پیش فراوری طلای پلاسری کارخانه کوه زر دامغان به روشهای ثقلی

دسته کانه آرایی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و نهمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده محمود عبداللهی۱، سید محمد جواد کلینی۲ ،مهدی ذاکری خطیر۳
تاريخ برگزاری ۰۹ اسفند ۱۳۸۴

چکیده

کارخانه فرآورى طلاى پلاسرى دامغان واقع در معدن کوه زر دامغان اولین کارخانه طلاى پلاسرى ایران است که بر اساس جدایش فیزیکى پایه گذارى شده است. هدف این مقاله بهینه سازى عملیاتى میز لرزان و بررسى کارایى جیگ در پرعیارسازى اولیه طلا میباشد.

پس از تهیه نمونه و همگن سازى ،دانه بندى، عیار سنجى و مطالعات میکروسکوپى صورت گرفت که از مهمترین نتایج این بررسى، حضور طلا در ابعاد میکرون بوده است. مقدار متوسط عیار طلا در نمونه معرف۴-۱۰×۲۵/۲ درصد است. خوراک به دو دانه بندی۱+۸/۲- و۱- میلیمتر تقسیم شد و به ترتیب توسط جیگ و میز مورد بررسى قرار گرفت. پس از انجام آزمایشهاى مقدماتى توسط میز نرمه براى دانه بندى ۱ - میلى متر، سه متغیر دبى آب، درصد جامد در پالپ و شیب میز در پرعیار سازى طلا مورد بررسى قرار گرفتند که براى هر سه متغیر سه سطح با توجه به آزمایشهاى اولیه انتخاب گردید و نتیجه آن دستیابى به بازیابى ۲۸/۶۰ درصد با عیار متوسط۴-۱۰×۶۷/۵ درصد و بازیابى وزنی۷/۲۳ درصد در شرایط بهینه عملیاتى بود.  نتیجه آزمایشهاى جیگ در مورد مواد با ابعاد ۱+۸/۲- میلیمتر بدلیل تفاوت ناچیز عیار کنسانتره با خوراک و بازیابى ۲/۶۱ درصد نتیجه رضایت بخشى را به همراه نداشت .

.واژه هاى کلیدى:طلاى پلاسرى،جدایش ثقلى،میز لرزان، دامغان

 

Abstract

Kooh-Zar alluvial gold processing plant has been located in Damghan-east of Iran۱:country-region>۱:place> that has established based on physically separation. the most important purpose of this research was to improve shaking table’s performance and study the jig& efficiency in the gold initial pre-concentration process. Sampling was the first step and then some characterization tests were done on the sample and the grade was determined which was% ۲.۲۵×۱۰. The feed divided in to two fraction; -۲.۸+۱ & -۱ mm, then  studied by jig & shaking table’s respectively.

Some primary tests were carried out on -۱mm fraction of feed using shaking table to indicate effects of water flow rate, pulp density and table deep on gold recovery

The recovery was obtained % ۶۰.۲۸ in average grade of %۵.۶۷×۱۰ .under optimum condition it was found that %۷۶.۳ of feed removed as gangue.

Jig tests with feed’s -۲.۸+۱ mm didn’t achieve satisfactory results, because of negligible difference between their feed & concentration grade.

Key words: Kooh-Zar, Placer gold, shaking table, Jig, magnetic method,


مقدمه

کانسار باغو یا کوه زر در 95 کیلومتری جنوب دامغان و در غرب طرود واقع شده است. آبادی باغو در محدوده کانسار و آبادیهای نوا، شیمی وکوه زر در غرب آن قرار دارند. کانسار دردامنه شمالی رشته کوههای رشم- چاه موسی جای دارد.

دو دسته کارهای معدنی، شامل کارهای قدیمی و مدرن در محدوده کانسار دیده می شود. کارهای معدنی قدیمی هم در دشت شمال باغو، یعنی در آبرفتها و هم برروی رخنمونها با وسعت زیادی صورت گرفته است]1 [. در نمونه های آبرفتی چاهکها عیار طلا نوسان بیشتری را نشان میدهد. مقدار طلا در این نمونه ها که از طریق سرند و شستشو تغلیظ شده اند و با احتساب وزن اولیه 20 تا 25 کیلو گرم از صفر تا حدود 15/0 گرم در تن بدست آمده است]2[.

طلای موجود دراین منطقه از نوع پلاسری می باشد یعنی مواد در اثر فرایند های مختلف هوازدگی و تخریب کانسار و انتقال طلا( به خاطر مقاومت بالا در برابر هوازدگی)]3[ به مکانی دیگرتشکیل شده اند لذا برای پیش فراوری این دسته از مواد معدنی روش فیزیکی پیشنهاد می شود. امروزه یکی از کار آمد ترین دستگاهها برای جدایش طلای پلاسری جداکننده سانتریفیوژ نلسون می باشد که در بسیاری از معادن مهم طلای دنیا جایگزین دستگاههای رایج شده است ]5و4[. البته جداکننده های دیگری همچون فالکون و میز جمنی نیز کارایی بالای خود را در مورد طلای پلاسری به اثبات رسانده اند.]6و7[

کارهای معدنی مدرن در محل نیز صورت گرفته است که شامل تاسیس یک کارخانه فراوری طلا می باشد که مراحل جدایش بصورت ثقلی و مغناطیسی می باشد وتاسیسات آن شامل هیدروسیکلون، اسپیرال، میز لرزان، جیگ، جداکننده مغناطیسی و مارپیچ همفری می باشد که در حال حاضر تعطیل است.

 

تهیه نمونه از معدن

این منطقه از نظر بررسی های اکتشافی که توسط شرکت طلای ایران به منظور تامین خوراک کارخانه انجام شده بود،  به چهار ناحیه شامل ترانشه شماره 1(1متر اول)‌ ، ترانشه شماره 1( 1متر دوم)، ترانشه شماره 2 و چال اکتشافی تقسیم می شود . از آنجائیکه ترانشه شماره 1 ( 1متر اول) خوراک کارخانه را تشکیل می داد لذا این ناحیه برای بازیابی طلا انتخاب گردید. به منظور نمونه برداری از ماده معدنی اولین گام محاسبه میزان نمونه برداری می باشد که این میزان از فرمول زیر بدست آمد]3[.                                                    

                                                                              Kd2=  حداقل وزن نمونه

K: ضریب ثابت که برای نمونه کم عیار برابر21 /0 و d: اندازه بزرگترین ذره بر حسب میلیمتر می باشد. با توجه به اینکه21/0K=0 وmm  6= d (بزرگترین ابعاد ذرات موجود در نمونه) می باشد. بر این اساس  میزان حداقل وزن نمونه برداری 5/7 کیلو گرم (در یک نقطه) بدست آمد.

 با توجه به اینکه مساحت ترانشه 1 (1متر اول) در حدود 50 متر مربع بوده است شبکه نمونه برداری بدین صورت انتخاب شد که منطقه را به شبکه های 2 در 5/2 متری تقسیم  نموده و از هرشبکه در حدود 8 کیلو گرم (بیش از میزان حداقل نمونه) و در مجموع حدود 80 کیلو گرم نمونه تهیه شد. ضمنا سعی شده است که نمونه هم از سطح و هم از عمق بدست آید.

 برای نمونه برداری ابتدا، از آنجائیکه در خط فراوری کارخانه ذرات با دانه بندی 6+50- میلیمتر دور ریخته      می شود، ذرات با دانه بندی فوق(6+ 50- میلیمتر) ، در سر زمین با سرند جدا شده و بعد از وزن نمودن دور ریخته شد.  این مواد مجموعا50%  وزن کل نمونه جمع آوری شده را تشکیل می داد. در واقع میزان خوراک تهیه شده(84 کیلو گرم) پس از جدایش ذرات با دانه بندی6+ 50- میلیمتر تهیه شده است. نمونه تهیه شده با چند مرتبه تقسیم کردن با دستگاه نمونه تقسیم کن نهایتا به نمونه های 4 کیلو گرمی رسانده شد. نمونه های 4 کیلو گرمی را برای عیار سنجی آسیا نموده و ابعاد نمونه ها تا 45 میکرون   کاهش داده شد و از این نمونه نیز با استفاده از دستگاه نمونه تقسیم کن ، نمونه های معرف 1 کیلو گرمی و در نهایتا از آنها نمونه های معرف 250 گرمی تهیه  شد.

 

شناسایی نمونه

تعیین عیار

به منظور تعیین عیار نمونه ابتدا ازنمونه های  معرف250 گرمی (ابعاد ذرات 45 میکرون می باشد) دو نمونه معرف  1 و2 گرمی تهیه شده و توسط تیزاب سلطانی به مدت 1 ساعت در دمای 90 درجه سانتی گراد با دستگاه هات پلیت حل نموده، محلول بدست آمده برای تعیین عیار طلا با روش ICP آنالیز شد

با توجه به نتایج جدول 1 ، عیار 4-10×25/2 درصد که میانگین عیار نمونه های1و2 می باشد،  بعنوان نمونه معرف در نظر گرفته شد.

 در مرحله بعدی عیار سنجی به منظور مشخص شدن عیار طلا در دانه بندیهایی که قرار است مورد تغلیظ قرار گیرند ،   نمونه های معرف در هر دانه بندی، پس ار آسیا شدن، لیچ و با ICP آنالیز شد. جدول 2 عیار بدست آمده در در هر دانه بندی را نشان می دهد.

 

تجزیه سرندی تر نمونه اولیه

به منظور مشخص شدن توزیع نمونه اولیه، پس ازجدا نمودن ذرات8/2+ میلیمتر، که  پس از عیار سنجی مشخص شد که عیار طلا در آن بسیار کم و قابل صرف نظر کردن است،یک کیلو گرم  نمونه معرف که هیچگونه خردایشی بر روی آن انجام نشده ، تهیه و تجزیه سرندی به روش ترگردید که نتایج آن در جدول 3 آمده است:

منحنی مربوط به نتایج تجزیه سرندی به روش تر که d80 نمونه از آن قابل محاسبه است در شکل 1 آمده است. با توجه به این شکل ، d80  نمونه برابر 2400 میکرون می باشد.

 

آنالیز XRD  

به منظور مشخص کردن نوع عناصر موجود و فاز آنها نمونه به روش XRD مورد آنالیز قرار گرفت که نتایج  آن در جدول 4 آورده شده است.

با توجه به نتایج آنالیز XRD مشخص می شود که بیشترین درصد فراوانی متعلق به کوارتز می باشد. بعد از کوارتز، کلسیت نیز از درصد بالایی برخوردار است. همچنین مسکویت از کمترین درصد در نمونه برخوردار است.

 

مطالعات میکروسکوپی

مطالعات میکروسکوبی انجام شده بر روی مقاطع تهیه شده وجود کانی های آهنی مانند منیتیت، هماتیت و گوتیت و همچنین فلز تیتانیم را تائید می کند. همچنین کانیهای زیرکن و روتیل نیز در مقاطع دیده شده است که بخاطر انعکاس ضعیف قابل عکسبرداری نبوده است. در تمامی مقاطع جز یکی ذره طلا رویت نشد. نتیجه قابل توجه این است که ذرات طلای آزاد در حد میکرون در نمونه وجود دارند. شکلهای 2ذره طلای موجود درمقطع صیقلی تهیه شده از نمونه معرف خوراک را نشان می دهد.

 

مطالعات نمونه به روشSEM*

به منظور تکمیل مطالعات شناسایی نمونه بویژه در مورد طلا ضرورری است تا رو شهای دستگاهی پیچیده تری نظیر میکروسکوپ الکترونی بکار گرفته شود تا ضمن رفع برخی ابهامات، شناسایی دقیق ابعاد و نحوه درگیری طلا با باطله به خوبی انجام گیرد. لذا در این بررسی نیز از میکروسکوپ الکترونی بعنوان روش مرسوم و موثر در شناسایی دقیقتر کانیهای با ارزش ( طلا) استفاده گردید. به علت ناچیز بودن عیار طلا در نمونه اصلی و به خاطر بیشتر شدن احتمال رویت ذره طلا در کانسنگ،2 نمونه معرف از کنسانتره میز با عیار 4-10×67/5 انتخاب شد     ( 1- میلیمتر ). نتیجه مطالعات انجام شده بشرح زیر است: 

-     ذرات آزاد طلا در نمونه ها دیده نشد. در بعضی از موارد ذرات بسیار ریز(75/1 میکرون) ، که در آن ذره طلا به طور عمده با سیلیس،آلومینیوم ،پتاسیم و مس در گیر بوده مشاهده گردید که این مسئله موید اینست که هوازدگی به طور کامل انجام نشده است.

-       در چند موررد ذره زیرکن بصورت آزاد در نمونه ها مشاهده شد. ذرات سنگین دیگر مانند تیتانیم،ژرمانیم که به احتمال فراوان در کنسانتره موجودند، مشاهده نشدند. ذرات سیلیس به وفور در تمامی سطوح نمونه ها دیده شد و در تمامی موارد این میزان به بیش از 25 درصد می رسد.

 

* Scanning Electron Microscopy

 

 

پیش فراوری طلا

روش جدایش ثقلی

روش پر عیار سازی ثقلی فرآیندی است فیزیکی که برای جدایش یک یا چند کانی از باطله های همراه و بر مبنای حرکت نسبی ذرات در یک سیال، نیروی ثقل، نیروی گریز از مرکز و بعضی نیروهای دیگر استوار است. علاوه بر جرم مخصوص ، وزن، شکل، ابعاد ذرات و همچنین نیروی مقاومت لایه های سیال نیز از جمله پارامتر های مهم در تعیین حرکت نسبی ذرات در این فرایند هستند.  هر چند با گسترش روش فلوتاسیون این ر وش اهمیت خود را از دست داده است ولی در مقایسه با آن، از هزینه  به مراتب کمتر، سادگی روش، آلودگی کمتر محیط زیست و عدم استفاده از مواد شیمیایی بر خوردار است]3[.

تاگارت در مورد قابلیت کاربرد روشهای ثقلی رابطه 1 را ارائه کرده است که به کمک آن می توان معیار هایی برای سنجش کیفیت پرعیار سازی بدست آورد:

 

C.C=ΔH-ΔF/ΔL-ΔF            1))

 

که در آن:

C.C: معیار پر عیار سازی

ΔH : جرم مخصوص کانی سنگین

ΔF :جرم مخصوص سیال

ΔL: جرم مخصوص کانی سبک

در رابطه فوق چنانچه 7/2 C.C> باشد پر عیار سا زی با روش ثقلی پیشنهاد می شود. با نگاهی به ترکیبات تشکیل دهنده خوراک که شامل: کوارتز با وزن مخصوص (7/2 گرم بر سانتی متر مکعب)، کلسیت(7/2 گرم بر سانتی متر مکعب)، آلبیت (2گرم بر سانتی متر مکعب) ، اورتوکلاز(5/2گرم بر سانتی متر مکعب) ، مسکویت (5/ 2گرم بر سانتی متر مکعب )و طلا(19گرم بر سانتی متر مکعب) می باشد، طلا را به عنوان کانی سنگین وبقیه را به عنوان کانی سبک در نظر گرفته، جرم مخصوص سیال نیز 1 در نظرگرفته می شود. در نتیجه معیار پر عیار سازی برای حالتهای مختلف به شرح زیر است:

 

1-کوارتز-طلا                         59/10 C.C= 

2-کلسیت-طلا                     59 /10  C.C=   

3-آلبیت-طلا                              17  C.C=

4-اورتوکلاز-طلا                         12  C.C= 

5-مسکویت-طلا                         12  C.C= 

ملاحظه می شود که در تمامی موارد معیار پر عیار سازی بالای 10 بدست می آید. در نتیجه بر اساس این رابطه پر عیار سازی ثقلی برای جدایش طلا مناسب تشخیص داده می شود.

الف-میز لرزان

 دستگاه مورد استفاده میز لرزان با طول3/2 و عرض61 /0 متر ومدل  Khd Humboldt Wedagag بوده است. برای انجام آزمایش ، 1 کیلو گرم نمونه  با دانه بندی 1- میلیمتر  انتخاب گردید. پارامتر های زیادی در کارایی میز دخیل هستند که از جمله آن می توان به پارامتر های مربوط به دستگاه ( مانند فرکانس و دامنه نوسانات، شیب عرضی و طولی میز، شکل موانع و سطح میز) و پارامتر های مربوط به بار ورودی(مانند محدوده ابعاد دانه بندی، ظرفیت بار ورودی، شدت جریان بار ورودی، درصد جامد در پالپ و میزان شستشو) اشاره کرد ] 3 [. از میان پارامتر های ذکر شده ، به خاطر نوع میزی که در اختیار بود  فرکانس و دامنه نوسانات میز قابل تغییر نبود. به همین دلیل پارامتر های شیب میز، درصد جامد و دبی آب شستشو به عنوان متغیر انتخاب شدند. با انجام آزمونهای مقدماتی  محدوده سطوح متغیر ها تعیین شد. به عنوان مثال برای مشخص کردن محدوده تغییرات شیب میز 5 آزمایش در شیبهای 2،3 ،6و7 انجام شد که نتایج قابل قبولی را به دنبال نداشت و در نهایت شیب میز در محدوده تغییراتی که در جدول5 آمده است ، انتخاب گردید. در مورد دبی آب نیز  بیشترین وکمترین دبی که ممکن بود(با توجه به فشار آب آزمایشگاه) انتخاب گردید ویک دبی میانی نیز در نظر گرفته شد. درصد جامد پالپ نیز با توجه به مطالعات اولیه انتخاب شد] 3[. جدول5سطوح مختلف پارامتر ها را نشان می دهد.

برای تعیین عوامل موثر و مقدار بهینه آنها از روش طراحی تاگوچی و تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار Qualitek-4 انجام شد. بدین منظور از آرایه L9 در انجام آزمایشها استفاده گردید. متغیر های آزمایش عبارتند از درصد جامد در پالپ،دبی آب و شیب  میز بودند.

پس از انجام آزمایش با میز نمونه ها از 3 قسمت باطله،محصول میانی و کنسانتره جمع آوری شده و برای تعیین میزان طلای موجود در هر محصول بحد کافی از هر کدام نمونه تهیه و با تیزاب سلطانی لیچ گردید. محلول تهیه شده برای آنالیز طلا به آزمایشگاه ICP ارسال شد. جدول 6 میزان عیار و بازیابی طلا را  در آزمایشهای انجام شده با میزنشان می دهد. لازم به ذکر است که میزان طلا در محصولهای میانی و کنسانتره برای محاسبه بازیابی کلی لحاظ گردیده است.

در شرایط بهینه عملیاتی که عبارتند از :شیب میز 5/4،دبی آب 5/10 لیتر بر دقیقه و درصد جامد 25،بازیابی 28/60% با    عیار4-10 × 67/5  درصد حاصل شد. بازیابی وزنی بدست آمده در این شرایط 7/23 درصد بدست آمد، یعنی 3/76 درصد از مواد باطله در مرحله پر عیار سازی اولیه از خوراک حذف شده است که بدین ترتیب ظرفیت دستگاه تغلیظ مرحله بعدی را بشدت کاهش می دهد.

 

ب - پرعیار سازی با استفاده از جیگ

ذرات 1+8/2 - میلیمتر به منظور جدایش طلا توسط دستگاه جیگ مورد آزمایش قرار می گیرند. جیگ استفاده شده از نوع Denver مدل Deco بود. میزان نمونه مورد استفاده در هر آزمایش500 گرم و عیار آن ppm005/0 بوده است. عامل قابل تغییر با توجه به نوع جیگی که در اختیار بوده دبی آب بود. سطح پائین دبی آب با توجه به آزمایشهای مقدماتی تعیین شد ولی سطح بالای دبی آب با توجه به محدودیت دستگاه جیگ مشخص گردید لذا دبی آب در دو سطح متغیر بود(آزمایش شماره 1و2). همچنین یک آزمایش جیگ نیز بر خلاف دو آزمایش قبل که با گلو له های فولادی انجام شده بود با گلوله های سرامیکی انجام شد]8 [ (آزمایش شماره3) و میزان بازیابی در هر سطح در جدول 7 آمده است.

 

 

 

بعضی از نتایج  بدست آمده از جدایش با جیگ بشرح زیر است:

·            با افزایش دبی آب،  وزن کنسانتره کاهش و عیار افزایش می یابد.

·     با جایگزین کردن گلوله های سرامیکی بجای گلوله های فولادی در آزمایش شماره 3 میزان عیار افزوده و از بازیابی کاسته شد.

·     هرچند در آزمایش اول ، بازیابی2/61 درصد حاصل گردید ولی با توجه به اینکه عیار کنسانتره نسبت به خوراک تفاوت چندانی ندارد ، نتیجه می شود که جیگ کارایی لازم برای پیش فراوری دانه بندی 1+8/2- میلی متر را ندارد. لذا باید محصول این قسمت را به دانه بندی 1- رسانده و با میز مورد بررسی قرار گیرد .

 

نتیجه گیری

با توجه به آزمایشها ی انجام شده و نتایج بدست آمده می توان به مهمترین آنها به قرار زیر اشاره کرد:

1- با توجه به مطالعات کانی شناسی وجود کانیهای فلزی مانند پیریت، گوتیت، زیرکن و فلزتیتانیم ثابت گردید و همچنین درجه آزادی طلا در حد میکرون تشخیص داده شد.

2-نتایج آنالیز XRD وجود ترکیبات کوارتز،آلبیت،اورتوکلاز،کلسیت ومسکویت را ثابت می کند.

3- با انجام آزمایشهای میز لرزان، در شرایط بهینه عملیاتی(دبی آب :5/10، شیب میز :5/4 و درصد جامد:25%) بازیابی برابر 28/60%  و عیار طلا4-10×67/5 درصد بدست آمد در این حال بازیابی وزنی 7/ 23 درصد حاصل شد. یعنی حدود 77 درصد مواد باطله با این روش قابل حذف کردن است.

4- آزمایشهای جیگ علیرغم بازیابی2/61درصدی ،بدلیل عدم تفاوت قابل ملاحظه عیار کنسانتره و خوراک رضایت بخش نبود.

5- با توجه به بسیار دانه ریز بودن طلای موجود در نمونه بکارگیری پرعیار کننده های نلسون ،فالکون و میز جمنی که مخصوص طلای پلاسری در ابعاد ریز می باشد راندمان فرایند را افزایش می دهد] 10و9[.

 

 

مراجع

‌‌‌]1[-فرهنگی عباس و دیگران،"کتاب طلا"،انتشارات نخست وزیری ،سال 1367.

]2[- گنجی.سید محمد سیدعلیزاده، سمینار کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس،1379

]3[-رضایی . بهرام ،"تکنولوژی فراوری مواد معدنی(پرعیار سازی ثقلی)"، انتشارات دانشگاه هرمزگان،سال 1377

[4]- WWW.Knelson.Com,2005

[5]-J.A.Folinsbee,B.Hewitt.,"GravityConcentration at Campbell  Mine", Placer Dome Canada LTD, 1997

[6]-L.A.Rafael., "Centrifugal Concontrators in Gold Recovery and Coal Processing", Extraction Metallurgy Africa,1997.

[7]-Ancia Ph.,Frinay J., "Comparison of Knelson and Falcon Centrifugal Separators ", WWW.Concentrators.com, 2005

 [8]-Luis A.Meza,Hartman.W,Escobar.C.A.,"Recovery of Placer Gold Using the Knelson Concentrator",University of the National Colombia

[9]-R.Q.Honaker., W.R.Forerest.,"Advances in Gravity Concentration", SME,2003.

[10]- George M.Potter., "Development in Gravity Concentration Circuit Goldfields Company, Obusi" ,WWW.Knelson.Com,2005.

 

کلید واژه ها: کوهزر دامغان پلاسر کانسار طلا کانه آرایی سمنان