Промывочный прибор шлюзовой

Промывочный прибор шлюзовой — это устройство для гравитационного обогащения полезных ископаемых, преимущественно россыпного золота, платины, олова и других ценных металлов, основанное на разделении материала по плотности в потоке воды, проходящем через наклонную плоскость с улавливающими элементами (шлюзом). Относится к классу гравитационных концентраторов и является одним из наиболее распространённых и исторически ранних типов промывочных установок, применяемых при добыче россыпных месторождений.

История

Принцип шлюзового обогащения известен с древних времён. Первые прообразы шлюзов — деревянные желоба с шероховатым дном или уложенными шкурами животных — использовались для извлечения золота ещё в Древнем Египте, Древней Греции и Римской империи. В Средние века технология совершенствовалась в горнорудных районах Европы, а с началом «золотых лихорадок» XIX века (в Калифорнии, на Аляске, в Австралии, Сибири) получила массовое распространение. В России шлюзовые приборы активно применялись при освоении уральских, сибирских и дальневосточных россыпей.

В XX веке конструкции шлюзовых приборов были стандартизированы, появились промышленные образцы для крупных драг и гидравлик, а также компактные мобильные варианты для старательских артелей. Современные шлюзовые приборы изготавливаются из металла, пластика и композитных материалов, оснащаются вибраторами, дезинтеграторами и системами рециркуляции воды.

Устройство и принцип действия

Основные элементы шлюзового промывочного прибора:

• Приёмный бункер (загрузочное устройство) — для подачи исходной горной массы (песков).
• Дезинтегратор (грохот, барабан, вибросито) — для разрыхления и отделения крупных фракций (> 10–20 мм), которые отводятся в отвал.
• Распределительный желоб — для равномерного распределения пульпы (смеси воды и мелкого материала) по ширине шлюза.
• Шлюз — наклонный лоток (обычно под углом 5–15°), дно которого покрыто улавливающими покрытиями: резиновыми ковриками, пластиковыми матами, металлической сеткой, ворсистыми тканями или специальными рифлями (трафаретами). В рифлях и ворсе задерживаются частицы тяжёлых минералов.
• Система водоснабжения — насос, трубопроводы и форсунки, подающие воду в бункер и на шлюз.
• Отвальный конвейер (или гидротранспорт) — для удаления хвостов (отработанной породы).

Принцип действия: пульпа поступает на верхнюю часть шлюза и под действием силы тяжести стекает вниз. Лёгкие частицы (кварц, песок, глина) уносятся потоком, а тяжёлые (золото, платина, касситерит) оседают в углублениях рифлей или задерживаются ворсом коврика. Периодически (через 4–8 часов работы) шлюз останавливают, снимают улавливающее покрытие и смывают концентрат в специальную ёмкость (сполоск). Полученный концентрат затем подвергается доводке (амальгамации, флотации, магнитной сепарации или ручной переборке).

Классификация

Промывочные приборы шлюзового типа классифицируются по нескольким признакам:

По производительности

• Малые (до 5–10 м³/ч) — для старательских артелей, геологоразведки, ручной добычи.
• Средние (10–50 м³/ч) — для небольших горнодобывающих предприятий.
• Крупные (50–200 м³/ч и более) — для промышленных россыпных месторождений, драг и гидравлик.

По конструкции шлюза

• Односекционные — один прямой лоток.
• Многосекционные — последовательно расположенные секции с разным углом наклона или типом покрытия.
• Ступенчатые — с перепадами высоты для создания турбулентности.
• Вибрационные — шлюз оснащён вибратором для улучшения разделения.

По способу подачи материала

• Самотёчные — материал подаётся самотеком из бункера.
• С механической подачей — с использованием ленточного или скребкового конвейера.
• Гидравлические — пульпа подаётся под напором.

По мобильности

• Стационарные — устанавливаются на фундамент, используются на крупных карьерах.
• Передвижные — на колёсном или гусеничном шасси, для вахтовых методов добычи.
• Плавучие — монтируются на понтонах, используются на драгах.

Применение

Основная область применения — добыча россыпного золота. Шлюзовые приборы также используются для извлечения:

• платины и металлов платиновой группы;
• олова (касситерит);
• вольфрама (вольфрамит);
• редкоземельных элементов (монацит, ксенотим);
• алмазов (в некоторых схемах обогащения);
• строительных материалов (гравий, песок) — как первичный классификатор.

В России шлюзовые приборы широко применяются в золотодобывающей промышленности на месторождениях Магаданской области, Якутии, Чукотки, Хабаровского и Красноярского краёв, Иркутской области, а также на Урале и в Забайкалье. Типичные модели: «ПГШ» (промывочный гидравлический шлюз), «ПБШ» (промывочный бочко-шлюзовой), «ГГМ» (гидравлический горный механизированный), «ПКС» (промывочный комплекс с шлюзом).

Достоинства и недостатки

Достоинства

• Простота конструкции и эксплуатации.
• Низкая стоимость изготовления и обслуживания.
• Высокая надёжность, возможность работы в полевых условиях.
• Эффективность при обогащении крупнозернистого золота (фракции > 0,25 мм).
• Возможность переработки больших объёмов породы (до сотен тонн в час).

Недостатки

• Низкое извлечение мелкого и тонкого золота (фракции < 0,1 мм) — до 30–50 %.
• Большой расход воды (до 10–20 м³ на 1 м³ породы).
• Необходимость периодической остановки для сполоска.
• Чувствительность к глинистости материала — глина забивает рифли и снижает эффективность.
• Загрязнение окружающей среды (сброс взвешенных частиц в водоёмы).

Современные модификации

Для повышения эффективности извлечения мелкого золота шлюзовые приборы оснащают дополнительными устройствами:

• Центробежными концентраторами (например, «Нельсон», «Кнельсон») — для улавливания тонких частиц.
• Вихревыми шлюзами — с подачей воды под давлением через специальные насадки.
• Пневматическими шлюзами — с использованием воздушной прослойки.
• Системами рециркуляции воды — для снижения водопотребления и уменьшения воздействия на окружающую среду.

В некоторых конструкциях шлюз комбинируют с отсадочными машинами, винтовыми сепараторами или флотационными камерами, образуя многостадиальные обогатительные комплексы.

Интересные факты

• В XIX веке на золотых приисках Калифорнии и Аляски шлюзы часто делали из деревянных досок, а в качестве улавливающего покрытия использовали мешковину или овчину.
• В России до середины XX века шлюзы называли «бутарами» (от нем. Butter — масло, из-за маслянистого блеска золота на коврике).
• Современные шлюзовые коврики изготавливаются из специальных полимеров, устойчивых к истиранию и химическому воздействию, и могут улавливать частицы золота размером до 0,05 мм.
• На крупных драгах шлюзы могут достигать длины 30–40 метров и ширины 2–3 метра, а их общая площадь — сотен квадратных метров.

Источники

• Справочник по обогащению полезных ископаемых. Том 2. Гравитационные методы обогащения / Под ред. В. И. Классена. — М.: Недра, 1982.
• Технология обогащения золотосодержащих руд и россыпей / В. И. Зеленов, В. А. Чантурия. — М.: Недра, 1988.
• Инструкция по применению шлюзовых промывочных приборов на россыпных месторождениях золота. — М.: Госгортехнадзор, 1990.
• ГОСТ 17070-87 «Приборы промывочные шлюзовые. Типы и основные параметры».
• Отраслевые каталоги оборудования для золотодобычи (ООО «Горные машины», ООО «Сибгеокомплект», ООО «Промприбор»).