cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ "МИСИС"10.17073/0021-3438-2021-4-4-15cvmet-1272Research ArticleОбогащение руд цветных металловMineral Processing of Non-Ferrous MetalsКомбинированная гравитационно-флотационная технология обогащения техногенных россыпей золотаCombined gravitation-flotation technology for technogenic gold placer concentrationЕвдокимовС. И.EvdokimovS. I.

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Обогащение полезных ископаемых» СКГМИ

362048, РСО-Алания, г. Владикавказ, пр-т Доватора, 43

Cand. Sci. (Eng.), Assistant prof., Department of mineral processingof

362048, Russia, Vladikavkaz, Dovatora pr., 43

eva-ser@mail.ruГерасименкоТ. Е.GerasimenkoT. E.

Кандидат технических наук, начальник отдела интеллектуальной собственности СКГМИ

362048, РСО-Алания, г. Владикавказ, пр-т Доватора, 43

Cand. Sci. (Eng.), Head of Intellectual property department

362048, Russia, Vladikavkaz, Dovatora pr., 43

gerasimenko_74@mail.ruСеверо-Кавказский горно-металлургический институт (СКГМИ) (государственный технологический университет)РоссияNorth Caucasian Mining and Metallurgical Institute (State Technological University)Russian Federation20211208202104415Copyright © Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е., 20212021Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е.Evdokimov S.I., Gerasimenko T.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/1272

При извлечении золота из отходов промывки россыпей использован способ флотации, при котором для повышения содержания извлекаемого металла в операции основной флотации используют оборотный черновой концентрат. Причем флотацию выполняют смесью воздуха с горячим водяным паром. В условиях паровоздушной флотации в первый момент времени в результате конденсации пара давление в пузырьках падает и их размер уменьшается. При сжатии пузырька теплообмен между фазами ухудшается, и при минимальном размере пузырька массообмен прекращается, а температура и давление пара в пузырьке достигают своего максимума. С ростом размера пузырька перегретый пар становится насыщенным, и давление в пузырьке уменьшается, что ведет к возобновлению конденсации. Поверхность пузырька совершает затухающие колебания. При этом движение медленно развивающегося концентрационно-капиллярного потока Марангони к центру межфазной пленки не может компенсировать ее утончение встречным термокапиллярным потоком с большим потенциалом гидродинамической устойчивости от центра к периферии пленки. Полученные результаты флотации паровоздушной смесью могут быть интерпретированы в рамках этого механизма изменения устойчивости смачивающих пленок при фазовом переходе пар–жидкость. В работе проведены опытно-промышленные испытания гравитационной и гравитационно-флотационной технологий извлечения золота из его техногенной россыпи. Доказано, что основным эффектом от применения разработанной конфигурации схемы и режима флотации паровоздушной смесью является уменьшение выхода концентрата на ~25 % при сохранении достигнутого уровня извлечения и качества концентрата. При использовании комбинированной технологии добавленная стоимость товарной продукции обеспечивает повышение величины чистого дисконтированного дохода и индекса рентабельности инвестиций, а также снижение срока их окупаемости.

Gold recovery from placer washing waste was carried out using a flotation method where circulating rough concentrate is used to increase the recovered metal content in the rougher flotation operation. Moreover, flotation is carried out with a mixture of air with hot steam. Pressure in bubbles drops and their sizes decrease as a result of vapor condensation at the first moment of time under conditions of vapor-air flotation. Heat exchange between the phases worsens when the bubble is compressed, and mass transfer stops at the minimum bubble size, while temperature and vapor pressure in the bubble reach their maximum. As the bubble grows in size, superheated steam becomes saturated and pressure in the bubble decreases resulting in resumed condensation. The bubble surface undergoes damped oscillations. When the bubble surface vibrates, the motion of a slowly developing concentration-capillary Marangoni flow to the center of the interphase film cannot compensate for its thinning by the counter thermocapillary flow with a high hydrodynamic stability potential from the film center to its periphery. The vapor-air flotation results obtained can be interpreted in the context of this mechanism of wetting film stability changes during the vapor-liquid phase transition. Pilot tests of gravity and gravity-flotation technologies for gold extraction from a technogenic placer of gold have been carried out. It has been proved that the main effect of using the developed configuration of the scheme and the mode of flotation with a vapor-air mixture is a decrease in the concentrate yield by ~ 25% rel. while maintaining the achieved level of recovery and concentrate quality. When using the combined technology, the added value of marketable products provides an increase in the value of net discounted income and the return on investment index, and a decrease in their payback period.

россыпь золотагравитацияфлотацияпузырьки параколебания стенокмеханизм процессапромышленные испытанияэкономический результатgold placergravityflotationsteam bubbleswall vibrationsprocess mechanismindustrial testseconomic resultReferencesЛитвинцев В.С. Состояние и проблемы освоения россыпных месторождений благородных металлов. Маркшейдерия и недропользование. 2019. No. 5. С. 10—13.Litvintsev V.S. State and problems of development of placer deposits of noble metals. Marksheyderiya i nedropol’zovaniye. 2019. No. 5. P. 10—13 (In Russ.).Ghaffari A., Farzanegan A. An investigation on laboratory Knelson concentrator separation performance: Pt. 1: Retained mass modeling. Miner. Eng. 2017. Vol. 112. P. 57—67.Ghaffari A., Farzanegan A. An investigation on laboratory Knelson concentrator separation performance: Pt. 1: Retained mass modeling. Miner. Eng. 2017. Vol. 112. P. 57—67.Ghaffari A., Farzanegan A. An investigation on laboratory Knelson сoncentrator separation performance: Pt. 2: Two-component feed separation modeling. Miner. Eng. 2017. Vol. 112. P. 114—124.Ghaffari A., Farzanegan A. An investigation on laboratory Knelson сoncentrator separation performance: Pt. 2: Two-component feed separation modeling. Miner. Eng. 2017. Vol. 112. P. 114—124.Ghaffari A., Farzanegan A. An investigation on laboratory Knelson concentrator separation performance: Pt. 3: Multi-component feed separation modeling. Miner. Eng. 2018. Vol. 122. P. 185—194.Ghaffari A., Farzanegan A. An investigation on laboratory Knelson concentrator separation performance: Pt. 3: Multi-component feed separation modeling. Miner. Eng. 2018. Vol. 122. P. 185—194.Евдокимов В.С., Евдокимов С.И. Применение несмешивающихся разноплотных магнитных жидкостей в качестве среды разделения при магнитожидкостной сепарации. Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. No. 2. С. 4—12. DOI: 10.17073/0021-3438-2017-2-4-12.Evdokimov V.S., Evdokimov S.I. The use of immiscible magnetic fluids of different density as a separation medium in magnetic fluid separation. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya (Izvestiya. Nonferrous Metallurgy). 2017. No. 2. P. 4—12 (In Russ.).Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е. Выделение из продуктов обогащения росыпей шлихового золота методом магнитожидкостной сепарации. Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. No. 5. С. 4—12. DOI: 10.17073/0021-3438-2017-5-4-12.Evdokimov S.I., Gerasimenko T.E. Isolation of placer gold from dew enrichment products by the method of magnetic-liquid separation. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya (Izvestiya. Nonferrous Metallurgy). 2017. No. 5. P. 4—12 (In Russ.).Паньшин А.М., Евдокимов С.И., Солоденко А.А. Минералургия. Т. 1. Золото: Теория и промысел. Владикавказ: ООО НПКП «МАВР», 2010.Panshin A.M., Evdokimov S.I., Solodenko A.A. Mineralurgy. Vol. 1. Gold: Theory and craft. Vladikavkaz: MAVR, 2010 (In Russ.).Цыпин Е.Ф., Овчинникова Т.Ю., Ефремова Т.Ф. Эффективность применения рентгенофлуоресцентной сепарации для предварительной концентрации руд. Горн. инф.-анал. бюлл. 2020. No. 3-1. С. 431—442. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-431-442.Tsypin E.F., Ovchinnikova T.Yu., Efremova T.F. Efficiency of X-ray fluorescence separation for preliminary concentration of ores. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten’. 2020. No. 3-1. P. 431—442 (In Russ.).Farrokhpay S., Filippov L., Fornasiero D. Pre-concentration of nickel in laterite ores using physical separation. Miner. Eng. 2019. Vol. 141. Art. 105892.Farrokhpay S., Filippov L., Fornasiero D. Pre-concentration of nickel in laterite ores using physical separation. Miner. Eng. 2019. Vol. 141. Art. 105892.Самыгин В.Д. Кинетика минерализации пузырьков с учетом отрыва частиц и времени всплывания. Известия вузов. Цветная металлургия. 2016. No. 3. С. 4—11. DOI: 10.17073/0021-3438-2016-3-4-11.Samygin V.D. Kinetics of bubble mineralization, taking into account the separation of particles and the time of f loating. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya (Izvestiya. Nonferrous Metallurgy). 2016. No. 3. P. 4—11 (In Russ.).Петушков В.А., Мельситов А.Н. Двухфазное парожидкостное течение в переходных режимах. Математическое моделирование. 2003. Т. 15. No. 10. С. 109—128.Petushkov V.A., Melsitov A.N. Two-phase vapor-liquid flow in transient modes. Matematicheskoye modelirovaniye. 2003. Vol. 15. No. 10. P. 109—128 (In Russ.).Тимофеев А.В., Стребнев Н.А. Трехмерное моделирование с помощью кода STAR-CD процессов локального кипения и конденсации теплоносителя в межтвэльном пространстве активной зоны реакторов ВВЭР. Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Обеспечение безопасности АЭС. 2012. No. 31. С. 31—41.Timofeev A.V., Strebnev N.A. Three-dimensional modeling using the STAR-CD code of the processes of local boiling and condensation of the coolant in the inter-fuel space of the VVER reactor core. Voprosy atomnoy nauki i tekhniki. Ser.: Obespecheniye bezopasnosti AES. 2012. No. 31. P. 31—41 (In Russ.).Лежнин С.И., Сорокин А.Л., Прибатурин Н.А. Эволюция давления и температуры при внезапном контакте холодной воды и насыщенного пара. Тр. Ин-та механики УНЦ РАН. 2007. Т. 5. С. 261—266.Lezhnin S.I., Sorokin A.L., Pribaturin N.A. Evolution of pressure and temperature upon sudden contact of cold water and saturated steam. Trudy Instituta mekhaniki UNTS RAN. 2007. Vol. 5. P. 261—266 (In Russ.).Коновалов В.В., Любимова Т.П. Численное исследование влияния вибраций на взаимодействие в ансамбле газовых пузырьков и твердых частиц в жидкости. Вычислительная механика сплошных сред. 2019. Т. 12. No. 1. С. 48—56.Konovalov V.V., Lyubimova T.P. Numerical study of the influence of vibrations on the interaction in an ensemble of gas bubbles and solid particles in a liquid. Vychislitel’naya mekhanika sploshnykh sred. 2019. Vol. 12. No. 1. P. 48—56 (In Russ.).Lyubimov D.V., Klimenko L.S., Lyubimova T.P., Filippov L.O. The interaction of a rising bubble and a particle in oscillating fluid. J. Fluid Mechanics. 2016. Vol. 807. P. 205—220.Lyubimov D.V., Klimenko L.S., Lyubimova T.P., Filippov L.O. The interaction of a rising bubble and a particle in oscillating fluid. J. Fluid Mechanics. 2016. Vol. 807. P. 205—220.Mingalev S., Lyublmov D., Lyubimova T. Dynamics of particle confined between oscillating and fixed walls. Microgravity Sci. Technol. 2011. Vol. 23. No. 1. P. 99—103.Mingalev S., Lyublmov D., Lyubimova T. Dynamics of particle confined between oscillating and fixed walls. Microgravity Sci. Technol. 2011. Vol. 23. No. 1. P. 99—103.Dukhin S.S., Kovalchuk V.I., Gochev G.G., Lotfi M., Miller R., Krzan M., Malysa K. Dynamics of rear stagnant cap formation at the surface of spherical bubbles rising in surfactant solutions at large reynolds numbers under conditions of small Marangoni number and slow sorption kinetics. Adv. Colloid Interface Sci. 2015. Vol. 222. P. 260—274.Dukhin S.S., Kovalchuk V.I., Gochev G.G., Lotfi M., Miller R., Krzan M., Malysa K. Dynamics of rear stagnant cap formation at the surface of spherical bubbles rising in surfactant solutions at large reynolds numbers under conditions of small Marangoni number and slow sorption kinetics. Adv. Colloid Interface Sci. 2015. Vol. 222. P. 260—274.Gambaryan-Roisman T. Modulation of Marangoni convection in liquid films. Adv. Colloid Interface Sci. 2015. Vol. 222. P. 319—331.Gambaryan-Roisman T. Modulation of Marangoni convection in liquid films. Adv. Colloid Interface Sci. 2015. Vol. 222. P. 319—331.Khafaji H.Q., Ekaid A.L., Terekhov V.I. Numerical study of direct evaporative air cooler forced laminar convection between parallel-plates channel with wetted walls. J. Eng. Thermophys. 2015. Vol. 24. No. 2. P. 113—122.Khafaji H.Q., Ekaid A.L., Terekhov V.I. Numerical study of direct evaporative air cooler forced laminar convection between parallel-plates channel with wetted walls. J. Eng. Thermophys. 2015. Vol. 24. No. 2. P. 113—122.Albijanic B., Subasinghe G.K.N., Bradshaw D.J., Nguyen A.V. Influence of liberation on bubble-particle attachment time in f lotation. Miner. Eng. 2015. Vol. 74. P. 156—162.Albijanic B., Subasinghe G.K.N., Bradshaw D.J., Nguyen A.V. Influence of liberation on bubble-particle attachment time in f lotation. Miner. Eng. 2015. Vol. 74. P. 156—162.Guo H., Kovscek A.R. Investigation of the effects of ions on short-range non-DLFO forces at the calcite/brine interface and implications for low salinity oil-recovery processes. J. Colloid Interface Sci. 2019. Vol. 552. P. 295—311.Guo H., Kovscek A.R. Investigation of the effects of ions on short-range non-DLFO forces at the calcite/brine interface and implications for low salinity oil-recovery processes. J. Colloid Interface Sci. 2019. Vol. 552. P. 295—311.Nikolov A., Wu P., Wasan D. Structure and stability of nanofluid films wetting solids: An overview. Adv. Colloid Interface Sci. 2019. Vol. 264. P. 1—10.Nikolov A., Wu P., Wasan D. Structure and stability of nanofluid films wetting solids: An overview. Adv. Colloid Interface Sci. 2019. Vol. 264. P. 1—10.Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.Eisenberg D., Kautsman V. Structure and properties of water. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1975 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.