В долинах золотого песка

Одной из разновидностей промывки в корыте было следующее устройство. Корыто, наполненное песком и водой, подвешивали двумя канатами к балке. Затем встряхивали его, периодически выливая воду и шлам. Частицы золота, будучи наиболее тяжелыми, оседали в хвостовой части корыта, а более легкий песок — в передней части.

Так принцип различия в свойствах золота и вмещающих его пород уже в далекие годы лег в основу обогащения золотоносных россыпей.

В период 1830–1860 гг., в поисках способов более полного извлечения золота из россыпей, русские инженеры сконструировали несколько типов промывочных машин. Для всех этих машин было характерно наличие особых приспособлений для размыва глинистых песков, свойственных россыпям Урала. Вследствие низкого уровня техники первые промывочные устройства были несовершенны, хотя и в основу их конструкций были положены правильные принципы. Промывочные машины середины прошлого века были рассчитаны на размыв песков, отсев крупной гальки на грохоте, осаждение золота из потока пульпы, текущей по наклонной плоскости.

Во второй половине XIX столетия появились новые приборы для обогащения золотоносных песков, в том числе вашгерд (бутара) и чаша Комарницкого, предназначенные для промывки глинистых песков.

В 1870 г. В. А. Кулибин, внесший большой вклад в развитие русского золотого промысла, — изобрел прибор для обогащения песков, который назвали Кулибиной. В этом приборе впервые были применены подшлюзники, которые до сих пор широко используются для улавливания золота при шлюзовом процессе.

Однако систематические исследования по изысканию наиболее совершенных способов извлечения золота из россыпей, а также разработка теории улавливания россыпного золота начались лишь в советское время.

В 1923–1925 гг. М. К. Широкинский, Н. Н. Котляр и другие ученые и инженеры исследовали обогатительные процессы на многих драгах Урала, работавших на россыпях с различными горногеологическими условиями и разным содержанием золота. В результате был установлен процент извлечения драгоценного металла на обогатительных приборах всех типов и выявлены условия, определяющие благоприятный ход процесса обогащения золотоносных песков. Большую роль в разработке теории улавливания на шлюзах сыграли труды проф. П. В. Лященко.

В послевоенные годы, наряду с дальнейшим совершенствованием шлюзового процесса, большая работа проводится по внедрению отсадочных машин.

Зерна золота в песках россыпей находятся в виде механических примесей, т. е. в свободном состоянии. Поэтому при обогащении их не подвергают дроблению, как это делается, к примеру, при обогащении руды.

Для обогащения золотоносных песков россыпей применяют такие способы, при которых минеральные зерна разделяются благодаря разности их удельных весов. По сравнению с другими способами такое обогащение — гравитационное — просто, экономично и характеризуется сравнительно высоким извлечением золота.

Если смесь минеральных зерен одинакового удельного веса, но различного диаметра бросить в сосуд с водой, то скорость падения их будет неодинакова: более крупные зерна упадут на дно сосуда скорее, чем мелкие. Если же взять смесь зерен одинакового диаметра, но различного удельного веса, то скорость падения зерен с большим удельным весом будет выше и они начнут осаждаться на дно раньше зерен с меньшим удельным весом.

Если опустить в сосуд с водой смесь золота и пустой породы, то на его дне последовательно будут откладываться: вначале крупные частицы золота, не имеющие в данной смеси «равнопадающих» с ними зерен пустой породы, после этого — равнопадающие зерна пустой породы и золота, затем — только зерна пустой породы. В случае, если осаждение происходит не в спокойной воде, а в восходящем потоке, скорость падения зерен будет меньше, и зерна, имеющие скорость падения в воде меньшую, чем скорость восходящего потока, будут вынесены потоком вверх.

На описанных принципах и основаны процессы гидравлической классификации и отсадки.

Наиболее распространенный способ обогащения, основанный на принципе гравитации, — обогащение на шлюзах. Шлюзы просты по конструкции, высоко производительны и как правило обеспечивают сравнительно высокое извлечение золота. Шлюз представляет собой наклонный желоб, изготовленный из дерева или листовой стали. Размеры шлюза самые различные: иногда длина достигает 50 м и ширина варьирует от 0,5 до 1,6 м, но чаще длина шлюза 15–20 м, ширина 0,6–0,8 м. Дно шлюза застилается дырчатым покрытием, состоящим из ячеек, так называемым трафаретом. Но это первое, «ложное» дно шлюза: под трафаретом находится «коренное» дно, устланное ворсистой тканью, или резиной, или плетенкой из прутьев.

Обогащение на шлюзах основано на принципах теории движения минеральных зерен в струе воды, текущей по наклонной плоскости. Скорость движения жидкости в этом случае зависит от угла наклона плоскости и от характера поверхности дна.

Поток воды с золотосодержащим песком при движении по шлюзу расслаивается. Мелкие частицы легких минералов уносятся водой, а на дне шлюза задерживаются зерна, для смыва которых скорость потока недостаточна. Это — крупные зерна легких минералов и имеющие с ними равную скорость движения зерна тяжелых минералов. Понятно, что скорость потока должна выдерживаться очень точно — на дне не должно остаться пустой породы, вода не должна «унести» тяжелые зерна золота. Постепенно на дне шлюза накапливается золотой концентрат.

До последнего времени считалось, что трафареты служат не только для накопления концентратов, но и для вторичного обогащения осевшего материала. При этом имелось в виду, что материал, поступая на шлюз, расслаивается. Зерна, имеющие большую скорость падения, осаждаются быстрее, заполняя ячейки трафаретов, а зерна с меньшей скоростью уносятся водным потоком. Зерна, заполнившие ячейки трафаретов, не остаются неподвижными, а восходящими струями турбулентного потока периодически перераспределяются и «занимают места» в соответствии со своим удельным весом: зерна золота опускаются на дно ячеек, а крупные зерна пустой породы выходят на поверхность и затем смываются потоком.

В последнее время выдвинута другая теория образования концентратов. Согласно этой теории, материал, отложившийся в ячейках трафарета, остается неподвижным. Трафареты предохраняют частицы золота от выноса их из ячеек водным потоком, и поэтому, чем больше скорость потока, тем больше должна быть глубина ячеек, образованных трафаретами, и наоборот. Например, для обогащения материала крупностью меньше 1 мм в качестве застила применяют сукно без трафаретов.

Шлюзы до сих пор служат основными приборами для обогащения золотосодержащих песков. Особенно широко применяют их при добыче песков гидравлическим способом. В этом случае шлюз обычно устанавливают на эстакаде.

Концентрат снимают раз в сутки с головной части шлюза и три раза в месяц со всей площади шлюза.

Отсадка отличается от гидравлической классификации тем, что осаждение происходит в потоке воды, периодически изменяющем направление своего движения — от восходящего к нисходящему, в так называемом пульсирующем потоке.

При отсадке вначале смесь расслаивается и на дне образуется слой зерен с большим удельным весом и наиболее крупных зерен с меньшим удельным весом. Этот слой называют постелью. Теперь необходимо обогатить материал. Это выполняют восходящие потоки воды, которые разрыхляют постель. В образовавшиеся промежутки между зернами «проваливаются» зерна тяжелых минералов, а падающие одновременно с ними зерна легких минералов задерживаются, так как их поперечные размеры больше. Так происходит дальнейшее расслоение зерен по удельным весам, причем в нижнем слое осаждаются зерна, обладающие большим удельным весом, а в верхнем — зерна легких минералов.

Зерна большего удельного веса — это крупинки золота, их направляют для дальнейшей обработки, а верхний «пустой» слой удаляют.

Отсадочные машины получили применение главным образом при обогащении песков, содержащих «тонкое» золото, которое плохо извлекается на шлюзах. Отсадочные машины подразделяют на два основных типа: с неподвижным и подвижным решетами. В машинах первого типа решето, на котором располагается материал, неподвижно, и пульсирующие потоки воды создаются особым механизмом. В машинах второго типа решету вместе с расположенным на нем материалом, находящимся в наполненной водой ванне, придается возвратно-поступательное движение. Этим и создается пульсирующий поток воды.