Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБОГАЩЕНИЯ ГОРНОРУДНОЙ МАССЫ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КОРЕННОГО ЗОЛОТА

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для разделения золотосодержащей горнорудной массы на сорта по содержанию золота на предприятиях золотодобывающей промышленности, разрабатывающих открытым способом месторождения коренного золота, изменчивость содержаний которого в различных объемах горнорудной массы может контролироваться физическими эффектами, создаваемыми непосредственно золотом или элементами минералов-коллекторов золота, или элементами породной матрицы.

В частности, изобретение относится к обогащению золотосодержащих руд, сортировкой горнорудной массы в различных порциях следующими методами:

- для золотосодержащих руд с различной формой нахождения золота - гамма-активационный метод сортировки в недрах, в транспортном потоке в объеме транспортных средств и сепарацией в штуфах, основанный на измерении вторичного гамма-излучения ядра атома золота, активированного жестким гамма-излучением внешнего источника (линейного ускорителя электронов ЛУЭ-8 или других, аналогичных по энергии излучения источников);

- для золотосульфидных месторождений - рентгенорадиометрический метод сортировки в недрах, в транспортном потоке в объеме транспортных средств и сепарацией в штуфах по характеристическому гамма-излучению элементов-спутников золота, возбуждаемому внешним рентгеновским излучением, и фотометрический метод сепарации в штуфах.

Известен способ переработки золотосодержащих руд, включающий валовую выемку руды, стадиальное дробление руды в дробилках, разделение руды на классы крупности, выделение из дробленой классифицированной руды некондиционной ее части и пустой породы применением покусковой и мелкопорционной рентгеноспектральной сортировки.

(см. патент RU №2304024)

Недостатком известного способа является то, что валовая выемка и покусковая сепарация всей отбитой горнорудной массы приводит к росту объема сепарации и соответственно к росту затрат на обогащение. Мелкопорционная сортировка по причине перемешивания мелких классов будет мало эффективной, по этой причине из хвостов рентгеноспектральной мелкопорционной сортировки полезный компонент доизвлекают посредством виброконцентрации. Схема обогащения не предусматривает сортировку руд в недрах и в крупных порциях, что снизило бы объем сепарации и затраты на ее осуществление. В полном объеме способ не может быть реализован на карьерах, а только в условиях золото-извлекательных производств.

Известен способ обогащения бедных золотокварцевых и золотосульфидных руд, локализованных в черносланцевых породах, включающий дробление руды в щековой дробилке, первое грохочение, додрабливание, второе грохочение, классификация подрешетного продукта в гидроциклонах, третье грохочение и центробежная концентрация. Кусковой материал после первого грохочения крупностью -200+100, -100+50, -50+25 мм подвергают раздельной оптической сортировке с выделением в концентрат кусков, имеющих кварцевые включения. Полученный концентрат оптической сортировки додрабливают, подвергают грохочению и обогащению в центробежных концентраторах Нельсона в стадиальном замкнутом цикле.

(см. патент RU №2294800)

В этом способе схема обогащения также не предусматривает сортировку руд в недрах и в крупных порциях и ее реализация на карьерах не исполнима.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному способу является способ порционной сортировки горной массы, преимущественно золотосульфидных руд.

(см. патент РФ №2101095)

Способ порционной сортировки горной массы, преимущественно золотосульфидных руд, включает формирование порций, оценку качества горной массы порций и их адресацию в соответствии с классификационным правилом по принадлежности к технологическому типу. Для чего в горной массе каждой порции определяют содержание породообразующих элементов и элементов-спутников золота, а в отдельных порциях периодически проводят фазово-рациональный анализ. При этом по форме нахождения золота (степени окисления сульфидов) определяют технологический тип горной массы и по зависимости «содержание элементов - технологический тип горной массы» корректируют классификационное правило при адресации последующих порций. Оценку содержания породообразующих элементов и элементов-спутников золота проводят по результатам опробования поверхностных слоев горной массы, находящейся в кузове транспортного средства. В качестве породообразующих элементов определяют преимущественно кремний, алюминий, магний, кальций и железо, а в качестве элементов-спутников золота - серу, мышьяк, медь, цинк, свинец, серебро. Существо изобретения состоит в сортировке порций горной массы, преимущественно на карьерах, обслуживаемых экскаваторно-автомобильным комплексом, в технологической цепи «карьер - склады обогатительной фабрики» с реализацией принципа коррекции классификационного правила по типу самообучения, заложенного в программу аппаратурного комплекса сортировки.

В практике золотодобычи важнейшими показателями, определяющими возможность и целесообразность разработки месторождений коренного золота, являются содержание золота в руде и форма нахождения золота:

- золото свободное, в том числе крупное, извлекаемое гравитационным способом, и тонко вкрапленное, извлекаемое цианированием из руды, измельченной до крупности 200 меш;

- золото, связанное с сульфидами;

- золото в унифицированных рудах.

Эти показатели, а также наличие окисленных и смешанных руд, определяются на стадии разведки месторождений. Предложенный в прототипе способ разделения руд на технологические сорта на основании фазово-рационального анализа будет результативным при разработке окисленных и смешанных руд сульфидных месторождений. При разработке первичных сульфидных руд, в которых практически отсутствуют окисленные руды, и руд со свободной формой нахождения золота первоочередной задачей является оценка содержания золота с целью регулирования его содержания в товарной руде, а не оценка степени окисленности руд. В то же время, в ряде случаев, сортировка руд по содержанию золота позволяет автоматически разделить руду на технологические сорта, в частности - выделить унифицированные руды, переработка которых требует корректировки технологического режима переработки.

Недостатком известного способа является то, что:

- обоснованием классификационного признака разделения руд на технологические сорта является фазово-рациональный анализ и изменчивость степени окисления сульфидов, а не корреляционная связь золота с разделительными признаками, что сужает область применения способа;

- корректировка классификационного правила осуществляется по результатам исследований руд текущей добычи для последующих не исследованных объемов руды, что при имеющей место пространственной изменчивости оруденения будет вносить погрешность при разделении руд на технологические сорта;

- способ рассматривает порционную сортировку преимущественно в объеме емкости транспортного средства (п.3 формулы изобретения);

- не рассмотрена сортировка горной массы в недрах, являющаяся начальным этапом управления качеством руд (сортировка в недрах для обеспечения селективной выемки руды);

- не рассмотрена комбинация сортировки руд в крупных порциях и штуфах;

- не определены конкретные методы дистанционного анализа по определению породообразующих элементов и элементов-спутников.

Задачей заявленного изобретения является создание способа предварительного обогащения добываемых руд при открытой разработке месторождений коренного золота, обеспечивающего увеличение содержания золота в товарной руде и рост производства золота без расширения мощностей на переработке, снижение себестоимости производства золота, удешевление технологии обогащения руд, расширение сырьевой базы горнодобывающих предприятий, вовлечение в разработку месторождений с низким содержанием золота.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в обеспечении увеличения содержания золота в товарной руде путем вывода из балансовых руд породной составляющей и некондиционных руд, за счет снижения разубоживания балансовых руд в процессе их разработки и вовлечения в разработку запасов некондиционных (забалансовых) руд и минерализованной горной массы, путем отсортировки из них более богатой части и, таким образом, снижение потерь золота и расширение сырьевой базы горнодобывающих предприятий. Целесообразность сортировки того или иного сорта руды и минерализованной массы определяется предприятием, исходя из конкретной экономической ситуации.

Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата предложен способ предварительного обогащения горнорудной массы при открытой разработке месторождений коренного золота, включающий формирование порций горнорудной массы, оценку качества горнорудной массы в порциях и их адресацию в соответствии с классификационным правилом, отличием которого, согласно изобретению, является то, что адресацию порций горнорудной массы проводят по содержанию золота, определяемому по уравнениям корреляционной связи золота с разделительным признаком, для чего в каждой порции определяют значение разделительного признака, а в процессе добычных работ проводят опережающую паспортизацию руд по шламу скважин буровзрывных работ, проводят выборочное опробование руды в самосвалах и продуктов покусковой сепарации, корректируют уравнения корреляционной связи разделительного признака для крупнопорционной сортировки и покусковой сепарации, строят сортовые планы распределения золота в руде подготовленных к отработке блоков по значениям разделительного признака, определяемого в шламе скважин буровзрывных работ, уточняют контуры руд различного качества, определяют объекты сортировки, производят селективную выемку руды, проводят крупнопорционную сортировку горнорудной массы в транспортном потоке гамма-активационным или рентгенорадиометрическим методом, проводят покусковую сепарацию руды рентгенорадиометрическим или фотометрическим методами.

Целесообразно крупнопорционную сортировку и покусковую сепарацию проводить дифференцированно по залежам по откорректированным для каждой залежи уравнениям связи золота с разделительным признаком.

Целесообразно, чтобы показатели контрастности М и признака разделения П, определяющие возможность и целесообразность использования крупнопорционной и покусковой сортировки для обогащения руд, определяли предварительными исследованиями породно-рудных коллекций, создаваемых неразрушающим гамма-активационным или нейтронно-активационным методами.

Целесообразно, чтобы сортировку руд производили в недрах, в транспортных средствах и в кусках комбинированно или раздельно.

Указанный технический результат проявляется при использовании заявленного способа предварительного обогащения золотосодержащих руд, за счет сортировки горнорудной массы в недрах, в объеме карьерного транспорта и в штуфах с использованием устанавливаемых корреляционных связей золота с разделительными признаками, обусловленными физическими эффектами, создаваемыми непосредственно золотом или элементами минералов-коллекторов золота, или элементами породной матрицы.

На чертеже изображена принципиальная схема предварительного обогащения золотосодержащих руд.

Заявленный способ осуществляют следующим образом. Проводят предварительные исследования покусковой контрастности руд, поиск разделительных признаков сортировки по коллекциям штуфов породно-рудного материала, создаваемых неразрушающими кусок методами гамма-активационного или нейтронно-активационного анализа, оценку возможности осуществления крупнопорционной сортировки разборкой горнорудной в кузовах транспортных средств на частные пробы. Возможность и целесообразность применения сортировки для предварительного обогащения руд месторождения определяется по значениям показателя контрастности руд (М), показателя признака разделения (П), по значимости и устойчивости корреляционной связи золота с разделительными признаками; для крупнопорционной сортировки - допустимой погрешностью оценки содержания золота в целом в транспортном средстве по опробованию верхнего слоя руды. В качестве разделительных признаков сортировки применяют:

- для всех типов золотосодержащих руд - вторичное гамма-излучение нестабильного изотопа золото-197 в области энергии 279 кэВ, активированного жестким гамма-излучением линейного ускорителя ЛУЭ-8 или других, аналогичных по энергии гамма-излучения источников;

- для руд золотосульфидных месторождений - характеристическое гамма-излучение элементов-спутников золота (мышьяк, медь, цинк, свинец, сурьма, серебро) по различным методикам измерений и эффекты отражения и поглощения света в различных областях спектра.

В процессе разработки месторождения в подготовленных к отработке рудных блоках по шламу скважин буровзрывных работ (БВР), имеющих более плотную сеть в сравнении с разведочным бурением, проводят оценку содержания золота по значениям разделительного признака, уточняют контуры рудных тел, строят сортовые планы распределения золота в недрах (сортировка в недрах) и определяют объекты сортировки 1. Значения разделительного признака определяют экспрессными методами: рентгенорадиометрическим непосредственно в карьере, гамма-активационным и нейтронно-активационным лабораторным анализом проб, и др.

В пробах выборочных скважин БВР выделенных объектов сортировки определяют содержание золота количественным методом (пробирный, гамма-активационный, нейтронно-активационный и др.) и уточняют уравнения корреляционной связи золота с разделительным признаком, чем осуществляют опережающую паспортизацию руд для крупнопорционной и покусковой сортировки.

Осуществляют селективную выемку руды из подготовленных к отработке блоков 2. Формируют порции горнорудной массы для крупнопорционной сортировки и покусковой сепарации, в которых определяют значение показателя разделительного признака и по уравнению корреляционной связи золота с разделительным признаком дают оценку содержания золота в сортируемых порциях. Порция горнорудной массы для крупнопорционной сортировки загружается экскаватором в кузов автосамосвала.

Путем опробования верхнего слоя руды в самосвалах на рудоконтрольных станциях гамма-активационным методом (с отбором проб руды из кузова и их анализа на установке типа «Амальгама») или рентгенорадиометрическим методом (сканированием по поверхности руды в кузове) осуществляют сортировку и разделение на самосвалы с рядовой и бедной балансовой рудой, забалансовой рудой, минерализованной горной массой и породой 3. Самосвалы с породой удаляют из транспортного потока. Рядовая балансовая руда может направляться на технологическую переработку как товарная, без последующей покусковой сепарации. Руду других сортов забойной крупности подвергают грохочению по сортам, выделяют куски машинных классов крупности с разделением по фракциям -200+100, -100+50, -50+25 мм и несортируемый класс -25 мм. Руду класса -400+200 мм додрабливают до классов -200 мм. Выделенные фракции кусков по конвейерным линиям раздельно транспортируют в рудосепарационный комплекс и подвергают покусковой рентгенорадиометрической или фотометрической сепарации, удаляют куски породы и куски с некондиционным содержанием золота 4. Класс крупности -25 мм по причине низкой контрастности, обусловленной перемешиванием при грохочении и транспортировке, рассматривается как отдельный несортируемый сорт руды, обогащенной в 1,1-1,3 раза.

Периодически осуществляют выборочное геологическое опробование руды в транспортных емкостях для корректировки уравнений корреляционной связи золота с разделительными признаками в крупных порциях и регулировки граничных значений разделительного признака при сортировке.

Систематически осуществляют опробование продуктов покусковой сепарации на рудосепарационных комплексах и корректируют режимы сортировки регулировкой граничного значения разделительного признака.

В результате применения схемы предварительного обогащения из переработки выводят отвальные хвосты (общий выход до 60% от исходного объема) и формируют 3 сорта руды:

- концентрат крупнопорционной сортировки балансовой руды (коэффициент обогащения порядка 1, 2);

- концентрат покусковой сепарации бедной балансовой и забалансовой руды, отсортированной из транспортного потока крупнопорционной сортировкой руд (коэффициент обогащения порядка 3,0);

- несортируемый класс крупности -25 мм (коэффициент обогащения порядка 1,1-1,3).

Объединение рядовой балансовой руды, концентрата покусковой сепарации и несортируемого класса -25 мм, полученных по предложенной комбинированной схеме обогащения, обеспечивает минимальные потери золота с хвостами сортировки и обогащение товарной руды, поступающей на переработку, до 2 раз.

Возможно как комбинированное (последовательное) применение указанных способов предварительного обогащения золотосодержащих руд, так и раздельное (крупнопорционная сортировка или покусковая сепарация), а также различные схемы объединения обогащенных в ~1,2-3,0 раза продуктов сортировки и сепарации, в зависимости от рентабельности переработки руды на текущий момент времени.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются:

1. Предварительное исследование сырьевой базы месторождений по создаваемым породно-рудным коллекциям штуфов с известным содержанием золота для определения основных показателей руд, определяющих возможность осуществления сортировки в различных порциях.

2. Обогащение золотосодержащих руд предусматривает не только сортировку руд в объеме транспортных средств, но и сортировку в недрах с разделением на сорта по содержанию золота, и применение технологии комбинированного обогащения руд сортировкой в недрах, в транспортном потоке в объеме транспортных средств и последующей покусковой сепарации.

3. Обоснованием разделения руд на сорта по содержанию золота является наличие значимой и особо значимой корреляционной связи золота с установленными разделительными признаками, а не степень окисления сульфидов по результатам фазово-рационального анализа.

4. Проведение опережающей паспортизации руд на подготовленных к отработке рудных блоках, что обеспечивает сортировку руд текущей добычи по уравнениям корреляционной связи золота с разделительными признаками, откорректированным непосредственно для руд этих блоков.

5. Предварительное обогащение руд осуществляется применением гамма-активационного и рентгенорадиометрического методов сортировки руд в недрах по экспресс-опробованию шлама скважин буровзрывных работ, сортировки в объеме транспортных емкостей, и покусковой сепарации руды классов крупности -200+100, -100+50, -50+25 мм гамма-активационным, рентгенорадиометрическим и/или фотометрическими методами. Указанные способы предварительного обогащения применяются как комбинированно (последовательно), так и раздельно.

Пример 1.

Месторождение Мурунтау со свободной формой нахождения золота разрабатывается открытым способом по технологии селективной выемки руд по сортовым планам, построенным по опробованию шлама скважин БВР гамма-активационным методом. Исследованиями руд этого месторождения была обоснована возможность сортировки по вторичному гамма-излучению нестабильного изотопа золото-197 в области энергии 279 кэВ, активированного жестким гамма-излучением линейного ускорителя ЛУЭ-8. При этом руды относятся к высококонтрастным в штуфах и контрастным в порциях 40 т, перспективным для покусковой и крупнопорционной сортировки. Установлено, что объектом сортировки могут быть только руды с содержанием золота 1,5-2,0 г/т. Всероссийским научно-исследовательским институтом технической физики и автоматизации (ВНИИТФА, г.Москва) и Научно-исследовательским институтом электронно-физической аппаратуры (НИИЭФА, г.Санкт-Петербург) на основании этих исследований разработана техническая документация и создана уникальная установка «Амальгама» для сортировки золотосодержащих руд в объеме карьерных автосамосвалов грузоподъемностью 40-75 т. Применение этой установки позволяет выделить из забалансовых руд порядка 25% кондиционных руд, обогащенных в 1,5 раза, снизить потери золота и расширить сырьевую базу месторождения.

Пример 2.

Разработка золотосульфидных месторождений мышьяковистых руд Даугызтау и Кокпатас осуществляется по селективной технологии выемки руды. Как установлено предварительными исследованиями, руды этих месторождений характеризуются высокой контрастностью, особо значимой корреляционной связью золота с характеристическим излучением атомов мышьяка в штуфах и в крупных порциях. Это позволило разработать и внедрить в промышленных масштабах технологию комбинированного обогащения рентгенорадиометрическим методом с применением сортировки в недрах, в объеме карьерных самосвалов грузоподъемностью 40 т и последующей покусковой сепарации, что обеспечило получение обогащение товарной руды в 1,98 раза и вывод из дорогостоящей переработки порядка 57% отвальных хвостов сортировки.

В коренных, собственно золоторудных месторождениях России, сосредоточено порядка 54% золота, более 25% рудного золота сосредоточено в крупных месторождениях трудно вскрываемых золотосульфидно-кварцевых руд с низким содержанием золота. Добыча золота из коренных месторождений, особенно крупных и средних, может не только компенсировать спад добычи россыпного золота, но и обеспечить устойчивый прирост добычи золота в России. Одной из причин медленного освоения месторождений коренного золота является низкое содержание золота в руде и дорогостоящая технология переработки руд, особенно сульфидных, что делает эти месторождения, в ряде случаев, не перспективными для рентабельного освоения.

Применение технологии предварительного комбинированного обогащения может ускорить освоение месторождений коренного золота, так как позволяет существенно поднять содержание золота в товарной руде за счет удаления из балансовой руды породной составляющей и некондиционной ее части, снизить себестоимость переработки руды на золото-извлекательных производствах, вовлечь в отработку некондиционные руды, и обеспечить рентабельную разработку месторождений с низким содержанием золота, что является важной задачей золотодобычи.