Флотация золота

Флотация золотаФЛОТАЦИЯ ЗОЛОТА. За последние годы флотация получила широкое применение в обработке руд золота, серебра и платины. Главнейшей особенностью ее является то, что флотируются самородные металлы, содержание которых в рудах невелико и соответственно этому сравнительно мало число зерен, входящих в состав руды; кроме того золото и платиновые металлы обладают высоким удельным весом и нередко встречаются в рудах, почти не содержащих сульфидов или других минерализаторов пены.

Основные случаи применения флотации к золотым рудам можно подразделить следующим образом: 1) Золото преимущественно или исключительно связано с сульфидами. 2) Золото не связано преимущественно с сульфидами, но количество последних достаточно для стабильности пены и обеспечения флотируемости золота. 3) Руда не содержит сульфидов, но содержит значительное количество окислов железа; в последнем случае роль стабилизаторов пены выполняют охристые ила, дающие при достаточной дисперсности устойчивую и легко удаляемую пену. 4) Руда не содержит сульфидов или окислов железа, образующихся в результате окисления первых, но содержит минералы (например, серицит), переходящие в пену и создающие устойчивость ее. 5) Флотация чисто кварцевых золотых руд может осуществляться посредством предварительного смешения с сульфидными рудами или специального подбора реагентов, создающих устойчивую пену. 6) Флотация дает возможность удалить составные части руды, вызывающие затруднения в процессе дальнейшего металлургического извлечения (колчеданы, с трудом отдающие золото; графитистые и сурьмянистые минералы, затрудняющие цианирование). 7) Флотация извлекает ценные составные части руды (медь, свинец, мышьяк), оставляя хвосты для цианирования. 8) Флотация рассыпного золота.

Форма и размер частиц золота имеют весьма существенное значение. Вообще говоря, флотироваться могут не только частицы, не смачиваемые водой и отвечающие условию В = cos θ < 0. Неправильная форма частиц, приводящая к наклону их боковой поверхности к вертикальной оси, обусловливает возможность флотации. Так, Валентинер и Шранц обратили внимание на возможность флотации при cos θ > 0, т. е. при θ < 90°. Когхилл и Андерсон обратили внимание на влияние острых ребер при флотации («Эджэффект»); такая форма ребер является преградой для периметра смачивания и задерживает флотацию. Когда смачивание достигает ребра и задерживается последним, то краевой угол может достигнуть значения, соответствующего флотации. Некоторые авторы считают, что неправильная форма частиц и шероховатость, создаваемая неровностями на их поверхности, являются необходимыми условиями возможности флотации при практическом осуществлении данного процесса. Наряду с этим известны случаи флотации металлических частиц с совершенно гладкой поверхностью. Изучение формы частиц золота в связи с процессами обогащения и гидрометаллургического извлечения в недавнее время проведено Плаксиным и Шабариным. Изучение под микроскопом золотин, выделенных из кварцевых руд, показало, что преобладающей формой является плоскостная, несколько вытянутая форма, обычно с весьма изрезанной периферической линией, часто с крючковатыми изгибами и при очень неровной бугорчатой поверхности золотинок со значительными углублениями. Следующим типом частиц является конкрецоидальная форма. Далее можно отметить золотины сфероидальной или приближающейся к ней формы и наконец, удлиненную, вытянутую форму, представленную разными палочковидными или нитевидными отдельностями. Помимо чисто внешних очертаний золотин можно отметить в одних случаях весьма плотное строение частиц, массивный вид их и в других случаях чрезвычайно тонкую, словно ажурную структуру. Как известно, золото кристаллизуется в правильной системе и представляет различные комбинации октаэдра и реже куба, причем обычными являются двойниковые срастания. Однако наиболее обычны не эти отдельные кристаллы и их срастания, а именно описанные выше сложные образования, в которых исчезли все признаки кристаллографических форм и лишь изредка встречаются отдельности с контурами кристаллических очертаний в какой-либо одной ее части при общей, обычно скульптурной структуре такой частицы. Иногда встречаются, по-видимому, друзы кристаллов, но тоже с деформированной поверхностью. Описанный внешний вид золотинок характеризует форму частиц, из которых только немногие деформированы в процессе дробления при измельчении кварцевой золотой руды (мельче 28 меш). Наиболее общим свойством этих частиц является преобладание развития размеров в направлений двух пространственных осей по отношению к третьей; большая часть золотин как бы сплющена, и они прилегают к поверхностям, на которых происходило их образование. Наряду с этим дальнейший процесс измельчения при обработке руды должен способствовать сплющиванию частиц и приближению их формы к пластинкам. Хэд, исследуя золото, содержащееся в пирите, выделял частицы металла и установил, что обнаруженные при этом золотины в редких случаях по своим размерам превышали 0,777 мм (200 меш). Большая часть их была меньше, причем на кристаллографических плоскостях пирита были обнаружены частицы размером в 5 мкм (2200 меш). Эти частицы золота имеют форму листков или хлопьев, находящихся на кристаллографических плоскостях пирита, и аналогичны по форме примазкам хлористого натрия на кристаллических поверхностях свинцового блеска. Весьма существенным для флотации золота является существование пленок на поверхности золотин. Эти пленки чаще всего состоят из окислов металлов и могут быть различной толщины. Характер пленки может в той или иной мере влиять на флотируемость золота. Недавно опубликованная работа Олдрайта и Хэда систематизирует данные о форме частиц золота из цикла измельчения. Обминание и расплющивание частиц, производимые в цикле измельчения, приводят к образованию в первой стадии обмятых частиц овального сечения, а во второй стадии к образованию расплющенных, пластинчатых частиц с разрывами и проколами. Кроме того в последующем процессе флотации должно отозваться впрессовывание осколков минералов в частицы мягкого металла. В виду этого современная практика флотации золота стремится всеми мерами не допускать переизмельчения золота во избежание понижения флотируемости его. Наряду с широко распространенным взглядом о вредном влиянии на флотацию впрессовывания минеральной пыли следует также отметить (в связи с вышеприведенными соображениями) уничтожение рельефа на поверхности частицы - сглаживание ее, приводящее также как и затирание, к понижению флотируемости. По отношению к флотируемости Ливер и Вульф подразделяют частицы золота по их размерам на следующие 4 класса: I класс - частицы с поперечником, большим 0,636 мм, что соответствует размеру частиц +20 меш; II - частицы с поперечником 0,635 - 0,317 мм, т. е. меньше 20, но больше 40 меш (-20 + 40 меш); III - частицы с поперечником 0,317—0,211 мм (-40 + 60 меш); IV - частицы с поперечником менее 0,211 мм (-60 меш). Соответственно этим классам флотируемость изменяется след. обр.: 1) частицы I класса не флотируются; 2) частицы II класса практически не дают возможности осуществлять флотацию их (флотируется 5,5%); 3) частицы III класса флотируются в количестве 25%; 4) частицы IV класса дают при флотации извлечение 96%. По подсчетам вес флотируемых частиц составляет величину, близкую к 0,01 мг (и менее). Фаренволд принимает, что предельный размер частиц золота при флотации золотых руд не д. б. крупнее 0,417 мм (-35 меш). При исследовании флотационных концентратов рассыпного золота им были обнаружены частицы размером 0,01—0,8 мм.

Условия осуществления флотации сводятся к следующим: 1) Перед флотацией необходимо предусмотреть выделение крупного золота, что может осуществляться: а) специальной гидравлической ловушкой в самой флотационной машине (конус в дне машины Фаренволда субаэрационного типа); б) введением плисовых или амальгамационных шлюзов (или амальгаматора Гибсона). 2) Характер пульпы имеет большое значение для флотации золота. Для осуществления высокой степени сокращения необходима высокая селективность флотации, которая затрудняется присутствием в пульпе значительного количества илов (особенно коллоидных). 3) Первичные ила значительно затрудняют флотацию. Тальк и углеродистые вещества легко всплывают и разубоживают концентрат. Глинистые ила остаются в суспендированном состоянии и покрывают частицы золота, затрудняя этим самым всплывание его. Ила, образуемые окислами железа и марганца, повышают расход реагентов и также покрывают частицы золота, понижая извлечение. Для депрессии первичных илов прибавляются различные вещества, наилучшим из которых является крахмал. Его следует вводить в определенном количестве, обеспечивающем депрессию илов и не влияющем на понижение извлечения золота. 4) Наивыгоднейшая концентрация водородных ионов [Н'] находится в пределах 7—10 и зависит от характера руды. 5) Известь вызывает в некоторых случаях депрессию золота. 6) В случае, если в пульпе допускается присутствие некоторого количества извести, следует всячески избегать введения в пульпу воздуха (содержащего углекислый газ), т. к, при этом образуется осадок углекислого кальция, чрезвычайно вредный для флотируемости золота. 7) В случае некоторых руд золото лучше флотирует в слабокислой пульпе, создаваемой путем продувки углекислого газа. 8) Сернистый натрий; вводимый для сульфидизации окисленных минералов, понижает флотируемость золота. Для сильно окисленных руд добавка сернистого натрия может оказаться полезной для повышения степени сокращения. 9) Добавка цианистого натрия не влияет на флотируемость самого золота, но подавляет флотируемость некоторых минералов, с которыми оно м. б. ассоциировано, а также может привести к потере золота вследствие растворения (если только раствор не поступает в процесс осаждения). 10) В некоторых случаях при отсутствии сульфидов в руде или при малом их содержании флотируемость золота м. б. обеспечена введением в пульпу добавки угля (лучше активированного) или сульфидов. 11) По новому процессу предлагается руды цианировать, а затем после добавки угля подвергать флотации. 12) Сернокислая медь не повышает извлечения флотацией, но ускоряет флотацию частиц меньше 60 меш. 13) Увеличение плотности пульпы повышает извлечение золота в концентрат, но в то же время повышает выход последнего.

Применение флотации к рудам в зависимости от минералогического состава последних. Возможность введения флотации в схему обработки руд определяется специальными исследованиями для установления индивидуальных свойств данной руды, но тем не менее можно установить общую классификацию, облегчающую выбор метода обработки, в зависимости от характера рудного месторождения и минералогического состава руды. К I группе по этой классификации относятся руды окисленной зоны и чисто кварцевые. К ним флотация применяется реже, чем к другим, хотя в ряде случаев применение ее оказывается возможным (случаи 3, 4 и 5, рассмотренные выше). Во II группу входят те руды, которые содержат большее или меньшее количество сульфидов. Золото в этих рудах бывает преимущественно связано с сульфидами или оказывается распределенным между сульфидами и остальной породой. Руды, относящиеся ко II группе, значительно чаще бывают пригодны для флотации; в случае их пригодности введение флотации в схему обработки является уже вопросом экономики. Введение флотации может быть рациональным и при обработке руд III класса, содержащих медь, в том случае, если эти руды содержат значительное количество меди, делающее нерентабельным процесс цианирования, или если золото преимущественно связано с медными минералами. В некоторых случаях хвосты после флотации м. б. подвергнуты цианированию. Руды IV класса содержат мышьяковые и сурьмяные минералы. Упорная часть этих руд, вызывающая затруднения при обработке, м. б. выделена флотацией и затем подвергнута цианированию в особых условиях. То же относится к теллуристым и отчасти к графитистым рудам (которые м. б. выделены в особую группу).

Схемы комбинированной обработки м. б. классифицированы след. обр.: а) Флотация с последующим цианированием концентрата (иногда с предварительной амальгамацией всей руды) применяется к рудам, содержащим золото и серебро частью в самородном состоянии, частью ассоциированными с сульфидами (пирит, арсенопирит, галенит и др.). Преимущества перед полным процессом непосредственного цианирования сводятся к следующим: 1) в некоторых случаях более низкая стоимость измельчения всей массы руды (требуется не такой тонкий помол, как для полного илового процесса); в случае раздельного процесса обработки эфелей и илов это обстоятельство отпадает; 2) относительно меньшая площадь всей установки для обработки руды и меньшие (иногда на 50—60%) капитальные вложения; 3) меньшее количество флотационного концентрата, составляющее обычно около 10—15% от веса руды, допускает применение к нему более совершенных методов обработки, которые не м. б. применены ко всей массе руды, б) Флотация с последующим цианированием хвостов применяется к рудам, которые содержат вещества, вызывающие высокий расход цианистых соединений, например, стибнит и другие сульфосурьмяные минералы, медные сульфиды (ковелин, халькозин). В этом случае флотацией можно будет удалить минералы, вредящие дальнейшему процессу цианирования, в) Амальгамация с последующей флотацией может быть применена в случае высокого извлечения золота амальгамацией (60—70%). В этом случае флотация хвостов после амальгамации дает возможность извлечь еще 10—30%. Применение флотации возможно в некоторых случаях и для обработки хвостов амальгамационных фабрик. Для обработки флотацией крупноизмельченного продукта (эфеля с илами) широко применяется уже упомянутая выше субаэрационная флотационная машина «Sub-А» Денвер (Фаренволда). г) Флотация с обработкой концентрата на плавильных заводах применяется гл. обр. в тех случаях, когда благородные металлы встречаются в качестве спутников в рудах цветных металлов. Кроме того флотационный концентрат в некоторых случаях м. б. направлен на большие цианистые заводы для извлечения из него золота и серебра. Надо отметить возможность потерь золота при селективной флотации полиметаллических руд. Применение цианистых солей для подавления флотации цинковой обманки вызывает растворение и потерю некоторого количества золота.

Флотация на золотоизвлекательной фабрике Мак-Инта (в Поркьюпайн) представляет один из лучших современных примеров постановки флотации золота. Фабрика построена для обработки 2100 т руды в сутки и имеет цианистое отделение, рассчитанное на цианирование 400 т концентрата в 24 ч. Схема цепи аппаратов представлена на фиг. 1,

Флотация на золотоизвлекательной фабрике - схема цепи аппаратов

где дробильное отделение: 1 - подземная щековая дробилка Трейлора (36 х 48"), 2 - шахта, 3 - приемный бункер на 750 т, 4 - лотковый транспортер, 5 - магнит, 6 - коническая дробилка Саймонса, 7 - транспортер, 8 - магнит, 9 - весы Меррика, 10 - автоматический опрокидыватель, 11 - бункер (190 т), 12 - шесть грохотов Гэммера (6 x 4"), 13 - транспортер, 14 - барабан Трейлора, тип Аджо (78 x 18"), 15—20 - транспортеры, 21 - автоматический опрокидыватель, 22 -пылесобиратель Слейя. Флотационное отделение: 23 - бункер для руды на 420 т, 24 - пять транспортеров в 30",25 - конвейеры № 1, 9А, 9В и 9С, 26 - пять трубных мельниц Аллис-Чалмерс (5 x 16'), 27 - пять машин, комбинирующих флотацию золота с гидравлической классификацией, 28 - пять классификаторов Дорра, 29 - насос Морриса (6"), 30 - насос Морриса (2"), 31 - 8 первичных флотационных машин Фаренволда (Денвер № 24), 32 - насос Морриса (6"), 33 - распределитель пульпы, 34 - 6 вторичных флотационных машин Фаренволда (Денвер № 24), 35 - насос Морриса (6"), 36 - насос Морриса (2"), 37 - стол Вильфлея в 2", 38 - насос Вильфлея в 4", 39 - автоматический пробоотбиратель, 40 - обезвоживающий фильтр, 41 - насос Вильфлея в 4", 42 - три обезвоживающих американских фильтра. Цианистое отделение: 43 - три распределителя пульпы, 44 - две трубных мельницы Аллис-Чалмерс, 45 - два классификатора Дорра (30x6'), 46 - насос Морриса (6"), 47 - шесть агитаторов (20x24'), 48 - насос Морриса (6"), 49 - чашевой классификатор Дорра (30x6x20'), 50 - сгуститель Дорра (50x14'), 51 - два диафрагмовых насоса Доррко, 52 - насос Вильфлея (4"), 53 - два первичных американских фильтра, 54 - два распределителя пульпы, 55 - чан, 56 - насос Вильфлея (4"), 57 - два вторичных американских фильтра, 58 - два распределителя пульпы, 59 - чан, 60 - насос Вильфлея (4"), 61 - третичный американский фильтр, 62 - распределитель пульпы, 63 - насос Вильфлея (6"), 64 - две флотационные машины цианистого отделения, 65 - флотационный концентрат из хвостов после цианирования поступает на измельчение, 66 - хвосты после флотации золота на опробование, 67 - насос Морриса (6"), 68 - буферный чан для неосветленного золотосодержащего раствора (15x20'), 69 - тройной насос Альдрича (7x9"), 70 - два пресса Мерриля для осветления раствора (42"), 71 - чан для хранения осветленных растворов, 72 - центробежный насос Ротурбо (4"), 73 - вакуум-ресивер Кроу, 74 - тройной насос Альдрича (7x9"), 75 - три осадительных фильтрпресса Мерриля (52"), 76 - тройной насос Альдрича (7x9") для бедного раствора, 77 - чан для первичного фильтра, 78 - центробежный насос Ротурбо (6"), 79 - чан для вторичного и третичного фильтра, 80 - центробежный насос Ротурбо (6"), 81 - тройной насос Альдрича (7x9"), 82 - чан для фильтрата, 83 - центробежный насос Ротурбо (4"), 84 - чаны для хранения чистой воды (16X24'), 85 - чан для хранения цианистого раствора (16х24'), 86 - три сухих вакуум-насоса (23x12"), 87 - компрессор Аллей-Мак-Леллан на 220 фт., 88 - компрессор Сулливана на 1000 фт., 89 - осадок в обработку. Отделение для обработки осадка: 90 - чан для обработки которой, 91 - Монтежю, 92 - фильтрпресс Мерриля (30"), 93 - лоток для флюсов, 94 - две плавильные печи Роквелла, 95 - рафинированный слиток, который отправляется на Монетный двор, 96 - шлак поступает в плавку. Обозначения: R - флотореагенты, L - питание известью, С - питание цианистой солью (питание цинковой пылью производится перед тройным насосом 74). Е - элеваторы зумпфа. Главнейшей особенностью в постановке флотации золота на фабрике Мак-Интайр является введение флотационной машины в цикл измельчения. Шаровые мельницы на 380 т, измельчающие руду до -65 меш, имеют в замкнутом цикле с классификатором Дорра (28) по одной флотационной камере Фаренволда № 500 (27). На горловине каждой мельницы укреплена цилиндрическая сетка (отверстие = 4,7 мм), из которой нижний продукт идет во флотационную машину, а верхний - непосредственно в классификатор. Отношение жидкого к твердому при флотации равно 1:1. Машина имеет гидравлическую ловушку для улавливания крупного золота во избежание аккумуляции последнего в цикле измельчения. Очистка флотационных ячеек производится раз в сутки. На 15 мин. они выключаются из цикла и промываются водой, после чего из машины удаляется концентрат, содержащий значительное количество золота. В ловушках извлекается 15% золота и в самих первичных машинах - 60%. Т. о. в цикле измельчения извлекается около 75% всего золота. На некоторых фабриках для более быстрого удаления пены при флотации золота машины (как например, в Лэк Вью энд Стар) снабжаются специальным колпаком. На фабрике применяются следующие флотационные реагенты: коллектор Америкэн-Цианамид К° 0,09 кг/т вводится в мельницу, аэрофлот № 25, 0,04 кг/т добавляется непосредственно во флотационные машины. Стоимость измельчения и флотации золота составляет (в центах на тонну): шаровые мельницы - 19,24, флотационные машины - 6,16, насосы - 2,54, удаление хвостов - 2,17, надзор - 1,37, классификация - 1,0, реагенты - 7,72, фильтрация - 1,70, отопление и освещение - 0,37. Итого - 36,33 центов/т. План и разрез фабрики представлены на фиг. 2,

План и разрез фабрики для флотации золота

где: 1 - верхний чан (отметка 1141'); 2 - фабричная контора, 3 - площадка чанов агитаторов (отметка 1904'), 4 - площадка осадительных фильтрпрессов (отметка 1100'), 5 - транспортер № 3, 6 - площадка (отметка 1082'), 7 - площадка чашевого классификатора (отметка 1112'), 8 - ковшевой элеватор цианистого отделения, 9 - 50-фт. сгуститель, 10 - транспортер № 1, 11 - ковшевой элеватор флотационного отдела, 12 - площадка (отметка 1069'), 13 - площадка буферных чанов, 14 - буферный чан, 15 - осветительные фильтрпрессы, 16 - чаны золотого раствора, 17 - площадка фильтров (отметка 1099'), 18 - подъемники, 19 - трубная мельница, 20 - транспортер № 6, 21 - верх бункера (отметка 1131'), 22 - транспортер № 3, 23 - транспортер № 2, 24 - валки Трейлор-Аджо (78х18"), 25 - транспортер № 7, 26 - площадка (отметка 1131'), 27 - площадка мельниц (отметка 1077'), 28 - площадка (отметка 1135'), 29 - площадка (отметка 1134'), 30 - контрольный стол Вильфлея, 31 - площадка флотомашин (отметка 1089' - 6"), 32 - транспортер № 1, 33 - транспортер № 8, 34 - чашевый классификатор, 35 - транспортер № 6, 36 - бункер 4000 т, 37 - площадка (отметка 1112'), 38 - промежуточный бункер, 39 - грохота, 40 - транспортер № 2, 41 - транспортер № 4, 42 - транспортер № 3, 43 - транспортер № 9В, 44 - 10-т кран, 45 - отделение измельчения, 46 - площадка распределительных щитов мельницы, 47 - флотационные фильтры, 48 - агитатор № 6, 49 - фильтровальное отделение, 50 - репульпер, 95 об/мин., 51 — цианистые фильтры, 52 — то же, 53 — площадка фильтров (отметка 1 099'—6"), 54—репульпер, 90 об/мин., 55 - осветительные фильтрпрессы, 56 - ресиверы Кроу, 57 - чан золотых растворов, 58 - агитатор № 4, 59 - двухъярусный сгуститель 50', 60 - ресиверы фильтров, 61 - буферные чаны, 62 - 25-т кран, 63 - отметка конька (1149'—7 1/2), 64 - отметка конька (1118'—6"), 65 - площадка фильтров (отметка 1099'—6"), 66 - контрольный стол Вильфлея № 6, 67 - флотомашины Фаренволда, 68 - распределительные щиты, 69 - грохота Гэммер, 70 - валки (78х18), 71 - транспортер № 3, 72 - отделение измельчения, 73 - площадка флотомашин (отметка 1089'—9"), 74 - отметка 1065', 75 - шахта грузового подъемника, 76 - зумпф, 77 - площадка вакуум-насосов, 78 - вакуум-насосы Ингерсоль-Ранд, 79 - отметка 1071'.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Доп. том - 1936 г.