Технологии и оборудование для ультразвуковой интенсификации обогатительных процессов

Сборник материалов IX Конгресса обогатителей стран СНГ. Том I, с. 338—341. 26—28 февраля 2013 г.

Н. М. Лебедев, Т. И. Жирнова (ООО «Александра-Плюс»),
Г. В. Седельникова (ФГУП ЦНИГРИ), Н. В. Шихов (ОАО «Уралмеханобр»)

Кавитационные процессы, происходящие в жидкости, усиливаются на границе раздела жидкость — твердое тело. Особую привлекательность для специалистов по обогащению руд представляют происходящие при этом процессы очистки поверхности минералов, вскрытие трещин и разрушение сростков. Эти процессы, а также кавитационная обработка реагентов повышают эффективность флотационного разделения руд. Применение ультразвуковой регенерации керамических фильтров на установках вакуумной фильтрации позволяет достичь высокого уровня обезвоживания пульпы.

«Александра-Плюс», являясь производителем ультразвукового оборудования, активно сотрудничает с научно-техническими центрами по изучению процессов обогащения руд. Опытные ультразвуковые установки для исследований поставлены в МИСиС, ФГУП ЦНИГРИ, ФГУП ГИНЦВЕТМЕТ, ОАО «Уралмеханобр».

Для исследования процессов обогащения кварцевых песков была разработана и изготовлена ультразвуковая установка модели МО-156 для очистки сыпучих материалов для «Уралмеханобра».

Предварительная рудоподготовка заключалась в исследовании влияния операций оттирки и грохочения на изменение вещественного состава кварцевых песков, а именно, снижение массовой доли Fe2O3, посредством удаления железосодержащих пленок с поверхности кварцевых частиц и отделения шламовой составляющей, имеющую наибольшее загрязнение железосодержащими минералами

Для более детального изучения процесса было выбрано несколько режимов оттирки. Изменяемыми параметрами являлись:

Рис. 1. Установка ультразвуковой очистки сыпучих материалов модели НО-156
  • процент твердого в пульпе;
  • время нахождения материала в оттирочной машине.

Для определения наиболее эффективного способа оттирки были исследованы пробы:

  • исходной руды;
  • руды после механической оттирки;
  • руды после ультразвуковой оттирки.

На основании исследования влияния рудоподготовительных операций на изменение вещественного состава кварцевых песков II Каменского месторождения был сделан следующий вывод:

исходный кварцевый песок хорошо дезинтегрируется как механической, так и ультразвуковой оттиркой, при этом содержание Fe2O3 в продуктивном классе (+0,1 мм) снижается с 0,4 % до 0,1—0,18 %;

наилучшие показатели дезинтеграции получены при предварительной классификации исходных кварцевых песков по классу –0,1 мм.

По договору о научно-техническом сотрудничестве с ФГУП ЦНИГРИ была изготовлена лабораторная ультразвуковая установка для изучения влияния ультразвуковой обработки на извлечение золота из руд. Были проведены испытания по двум направлениям:

  1. Влияние ультразвуковой обработки на технологические показатели цианирования руд золота.
  2. Влияние ультразвуковой обработки на технологические показатели кучного выщелачивания золота.

Анализ результатов исследования показал, что ультразвуковая обработка пульпы при цианировании руды Мутновского месторождения оказывает положительный эффект. Извлечение золота увеличивается на 23,61 % и составляет 87,34 %, что сопоставимо с результатами цианирования данной руды при тонине помола 98 % кл –0,074 мм. Ультразвуковая обработка не приводит к увеличению расхода цианида, который составляет 3,9—4,0 кг/т руды. При этом кинетика растворения золота указывает на то, что увеличение извлечения золота достигается не за счет увеличения продолжительности цианирования, а за счет дополнительного вскрытия золота и интенсивности его растворения при использовании ультразвука.

Таким образом, экспериментальные исследования показали возможность применения ультразвуковой обработки (УЗО) для повышения технологических показателей извлечения золота при цианировании золотосодержащего сырья. Положительный эффект от применения УЗО, по-видимому, происходит в результате активации цианистого раствора, а также за счет разупрочнения минералов и вскрытия золота.

Результаты проведенных испытаний кучного (перколяционного) выщелачивания показали, что при ультразвуковой обработке рабочего цианистого раствора перед КВ происходит:

  • интенсификация процесса растворения золота, а продолжительность процесса снижается в 2 раза при практически равном извлечении золота в продуктивные растворы — 91,3 и 92,1 %, соответственно;
  • повышение концентрации золота в продуктивных растворах с 2,18 мг/л до 3,77 мг/л
Рис. 2. Пример проходного ультразвукового оборудования для безреагентного обеззараживания

Расход цианида при его концентрации в рабочем растворе 0,1 % с УЗО так и без нее составил 1,25—1,28 кг/т.

Таким образом, проведенные исследования показали эффективность применения ультразвуковой обработки рабочих цианистых растворов перед кучным выщелачиванием золотосодержащих руд для увеличения скорости растворения золота и улучшения технологических показателей КВ, в частности, повышения концентрации золота в продуктивных растворах.

Фирма «Александра-Плюс» производит ультразвуковые установки проходного типа, в которых рабочим органом являются трубные резонансные элементы (рис. 2).

Использование резонансных явлений позволило существенно (на 1—2 порядка) снизить энергопотребление данного оборудования и делает его экономически более доступным.

Рис. 3. Комплект оборудования для регенерации фильтров

В области применения ультразвукового оборудования для регенерации керамических фильтров для установок вакуумной фильтрации типа СС и ВДФК фирмой разработано оборудование нового поколения (рис. 3).

В течении последних лет данное оборудование прошло успешное испытание более чем на 10 обогатительных фабриках объединений «Казахмыс» и «Казхром». Испытания подтвердили высокую эффективность данного оборудования по сравнению со штатным.

С 2012 года фирма приступила к серийным поставкам на предприятия Казахстана. Создан сервисный центр на базе предприятия «Казминерал ЛТД». Работы по совершенствованию технологии ультразвуковой регенерации продолжаются.