Оценка гравитационной обогатимости золотосодержащей руды - GRG

Гравитационное обогащение – это разделение минералов на основе разницы в плотности. Техника гравитационного обогащения существует уже тысячелетия [1, 2]. Несмотря на широкое применение флотационных методов обогащения, а также магнитной и электрической сепарации, гидрометаллургических процессов, гравитационные методы обогащения не теряют своей актуальности, а технологические схемы и аппаратура непрерывно совершенствуются [3, 4]. Все методы гравитационного обогащения реализуются при сравнительно низких капитальных и эксплуатационных расходах, являются высокопроизводительными и экологически чистыми. Гравитационное обогащение практически не имеет альтернативы при переработке руд россыпных месторождений, значительно удаленных от инфраструктуры [5–7].

За последние десятилетия все большее распространение находят центробежные аппараты для более глубокой переработки минерального сырья [3–5]. Для определения доли золота, извлекаемого из руды (песков) при помощи гравитации, используется центробежный концентратор Нельсона (Knelson). Данный метод, ставший стандартным в обогащении, предоставляет ценную информацию по извлекаемости золота гравитацией, а также возможность сравнения обогатимости различных руд. При исследованиях определяется не только доля гравитационного золота, но и его реальная крупность [8–14].

При гравитационной переработке золотосодержащих руд возможны потери на стадии измельчения, так как крупные частицы золота пе-реизмельчаются и наклепываются на стенки мельницы. Впервые, чтобы уменьшить потери на стадии измельчения, профессором канадского Университета Макгилла Андре Лаплантом (Andre Laplante) был разработан специальный GRG-тест (Gravity recoverable gold test), позднее методика была усовершенствована компанией Нельсона (Knelson) [15–22].

По данной методике количество золота, извлекаемого в GRG-тесте, характеризует обогатимость руды гравитационными методами. Схема GRG-теста базируется на факте, что ступенчатое измельчение руды позволяет проводить извлечение благородных металлов при их раскрытии без переизмельчения и истирания крупных частиц металла. GRG-тест состоит из трех последовательных стадий раскрытия минералов и трех стадий обогащения. При ступенчатом измельчении максимально точно определяется содержание гравитационно-извлекаемого золота [17–19, 23, 24].

Целью работы является оценка гравитационной обогатимости золотосодержащей руды методом GRG-теста.

Объект и методы исследования

Объектом исследований является золотосодержащая руда одного из месторождений Казахстана в Костанайской области. По результатам пробирно-гравиметрического анализа среднее содержание золота в руде составляет 1,60 г/т, серебра – 3,49 г/т.

Для выполнения анализа по другим элементам использовали химическое разложение и определение атомно-абсорбционным методом содержания сопутствующих металлов. Для фазового анализа на серу использовали химический весовой метод. Химический состав руды представлен в табл. 1.

Комплексный минералогический анализ проведен с использованием рентгенофазового, микроскопического и оптического методов. Пробы изучались под микроскопом в прозрачных шлифах, аншлифах, искусственных брикетах и иммерсионных средах. Зерна золота изучали на электронном микроанализаторе марки JEOL JXA-8230 Electron Probe Microanalyzer.

2020;5(2):92-103

МИСиС

Таблица 1

Химический состав золотосодержащей руды

Chemical composition of gold ore

Компонент	Содержание, %	Компонент	Содержание, %
Cu	0,004	K 2 O	1,58
Ni	0,001	SiO 2	67,29
Co	0,003	Al 2 O 3	12,38
Zn	0,005	As	0,02
Pb	0,002	Sb	0,01
Fe	3,67	S общ.	0,30
CaO	1,96	S сульфидная	0,29
MgO	1,10	S сульфатная	0,01
Na 2 O	2,07	Степень окисления серы	3,33

Примечание.

Тип руды:

– по степени окисления серы – первичная;

– по количеству сульфидной серы – убогосульфидная.

Note.

Ore type:

– based on sulfur oxidation degree – primary;

– based on sulfide sulfur content – low-sulfide

Рентгенодифрактометрический анализ средних проб выполнен на дифрактометре ДРОН-4 с CuKa-излучением, β-фильтр. Условия съемки дифрактограмм: U = 35 кВ; I = 20 мА; съемка θ–2θ; детектор – 2 град/мин.

Рентгенофазовый анализ на полуколиче-ственной основе проведен по дифрактограм-мам порошковых проб с применением метода равных навесок и искусственных смесей. Определялись количественные соотношения кристаллических фаз. Интерпретация дифрак-тограмм проводилась с использованием данных картотеки ICDD: база порошковых дифрактометрических данных PDF2 (Powder Diffraction File) и дифрактограмм чистых от примесей минералов. Для основных фаз проводился расчет содержаний.

Оценку гравитационной обогатимости золотосодержащей руды методом GRG-теста проводили на центробежном концентраторе Нельсона (KC-MD3) при следующих режимах: центробежное ускорение – 60G; расход флюидизирующей воды – 3,5 дм ³ /мин; производительность по твердому – 0,5–0,6 кг/мин; избыточное давление флюидизирующей воды – 10–14 кПа; содержание твердого в пульпе, подаваемой на гравитационное обогащение, – 25–30 %.

Методика проведения GRG-теста. GRG-тест проводился на пробе руды массой

10 кг на концентраторе Нельсона (KC-MD3). Данный тест проводят в три стадии. На 1-й стадии руду массой 10 кг дробили до крупности 100 % класса –1,6 мм и дробленую руду пропускали через концентратор Нельсона. Далее хвосты первой стадии доизмельчали до крупности 80 % класса –0,3 мм и пропускали через концентратор Нельсона. На 3-й стадии хвосты 2-й стадии доизмельчали до крупности 80 % класса –0,071 мм. Во время процесса на всех стадиях из хвостов отбирали пробы для анализа и составления технологического баланса. Полученные продукты обогащения (концентраты и хвосты) анализировались пробирно-гравиметрическим методом [18, 23].

Схема проведения GRG-теста дана на рис. 1.

Результаты исследований и их обсуждение

Золотосодержащая руда по содержанию сульфидной серы и степени окисления серы отнесена к убогосульфидному типу руды первичной зоны.

По данным минералогического анализа, руда представлена глинисто-слюдистыми сланцами, в различной степени измененными: окварцованными, альбитизированными, кали-шпатизированными и карбонатизированными (рис. 2–4).

2020;5(2):9 2-103

МИСиС^

Исходная руда 10 кг (Крупность 100 % класса – 1,6 мм )

1-я стадии гравитации КС-МD3

Концентрат

Доизмельчение (80 % класса –0,3 мм)

Хвосты

2-я стадии гравитации КС-МD 3

Концентрат

Хвосты

Доизмельчение (80 % класса –0,071 мм )

3-я стадии гравитации КС-МD 3

Концентрат

Хвосты

Рис. 1. Схема проведения GRG-теста

Fig. 1. GRG test design

Рис. 2. Глинисто-слюдистый сланец; прозрачный шлиф, ×40

Fig. 2. Phyllite; thin section, ×40

2020;5(2):92-103

Рис. 3. Окварцованный, альбитизированный и калишпатизированный сланец; прозрачный шлиф, ×40

Fig. 3. Silicified, albitized and feldsparized shale; thin section, ×40

Рис. 4. Сланец глинисто-слюдистый, окварцованный и доломитизированный; шлиф, ×100:

1 – кварц; 2 – доломит; 3 – мусковит

Fig. 4. Silicified and dolomitized phyllite; thin section, ×100:

1 – quartz; 2 – dolomite; 3 – muscovite

Рис. 5. Дифрактограмма средней пробы

Fig. 5. X-ray diffraction pattern of averaged sample

МИСиС

2020;5(2):92-103

Рис. 6. Пирит удлиненный, ориентированный вдоль слоистости породы; аншлиф, ×200

Fig. 6. Pyrite: elongated, oriented along the rock bedding; polished section, ×200

Рис. 7. Золото (1) в пирите (2); аншлиф, ×200

Fig. 7. Gold (1) in pyrite (2); polished section, ×200

Идентификация минеральных фаз по данным рентгендифрактометрического анализа приведена на дифрактограмме (рис. 5).

Минеральный состав средней пробы следующий (%): рудные: пирит – 0,5–1,0; арсенопирит – 0,1–0,2; оксиды и гидроксиды железа – 6–7; халькопирит и сульфосоли свинца – знаковые значения; породообразующие: кварц – 46–47, каолинит – 20–21, слюда – 9–10, калишпат – 2, альбит – 9–10, доломит – 5–6. В рудном веществе средней пробы пирит образует кристаллически-зернистые агрегаты, которые имеют зерна удлиненной формы, ориентированные в направлении сланцеватости пород (рис. 6). Следует отметить, что большая часть железа в пробе представлена в окисленной форме.

Золото в рудах находится в виде свободных крупных и мелких зерен. Преобладает золото свободное пластинчатое размером от 0,06 до 0,20 мм. Мелкое золото тесно ассоциируется с пиритом, образуя в нем дисперсные включения размером 0,005, 0,007, 0,015 мм (рис. 7).

По результатам пробирного, химического и минералогического анализов, промышленноценным компонентом является только золото.

Для оценки гравитационной обогатимости золотосодержащей руды проведен GRG-тест. Результаты GRG-теста приведены в табл. 2.

2020;5(2):92-103

МИСиС

Таблица 2

Продукт	Выход		Содержание Au, г/т	Распределение Au, %
	г	%
1-я стадия 100 % класса –1,6 мм
Концентрат 1	115,9	1,16	25,57	17,53
Хвосты 1	9884,1	98,84	1,41	82,47
Руда	10 000,0	100,00	1,69	100,00
2-я стадия 80 % класса –0,3 мм
Концентрат 2	113,8	1,15	17,60	14,48
Хвосты 2	9770,3	98,85	1,21	85,52
Питание (хвосты 1)	9884,1	100,00	1,40	100,00
3-я стадия 80 % класса –0,071 мм
Концентрат 3	119,6	1,22	17,15	17,10
Хвосты 3	9650,8	98,78	1,03	82,90
Питание (хвосты 2)	9770,3	100,00	1,23	100,00
Суммарно
Концентрат 1	115,90	1,16	25,57	17,48
Концентрат 2	113,78	1,14	17,60	11,81
Концентрат 3	119,56	1,20	17,15	12,09
Суммарно Концентраты	349,24	3,49	20,09	41,38
Хвосты	9650,76	96,51	1,03	58,62
Руда	10 000,00	100,00	1,696	100,00

Результаты GRG-теста

GRG test results

Рис. 8. Извлечение золота по стадиям обогащения (от операции)

Fig. 8. Recovery of gold by concentration stage

2020;5(2):92-103

МИСиС

Из данных табл. 2 видно, что суммарное извлечение золота составляет более 41 %. Эффективность каждой стадии обогащения (извлечение от операции) в GRG-тесте показана на рис. 8.

Наиболее высокие показатели извлечения золота получены на 1-й стадии при крупности 100 % класса –1,6 мм и 3-й стадии при крупности 80 % класса –0,071 мм. Это указывает на то, что в руде присутствуют и относи-

тельно крупные золотины, и мелкие свободные (от 0,06 до 0,20 мм), что подтверждается минералогическим анализом (рис. 9–11).

На рис. 12 приведено суммарное извлечение золота, извлекаемого гравитацией при различной крупности.

На рис. 12 видно, что самый высокий процент извлечения золота достигается при измельчении руды до крупности 80 % класса – 0,071 мм.

Рис. 9. Пластинчатое золото (1); тяжелая фракция гравиоконцентрата, ×200

Fig. 9. Platy gold (1); heavy fraction of gravity concentrate, ×200

Рис. 10. Пластинчатое золото (1), не полностью вскрытое, в плоскости аншлифа и пирит (2); тяжелая фракция гравиоконцентрата, ×200

Fig. 10. Platy gold (1), not fully released, in the plane of polished section, and pyrite (2); heavy fraction of gravity concentrate, ×200

2020;5(2):92-103

40м кт

Рис. 11. Микрорентгеноспектральный анализ золота; состав (%): Au – 96,54; Ag – 2,78; Fe – 0,68

Fig. 11. Electron microprobe analysis for gold; composition (%): Au – 96.54; Ag – 2.78; Fe – 0.68

Рис. 12. Общий процент золота, извлекаемого гравитацией, в зависимости от крупности руды

Fig. 12. Total percentage of gold recovered by gravity depending on the ore grain size

Заключение

Результаты GRG-теста показали, что золотосодержащая руда эффективно обогащается на центробежных концентраторах. Уровень извлечения золота гравитацией при ста-

диальном измельчении руды достаточно высок. При разработке технологической схемы обогащения руды необходимо предусмотреть гравитационное обогащение на центробежных концентраторах.