Выполнить аналитический обзор практики обогащения руд заданного типа. Выбрать и обосновать схему обогащения, выполнить расчёт принципиальной схемы и предложить оборудование для реализации рудоподготовительных процессов

Введение
Основными направлениями развития новых технологий обогащения полезных ископаемых являются увеличение извлечения полезных компонентов из добываемых руд, увеличение содержания полезного компонента в концентратах, сложность использования минерального сырья, внедрение более эффективных, менее энергоемкие и экологически чистые процессы.
Какими бы большими ни были запасы природных ресурсов, крайне необходимо учитывать их постепенное сокращение и вовлечение в переработку, в связи с чем все более бедные по содержанию полезной составляющей руды. Исходя из этих условий, необходимо постоянно искать наиболее рациональные способы добычи, разрабатывать и внедрять малоотходные и безотходные технологии обогащения руд.
Запасы богатых, легко обрабатываемых руд, содержащих золото, истощаются, и в этом контексте руды, относящиеся к категории упорных руд, вовлекаются в переработку. Устойчивость руд может быть связана с тонкими вкраплениями золота в минералах-носителях, химической депрессией золота на стадии металлургической обработки или присутствием сорбционно-активных органических соединений по отношению к растворенному золоту. Руды, классифицируемые как двойные огнеупорные, могут сочетать несколько критериев стойкости. Наличие в руде углеродистого вещества, особенно в виде сорбционно-активных органических соединений, содержание которых может достигать 2-3%, существенно затрудняет выбор эффективной технологии переработки. Углеродистое вещество представляет собой шлам во время измельчения и в будущем отрицательно скажется на эксплуатационных и технологических характеристиках флотационного перераспределения, увеличивая стоимость реагентов и снижая селективность процесса в целом. Концентрат загрязнен включениями углерода, доля которых может превышать 10%.
На стадии металлургического передела извлечение драгоценных металлов, что концентрат имеет низкие значения из-за повышенной сорбционной активности углеродистого вещества по отношению к растворенному золоту. Одной из основных проблем при переработке золотосодержащих упорных руд является получение лучшего золота, заключенного в сульфидных минералах и плохо извлекаемого традиционными методами. До 35% потерь ценных ингредиентов во время предварительной обработки можно отнести к мелким частицам (менее 10 микрометров).
 
1. Практики обогащения руд Au-Sb
1.1 Принципиальная схема обогащения. Методы обогащения золотосодержащих руд
Рудоподготовка - это совокупность процессов обработки руды разнообразными методами для получения гранулометрического и вещественного составов, определяемых требованиями последующих переделов или нормативами на готовую продукцию. Такая обработка достигается дроблением и грохочением, измельчением и классификацией, обогащением и окускованием, а также шихтованием.
В горнодобывающей промышленности это понятие распространяется на рудное минеральное сырьё и является составной частью общего понятия подготовки минерального сырья к промышленному использованию. Наиболее широкое распространение она получила для обогащения, гидрометаллургии, металлургического и химического переделов, а также в качестве самостоятельного технологического процесса производства готовой промышленной продукции.

Рисунок 1.1. Принципиальная схема обогащения

Представляет практический интерес современная практика обогащения комплексных золото-сурьмяных руд, содержащих в качестве ценных компонентов драгоценные металлы – золото и серебро. При переработке некоторых из этих руд драгоценные металлы являются в ценностном отношении основными, а сурьмяные концентраты – побочными продуктами. В ближайшем будущем прослеживается тенденция обогащения сурьмяных руд с более низким содержанием [2]. Сравнительная характеристика месторождений и технологических схем переработки сурьмянных и золото-сурьмянных руд в России и за рубежом приведена в таблице. По данным выполненного сравнительного анализа установлено, что выбор метода обогащения сурьмяных руд зависит не только от размеров вкрапленности, но и от содержания сурьмы в руде и степени ее окисленности. Богатые руды предпочтительнее перерабатывать по гравитационным или комбинированным гравитационно-флотационным схемам, а рядовые и бедные – методом флотации.
Комплексная переработка золотосурьмяных руд и концентратов
Выбор схемы обработки золотосурьмяных руд определяется общим содержанием сурьмы и золота в исходном материале, распределением золота по отдельным рудным и породообразующим компонентам и характером связи его с указанными компонентами.
В зависимости от содержания золота и сурьмы исходные руды могут быть разделены на три основные группы:
1. Руды, золото в которых является основным ценным компонентом, а сурьму можно рассматривать лишь как вредную примесь, необходимость выведения которой определяется условиями последующего гидрометаллургического извлечения золота. Извлечение сурьмы в этом случае не обязательно
2. Золотосодержащие руды, количество сурьмы в которых настолько значительно, что делает экономически целесообразным попутное извлечение ее в товарные продукты (концентраты), удовлетворяющие существующим кондициям на сурьмяное сырье, подвергаемое металлургической обработке.
3. Сурьмяные руды, золото в которых — сопутствующий ценный элемент, извлечение которого позволит повысить экономическую эффективность технологии обогащения и металлургической обработки сырья.
Для переработки руд первого типа в 1965 г. в США Брюсом запатентован следующий процесс извлечения золота1. Обожженные золото-сурьмяные концентраты (2% Sb) подвергают хлорирующему обжигу с загрузкой от 3 до 15% поваренной соли. Начальную стадию обжига осуществляют при температуре 475—500° С до прекращения выделения паров окислов, а конечную стадию — при температуре 650—700° С. Одновременно с загрузкой в начальной и конечной стадиях подают воздух для создания в печи на обеих стадиях окислительной атмосферы. Материал после обжига охлаждают и цианируют для извлечения из него золота. Если к концентрату, содержащему 13,3% сурьмы в виде стибнита, добавить 10% соли NaCl, то при последующем цианировании огарка можно извлечь 95—98% золота. Если же этот концентрат обжигать в аналогичных условиях, но без поваренной соли, то самое высокое извлечение золота составит 75%.
Хлорирующий обжиг золотосурьмяных концентратов рекомендуется проводить в обычных подовых обжиговых печах или в печах с псевдоожиженным слоем (аппараты КС).
Комплексная переработка золотосурьмяных руд второго типа осуществляется на предприятии Консолидейтед Марчисон, расположенном на территории северо-восточного Трансвааля.
Производительность фабрики при обработке таких руд составляет около 15 тыс. т в месяц.
Завод Иеллоу-Пайн — типичное предприятие, перерабатывающее комплексные руды, содержащие сурьму, золото, серебро и вольфрам. В состав предприятия входят: обогатительная фабрика производительностью 2000 т руды в сутки и металлургический завод [46]. Поступающая на обогащение руда содержит в среднем 1% сурьмы, 2,6 г/т золота и 28,3 г/т серебра. Сурьма представлена преимущественно антимонитом с изоморфными включениями золота. Значительная часть золота связана с пиритом и арсенопиритом. Кроме указанных компонентов, в руде содержится около 0,2% окиси вольфрама в виде шеелита, извлечение которого также представляет промышленный интерес.
Конечной стадией технологического передела на заводе является конвертирование металлической сурьмы. Цель данной операции — получение высококачественной трехокиси сурьмы и обогащенного драгоценными металлами остатка, поступающего в продажу.
Конвертирование сурьмы осуществляют в двух печах специальной конструкции, отапливаемых нефтью. Воздух в печь подается через четыре сопла из нержавеющей стали, расположенных в боковых стенках печи. Гранулированная сурьма поступает через свод печи, имеющий отверстия для выпуска газов. Конвертерные газы после охлаждения сначала до 400, а затем до 104° С поступают в камеры мешочного фильтра. Собранную в камерах окись сурьмы высшего качества упаковывают и направляют потребителю.
Первичный промпродукт конвертирования, выход которого около 10% от массы исходного металла, накапливают в течение двух недель и вновь обжигают до получения конечного остатка, концентрирующего в себе основное количество золота и серебра. Данный продукт гранулируют, упаковывают в бочки и направляют на аффинажный завод.
В настоящее время на предприятии Иеллоу-Пайн ведут работы по дальнейшему усовершенствованию технологического процесса с целью обеспечения более высоких показателей по извлечению сурьмы и золота за счет полноты улавливания указанных металлов из дымовых газов.
1.2 Характеристики первичных золотосодержащих руд
Золото в рудах встречается как в самородном (свободном) виде, так и в виде изоморфных примесей с другими минералами, в основном сульфидами, и в виде ультратонких зарастаний минералами горных пород. С точки зрения механического обогащения золотосодержащие руды можно разделить на легкие и упорные.
Первичные золотые руды, в отличие от урановых или медных руд, характеризуются широким разнообразием минеральных форм нахождения золота, а также примесями, которые усложняют основной промышленный процесс добычи - технологию сорбции цианида. Таким образом, наличие в рудах природного минерального органического вещества (углеродистого вещества) приводит к явлению естественной сорбции, затрудняющей извлечение золота.
Условно с точки зрения технологии сорбции цианида первичные руды, содержащие золото, можно разделить на легко цианированные и тугоплавкие. Для извлечения золота из легких цианидных руд используются простейшие технологические схемы. Таким образом, богатые малосульфидные руды с крупнозернистым свободным золотом могут быть переработаны с приемлемым извлечением по чисто гравитационной схеме. Это наиболее желательный вариант, однако, сейчас эти руды встречаются реже, а их запасы практически исчерпаны.
В основном сурьму и ее соединения получают преимущественно флотацией, включающей коллективную флотацию сульфидов при грубом помоле руды (55- 65 % класса-0,074 мм) и, нередко, гравитацией по различным схемам и реагентным режимам. Гравитационный метод обогащения получил применение для сурьмо-золотосодержащих руд с равномерной вкрапленностью, крупность зерен сурьмяных минералов в которых составляет не менее 2-3 мм. В этом случае по гравитационной схеме могут быть выделены 30 % концентраты при извлечении до 70 %. При более тонкой вкрапленности хвосты и промпродукты гравитационного обогащения доизмельчаются и направляются на флотацию. Эффективным способом обогащения сурьмяных руд является обогащение в тяжелых суспензиях. Такие методы приводят к увеличению затрат на обработку, но позволяют достичь более высокого извлечения. В зависимости от качества первичных золотосодержащих руд, которые снова используются в переработке, содержание золота в них имеет тенденцию к снижению.
Как правило, на практике для повышения экономической эффективности переработка слабых руд, легко утилизируемых забалансовой, а также окисленных руд из верхней части пласта, осуществляется по технологии кучного выщелачивания, что исключает дорогостоящий процесс измельчения всей рудной массы.
В последние годы среди новых золотодобывающих компаний увеличилась доля компаний, занимающихся переработкой упорных руд со сложными полезными ископаемыми. Особенностью таких руд является мелкодисперсность, высокое содержание сульфидов, наличие минерального органического вещества и минералов мышьяка и т.д.
Для обработки таких руд используются операции предварительного окисления (обжиг, автоклавирование, биовыщелачивание), что приводит к увеличению эксплуатационных расходов, которые могут быть компенсированы более высоким извлечением золота из руд.
Таким образом, существует устойчивая тенденция вовлечения в переработку бедных (до 1 г / т), но легко концентрируемых и тугоплавких, но относительно богатых содержанием золота. Критериями служат экономические показатели предприятий, например, стоимость производства 1 г золота.
Характеристика месторождений и технологических схем переработки сурьмо-золотосодержащих руд в России и за рубежом приведена в таблице 1.1.