способ лазерной дезинтеграции сростков микрокомпонентов золоторудных концентратов

Формула изобретения

Способ лазерной дезинтеграции сростков микрокомпонентов золоторудных концентратов, включающий раскрытие минерального зерна волновым воздействием, отличающийся тем, что разрушение сростков выполняют влиянием электромагнитных волн с частотой излучения, формирующей длину волны , кратную минимальному размеру зерна кварца h при соотношении (2-3) :h, и интенсивностью излучения, создающей на основе инверсионного пьезоэлектрического эффекта преобразования электромагнитной поляризации в упругую деформацию переменного напряжения на границе контакта кварцевого зерна с частицей золота, превышающего предельные напряжения сил сцепления кварцевого зерна и частицы золота, при этом температурный нагрев поверхности слоя концентрата не должен превышать температуры фазовых превращений кварцсодержащих минеральных включений, а толщина слоя концентрата не должна превышать расстояние затухания интенсивности излучения более 2 раз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к добыче и переработке тяжелых минералов из труднообогатимых рудных и комплексных россыпных месторождений, в частности с повышенным содержанием мелкого золота в сростках.

Известен способ сухого обогащения рудных материалов, который включает центробежно-ударное дробление-дезинтеграцию в центробежно-ударной дробилке, гравитационное разделение в гравитационно-воздушном классификаторе с получением крупной и мелкой фракций и шлама, сухую магнитную сепарацию фракций [1].

Способ не обеспечивает эффективного разрушения жестких структурных межзерновых связей в сростках и агрегатах рудных концентратов.

Известен способ извлечения из руд алмазов, в котором фракционирование дробленой руды по крупности осуществляют одновременно с его первичной виброконцентрацией с получением крупнозернистого и мелкозернистого концентратов и хвостового продукта. Додрабливание крупнозернистых продуктов обогащения осуществляют в режиме объемного сжатия [2].

Способ также не обеспечивает эффективного разрушения жестких структурных межзерновых и межагрегатных связей в сростках и агрегатах рудных концентратов размером частиц от 4 мм до 0,1 мкм.

Наиболее близким по выполняемой функции является способ извлечения золота при гидромеханизированной разработке песков глинистых россыпей и валунчатых окисленных руд кор выветривания, в котором разрушение глиняных катышей и кусочков валунчатой окисленной руды и раскрытие минерального зерна выполняют действием ударных волн, созданных электровзрывной обработкой и активацией [3].

Способ не обеспечивает эффективного разрушения жестких структурных межзерновых и межагрегатных связей в сростках и агрегатах рудных концентратов размером частиц от 4 мм до 0,1 мкм, так как при электрическом разряде происходит плазмообразование, которое приводит к разложению, фазовым переходам, спайкам и выгоранию некоторых ценных рудных компонентов.

Технический результат - повышение технологической эффективности процесса дезинтеграции и улучшение условий раскрытия мелких и тонкодисперсных агрегатов и сростков золотосодержащих минералов, а также повышение экологической безопасности переработки золотосодержащих руд.

Технический результат достигается тем, что в способе лазерной дезинтеграции сростков микрокомпонентов золоторудных концентратов, включающем раскрытие минерального зерна волновым воздействием, разрушение сростков выполняют влиянием электромагнитных волн с частотой излучения, формирующей длину волны , кратную минимальному размеру зерна кварца h, при соотношении (2-3) :h, и интенсивностью излучения, создающей на основе инверсионного пьезоэлектрического эффекта преобразования электромагнитной поляризации в упругую деформацию переменного напряжения на границе контакта кварцевого зерна с частицей золота, превышающего предельные напряжения сил сцепления кварцевого зерна и частицы золота, при этом температурный нагрев поверхности слоя концентрата не должен превышать температуры фазовых превращений кварцсодержащих минеральных включений, а толщина слоя концентрата не должна превышать расстояние затухания интенсивности излучения более чем в 2 раза.

Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу - повышение технологической эффективности процесса дезинтеграции и улучшение условий раскрытия мелких и тонкодисперсных агрегатов и сростков золотосодержащих минералов, а также повышение экологической безопасности переработки золотосодержащих руд.

На фиг.1 - общий вид одного из вариантов системы для выполнения способа; на фиг.2 - схема влияния волнового воздействия на границе контакта кварцевого зерна с золотом.

Выполнение способа осуществляется с помощью установки, включающей генератор 1 электромагнитного лазерного излучения с управляемым спектром генерации интенсивности и частоты излучения [4]. Зона обработки 2 концентрата 3 может располагаться в горизонтальной плоскости 4.

Способ выполняется следующим образом.

В зоне обработки 2, расположенной в горизонтальной плоскости 4, размещается концентрат 3. Толщина слоя концентрата 3 не должна превышать расстояние затухания интенсивности электромагнитного лазерного излучения более чем в 2 раза. Генератор 1 электромагнитного излучения позиционируется над зоной обработки 2 и настраивается на необходимую частоту f и интенсивность I излучения. При минимальном размере зерна кварца 0,1 мкм длина волны должна составлять, согласно отношению длины волны к минимальному размеру зерна кварца h как (2-3) :h, величину 0,03 мкм или 3·10^-8 м. При скорости продольной волны V_p в кварце 5970 м/с частота f электромагнитного излучения, согласно формуле:

f=V_p/ =5970 м/c/3·10^-8 м=1,99·10¹¹ c^-l,

составит около 2·10¹¹ с^-1. Интенсивность излучения должна создавать напряжение сжатия-растяжения, превышающее предельное напряжение сил сцепления зерна кварца и частицы золота. Интенсивность волны равна средней по времени энергии, переносимой волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению ее распространения. В изотропном случае это модуль среднего по времени вектора Умова-Пойнтинга. В рассматриваемой задаче модуль этого вектора совпадает с количеством энергии - интенсивностью [5]

,

где и µ - характеристики упругих свойств среды или компоненты Лямэ; |S| - относительная деформация в плоской продольной волне; | u/ t| - колебательная скорость частиц в продольной волне, определяемая по формуле:

,

где u - амплитуда смещения частиц относительно положения равновесия; t - время.

Возникающие продольные и поперечные волны на основе инверсионного пьезоэлектрического эффекта преобразования электромагнитной поляризации в упругую деформацию переменного напряжения на границе контакта кварцевого зерна с золотом обеспечивают раскрытие минерального зерна. Температурный нагрев поверхности слоя концентрата не должен превышать температуры фазовых превращений кварцсодержащих минеральных включений [6] (например, минимальную температуру фазовых превращений имеют: пирит + кварц - 690°С; кварц серый - 573°С и т.д.).

Способ лазерной дезинтеграции сростков микрокомпонентов золоторудных концентратов позволяет осуществить избирательное воздействие на структурные связи агрегатов, содержащие кварц и мелкие (тонкие) частицы золота размером от 4 мм до 0,1 мкм.

Источники информации

1. Патент № 2381079. Способ сухого обогащения рудных материалов.

2. Патент № 2388545. Способ извлечения из руд алмазов.

3. Патент № 2263152. Способ извлечения золота при гидромеханизированной разработке песков глинистых россыпей и валунчатых окисленных руд кор выветривания.

4. Патент № 2288530. Способ управления спектром генерации и формирования плотности излучения геотехнологического лазера на основе магнитно-звукового пространственно-временного модулятора и геотехнологический лазер с управляемым спектром генерации.

5. Бархатов А.Н., Горская Н.В., Горюнов А.А., Гурбатов С.Н., Можаев В.Г., Руденко О.В. Акустика в задачах. - М.: Наука. Физматлит, 1996. - 336 с.

6. Краткий справочник по геохимии. Войткевич Г.В. и др. М., издательство «Недра», 1970 г. - 280 с.