессах обогащения полезных ископаемых (Плаксинские чтения - 2003): Мат-лы Междунар. совещ. (Петрозаводск, 2003). – М.: Альтекс, 2003. – С. 37-38.
16. Пат. 2309799 Российская Федерация, МПК7 В 03 В 7/00. Способ извлечения тонкодисперсного золота из золотосодержащих руд / , , ; заявитель и патентообладатель Ин-т горн. дела ДВО РАН. - № /03; заявл. 29.05.06; опубл. 10.11.07. Бюл. № 31. – 4 с.
17. Пат. 2318605 Российская Федерация, МПК7 В 03 В 1/00. Способ извлечения золотонесущих халькогенидов из труднообогатимого сырья / , , ; заявитель и патентообладатель Ин-т горн. дела ДВО РАН. - № /03; заявл. 30.10.06; опубл. 10.03.08. Бюл. № 7. – 3 с.
18. Пат. 2323431 Российская Федерация, МПК7 G 01 N 13/02. Определение удельной поверхностной энергии руд / , , ; заявитель и патентообладатель Ин-т горн. дела ДВО РАН. - № /03; заявл. 14.08.06; опубл. 27.00.08. Бюл. № 12. – 3 с.
19. Пат. 2333037 Российская Федерация, МПК7 B 02 C 23/18. Способ переработки золотосодержащих руд /, , ; заявитель и патентообладатель Ин-т горн. дела ДВО РАН. - № /03; заявл. 30.10.06; опубл. 10.09.08. Бюл. № 25. – 3 с.
20. Пат. 2233342 Российская Федерация, МПК7 С 22 В 11/00, В 03 В 1/00, 7/00. Способ извлечения золота при обогащении минерального сырья / , , ; заявитель и патентообладатель Ин-т горн. дела ДВО РАН. - № /02; заявл. ; опубл. Бюл. № 21. – 3 с.
Лицензия ПД № 15/0054 от 01.01.2001
Подписано в печать Формат 60 х 90 /16
Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ N 50
Институт водных и экологических проблем
, г. Хабаровск, 680000
