Рынки: 13.09.2019

Москва
Берлин
Лондон
Нью-Йорк
Токио
  • +7(499)no_skype 235-04-24

Тонкое измельчение в технологии извлечения золота с применением вертикальных мельниц METSO с перемешиванием мелющей среды

11.04.2012 в 08:59 - (Alex) Алексей Снегирев Вернуться обычный режим
Просмотров : 4029
Это позволяет не только определить процент возможного извлечения,но и дает также ...
Автор: Грэхем Дэйви, Metso Mining and Construction 

АННОТАЦИЯ

Мельничное измельчение с перемешиванием среды на малой скорости (низкой интенсивности) используется на практике многие годы в отраслях переработки металлоносных руд и промышленных минералов. Мельничное измельчение с перемешиванием среды на высокой скорости (высокой интенсивности) является относительно новым методом измельчения в промышленной переработке металлоносных руд. Однако данный метод широко распространился за последние 35 лет в области переработки различных промышленных минералов. Многие существующие металлургические предприятия стремятся добиться максимальной экономической отдачи от действующих месторождений, что требует нового мышления и технологий. За счет комбинирования низкоинтенсивного и высокоинтенсивного методов измельчения эффективность ультратонкого измельчения и эксплуатационные расходы могут быть существенно оптимизированы.

Правильный выбор различных технологий тонкого измельчения достигается в том случае, когда применение  каждой из названных выше мельниц, а также их сочетания обеспечивают наилучшее экономическое решение.

ВВЕДЕНИЕ

Сверхтонкое измельчение минералов широко распространилось за последние 35 лет в сфере переработки промышленных минералов. За последние 15 лет промышленность переработки металлоносных руд проявила интерес к возможности получения сверхтонких частиц, так как процессы химического, физико-химического и физического разделения были усовершенствованы настолько, что стало возможно обрабатывать сверхтонкие частицы металлоносных руд. Также, данный интерес обусловлен истощением  основных залежей минералов во всем мире, а существующие предприятия по-прежнему  стремятся добиться максимальной экономической выгоды от действующих месторождений, что требует нового мышления и технологий.

Традиционный подход к золотосодержащему упорному к извлечению материалу заключается в выделении связанного золота за счет химического разрушения пиритов с помощью окисления. Обжиг, окисление под давлением и бактериальное окисление, все эти методы используют различные степени температурного воздействия, давления и катализ для обеспечения реакции пирита с кислородом с целью получения окиси железа и побочных продуктов серы. Однако все эти методы экономически обременительны из-за особых повышенных эксплуатационных требований и борьбы с загрязнением атмосферы газообразными отходами. Методы обработки давлением и бактериального окисления характеризуются очень высокими капитальными и эксплуатационными затратами.

Прямое выщелачивание золотоносных сульфидных концентратов цианидом используется на практике многие годы. Однако степень извлечения золота часто оставалась низкой из-за крупного помола флотационного концентрата, а когда делалась попытка более тонкого измельчения, низкая производительность или эффективность мельниц приводили к высоким эксплуатационным затратам.

Метод ультратонкого измельчения или метод прямого выщелачивания с перемешиванием среды полуоткрытых сростков  эффективно освобождает мелковкраплённые частицы золота в твёрдый раствор. Предварительные металлургические испытания могут быть без труда проведены для определения эффективности выщелачивания при сверхтонком измельчении (UFG). Сюда входит мельничное измельчение проб для получения ряда заданных параметров по крупности измельчения и выщелачивание измельченного продукта. Это позволяет не только определить процент возможного извлечения, но и дает также предварительную оценку экономических показателей - потребление электроэнергии, затраты на реагенты и извлечение золота.. Такие предварительные данные позволяют сделать сравнение с другими технологическими схемами.

Как можно увидеть по рисунку 1, тонкое измельчение пиритной золотосодержащей руды способно обеспечить хорошие показатели выщелачивания золота (С. Эллис, 2003 г.). Диаграмма показывает, что за счет измельчения до P80 в 10 микрон можно достичь выхода извлечения металла при выщелачивании до 92%, если сравнивать лишь с 75% извлечения выходом золота при выщелачивании, проводимом с флотационным концентратом неизмельченного пирита.

Рисунок 1: Диаграмма KCGM извлечения золота в зависимости 
от степени размола (С. Эллис, 2003 г.)

Мельница с перемешиванием дробящей среды (SMD) компании Metso

При измельчении, эксплуатационные характеристики оборудования определяются главным образом способностью последнего обеспечить контакт частиц друг с другом и мелющими телами с достаточным ударным действием, вызывающим истирание частиц. Следовательно, концентрация частиц и время нахождения измельчаемых частиц в зоне измельчения являются основными технологическими параметрами для любой мельницы, имеющей дело с заданным видом материала.

Мельница SMD компании Metso разработана для оптимизации измельчающего действия и достижения высоких значений в соотношении мощность/тонна. Пропускная способность по питанию (время нахождения твердого питания в оборудовании) и количество мелющих тел в мельнице SMD являются главными факторами, которые определяют распределение частиц по размерам в конечном продукте. При эксплуатации мельницы SMD нет заданного набора параметров, так как различные параметры влияют друг на друга. Опыт и практика обычно позволяют достигать оптимальных эксплуатационных условий, которые подтверждены лабораторными и полупромышленными испытаниями.

Мелющими телами, используемыми в установке, обычно является природный кварцевый галечник / песок или керамические тела. Важно, чтобы выбранные тела имели близкую к округлой форме, без трещин и дефектов. Любой дефект элементов измельчаемой среды приведет к немедленному разрушению в аппарате SMD. В операциях, необходимых для получения продуктов d80 размером >20 микрон или широкого распределения частиц питания по размерам, могут использоваться крупные мелющие тела, от 3 – 2 мм. Для продуктов d80 размером

Можно достигать широкого диапазона твердых частиц в загружаемой пульпе, но очевидно, что это будет сказываться на эксплуатационных характеристиках. Нормальный диапазон твердых частиц в загружаемой пульпе для установки SMD колеблется между 30-60 % весового соотношения. (Г. Дэйви, 2003 год).

Мельница SMD компании Metso  с перемешиванием мелющей среды уже используется для измельчения металлоносных руд на протяжении 13 лет. Руды, перерабатываемые в настоящий момент, включают цинк, свинец, медь, никель, золото и металлы платиновой группы. Первоначальная ее конструкция Imerys (ECCI) используется уже свыше 25 лет, причем около 600 установок работают сейчас на измельчении мрамора (карбонат кальция) и белой фарфоровой глины.

Рисунок 2: Мельница SMD с приводом мощностью 185 кВт 

Установка SMD состоит из восьмиугольного корпуса, который несет в себе подвесной внутренний механизм многолопастной мешалки. Механизм мешалки приводится в действие от электродвигателя через редуктор с косозубой цилиндрической передачей. В верхней части корпуса расположен ряд полиуретановых экранов клинового профиля, которые удерживают мелющие тела, но позволяют измельченному продукту выходить из машины. Количество задействованных экранов и размер отверстий экранов выбираются по требуемой скорости потока и размеру мелющих тел, хотя нормальный размер отверстий экранов составляет 300 микрон. Экраны не выполняют классификацию продукта, а используются лишь для удержания мелющих тел в мельнице.

Пульповое питание подается через впускную форсунку в верхней части машины и направляется в зону измельчения установки SMD. Мелющие тела также загружаются сверху машины – либо через фланцевую форсунку при пневматической подаче, либо по питающему жёлобу при механической загрузке. Измельченный продукт, проходя через экраны, собирается на внешнем жёлобе и выгружается самотеком или за счет откачивания на последующий технологический этап.

Материалы конструкции и футеровки установки SMD подбираются согласно требованиям выполняемой задачи. Обычно рекомендуются эластомерные материалы для футеровок, которые обеспечивают хорошую стойкость к истиранию и воздействию коррозии. Таблица 1 показывает значения веса и размеры основных установок SMD. Обычно резиновые футеровки в мельнице работают в мельнице от 6 месяцев до 1 года и более, причем выбор мелющих тел является определяющим фактором для срока службы футеровок.

Таблица 1: Размеры установки SMD
Мельница VERTIMILL® компании Metso

Мельница VERTIMILL® является шаровой мельницей, использующей высокопрочный шнек для перемешивания мелющих тел и пульпы. Пульпа питания подается через отверстие в верхней части мельницы. Внешний рециркуляционный насос поддерживает заданную подъемную скорость, которая обеспечивает классификацию частиц в верхней части корпуса мельницы. Измельчение достигается истиранием / трением, а эффективность измельчения улучшается за счет высокого давления между мелющими телами и измельчаемыми частицами под воздействием гравитационных сил.

Внутренние поверхности корпуса мельницы защищены от износа магнитной футеровкой типа Orebed («Рудная постель»). Эти магнитные «плитки» притягивают и удерживают мелющие тела. Сами тела служат в качестве поверхности износа. Эти установки работают до 8 лет без замены футеровки мельницы.

Изнашиваемые части шнека представляют собой специальные металлические пластины, которые болтами закреплены на спиральных пролетах шнека, покрытых резиной. Рисунок 3 дает детальный чертеж крупной мельницы VERTIMILL®. Срок износа футеровки шнека обычно достигает 6-8 месяцев для нижней части, тогда как верхние плиты служат свыше года.
 

Рисунок 3: Схема мельницы VERTIMILL® компании Metso

СХЕМА СВЕРХМЕЛКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ (UFG) ФАБРИКИ ПО ОБОГАЩЕНИЮ ЗОЛОТА 

Проект Pogo находится в местечке Goodpaster River, в 38 милях к северу от Delta Junction на Востоке Центральной Аляски. Компании Sumitomo Metals, Sumitomo Corporation и Teck Cominco Limited добывают 2500 тонн руды в сутки в подземной выработке и осуществляют измельчение на объекте Pogo. Вероятные запасы составляют 7 миллионов тонн при среднем содержании золота в 0,48 унции/тонна. Фабрика состоит из традиционных схем мельничного измельчения и сульфидной флотации при сверхтонком измельчении сульфидного концентрата, который поступает на цианирование и извлечение золота в процессе CIP (уголь в пульпе). (Конингсманн, 2002 г.).

Сверхтонкое измельчение сульфидного концентрата до размера P80 в 10 микрон с последующей флотацией считается наиболее экономически рентабельным и практичным решением. Было начато испытание с целью определения наилучшей схемы и выбора требуемого режима работы мельницы ультратонкого измельчения (UFG). Предполагается, что проба флотационного концентрата должна иметь концентрацию твёрдых частиц в жидкости всего лишь 19%, поэтому было быстро установлено, что потребуются либо сгуститель, либо гидроциклоны для увеличения концентрации твёрдых частиц в жидкости для получения нормального питания мельницы. Оптимальная концентрация твёрдых частиц в жидкости для мельниц тонкого измельчения обычно находится в диапазоне 40-60% твердого по массе, причем точное значение определяется лабораторной программой.

Из-за стоимости сгустителя было решено, что цепь гидроциклонов станет наиболее экономически выгодной схемой техпроцесса. Для этого проба была отсеяна с использованием 50 мм гидроциклона. Пески были собраны и отфильтрованы для получения пробы, испытываемой в мельнице, а слив был отобран для определения размера частиц. Проба отфильтрованного и отсеянного концентрата была разделена и проведены лабораторные испытания установки SMD при различных условиях техпроцесса, включая тип мелющих тел, размер и концентрацию твердых частиц. Неотсеянная проба была также испытана для сравнения. Рисунок 4 показывает окончательную кривую затрат энергии для отсеянного концентрата Pogo при удельном потреблении энергии в 60 кВт-час/Мт, необходимом для получения требуемого размера P80 в 10 микрон. Редко удается провести полупромышленные испытания на новых проектах из-за необходимого для этого объема пробы. Обычно полупромышленные испытания установки SMD проводятся только в том случае, если требуется более крупная проба для испытаний на последующем оборудовании в технологической схеме, например, испытания обжиговой печи.

Несмотря на тот факт, что питание было отсеяно, питание установки SMD лишь на 80% состояло из частиц размером 35 микрон. Это идеально для мелющих тел установки SMD диаметром 2-3 мм. Это обеспечило выбор двух последовательных установок SMD вместо комбинации разных типов мельниц.

Рисунок 4: Кривая измельчения для флотационного концентрата Pogo

Точный гранулометрический состав является важным фактором для проектов выщелачивания из-за снижения эффективности этого процесса при более крупных частицах. Поэтому был разработан план для двух последовательных установок SMD, схожий со схемой флотации, с целью обеспечения более точного разделения по классам, который показан на рисунке 5.

Рисунок 5: Распределение частиц по крупности для питания Pogo и
измельчаемого концентрата

Это исключит чрезмерное переизмельчение и измельчение проблематичных крупных частиц. Основываясь на других установках SMD, использование двух последовательных мельниц может дать соотношение P80 / P98 менее чем в 2.5, без необходимости в устройствах внутренней или внешней классификации с их неизменной потребностью в техническом обслуживании. Рисунок 6 показывает окончательную технологическую схему сверхтонкого измельчения Pogo. Рисунок 7 показывает компактность полной схемы установки. Особенностями, которые следует отметить, являются простое перекачивание между стадиями и обеспечение бункеров для мелющих тел для каждой мельницы. Мелющие тела в мельницы подаются самотёком.

Рисунок 6: Окончательная технологическая схема сверхтонкого измельчения Pogo 
 
Рисунок 7: Схема установки на объекте Pogo

СХЕМА СВЕРХМЕЛКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ (UFG) ФАБРИКИ ПО ОБОГАЩЕНИЮ ЗОЛОТА BARRICK COWAL

Золотой прииск Barrick Cowal в Новом Южном Уэльсе, Австралия. Обогатительная фабрика Cowal будет перерабатывать 6,4 миллиона тонн руды в год по традиционной схеме, включающей процесс CIL (уголь в растворе), гравитационное обогащение и сульфидную флотацию. Для увеличения извлечения золота из первичной руды при цианидном выщелачивании, концентрат сульфидной флотации будет измельчаться до размера частиц в 15 микрон с 80% выходом.

На стадии проектирования объекта Cowal было немедленно решено, что включение различных способов обогащения с очень разными значениями P80 в технологические потоки может дать крупный размер питания двухмодульной мельничной схемы (приблизительно, 150-200 микрон). Способы обогащения включают гравитационную и традиционную флотацию, два последних потока проходят повторное измельчение.

По этой причине было определено, что для максимальной эффективности измельчения потребуется двухступенчатая схема. Первая ступень будет использовать мельницу Vertimill компании Metso с двумя последующими мельницами SMD. Это позволит мельнице Vertimill эффективно измельчать крупные частицы до 
промежуточного размера, после чего установки SMD выполнят высокоэффективное сверхтонкое измельчение. Это обеспечивает наиболее эффективную схему с точки зрения капитальных и эксплуатационных затрат, если сравнивать с типом установки, имеющей одиночную мельницу. Окончательная технологическая схема показана на рисунке 8. Типоразмеры выбранных мельниц относятся к одиночной мельнице VTM-1000-WB (746 кВт), за которой следуют две мельницы SMD-355kW. Мельница VERTIMILL® и мельницы SMD оснащены электродвигателями с высоким пусковым моментом, позволяющим мельницам непрерывно работать с полной паспортной мощностью.

Рисунок 8: Окончательная технологическая схема сверхтонкого измельчения
на объекте Cowal

Если для этого типа схемы выбирается одиночная мельница, будет трудно использовать её с максимальной эффективностью из-за высокой степени измельчения. Если крупные мелющие тела выбираются для мельницы, чтобы измельчать крупные частицы, эффективность тонкого измельчения снижается, что приводит к высокому удельному потреблению энергии. И наоборот, если используются мелкие мелющие тела, крупные частицы измельчаются неэффективно и снижается процент извлечения при выщелачивании. Поэтому использование двухэтапной мельничной схемы предпочтительнее, чем применение одиночной крупной мельницы. Детали окончательной конструкции установки указаны в Таблице 1.

Таблица 2: Данные сверхтонкого измельчения для установок VTM и SMD на объекте Cowal

ВЫВОДЫ

Не существует единого решения в части мельничного измельчения, которое применимо для всех задач доизмельчения и сверхтонкого измельчения. Каждый новый случай должен быть внимательно изучен и разработана подробная программа испытаний. Программа испытаний должна быть гибкой, что позволит вносить изменения, вызванные открытиями, сделанными во время выполнения программы испытаний. Также должна быть проведена проверочная работа до выбора окончательной технологической схемы, чтобы вносимые изменения основывались на соответствующих находках в процессе испытаний.

В проектах выщелачивания часто экономически выгодно использовать двухступенчатую схему измельчения. Одиночная крупная мельница обычно ведет к более высоким эксплуатационным затратам, вызванным невозможностью выбора крупности мелющих тел. При двухэтапном измельчении имеется возможность оптимизировать размер мелющих тел, что также дает большую гибкость в случае изменений в рудном теле.

Во всем мире число фабрик по обогащению золота, устанавливающих схемы сверхтонкого измельчения в качестве компонента технологического процесса, очень сильно возросло в последние 5 лет. Это вызвано главным образом благодаря промышленному внедрению мельниц тонкого и сверхтонкого измельчения.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор хотел бы поблагодарить компанию Teck Pogo, особенно Эрика Конигсманна и Михаэла Алана за информацию о доизмельчении на объекте Pogo, технологическую схему процесса и рецензирование этой статьи. Также по объекту Barrick, особая благодарность Жаку МакМуллену и Джону Фростьяку за информацию и разрешение предоставить собранную информацию по проекту Cowal, а также рецензирование этой статьи.

СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

С. Эллис, “Сверхтонкое Измельчение – Практическая Альтернатива Окислительный Обработке Обожженных Золотоносных Руд”; 8-я Конференция Австралийских Операторов Мельниц, 2003 год
Г. Дэйви, "Мелкие Измельчение Меди, Используя Установку SMD компании Metso"; Конференция Общества по Добыче, Металлургической Переработке и Освоению Месторождений, 2003 год
Э. Конигсманн, “Проект Pogo: Разработка и Проектирование Технологической Схемы”; Записки Конференции Канадских Предприятий по Обогащению Полезных Ископаемых, 2002 год

Статья опубликована в журнале Золотодобывающая промышленность №1/49 2012 год




Подкаст



Подкаст о события в золотодобыче от 28.05.2018

Ваш выбор