Схемы обогащения оловосодержащих россыпей

Условия образования россыпных месторождений, при которых процессы окисления и перемывки песков происходили в течении длительного времени, привели к тому, что вредные примеси, связанные преимущественно с сульфидами, оказались уже удаленными самой природой. В результате этого схемы обогащения песков значительно проще, чем схемы коренных руд.

Обогатимость оловосодержащих песков зависит главным образом от степени их промывистости, обусловленной характером и количеством содержащегося в них глинистого материала. В связи с этим различают два типа песков: промывистые и месниковатые.

Промывистые пески характеризуются преобладанием в их составе относительно крупного песчанистого материала. Количество глинистых частиц не превышает 10—20%. Месниковатые пески, в отличие от промывистых, содержат значительное количество глины. Промывка их труднее и требует предварительной дезинтеграции и отмучивания. Разрабатываемые в настоящее время оловоносные россыпи в основном имеют низкое содержание олова и в ряде стран представляют или хвосты от прежних разработок богатых участков, или оставленные невынутыми участки с низким содержанием олова. Первичная концентрация касситерита как из аллювиальных, так и из элювиальных россыпей производится на шлюзах, винтовых сепараторах и отсадочных машинах.

Промывка на шлюзах является одним из древнейших методов обогащения песков и до настоящего времени -пользуется еще широким распространением. Это объясняется простотой самого процесса и применяемой аппаратуры, изготовляемой на месте добычи, что является основным преимуществом шлюзов. С точки зрения полноты извлечения касситерита шлюзы являются малоэффективными аппаратами, так как извлечение касситерита из песков на шлюзах составляет в среднем 75—80%. При неблагоприятных условиях промывки (мелкий касситерит, глинистые, месниковатые пески) извлечение снижается до 50—60%. Зерна мелкого касситерита, размером менее 0,2 мм, на шлюзах улавливаются плохо.

Значительно более совершенными аппаратами являются отсадочные машины, получающие все более широкое применение при обогащении оловосодержащих песков. Извлечение касситерита в концентрат на отсадочных машинах, при песках средней промывистости, достигает 90% и выше; на сильномесниковатых песках извлечение составляет около 75%.

В настоящее время на большинстве драг для первичного обогащения и для первой перечистки грубого концентрата устанавливают отсадочные машины. Наиболее распространены отсадочные машины поршневого и диафрагмового типа. В Малайе, например, на каждой драге установлено от 8 до 10 отсадочных машин для основной отсадки. Машины для перечистной отсадки устанавливают того же тина, что и для основной, в количестве от 1 до 4. Концентрат перечистной отсадки содержит от 10 до 70% касситерита. Хвосты как основной, так и перечистной отсадки обычно направляют в отвал без дальнейшей переработки. На некоторых карьерах установленные отсадочные машины работают, по такой же схеме, как и на драгах. На других предприятиях отсадочные машины используются для перечистки грубого концентрата, полученного со шлюзов.

В табл. 119 приводятся цифры, характеризующие долю касситерита, извлекаемого в Малайе обогатительным оборудованием основных типов. Эти цифры относятся к началу 1959 г.

При обогащении россыпей широко применяют винтовые сепараторы как на стационарных установках, так и на драгах.

Промывистые пески могут поступать на обогащение на шлюзы или отсадочные машины непосредственно после добычи и грохочения; месниковатые пески требуют предварительной дезинтеграции, осуществляющейся либо во вращающихся барабанах (бочках), либо на гидровашгердах и других приборах.

Получаемый со шлюзов и отсадочных машин концентрат не является кондиционным и требует доводки. В некоторых случаях грубый концентрат шлюзов предварительно обогащают на вашгердах. Доводка концентратов производится на ручных лотках, концентрационных столах и отсадочных машинах. Для отделения граната, ильменита и других магнитных примесей, а также вольфрамита (при комплексных концентратах) используют электромагнитную сепарацию. При доводке применяют также электросепарацию.

Исследовательским отделом Малайского департамента горного дела были проведены испытания по усовершенствованию методов обогащения касситеритовых песков с применением гидроциклонов и отсадочных машин.

Значительный успех был достигнут после применения пироциклона большой производительности, работающего под низким напором. Этот гидроциклон, работающий под напором всего 3 м, разделяет пески по размеру значительно ниже 0,053 мм. В связи с этим становится возможным осуществить сгущенке и обесшламливание питания обогатительной установки при малых затратах и с применением простого оборудования, Отсадочные машины работают значительно лучше при плотном питании и на обесшламленном материале. При таком питании извлекается не только крупнозернистый, но также значительная часть тонкозернистого касситерита. В табл. 120 приводятся результаты, получаемые на отсадочных машинах, питаемых продуктом гидроциклона.

Из данных табл. 120 видно, какое высокое извлечение касситерата крупностью — 0,053 мм можно получить при подаче в отсадочную машину сгущенного и обесшламленного материала. В классе —0,053 мм концентрата отсадочной машины содержится почти четверть всего олова этого концентрата; содержание олова в этом классе составляет свыше 4%. Класс —0,076 мм содержит почти половину всего олова, и средневзвешенное содержание в нем равно 4,5%. Питание гидроциклопа содержало 33% класса —0,053 мм, и плотность пульпы была около 8% твердого. Слив гидроциклона имел плотность немного больше 1%, причем крупность твердых частиц была 95% — 0,053 мм. Касситерит крупностью —0,053 мм концентрировался главным образом в песках гидроциклона. Машина для перечистной отсадки, перерабатывающая концентрат основной отсадки, регулируется таким образом, чтобы в ней извлекался крупнозернистый касситерит и некоторая часть тонкозернистого в виде сравнительно высококачественного концентрата. Хвосты перечистки подвергаются грохочению по размеру около 0,15 мм, причем подрешетный продукт, получающийся в небольшом количестве, сгущается в гидроциклоне ,маленького размера и подвергается обогащению на столах. Таким образом, исключается возможность потери очень тонкого касситерита, уловленного при основной отсадке. Вследствие усовершенствований, внедренных с тех пор, как указанные опыты производились, в настоящее время примерно 1/3 конечного товарного концентрата, содержащего около 74% олова, имеет крупность меньше 0,053 мм.

Одна из наиболее простых схем обогащения с применением гидроциклонов и отсадочных машин представлена на рис. 128. По этой схеме можно получить более высокое извлечение, чем »на шлюзах, причем она более выгодна как по капиталовложениям, так и по эксплуатационным расходам и имеет многие преимущества технологического характера.

При соответствующих условиях установка может работать С полным самотеком основной массы материала. Сравнение капиталовложений и эксплуатационных расходов для такой установки с соответствующими расходами при обогащении на шлюзах при той же производительности приводится в табл. 121 и 122. Эти цифры относятся к двум работающим фабрикам.

Из данных таблиц видно, что капитальные затраты на обе установки мало отличаются. При этом следует учесть, что скорость амортизация установки, состоящей из гидроциклонов и отсадочных машин, значительно меньше, чем установки со шлюзами. Кроме того, из табл. 123 видно, что эксплуатационные расходы первой установки меньше, а количество рабочиx часов в месяц больше, чем у второй.

Более высокое рабочее время на установке с гидроциклонами и с отсадочными машинами объясняется главным образом тем, что еженедельно теряется значительное количество времени на сполоск концентратов со шлюзов.

При решении вопроса о применении гидроциклонов на драгах приходится принимать во внимание другие обстоятельства, которые не имеют значения для стационарных установок.

Подрешетили вода для отсадочных машин на драге обычно добывается из пруда, в котором плавает драга и куда возвращают хвосты обогащения. Если в материале содержится плохо осаждающийся то он остается во взвешенном состоянии в пруде и увеличивает вязкость подрешетной воды, подаваемой в отсадочные машины, что снижает извлечение тонкого касситерита.

В таких случаях применение гидроциклона разрешает проблему подачи равномерного плотного и обесшламленного питания в осадочные машины, а также общую проблему шламов, хотя не таким простым способом, как на стационарных установках. Высокая производительности гидроциклона, применяемого на установке с гидроциклонами и отсадочными машинами, допускает колебания питания в значительных пределах, особенно если он снабжен Песковой насадкой переменного размера. При использовании гидроциклона такого типа на драгах подрешетный продукт грохота может подаваться в них насосами под низким давлением, а сгущенные пески можно направлять непосредственно в отсадочные машины основной отсадки.

Питание отсадочных машин может быть организовано таким образом, чтобы большинство из них работало на постоянном количестве сгущенного и обесшламленного материала. При таких условиях можно отрегулировать отсадочную машину так, чтобы извлечение было выше, а производительность больше, чем в настоящее время. Однако такая организация возможна только в том случае, если плотность питания гидроциклонов ниже 25% твердого; при более высокой плотности удовлетворительное разделение песков и слива затруднительно. Пока драга работает на сыпучем песке и подрешетиый продукт грохота имеет высокую плотность, нет смысла пропускать этот материал через гидроциклоны и следует подавать материал непосредственно в отсадочные машины. При низкой плотности подрешетного продукта грохота его. следует подавать на гидроциклон. Напор у входа в гидроциклоиы может быть не выше 0,35 кг/см2, и расход энергии на перекачивание подрешетного продукта грохота в гидроциклоны окупается уменьшением необходимого количества отсадочных машин или повышением извлечения, или же, наконец, тем и другим. Так как подрешетный продукт грохота подают насосами в гидроциклоны, то целесообразно установить грохот на более низкой отметке на драге, чем это практикуется в тех случаях, когда материал грохота поступает в отсадочные машины.

Драги любой конструкции работают более эффективно при использовании чистой воды в отсадочных машинах. На многих драгах для этой цели устанавливают насосы, которые перекачивают шламы из пруда в специальный отстойник. При использовании гидроциклонов почти все шламы уходят в слив, который можно направлять в отвал непосредственно, если в питании не содержится большого количества очень тонкого касситерита. Этот слив можно направлять в шламовый насос через гибкий трубопровод и перекачивать его дальше в шламовый отстойник, из которого осветленную воду возвращать в пруд, где ил ада ют драги. В некоторых случаях даже может оказаться возможным подавать слив гидроциклона непосредственно в шламовый отстойник самотеком, так как он выходит из гидроциклона на некоторой высоте над палубой драги (в зависимости от расположения отсадочных машин) и ввиду отсутствия в нем зернистых частиц может подаваться на значительные расстояния при небольшом напоре.

Использование гидроциклонов высокой производительности, работающих при малом напоре, может разрешить только некоторые проблемы работы драг и приведет к возникновению других (например, отвод плотных хвостов отсадочных машин потребует подачи дополнительной воды или установки желобов под большим углом, чем в настоящее время). Однако те преимущества, на которые указывалось выше, достаточно велики, чтобы оправдать применение гидроциклонов на драгах.

Схема обогащения оловосодержащих песков приведена на рис. 129. Она включает: дезинтеграцию песков в бутаре с удалением гали в отвал; первичное обогащение песков иа шлюзах или отсадочных машинах; перечистку первичного концентрата на отсадочных машинах или нa концентрационных столах. Гравитационный концентрат, содержащий магнезит, подвергается сушке, рассеву и магнитному обогащению.

На драгах первичное обогащение и первичная доводка осуществляются на самом судне, окончательная же доводка производится на доводочной станнин на берегу.

Схема обогатительной установки малайских оловоизвлекательных драг включает следующее оборудование: воронку, днище которой должно иметь уклон не меньше 30°; механизм для очистки черпаков от главы, который состоит из рычагов литой стали с наконечниками из марганцовистой стали, смонтированных из горизонтальном валу и установленных таким образом, чтобы они задевались козырьком черпака, после чего при движении черпачной цепи они идут по кривой задней внутренней стороне черпака и принудительным способом выгружают его содержимое.

Обычно устанавливают барабанные грохоти (бутары) диаметром 3 м и больше и длиной 18 м. Так как малайские оловянные россыпи содержат обычно значительное количество главы, требуется сильное механическое действие промывной воды, которое достигается применением больших насадок, дающих мощные струи воды, обычно устанавливают три ряда насадок. Первая секция грохота (от 3 до 6 м) делается обычно глухой. Отверстия на остальной части грохота делаются от 6 до 25 мм, в зависимости от размера зерен касситерита и количества и характера глины. Грохоти устанавливают с большим запасом производительности. Большая часть материала просеивается на первом метре длины перфорированной части грохота; отверстия делаются обычно в питающем конце грохота меньшего диаметра, для того чтобы дать лучшее распределение материала и задержать небольшие куски. Уклон грохота изменяется от 8 до 129, Днище воронки для разгрузки породы обычно имеет уклон 1:4: однако в случае обработки вязких глин недостаточен даже уклон в 1:3, и в таких случаях устанавливают самостоятельный конвейер с воронкой с уклоном 1:2.

Предохранительный колосниковый грохот улавливателя, установленный в отсеке черпаковой рамы, имеет щели от 50 до 75 мм. Этот грохот сконструирован таким образом, что его колосники могут легко заменяться.

Шлюзы улавливателя для предохранения от забивания крупным материалом установлены под большим уклоном. Доступ к шлюзам обычно бывает затруднен, поэтому при их установке принимают меры для облегчения съема осевшего материала.

На большинстве современных драг для извлечения олова из просева барабанного грохота установлены отсадочные машины, а рифленые шлюзы имеются только на некоторых старых драгах. Преобладают отсадочные машины поршневого и диафрагмового типа. Площадь решет отсадочных машин, устанавливаемых на драге для первичного обогащения, составляет от 27,5 до 65 м2, в зависимости от производительности драги и количества материала, выделяемого в хвосты на барабанном грохоте. Отсадочная машина с тремя отделениями обеспечивает полное извлечение, если пески не очень богаты оловом. Решета имеют отверстия размером 3,2х12,7 мм пли 2,4х12,7 мм; они бывают или проволочными плетеными, или штампованными из листовой стали. Отверстия обычно делаются прямоугольными. Постель составляется из предварительно окатанных кусков гематитовой руды с удельным весом 5,2, размером 19—4,7 мм; в машинах для первичной концентрации постель делают толщиной 63 мм; в очистных отсадочных машинах для создания постели применяют куски гематитовой руды размером 9,5—4,7 мм В старых установках отсадочных машин питание подвергалось грубой гидравлической классификации или рассеву на грохотах; опыт показал, что обезвоживание является единственной необходимой подготовительной операцией. Количество материала, поступающего в отсадку на драгах, может подвергаться сравнительно сильным колебаниям, поэтому на драге устанавливают одну или две запасные машины; это вызывает небольшое увеличение площади судна и высоты верхнего черпанного барабана, но сильно облегчает условия эксплуатации. Шлюзы (при их установке вместо отсадочных машин) имеют в ширину от 1,2 до 1,8 м, в длину от 20 до 100 м и уклон (в зависимости от количества используемой воды) от 1:24 до 1:40. Трафареты на шлюзах не применяются, но устанавливаются поперек шлюзов пороги из брусьев размером 50х75 мм с интервалами от 1,8 до 3 м; в процессе работы высота порогов по мере накопления концентрата увеличивается от 225 до 300 мм. Окончательная доводка концентрата производится перегребанием в потоке чистой воды; грубый концентрат, отправляемый на береговую доводочную установку, содержит от 10 до 50% касситерита.

Очистные отсадочные машины обычно того же типа, что и первичные отсадочные машины, но для предохранения от потерь в хвостах машины состоят из четырех камер; площадь решет составляет 10—20% от площади первичных отсадочных машин. Концентрат этих отсадочных машин является конечным продуктом, выдаваемым с драг. На некоторых драгах хвосты перечистных отсадочных машин возвращают в первичное обогащение.

Доводочная береговая установка располагается на выработанных или пустых грунтах, по возможности центрально к площади драгирования или к расположению драг, поставляющих грубый концентрат.

Перечистные отсадочные машины на доводочной установке могут быть механическими и ручными; чаще всего устанавливают отсадочные машины-пульсаторы, так как вопрос о чистоте концентрата в этой стадии процесса важнее производительности. Если применяют ручные отсадочные .машины, то перед ними обычно устанавливают шлюзы для выделения окончательных хвостов, окончательных тонких концентратов и некоторого количества промпродукта, содержащего крупный касситерит. Шлюзы эти обычно имеют длину от 3 до 6 м, глубину от 225 до 250 мм и ширину в головном конце от 0,9 до 1,5 м и около 380 мм в разгрузочном конце. Вода подается по всей верхней ширине шлюза для создания потока глубиной 150—175 мм; при доводке концентратов на шлюзе в первоначальный момент применяется сильный поток; осевший материал промывается в слабом потоке воды и собирается в нижнем конце шлюза; в конечной стадии остаток промывается в потоке воды, направленном по шлюзу вверх, в результате чего получаются конечный тонкий концентрат и промпродукт.

Процесс сушки полученного концентрата очень прост, так как количество получаемого концентрата сравнительно невелико; материал хотя и относительно тонкий, но не содержит шламов.

Классификация материала перед магнитной сепарацией для отделения магнетита, ильменита и ряда других минералов от касситерита изводится на грохотах; число и тип грохотов зависят от количества обрабатываемого материала, гранулометрической характеристики и трудности обогащения.

Для удаления магнетита применяют магнитные сепараторы низкой интенсивности; количество материалов, обрабатываемых на магнитных сепараторах высокой интенсивности, зависит от минерального состав исходного концентрата.

В тех случаях, когда россыпи содержат много глины, вода бассейна драги может содержать большое количество взвешенных частиц. Применение такой воды вызывает потери тонкого олова в отсадочных машинах и большой износ насосов, снабжающих драгу водой. Поэтому yстанавливают водозабор с фильтрующей установкой, иначе приходится производить периодическое выкачивание загрязненной воды из пруда.

Так как тонкие хвосты распространяются по большой площади дна бассейна, они могут достигать места черпания и уменьшать количество свежего перерабатываемого драгой материала. Поэтому хвостовые желоба должны быть выведены как можно дальше от драги.

Извлечение редко превышает 90% и обычно близко к 75% от содержания олова в россыпи. Потерн олова состоят: из крупных кусках касситерита, зерен касситерита, прилипших к крупным кускам глины, которые с галей поступают в хвосты; частиц касситерита, прилипших к мелким частицам глины, которые при грубой концентрации уходят в хвосты; тонкого олова, остающегося при грубой отсадке во взвешенном состоянии в потоке воды, проходящем через отсадочную машину, относительно богатых хвостов, получаемых на доводочных береговых станциях.

Содержание олова в концентрате колеблется от 70 до 70,5%. Hа россыпях района Кюала Люмпур (Малайя) драги имеют черпаки емкостью 0,5 м3 и два параллельно расположенных барабанных грохота (белки) диаметром от 2,5 до 2,30 м; длина перфорированной части грохота равна 10,5 м. Отверстия грохота увеличиваются с 9,5 мм в начале грохота до 12,7 мм в конце его. Скорость вращения грохота 8 об/мин. Напор породы в насадках мониторов барабанного грохота 2 ат. Первичное обогащение осуществляется в 10 четырехкамерных отсадочных машинах, расположенных на каждой стороне драги. Первичный концентрат поступает в три перечистные четырехкамерные отсадочные машины, выдающие концентрат, хвосты и промпродукт, получаемый в последних трех камерах. Промпродукт обезвоживают в конусе и перечищают в отсадочный машине такого же типа. Машина выдает концентрат, промпродукт, возвращаемый для обработки в этой же машине, и отвальные хвосты. Концентрат, получаемый на самой драге, содержит от 10 до 30% Sn и подвергается доводке до 75% Sn на береговой доводочной установке. Материал, поступающий в драгу, содержит от 230 до 460 г/м3 касситерита.

В том же районе Юоала Люмпур драга производит разработку сильноглинистых грунтов. Для лучшей промывки верхний продукт первого барабанного грохота поступает во второй промывочный барабанный грохот, имеющий квадратные отверстия 125x100 мм. Верхний продукт промывочного грохота направляют в отвал; нижний — в две корытные мойки тяжелого типа. Пески направляют в отвал, а слив — на вибрационный грохот, который выделяет верхний продукт, возвращаемый в первичный грохот. Нижний продукт первичного грохота поступает на обогащение в отсадочные машины.

На о-ве Бхукет, находящемся на юго-западном побережье Таиланда, в начале февраля 1960 г. начала работать ковшовая драга, специально сконструированная для добычи олова с морского дна.

Драга оборудована дизельными двигателями, глубина захвата достигает 30 м, а емкость ковшей — 0,42 м3.

Проектная производительность морской драги составляет до 230 000 м3 горной массы в месяц (600 рабочих часов) при глубине захвата 30 м под уровнем воды. Запас топлива на драге достаточен для двух недель работы. Водоизмещение драга составляет 2500 г, длина понтона 69 м, ширина 21,6 м и глубина сбоку 3450 мм. Вес одного понтона 85 г. Ковшовый элеватор имеет длину 50 м и вес 145 т. Он состоит из 117 ковшей, изготовленных из марганцовистой стали емкостью по 0,42 м3 и весом по 1,75 т.

Суммарная установленная мощность драги равна 1050 квт, энергия вырабатывается 8 дизелями мощностью от 6 квт при 1600 об/мин до 520 квт при 500 об/мин.

Все отсадочные машины — поршневого типа, с решетами размером 4800х1050 мм. На промывку и грохочение расходуется 54,5 м3/мин воды.

Большой понтон обеспечивает высокую степень устойчивости при плохой «погоде. Вся драга, за исключением передней палубы, обшита оцинкованным волнистым железом.

Месторождение Сунгей Беси, разрабатываемое в Малайе двумя карьерами, представляет собой глубинную аллювиально-элювиальную россыпь, залегающую на контакте между известняками и гранитами. Нижние отметки обоих карьеров находятся приблизительно в 90 м ниже отметки обогатительной фабрики. Содержание полезных компонентов в россыпи сильно колеблется. В глине, в которой содержится крупнозернистый касситерит, частично выветренный, содержание касситерита местами поднимается выше 60 кг/м3, а содержание касситерита в песке значительно ниже и колеблется от 0 до 1,7 кг/м3. Кроме касситерита и небольшого количества пирита и арсенопирита в россыпи практически не содержится других тяжелых минералов.

Ситовый состав касситерита и песков сильно колеблется. В богатых глинах до 89% питания составляет класс —0,076 ми, в то время как а песчаных участках содержание этого класса снижалось до 49%, причем класс +0,15 мм имел выход свыше 40%.

На рис. 130 приведена технологическая схема фабрики Сунгей Беси, а на рис. 131 — схема цепи аппаратов.

На рис. 132 приведена схема для стационарных фабрик, перерабатывающих оловосодержащие пески россыпных месторождений. Она включает дезинтеграцию песков, грохочение, концентрацию на пинтовых сепараторах и перечистку на концентрационных столах.

Такая схема рекомендуется Иргиредметом для россыпей с наибольшим содержанием касситерита в средних классах крупностью —1+0,15 мм.

Для россыпей, содержащих касситерит в крупных и средних классах (—8+0,15 мм), рациональными являются схемы обогащения, показанные на рис. 133 и 134, по которым продукты грохочения —8(—6) мм обогащают на винтовых сепараторах, а классифицированный материал — на отсадочных машинах. При этом для песков, содержащих вязкие глины, дезинтеграция производится на вашгердах, после чего осуществляется грохочение (см. рис. 131). Отсадочные машины для обогащения классифицированного материала —8+4 мм или —16+8 мм работают на специальных режимах, позволяющих выделять ценные минералы указанной крупности под решето.

Режим отсадки по данным исследований И.П. Санниковой (Иргиредмет) следующий: постель состоит из шаров удельного веса 3.2-3,5, крупностью в 1,5—2,0 раза больше максимального размера зерна извлекаемого минерала; отверстия сита отсадочной машины в 1,3—раза больше максимального зерна извлекаемого материала; высота постели 110—140 мм; ход диафрагмы для материала —16+8 мм равен 50—70 мм и для материала —8+4 мм 30—40 мм; расход подрешетной воды 4—2 л/сек на 1 м2 площади сита; Ж:T в питании равно 5:1; число качаний диафрагмы 240 в минуту для материала крупностью — 8+4 мм и 140—190 для материала крупностью —16+18 мм.

Работа отсадочных машин с выделением ценных минералов из крупных классов под решето, в отличие от отсадки с получением надрешетных концентратов, позволяет исключить ручную разгрузку концентратов и обеспечить непрерывность технологического процесса.

По схеме рис. 133 хвосты винтовых сепараторов подвергаются контрольному обогащению на. шлюзах или отсадочных машинах.

Извлечение касситерита из песков при обогащении по схеме, показанной на рис. 134, получается равным 91,2—91,4%. В том числе извлечение на шлюзах составляет 17,7%, на винтовых сепараторах —54,3% и на отсадочных машинах — 19,2—20,4%.