способ извлечения из руд алмазов

Формула изобретения

1. Способ извлечения из руд алмазов, включающий самоизмельчение руды по открытому циклу с последующим ее фракционированием по мощности, извлечение крупных алмазов люминесцентной сепарацией, извлечение мелких алмазов пенной сепарацией, доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов в мельницах, самоизмельчение по замкнутому циклу с последующим доизвлечением мелких алмазов пенной сепарацией и выводом хвостов пенной сепарации и полученных в процессе самоизмельчения шламов в отвал, отличающийся тем, что средние по крупности алмазы извлекают липкостной сепарацией, а доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов осуществляют с использованием истирающих мельниц с принудительным полиградиентным перемещением концентрических слоев измельчаемого материала при объемном его сжатии в зоне измельчения с одновременным импульсным высокотемпературным воздействием на измельчаемый материал в зоне его деформации и разрушения высокотемпературным потоком жидкости, или перегретым паром, или горячим воздухом, пенную сепарацию осуществляют совместно с пневмофлотацией с возвратом (или без возврата) части наиболее крупнозернистых хвостов на дообработку в истирающих мельницах.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что липкостную сепарацию производят путем нанесения разогретого липкого покрытия на поверхность рабочего органа, охлаждения липкого покрытия водой, принудительного контактирования обводненного зернистого материала с липким покрытием, удаления частиц пустой породы и отделения прилипших частиц полезного компонента от липкого покрытия, при этом нанесение липкого покрытия производят в его расплавленном состоянии полимолекулярным слоем на быстро движущуюся гидрофобную поверхность рабочего органа, а затем охлаждают водой при непосредственном контакте липкого покрытия с частицами обрабатываемого материала, причем скорость движения гидрофобной поверхности рабочего органа принимают равной или близкой скорости движения частиц обрабатываемого материала при монослойным его расположении в зоне контакта с липким покрытием, а принудительное контактирование частиц обрабатываемого материала с липким покрытием осуществляют при монослойном их прокатывании между двух соприкасающихся между собой эластичных поверхностей рабочего органа с липким покрытием при незначительном непрерывном смещении этих поверхностей одна относительно другой, а нанесение липкого покрытия на гидрофобную поверхность рабочего органа производят при подаче теплоносителя в виде горячего воздуха или острого пара.

3. Способ no пп. 1 и 2, отличающийся тем, что пенную сепарацию и пневмофлотацию производят путем кондиционирования с реагентами и одновременного разделения пульпы на мелкозернистую и крупнозернистую части, подготовки пенного слоя путем введения в пульпу пенообразователя и газа в виде пузырьков равного размеров, подачи крупнозернистой части пульпы на пенный слой, а мелкозернистой части пульпы в объем аэрированной пульпы, удаления продуктов разделения и их обезвоживания, причем жидкую фазу от обезвоживания камерного продукта подают в зону извлечения крупных частиц, а жидкую фазу от обезвоживания пенного продукта подают в зону извлечения мелких частиц, кондиционирование осуществляют с применением тонкодиспергированных в аэрогидросмеси поверхностно-активных веществ и маслообразных веществ, при этом более интенсивному струйному перемешиванию данной реагентной смесью подвергают крупнозернистую часть пульпы с одновременным переводом получаемого при этом избытка данной смеси в мелкозернистую часть пульпы, жидкую фазу от обезвоживания камерного продукта при необходимости осветляют и затем подают в зону извлечения крупных частиц, а жидкую фазу от обезвоживания пенного продукта подают в процесс кондиционирования материала с реагентами и частично в зону измельчения мелких частиц совместно с находящимися в ней маслообразными реагентами и ПАВ в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси, а диапазон соотношений концентраций пенообразователя в жидкой фазе пульпы к концентрации его, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков, равен от 1,5:1 до 3:1, причем газ в пульпу вводят в виде тонкодиспергированных пузырьков размером от 0,02 до 0,2 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к обогащению алмазсодержащих руд, и может быть использовано при переработке других видов рудного и нерудного сырья.

Известны способы извлечения из руд алмазов, включающие стадиальное дробление исходной руды с последующей ее дезинтеграцией, промывкой и классификацией по крупности, первичное обогащение материала каждого класса крупности, додрабливание и доизмельчение хвостовых продуктов в шаровых мельницах с возвратом материала в голову процесса и доводку концентратов первичного обогащения на липкостных сепараторах [1,2]

Недостатком известных способов извлечения из руд алмазов является повышенная повреждаемость кристаллов алмазов при их раскрытии из руд, причем при использовании данных способов повреждаются практически все разновидности кристаллов, включая и ювелирные и особо ценные. Это связано с тем, что стадиальное дробление предопределяет необходимость применения алмазоизвлекательной аппаратуры с гарантированным полным извлечением алмазов. В противном случае неизвлеченные алмазы будут безусловно разрушены в дробилках, так как их работа, даже в открытом цикле, ни в коей мере не гарантирует сохранности находящихся в дробимом материале кристаллов алмазов собственного класса крупности. Учитывая, что процессы дробления применяются на сравнительно крупных фракциях руды, то в этих случаях подвергаются разрушению самые ценные кристаллы алмазов, ибо создание аппаратов с гарантированным 100%-ным извлечением алмазов и поддержание его на этом уровне при непрерывной промышленной эксплуатации задача практически трудновыполнимая.

Использование шарового измельчения алмазосодержащих продуктов также не гарантирует сохранности кристаллов алмазов, включая и его ценные разновидности, из-за возможных соударений шаров и попадания между ними кристаллов алмазов. О разрушении алмазов всего диапазона крупности и качества при использовании шарового измельчения свидетельствует многолетняя практика и результаты исследований, проведенных в промышленных условиях на отечественных алмазоизвлекательных фабриках [З]

Неполное извлечение алмазов при первичном обогащении материала и на доводочных операциях и последующее их разрушение при додрабливании и шаровом измельчении продуктов обогащения приводят к невосполнимой утрате первоначальной ценности, заключенной в алмазсодержащей руде, что является весьма серьезным недостатком, органически присущим способам [1,2]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения из руд алмазов, включающий самоизмельчение руды по открытому циклу с последующим ее фракционированием по крупности, извлечение крупных алмазов люминесцентной сепарацией, извлечение мелких алмазов пенной сепарацией, доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов в мельницах самоизмельчения по замкнутому циклу с последующим доизвлечением мелких алмазов пенной сепарацией и выводом хвостов пенной сепарации и полученных в процессе самоизмельчения шламов в отвал [З]

Как показала многолетняя практика практического использования способа [З] на всех рудных алмазоизвлекательных фабриках Якутии, давшего весьма огромный народнохозяйственный эффект, этот способ во многом прогрессивнее способов [1,2] и, в первую очередь, за счет применения замкнутых циклов самоизмельчения руд для раскрытия кристаллов алмазов, обеспечивающего более высокую степень их сохранности, и за счет использования более эффективных алмазоизвлекательных процессов, таких как люминесцентная и пенная сепарация.

Тем не менее, и этот способ не лишен недостатков, приводящих при определенных условиях к снижению сохранности природной крупности и качества некоторых разновидностей алмазов и к их неполному извлечению. В частности, процесс самоизмельчения руды не обеспечивает еще достаточной сохранности кристаллов алмазов, относящихся преимущественно к категории технических, таких как поликристаллы, пластинчатые кристаллы, природно нарушенные кристаллы, осколки и др. Некоторые разновидности алмазов, относящихся к слабо люминесцирующим кристаллам, не извлекаются люминесцентной сепарацией и, в конечном итоге, измельчаются при циркуляции хвостовых продуктов через мельницы самоизмельчения, так как и в этих мельницах иногда имеют место элементы ударного воздействия (хотя и более слабого, чем при шаровом измельчении) на кристаллы алмазов, особенно при измельчении прочных типов руды. Это в большей мере касается средних и более мелких, нежели крупных кристаллов алмазов, ибо последние при люминесцентной сепарации извлекаются, как правило, наиболее полно.

Целью изобретения является сохранение природной крупности и качества алмазов и повышение их извлечения за счет улучшения условий раскрытия, подготовки поверхности и извлечения алмазов из руд и оптимизации технологического сопряжения рудоподготовительных и алмазоизвлекательных переделов.

Поставленная цель достигается тем, в способе извлечения из руд алмазов, включающем самоизмельчение руды по открытому циклу с последующим ее фракционированием по крупности, извлечение крупных алмазов люминесцентной сепарацией, извлечение мелких алмазов пенной сепарацией, доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов в мельницах самоизмельчения по замкнутому циклу с последующим доизвлечением мелких алмазов пенной сепарацией и выводом хвостов пенной сепарации и полученных в процессе самоизмельчения шламов в отвод, извлечение средних по крупности алмазов из дробленой руды после ее дезинтеграции в процессе самоизмельчения и последующей промывки и фракционирования по крупности осуществляют с использованием липкостной сепарации по методу флотации твердой стенкой, доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов в мельницах самоизмельчения по замкнутому циклу осуществляют с использованием истирающих мельниц с принудительным полиградиентным перемещением концентрических слоев измельчаемого материала при объемном его сжатии в зоне измельчения с одновременным импульсным высокотемпературным воздействием на измельчаемый материал в зоне его деформации и разрушения, например, высокотемпературным потоком жидкости, перегретым паром или горячим воздухом, пенную сепарацию осуществляют совместно с грубозернистой пневмофлотацией с возвратом (при необходимости) части наиболее крупнозернистых хвостов на дообработку в истирающих мельницах, при этом липкостная сепарация по методу флотации твердой стенкой включает нанесение разогретого липкого покрытия на поверхность рабочего органа, охлаждение липкого покрытия водой, принудительное контактирование обводненного зернистого материала с липким покрытием, удаление частиц пустой породы и отделение прилипших частиц полезного компонента от липкого покрытия, при котором нанесение липкого покрытия производят в его расплавленном состоянии полимолекулярным слоем на быстро движущуюся гидрофобную поверхность рабочего органа, а затем охлаждают водой при непосредственном контакте липкого покрытия с частицами обрабатываемого материала, при этом скорость движения гидрофобной поверхности рабочего органа принимают равной или близкой скорости движения частиц обрабатываемого материала при монослойном его расположении в зоне контакта с липким покрытием, а принудительное контактирование частиц обрабатываемого материала с липким покрытием осуществляют при монослойном их прокатывании между двух соприкасающихся между собой эластичных поверхностей рабочего органа с липким покрытием при незначительном непрерывном смещении этих поверхностей друг относительно друга, причем нанесение липкого покрытия в расплавленном его состоянии полимолекулярным слоем на быстро движущуюся гидрофобную поверхность рабочего органа производят эрозольным напылением, например, посредством форсунок при подаче горячего воздуха или острого пара, пенная сепарация и грубозернистая пневмофлотация включает кондиционирование исходного сырья с реагентами, предварительную подготовку пенного слоя путем введения в пульпу пенообразователя и газа в виде пузырьков равного размера, подачу кондиционированного сырья на пенный слой, удаление продуктов разделения и их обезвоживание, причем жидкую фазу от обезвоживания камерного продукта подают в зону извлечения крупных частиц, а жидкую фазу от обезвоживания пенного продукта подают в зону извлечения мелких частиц, кондиционирование осуществляют с применением тонкодиспергированных в аэрогидросмеси поверхностно-активных и маслообразных веществ, причем более интенсивному струйному перемешиванию данной реагентной смесью подвергают крупнозернистую часть пульпы с одновременным переводом получаемого при этом избытка данной смеси в мелкозернистую часть пульпы для ее кондиционирования с реагентами с последующим введением мелкозернистого материала в объем аэрированной пульпы для флотационного разделения, жидкую фазу от обезвоживания камерного продукта осветляют (при необходимости) и затем подают в зону извлечения крупных частиц, а жидкую фазу от обезвоживания пенного продукта подают в процесс кондиционирования материала с реагентами и частично в зону извлечения мелких частиц совместно с находящимися в ней маслообразными реагентами и ПАВ в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси, а диапазон соотношений концентраций пенообразователя в жидкой фазе пульпы к концентрации его, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков, берут от 1,5 1 до 3 1, причем газ в пульпу вводят в виде тонкодиспергированных пузырьков размером от 0,02 до 0,2 мм.

При создании изобретения автор исходил из следующего. Для сохранения природной крупности и качества алмазов и повышения их извлечения необходимо обеспечить такие условия при их раскрытии из руд, которые, с одной стороны, исключили бы полностью элементы ударного воздействия на кристаллы алмазов, с другой стороны, усилили элементы истирания с абразивным и иным очистным воздействием на поверхность алмазов с тем, чтобы максимально повысить контрастность их обогатительных признаков по отношению к сопутствующим минералам, будь то люминесцентные или физико-химические свойства.

Этим условиям наиболее полно удовлетворяет процесс измельчения материала в центробежных истирающих мельницах с принудительным полиградиентным перемещением концентрических слоев измельчаемого материала при объемном его сжатии в зоне измельчения и с одновременным импульсным высокотемпературным воздействием на измельчаемый материал в зоне его деформации и разрушения, например, высокотемпературным потоком жидкости, перегретым паром или горячим воздухом. При одновременном усиленном механическом и контрастном температурном воздействии разрушение материала будет происходить более интенсивно и преимущественно по местам вкрапления кристаллов алмазов в рудном материале, что будет способствовать лучшему их раскрытию и большей сохранности кристаллов. Принудительное полиградиентное перемещение концентрических слоев измельчаемого материала при объемном его сжатии в зоне измельчения и одновременное импульсное высокотемпературное воздействие на измельчаемый материал будут также при этом создавать высокообразивное и зффективное очистное и механо-активационное воздействие на поверхность кристаллов алмазов, что послужит хорошей предпосылкой для их более полного последующего извлечения люминесцентным и, особенно, физико-химическими методами обогащения, такими как липкостная и пенная сепарация и пенная флотация.

Использование физико-химических методов обогащения в замкнутом цикле с истирающим измельчением, обеспечивающим более высокую сохранность кристаллов алмазов, создает предпосылки и для более полного их извлечения за счет качественной очистки и одновременного механо-активационного воздействия на поверхность кристаллов. При гарантированной сохранности кристаллов алмазов в истирающей мельнице для алмазов, находящихся в измельчаемом материале в режиме замкнутого цикла измельчения, нет иного выхода из этого цикла, как только в концентратный продукт липкостной и пенной сепарации. Это обеспечивает практически полное извлечение всех категорий алмазов. Очистка поверхности кристаллов алмазов и механо-активационное воздействие на эту поверхность способствуют полному извлечению алмазов при липкостной и пенной сепарации и пенной флотации. Размер минеральных зерен, выводимых из замкнутого цикла, можно при этом легко регулировать посредством контрольного грохочения, либо любой другой классифицирующей операцией.

Эффективность процесса липкостной сепарации по методу флотации твердой стенкой и его производительность во многом зависит от условий контактирования частиц обогащаемого материала с липким покрытием. Для высокой эффективности и производительности необходимо обеспечить такие условия, чтобы любая и каждая частица обогащаемого материала, какую бы форму она не имела, приобретала возможность наилучшим образом соприкоснуться с липким покрытием и наилучшим образом получить при этом достаточный импульс для своего прочного прилипания к липкому покрытию, если поверхность этой частицы достаточно гидрофобна или гидрофобизирована. Липкое покрытие в свою очередь не должно терять своей адгезионной активности с течением времени, что достижимо при его непрерывном обновлении без остановки технологического процесса. При этом для снижения удельного расхода липкого состава и общего его количества, участвующего в процессе липкостной сепарации, целесообразно иметь тонкий полимолекулярный слой этого состава, наносимый на поверхность рабочего органа, имеющего эластичную гидрофобную основу.

Более тонкого полимолекулярного слоя липкого покрытия можно достигнуть, если наносить его на гидрофобную основу рабочего органа в расплавленном дисперсном виде с последующим охлаждением водой в момент контакта частиц обогащаемого материала с липким покрытием. Для исключения влияния инерционных сил, противодействующих адгезионным силам, целесообразно контакт частиц обогащаемого материала с липким покрытием производить без участия инерционных сил. В то же время, для получения высокой производительности процесса липкостной сепарации при монослойном расположении частиц обогащаемого материала в зоне сепарации необходимо перемещать материал с наибольшей скоростью. Такие условия возможно обеспечить при равной скорости движения частиц обогащаемого материала и скорости движения поверхности рабочего органа с липким покрытием. Для увеличения производительности процесса липкостной сепарации целесообразно, чтобы поверхность рабочего органа с липким покрытием соприкасалась с монослойно расположенными частицами обогащаемого материала с обеих сторон монослоя. При этом для повышения эффективности процесса липкостной сепарации целесообразно, чтобы каждая частица обогащаемого материала при контакте с липким покрытием имела возможность повернуться к нему своей наибольшей гранью для лучшего прилипания к липкому покрытию. Это возможно, когда в зоне контакта частиц с липким покрытием путем двустороннего обжимания монослоя частиц обогащаемого материала поверхностями рабочего органа с липким покрытием движение поверхности рабочего органа с липким покрытием, соприкасающейся с одной стороны монослоя, будет иметь незначительную и постоянную разницу в скорости по отношению к липкой поверхности рабочего органа, соприкасающейся с частицами материала с другой стороны этого монослоя.

В обычной практике флотационный процесс реализуется, как правило, при многократном избытке флотационных реагентов по сравнению с тем их количеством, которое необходимо для мономолекулярного покрытия ими поверхности частиц полезного компонента. Для маслообразных реагентов, не растворимых в воде, а также для поверхностно-активных веществ (ПАВ), частично растворимых в воде, это связано в большинстве случаев с недостаточной их объемной дисперсностью при перемешивании этих реагентов с кондиционируемым материалом, подлежащим флотационному обогащению.

Расход маслообразных реагентов и ПАВ при кондиционировании обогащаемого материала посредством перемешивания его с маслообразными реагентами по меньшей мере на один-два порядка превышает то его количество, которое способны взять на себя частицы полезного компонента при мономолекулярном покрытии всей их поверхности. Если же попытаться при кондиционировании материала путем перемешивания его с этими реагентами поддерживать расход маслообразных реагентов и ПАВ на уровне их количества, необходимого только лишь для мономолекулярного покрытия поверхности частиц полезного компонента, то в большинстве случаев эффективный процесс флотации реализовать не удается. Причиной тому является все та же недостаточная дисперсная концентрация этих реагентов в объеме кондиционируемого материала. Лишь только при определенной и достаточной дисперсной концентрации маслообразных реагентов и ПАВ в объеме кондиционируемого материала гидрофобные и гидрофобизированные частицы полезного компонента в состоянии взять на свою поверхность необходимое для их флотационного извлечения количество реагентов. Но это количество, исходя из вышеизложенного, составляет лишь незначительную часть от общего их расхода. Остальная же, более значительная часть маслообразных реагентов и ПАВ, поступает с кондиционированным материалом во флотационный процесс, не производя полезного флотационного воздействия. Напротив, эта часть упомянутых реагентов оказывает во флотационном процессе чаще всего отрицательную роль, ибо она в избытке своем инициирует коалесценцию воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы, которую гасят, как правило, дополнительной подачей пенообразователя. Все это в конечном итоге ведет к увеличению расхода практически всех основных реагентов, участвующих во флотационном процессе, с неизбежными отрицательными технологическими и экологическими последствиями.

Избежать это возможно за счет повторного многократного использования маслообразных реагентов и ПАВ во флотационном процессе с оборотными водами и тем повысить технологическую эффективность флотационного процесса и его экологическую безопасность.

Возврат во флотационный процесс жидкой фазы пульпы, особенно от обезвоживания пенного продукта, обеспечивает одновременно и возврат в процесс основной массы маслообразных реагентов и ПАВ, так как они концентрируются преимущественно на разделе фаз. Коль скоро в пенный продукт воздушные пузырьки выносят не только полезный компонент обогащаемого материала, но и основную часть маслообразных реагентов и ПАВ, включая как пенообразователи, так и гетерополярные вещества, особенно те из них, которые обладают собирательными и пенообразующими свойствами одновременно, и, учитывая, что не все из них отработали полностью при флотации полезного компонента, то становится очевидным, что оборотные воды от обезвоживания (сгущения) пенного продукта следует рассматривать как дополнительный и весьма существенный источник реагентов, применяемых в конкретном флотационном процессе, технологическая утилизация которых ведет к повышению технологических показателей флотационного процесса, а заодно и к повышению экологической безопасности процесса.

Увеличить еще в большей мере утилизируемое количество флотационных реагентов можно, использовав для отмывки извлеченных в пенный продукт частиц полезного компонента и сопутствующих им минералов оборотные воды, получаемые от обезвоживания камерного продукта, обедненные этими веществами, а следовательно, способные более интенсивно десорбировать реагенты в процессе их отмывки. Последнее еще в большей мере усиливает положительный эффект, так как обеспечивает более замкнутую систему внутреннего оборота вредных веществ, исключая значительный выход их из этой системы. Подача же оборотных вод от обезвоживания (сгущения) пенного продукта в процесс кондиционирования материала с реагентами и частично в зону извлечения мелких частиц совместно с находящимися в ней маслообразными реагентами и ПАВ в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси обеспечивает повышение технологических показателей флотационного процесса, ибо усиливает действие коалесцентного механизма флотационных реагентов. Использование этих вод в зоне извлечения мелких частиц, имеющих высокоразвитую поверхность, способствует повышению извлечения не только этих частиц, но и неизбежно присутствующих в мелком материале шламистых частиц, что еще более усиливает положительный технологический эффект предлагаемого способа.

Как показала многолетняя практика использования монокамерных пневматических флотационных машин в алмазодобывающей промышленности, необходимым и обязательным условием для успешной флотации полезного компонента в крупном зерне из объема аэрированной пульпы, а также удержания наиболее крупных частиц полезного компонента в пенном слое, является максимальное проявление коалесцентного механизма действия реагентов, при котором интенсивное слияние воздушных пузырьков между собой происходит только лишь на поверхности извлекаемых частиц при полном отсутствии или незначительном уровне коалесценции их во всей массе аэрированной пульпы и пенного слоя.

Аэрация пульпы должна быть при этом наиболее тонкодисперсной, ибо только в этом случае возможно максимальное насыщение пульпы воздушными пузырьками при наибольшей плотности среды, в которой происходит всплытие флотокомплексов. При такой ситуации создаются благоприятные условия для флотации частиц полезного компонента широкого диапазона крупности, так как именно тонкодисперсные пузырьки воздуха, равномерно и в большом количестве рассеянные в пульпе, легко при определенных условиях выседают и закрепляются на гидрофобной поверхности частиц любой крупности. Интенсивное же слияние воздушных пузырьков в более крупные пузырьки на поверхности извлекаемых частиц обеспечивает (наряду с наибольшей плотностью среды) повышенную подъемную силу, необходимую для флотации крупных минеральных зерен полезного компонента из объема аэрированной пульпы и удержания наиболее крупных частиц в пенном слое, состоящем из мелкодисперсных пузырьков и в силу этого имеющем более высокую в сравнении с крупнопузырьчатой пеной плотность.

Коалесцентный механизм имеет по крайней мере две вваимозависимые составные части, одна из которых определяется действием реагентов на границе жидкость-газ, т.е. пенообразователей, другая на границе жидкость-твердое, т.е. собирателей. Исходя из этого, весьма важно, чтобы кондиционирование материала с реагентами и тонкое диспергирование воздушных пузырьков производилось в присутствии маслообразных реагентов, адсорбирующихся на поверхности природно гидрофобных, либо гидрофобизированных минеральных зерен полезного компонента, так как маслообразные реагенты активно влияют на скорость коалесценции воздушных пузырьков. Важно при этом, чтобы пленкой маслообразных реагентов были покрыты поверхности как частиц полезного компонента, так и воздушных пузырьков. Это способствует лучшему прилипанию воздушных пузырьков к поверхности извлекаемых частиц и более быстрому последующему взаимному их слиянию в крупные пузырьки.

Для максимального проявления коалесцентного механизма действия реагентов необходимо обеспечить (при прочих равных условиях) минимально возможную концентрацию пенообразователя и маслообразного собирателя в жидкой фазе пульпы, поступающей в камеру пневмофлотомашины как в зону сепарации в пенном слое, так и в зону флотации из объема пульпы. Минимально возможную концентрацию маслообразного реагента в пенном слое возможно обеспечить либо при условии кондиционирования исходного материала с реагентом путем избирательного его нанесения на поверхность природно гидрофобных или специально гидрофобизированных зерен полезного компонента, либо при условии исключения подвода на пенный слой с кондиционированным минеральным сырьем крупной фракции жидкой фазы пульпы, содержащей свободный маслообразный реагент. Минимальную концентрацию пенообразователя в жидкой фазе пульпы легко обеспечить, если осуществлять ввод его в пульпу с определенным, строго дозируемым, расходом, обеспечивающим его концентрацию в жидкой фазе пульпы в отношении к концентрации, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков в аэрируемой пульпе, как 1,5 3 к одному. В этом случае при полуторократном увеличении расхода пенообразователя по сравнению с коалесцентным его уровнем обеспечивается нижний предел концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы, при которой гарантированно не произойдет самопроизвольной коалесценции воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы, в то же время при недопущении сверх трехкратного увеличения расхода пенообразователя по сравнению с коалесцентным его уровнем обеспечивается верхний предел концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы, при которой гарантированно произойдет коалесценция воздушных пузырьков при соприкосновении их с гидрофобной поверхностью частиц полезного компонента, покрытой маслообразными реагентами.

Дальнейшее же нарастание концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы выше этого предела приводит к гашению коалесценции и прекращению действия коалесцентного механизма. Иными словами, при минимальной концентрации пенообразователя и маслообразного реагента, с одной стороны, не происходит коалесценции воздушных пузырьков, находящихся в объеме аэрированной пульпы и в слое пены, а с другой стороны, происходит интенсивное коалесцирование воздушных пузырьков при соприкосновении их с гидрофобной, покрытой мономолекулярной пленкой маслообразного реагента, поверхностью извлекаемых частиц с образованием трехфазного периметра контакта более крупных воздушных пузырьков, обладающих большей подъемной силой.

Получить тонкодисперсные пузырьки воздуха одинакового размера, не коалесцирующие в объеме аэрированной пульпы при низкой концентрации пенообразователя (близкой к коалесцирующему порогу), возможно, используя пневмогидравлические аэраторы, в которых происходит последовательное дробление воздушных пузырьков до необходимых размеров, в частности от 0,02 до 0,2 мм. В процессе тонкого диспергирования воздуха в объеме пульпы производится одновременное тонкое диспергирование маслообразных реагентов, поступающих в объем пульпы в камеру флотомашины с твердыми частицами минерального сырья и с жидкой фазой флотационной пульпы от крупной фракции минерального сырья, и покрытие ими поверхности воздушных пузырьков. Пузырьки воздуха одинакового размера всплывают в пульпе с одинаковой скоростью, тем самым снижают число соударений между собой, приводящих к их взаимному слиянию в объеме аэрированной пульпы, и тем понижают уровень коалесценции пузырьков в объеме этой пульпы.

Кондиционирование грубозернистой пульпы с реагентами, подлежащей флотационному обогащению в машинах, совмещающих в себе одновременно процессы пенной сепарации и пенной флотации, должно вестись с учетом требований механизма действия реагентов в каждом из этих процессов и, в первую очередь, механизма действия маслообразных реагентов, ибо именно эти реагенты решающим образом влияют на крупность извлекаемых в пенный продукт частиц полезного компонента, а их эффективность в свою очередь во многом зависит от других видов флотореагентов, в частности от пенообразователей, собирателей и модификаторов флотации. Важно при этом обеспечить, чтобы наиболее крупные и тяжелые частицы обогащаемого материала после качественной их обработки флотационными реагентами поступили затем непосредственно на пенный слой, а весь остальной кондиционированный материал был направлен во флотационный процесс в объем аэрированной пульпы. Причем необходимо обеспечить, чтобы избыток маслообразных образных реагентов не попал на пенный слой вместе с обогащаемым материалом, ибо эти реагенты оказывают на него сильное пеногасящее действие из-за интенсивной коалесценции воздушных пузырьков при контакте с этими реагентами, в результате чего происходит разрушение пенного слоя и выпадение из него частиц полезного компонента, особенно наиболее крупных. В процессе же кондиционирования материала избыток реагентов (превышающий то его количество, которое требуется для покрытия мономолекулярной пленкой поверхности частиц полезного компонента, извлекаемых в пенный продукт) необходим для обеспечения оптимальной их объемной концентрации в жидкой фазе пульпы, без которой, как отмечено выше, не может быть получен положительный технологический эффект в последующем флотационном процессе, особенно для крупных частиц.

Для маслообразных реагентов существенным является при этом степень их дисперсности в жидкой фазе пульпы. Чем выше дисперсность и флотационная активность этих реагентов, тем меньшее их количество потребуется для достижения максимального технологического эффекта. Избыток же маслообразных реагентов, полученный после кондиционирования крупнозернистого материала, целесообразно использовать при кондиционировании с реагентами более мелкого материала, имеющего развитую поверхность, а также для обеспечения оптимальной объемной их концентрации в жидкой фазе пульпы, необходимой для формирования конденсированных масляных пленок на поверхности воздушных пузырьков, что весьма важно для интенсификации коалесцентного механизма действия реагентов во флотационном процессе, являющегося определяющим для извлечения крупного зерна как при пенной сепарации, так и при пенной флотации. Тем самым обеспечивается технологическая утилизация необходимого при кондиционировании крупнозернистых фракций пульпы избытка реагентов, приводящая к получению более высокого технологического эффекта при последующей флотации и пенной сепарации при меньшем потреблении флотационных реагентов, а также к повышению экологической безопасности флотационного процесса. В сочетании же с полным замкнутым циклом водооборота во флотационном переделе и полной утилизации флотационных реагентов этот процесс можно сделать экологически безопасным процессом.

Пример конкретного выполнения изобретения.

Способ извлечения из руд алмазов реализуется на алмазоизвлекательных фабриках. Исходная руда дробится до крупности 50 мм и направляется на дезинтеграцию самоизмельчением в скрубберах или бесшаровых мельницах и последующую промывку на грохотах с одновременным рассевом по классам крупности. Крупные фракции руды направляются на люминесцентную сепарацию, средние на липкостную сепарацию методом флотации твердой стенкой, а более мелкие на пенную сепарацию и грубозернистую флотацию. Крупные и средние фракции хвостовых продуктов направляют на доизмельчение в истирающие мельницы, работающие по принципу самоизмельчения с принудительным полиградиентным перемещением концентрических слоев измельчаемого материала при объемном его сжатии в зоне измельчения с одновременным импульсным высокотемпературным воздействием на измельчаемый материал в зоне его деформации и разрушения, например, высокотемпературным потоком жидкости, перегретым паром иди горячим воздухом. При одновременном усиленном механическом и контрастном температурном воздействии на измельчаемый материал разрушение его происходит более интенсивно и преимущественно по местам вкрапления кристаллов алмазов в рудном материале, что обеспечивает лучшее их раскрытие и большую сохранность кристаллов. Принудительное полиградиентное перемещение концентрических слоев измельчаемого материала при объемном его сжатии в зоне измельчения и одновременное импульсное высокотемпературное воздействие на измельчаемый материал создает при этом высокообразивное и эффективное очистное и механо-активационное воздействие на поверхность кристаллов алмазов, что обеспечивает более полное последующее их извлечение при люминесцентной, липкостной и пенной сепарации и пенной флотации. Полное извлечение алмазов обеспечивается также замкнутым циклом самоизмельчения, из которого алмазам в измельчаемом материале нет иного выхода, как только в концентратный продукт люминесцентной, липкостной и пенной сепарации, так как крупнозернистые хвосты люминесцентной, липкостной и пенной сепарации после самоизмельчения в истирающих мельницах направляют в голову процесса на дезинтеграцию и промывку. Мелкозернистые хвосты пенной сепарации и пневмофлотации и полученные в процессе самоизмельчения шламы направляют в отвал. Размер минеральных зерен, выводимых из замкнутого цикла в отвал, регулируют посредством контрольного грохочения либо гидроклассификацией.

Этот пример конкретного выполнения изобретения может иметь вариант, когда средние фракции руды направляют последовательно на липкостную и люминесцентную сепарацию с возвратом полученных хвостовых продуктов на доизмельчение в истирающих мельницах в замкнутом цикле, что обеспечивает более полное извлечение алмазов всех его разновидностей.

Процесс липкостной сепарации по методу флотации твердой стенкой реализуется в липкостном сепараторе, в котором контакт частиц обогащаемого алмазосодержащего материала с липким покрытием обеспечивается при монослойном их прокатывании во влажном состоянии между двух соприкасающихся эластичных поверхностей рабочего органа с липким покрытием при незначительном и непрерывном смещении этих поверхностей друг относительно друга. Такими поверхностями являются цилиндрические поверхности двух барабанов, прижатых по образующей друг к другу и вращающихся при незначительной разнице в окружных скоростях соприкасающихся поверхностей. Обогащаемый материал подается по линии прижатия барабанов друг к другу. Частота вращения барабанов принимается из расчета монослойного расположения частиц материала в зоне контакта с липким покрытием (по принципу непрерывности потока). Упругие деформации эластичных поверхностей рабочего органа обеспечивают при этом качественный контакт частиц обогащаемого материала с липким покрытием. При монослойном прокатывании частиц обогащаемого материала в зоне контакта их с липким покрытием кристаллы алмазов повертываются к липкому покрытию наибольшей своей гранью, что обеспечивает их прочное прилипание к липкому покрытию.

Прилипшие к липкому покрытию алмазы удаляются с поверхности барабанов за счет центробежных сил и механически вращающимися щетками, установленными под каждым из барабанов и соприкасающимися с поверхностью рабочего органа в нижней его части. Снятые алмазы и сопутствующие им минералы выгружаются из аппарата по самостоятельным течкам раздельно от хвостового продукта.

Процесс пенной сепарации и флотации реализуется в пневматических флотационных машинах типа ПФМ, оснащенных пневмогидравлическими аэраторами и имеющими приспособления для подачи крупнозернистого материала на поверхность пены и мелкозернистого материала в объем аэрированной пульпы.

Кондиционирование исходного алмазосодержащего материала крупностью менее 2 мм осушествляют в аппарате KГК-2-к, сочетающим в себе возможность раздельного кондиционирования грубозернистой и мелкозернистой части материала, подлежащей флотационному обогащении методами пенной сепарации и пенной флотации. При этом производится одновременное гидравлическое деление обрабатываемого материала на фракции необходимой крупности. Флотореагенты в данный аппарат подают с исходным питанием в основную и вспомогательную камеры через пневмогидравличесие аэраторы. Водорастворимые реагенты подают в аппарат с промывными водами. Высокотурбулентный режим движения пульпы внутри разделительного приспособления в основной камере обеспечивает при этом тщательное перемешивание всей входящей в аппарат пульпы с флотационными реагентами. Реагенты же, подаваемые через пневмогидравлические аэраторы во вспомогательную камеру, целевым образом адресуются для контактирования с наиболее грубозернистой частью пульпы. На нее же, в первую очередь, направлено действие реагентов, подаваемых с промывными водами. В эту зону аппарата маслообразные реагенты подают в тонкодисперсном состоянии. Последнее обеспечивается посредством пневмогидравлических аэраторов, в которых тонко диспергируется не только воздух, но и подаваемые маслообразные реагенты. Воздушные пузырьки играют при этом вспомогательную роль, как носители для тонкодиспергированных маслообразных реагентов.

При подаче через пневмогидравлические аэраторы других видов флотореагентов, в частности пенообразователей и собирателей, на выходе из пневмогидравлических аэраторов получается высокоактивная во флотационном отношении дисперсная смесь, состоящая из тонкодиспергированных между собой воды, воздуха и флотореагентов. После обработки такой тонкодисперсной смесью грубозернистой части пульпы последняя в виде пескового продукта направляется сразу же и непосредственно на пенный слой флотомашины для разделения по принципу пенной сепарации. Пенный слой будет при этом защищен от разрушения его избытком маслообразных реагентов, так как избыток маслообразных реагентов и прочих флотационных реагентов в виде активной флотационной дисперсии вместе с восходящим потоком мелкозернистой части пульпы выводится из вспомогательной камеры в виде аэрированного тонкодиспергированными пузырьками воздуха слива. Последний объединяется со сливом основной камеры и затем объединенный слив, как конечный продукт кондиционирования с реагентами мелкозернистой части пульпы, насыщенной тонкодиспергированными флотоактивными пузырьками воздуха, направляется непосредственно во флотомашину в объем аэрированной пульпы, где разделяется по принципу пенной флотации. В данном случае одновременно производится полная технологическая утилизация избытка маслообразных реагентов, оставшегося после кондиционирования грубозернистой части пульпы. При этом наличие маслообразного реагента только лишь на поверхности алмазов обеспечивает коалесценцию воздушных пузырьков, закрепившихся на алмазе во флотационной пульпе и в пене, в результате чего укрупненные воздушные пузырьки увеличивают несущую способность флотокомплексов.

Предварительную подготовку пенного слоя и аэрируемой пульпы осуществляют путем введения в пульпу пенообразователя ОПСБ с концентрацией его в жидкой фазе пульпы 10 мг/л и воздуха в виде тонкодиспергированных пузырьков равного размера в интервале 0,02-0,2 мм, полученных с использованием многоступенчатого пневмогидравлического аэратора, в котором под действием акустических колебаний пульсирующей струи жидкости происходит последовательное дробление воздушных пузырьков до микронных размеров.

Кондиционированный алмазосодержащий материал крупностью 1-2 мм в обезвоженном (сгущенном) виде с разобщенными между собой минеральными зернами подают на поверхность пены. Остальной кондиционированный материал крупностью менее 1 мм в виде гидросмеси, насыщенной тонкодиспергированными воздушными пузырьками, покрытыми тонкой пленкой маслообразных реагентов, подают в объем аэрированной пульпы.

Алмазы и сопутствующие им минералы, сконцентрировавшиеся при флотации и пенной сепарации в пенном продукте, удаляются из процесса в виде минерализованной пены, а частицы пустой породы выводятся из процесса в виде гидросмеси с камерным продуктом. Полученные при этом пенный и камерный продукты раздельно обезвоживаются для получения оборотных вод. Обезвоживание пенного продукта осуществляют на грохоте с сеткой, имеющей ячейки размером 0,14 мм, камерный продукт обезвоживают в спиральном классификаторе. Полученные при этом оборотные воды раздельно подвергаются осветлению с целью выделения шламов.

При осветлении оборотных вод, полученных от обезвоживания пенного продукта, находящиеся в них маслообразные реагенты и ПАВ остаются при этом в оборотных водах. При обезвоживании пенного продукта путем его грохочения используются в качестве орошения надрешетного продукта оборотные воды, полученные от камерного продукта (после их осветления). При этом происходит десорбция оставшихся на поверхности частиц реагентов и переход их в подрешетный продукт в оборотную воду, полученную от обезвоживания пенного продукта.

Осветленные оборотные воды, полученные от обезвоживания пенного продукта, вместе с находящимися в них маслообразными реагентами и ПАВ направляются в пневмогидравлические аэраторы в качестве напорной воды, необходимой для их работы. Пневмогидравлические аэраторы являются принадлежностью кондиционера КГК-2-к и пневмофлотомашины типа ПФМ. Находящиеся в оборотной воде маслообразные реагенты тонко диспергируются в ней. Этому способствуют находящиеся в этой воде ПАВ. Полученная в результате этого тонкодиспергированная аэрогидросмесь поступает в процесс кондиционирования материала с реагентами и частично в зону извлечения мелких частиц совместно с находящимися в ней маслообразными реагентами и ПАВ в виде тонкодиспергированной азрогидросмеси и таким образом происходит технологическая утилизация всех флотационных реагентов, участвующих во флотационном процессе, позволяющая снизить общий расход реагентов и повысить технологические показатели флотационного процесса и одновременно повысить экологическую безопасность процесса.

При концентрации ОПСБ в жидкой фазе пульпы 10 мг/л воздушные пузырьки, диспергированные до крупности 0,02-0,2 мм, устойчиво стабилизируются молекулами пенообразователя и коалесценции воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы при их свободном нахождении не происходит.

При такой степени диспергированности воздуха пульпа равномерно и интенсивно насыщается воздушными пузырьками при меньшем количестве воздуха, подаваемого в пульпу (в 1,5-2 раза меньше, чем при обычной флотации), вследствие чего обеспечивается более высокая плотность среды (выше на 0,1-0,2 г/см^З), в которой флотокомплексы всплывают на поверхность, и, как следствие этого, несущая способность флотокомплексов возрастает. Скорость подъема воздушных пузырьков размером 0,02-0,2 мм на один-два порядка меньше скорости подъема воздушных пузырьков обычной флотационной крупности (2-3 мм в машинах пневматического типа). Гидратные оболочки на их поверхности при низких концентрациях пенообразователя (10-15 мг/л) наиболее тонкие. Все это способствует быстрому и надежному прилипанию воздушных пузырьков на гидрофобной поверхности алмазов, покрытых маслообразным реагентом, инициирующим коалесценцию прилипших и вновь прилипающих воздушных пузырьков, что ведет к их укрупнению до размера 2-3 мм и более и к увеличению подъемной силы и, как следствие, к повышению несущей способности образованных флотокомплексов. В результате укрупнения воздушных пузырьков, закрепившихся на поверхности извлекаемых частиц (алмазов), и повышения несущей способности флотокомплексов, количество более крупных флотоактивных частиц в пенном концентрате возрастает на 4-8% и технологические показатели пенной сепарации и флотации повышаются, в частности извлечение алмазов верхнего предела крупности увеличивается на 3-4% (в сравнении с диспергацией воздуха до обычной флотационной крупности 2-3 мм).

Технологическая утилизация маслообразных реагентов и ПАВ и подача их во флотационный процесс в тонкодиспергированном виде увеличивает извлечение мелких частиц полезного компонента, а также находящихся в мелкозернистом материале шламистых частиц, что дает дополнительный прирост алмазов нижнего предела крупности на 2-2,5%

При снижении концентрации пенообразователя ОПСБ до 6 мг/л начинается коалесценция воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы. Флотационная ситуация в пульпе ухудшается за счет уменьшения количества воздушных пузырьков, их укрупнения в ненагруженном состоянии и увеличения скорости всплывания, возникновения инерционных сил при соударениях крупных, быстро движущихся воздушных пузырьков с минеральными частицами, приводящих к деминерализации образовавшихся флотокомплексов и снижения их несущей способности. Извлечение алмазов, особенно верхнего предела крупности, снижается на 12-17%

При увеличении концентрации пенообразователя ОПСБ свыше 18 мг/л извлечение алмазов снижается монотонно с 98% до 70% а при концентрации ОПСБ свыше 60 мг/л извлечение алмазов снижается резко (в 2-3 раза и более). Это происходит, с одной стороны, из-за ухудшения прилипаемости воздушных пузырьков к гидрофобной поверхности алмазов вследствие утолщения гидратных оболочек на воздушных пузырьках, создаваемых в присутствии большого избытка пенообразователя, с другой, из-за снижения коалесценции воздушных пузырьков на поверхности извлекаемых частиц и в силу этого уменьшения их подъемной силы. Образующиеся при этом флотокомплексы состоят из меньшего количества более мелких воздушных пузырьков, их несущая способность снижается и технологические показатели пенной сепарации и флотации ухудшаются. В частности, извлечение алмазов как верхнего, так и нижнего предела крупности снижается на 3-5% при увеличении концентрации пенообразователя ОПСБ в два раза по сравнению с оптимальной ( 9-18 мг/л) и на 10-15% при увеличении концентрации ОПСБ в три раза.

Подача оборотных вод, полученных от обезвоживания пенного продукта, совместно с маслообразными реагентами и ПАВ в пневмогидравлические аэраторы способствует более тонкому диспергированию и стабилизации воздушных пузырьков в момент их диспергирования. На выходе из пневмогидравлических аэраторов часть реагентов переходит с поверхности пузырьков и жидкую фазу пульпы, которая имеет более низкую концентрацию этих веществ за счет того, что во флотационный процесс поступает вода от обезвоживания камерного продукта, обедненного поверхностно-активными веществами, не имеющая маслообразных реагентов.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет улучшения условий раскрытия, подготовки поверхности и извлечения алмазов из руд и оптимизации технологического сопряжения рудоподготовительных и алмазоизвлекательных переделов сохранить природную крупность и качество алмазов и повысить их извлечение.