способ обогащения полезных ископаемых

Формула изобретения

1. Способ обогащения полезных ископаемых, включающий дробление руды в дробилках в замкнутом цикле с грохочением, выделение из дробленой руды минералов повышенной плотности, удаление пустой породы и минералов легких фракций в отвал, отличающийся тем, что перед операцией дробления руду подвергают предразрушению посредством высоко контрастной и высоко температурной тепловой обработки потоком раскаленных газов или перегретого пара, выделение из дробленой руды минералов повышенной плотности осуществляют посредством, по меньшей мере, двухстадиальной виброконцентрации с последующим удалением пустой породы и легких минеральных фракций в отвал, при этом минеральную фракцию повышенной плотности первичной стадии виброконцентрации подвергают, по меньшей мере, двухстадиальной перечистной виброконцентрации с получением концентрата и промпродуктов, промпродукты перечистных операций подвергают измельчению совместно с минеральной фракцией повышенной плотности контрольных стадий виброконцентрации, перед операцией измельчения материал подвергают предразрушению, аналогичному предразрушению руды перед операцией дробления, измельченный материал направляют на основную операцию виброконцентрации, концентрат после перечистных операций направляют на доводку.

2. Способ обогащения полезных ископаемых по п.1, отличающийся тем, что дробление руды и измельчение промпродуктов осуществляют в режиме центробежно-ударного разрушения.

3. Способ обогащения полезных ископаемых по п.1, отличающийся тем, что предразрушение руды и промпродуктов посредством высоко контрастной и высоко температурной тепловой обработки потоком раскаленных газов или перегретого пара осуществляют совместно с магнитно-импульсной обработкой, действующей на поток материала либо одновременно с высоко контрастной и высоко температурной тепловой обработкой, либо непосредственно следом за ней.

4. Способ обогащения полезных ископаемых по п.1, отличающийся тем, что хвостовой продукт первичной стадии виброконцентрации подвергают аналогичному предразрушению и измельчению в режиме центробежно-ударного разрушения.

5. Способ обогащения полезных ископаемых по п.1, отличающийся тем, что доводку концентратов осуществляют посредством глубокого измельчения материала и последующего удаления сопутствующих минералов в отвал в виде тонких фракций.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ извлечения из руд алмазов, включающий измельчение руды и ее фракционирование по крупности, извлечение алмазов с последующим выводом хвостов в отвал, перед измельчением руды ее дробят до крупности, превышающей крупность кристаллов алмазов, извлечение алмазов из измельченной руды осуществляют посредством виброконцентрации, хвосты которой направляют в отвал [1].

К недостаткам способа [1] можно отнести отсутствие в нем необходимой полноты и последовательности операций для повышения извлечения полезного компонента всего диапазона крупности при обогащении других видов рудного сырья, в частности руд самородных, цветных и редких металлов. Несмотря на использование в способе [1] эффективного процесса виброконцентрации, в целом этот способ достаточно сложен в практическом исполнении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения из руд алмазов, включающий измельчение руды и ее фракционирование по крупности, извлечение полезного компонента с последующим выводом хвостов в отвал, перед обогащением измельченной руды осуществляют ее предварительную виброконцентрацию с возвратом хвостовых продуктов виброконцентрации на доизмельчение в замкнутом цикле, хвосты виброконцентрации направляют в отвал [2].

Способ [2] эффективнее способа [1]. Однако и он не лишен недостатков, присущих способу [1]. Он также не имеет необходимой полноты и последовательности операций для повышения извлечения полезного компонента всего диапазона крупности при обогащении других видов сырья, в частности руд самородных, цветных и редких металлов.

Целью изобретения является улучшение и удешевление технологии обогащения руд самородных, цветных и редких металлов, равно как и других видов рудного и нерудного сырья, повышение извлечения полезного компонента за счет улучшения условий его раскрытия и обогащения, а также повышение экологической безопасности переработки этих и других видов рудного и нерудного сырья.

Поставленная цель достигается тем, что способе обогащения полезных ископаемых, включающем дробление руды в дробилках в замкнутом цикле с грохочением, выделение из дробленой руды минералов повышенной плотности, удаление пустой породы и минералов легких фракций в отвал, перед операцией дробления руду подвергают предразрушению посредством высоко контрастной и высоко температурной тепловой обработки потоком раскаленных газов или перегретого пара, выделение из дробленой руды минералов повышенной плотности осуществляют посредством, по меньшей мере, двухстадиальной виброконцентрации с последующим удалением пустой породы и легких минеральных фракций в отвал, при этом минеральную фракцию повышенной плотности первичной стадии виброконцентрации подвергают, по меньшей мере, двухстадиальной перечистной виброконцентрации с получением концентрата и промпродуктов, промпродукты перечистных операций подвергают измельчению совместно с минеральной фракцией повышенной плотности контрольных стадий виброконцентрации, перед операцией измельчения материал подвергают предразрушению, аналогичному предразрушению руды перед операцией дробления, измельченный материал направляют на основную операцию виброконцентрации, концентрат после перечистных операций направляют на доводку, дробление руды и измельчение промпродуктов осуществляют в режиме центробежно-ударного разрушения, предразрушение руды и промпродуктов посредством высоко контрастной и высоко температурной тепловой обработки потоком раскаленных газов или перегретого пара осуществляют совместно с магнитно-импульсной обработкой, действующей на поток материала, либо одновременно с высоко контрастной и высоко температурной тепловой обработкой, либо непосредственно следом за ней, хвостовой продукт первичной стадии виброконцентрации подвергают аналогичному предразрушению и измельчению в режиме центробежно-ударного разрушения, доводку концентратов осуществляют посредством глубокого измельчения материала и последующего удаления сопутствующих минералов в отвал в виде тонких фракций.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

Извлечение полезного компонента из измельченной руды рационально провести в «сухом» виде с применением виброконцентрации.

Рудоподготовку для этих процессов безводного обогащения рационально также осуществлять с применением «сухих» и эффективных методов раскрытия полезного компонента, таких, например, как шнеково-зубчатое и центробежно-ударное дробление и измельчение.

Процесс виброконцентрации прошел промышленную апробацию при обогащении алмазосодержащих руд. Предпосылками для его практического применения на алмазоизвлекательных фабриках было следующее.

Перед люминесцетным, гравитационным и флотационным обогащением и липкостной сепарацией было экономически целесообразно провести предварительную концентрацию материала по тяжелой фракции, и особенно по алмазам, которую можно осуществить с применением обогатительной операции, совмещая ее с грохочением, учитывая, что при вибрациях слоя алмазсодержащего материала кристаллы алмазов, обладающие повышенной плотностью и одновременно значительно более низким коэффициентом поверхностного трения по отношению к минералам пустой породы, стремятся занять наиболее низкий уровень в этом слое. На сеющей поверхности вибрационного грохота был закреплен специальный концентрационный элемент, выполненный в виде ребристого покрытия с поперечными ребрами, имеющий продольную канавку, внутренняя полость которой на нижнем уровне была сопряжена с межреберными впадинами посредством боковых отверстий. Для поперечных ребер был создан уклон в направлении продольной канавки, а ребра были наклонены в загрузочную сторону. Обычный грохот, предназначенный для рассева материала (и продолжающий выполнять свою прямую функцию), был переоборудован в обогатительный аппарат, не требующий каких-либо дополнительных энергетических и эксплуатационных затрат. Он стал грохотом-концентратором, надрешетный продукт которого стал выдаваться в виде двух продуктов: концентратного и хвостового (Патент Российской Федерации № 2234982 "Грохот-концентратор" / М.Н.Злобин и др. Бюл. 2004, N 24).

При работе такого грохота-концентратора исходный материал, содержащий алмазы, подавался на сеющую поверхность, двигаясь по которой материал за счет вибраций грохота и сита распределялся равномерным слоем по всей ее ширине, и из него производился отсев мелких фракций. Одновременно с этим вибрирующий слой материала поступал и на концентрационный элемент, где осуществлялось разделение материала по плотности и по поверхностному трению его минеральных частиц. Более тяжелые минеральные зерна и алмазы занимали самое нижнее положение в вибрирующем слое материала и по межреберным впадинам, скользя вдоль ребер, двигались к продольной канавке, входили в нее через боковые отверстия и затем по этой канавке за счет вибраций грохота направлялись к приемнику для концентрата.

Промышленные испытания процесса виброконцентрации были проведены на самой крупной алмазоизвлекательной фабрике № 12 АК «АЛРОСА» с использованием грохотов фирмы «SVEDALA», с размером сеющей поверхности 2000×6000 мм и размером ячейки сита 5×5 мм, которые были оснащены концентрационными элементами. Контроль за извлечением алмазов осуществлялся посредством введения в питание грохота-концентратора радиоактивных алмазов-индикаторов крупностью -8+6,7 мм. В ходе промышленных испытаний проведено три опробования, в каждом из которых в питание грохота-концентратора вводилось по 20 таких алмазов-индикаторов. Результаты испытаний положительные и зафиксированы актом промышленных испытаний.

Принимая во внимание, что разница в удельных весах самородных, цветных и редких металлов и вмещающих пород превышает эту разницу между алмазами и кимберлитовыми рудами, следует надеяться на положительные результаты использования виброконцентрации при обогащении руд самородных, цветных и редких металлов, а также других видов рудного и нерудного сырья, в которых полезный компонент имеет повышенную плотность.

Данный способ обогащения полезных ископаемых может быть применен при обогащении руд и россыпного сырья в мерзлом виде в морозное время года в районах с суровым климатом и вечной мерзлоты.

Ниже приводится конкретный пример реализации предложенного способа переработки руд самородных, цветных и редких металлов.

Способ реализуется при горнодобычных работах на «борту» карьера, а также на передвижных модульных установках или на стационарных обогатительных фабриках.

На «борту» карьера руда дробится до крупности минус 50 мм в шнеково-зубчатых дробилках, а затем в центробежно-ударных дробилках до крупности минус 10 мм с контрольным грохочением и с предварительным ее разупрочнением.

Разупрочнение руды осуществляется посредством импульсной высоко контрастной и высоко температурной тепловой ее обработки потоком раскаленных газов или перегретого пара (возможно совместно с магнитно-импульсной обработкой, действующей на поток материала, либо одновременно с высоко контрастной и высоко температурной тепловой обработкой, либо непосредственно следом за ней).

Материал крупностью менее 10 мм направляется на виброконцентрацию, хвосты которой измельчаются в центробежно-ударных мельницах с аналогичным предварительным его разупрочнением, а затем подвергаются контрольной одно- или двухстадиальной виброконцентрации.

Хвосты после контрольных стадий виброконцентрации направляют в отвал. Эти хвосты могут служить в качестве дополнительного товарного продукта при подсыпке дорог и при строительстве.

Промпродукты перечистных операций подвергают центробежно-ударному измельчению совместно с минеральной фракцией повышенной плотности контрольных стадий виброконцентрации. Перед этой операцией центробежно-ударного измельчения материал также подвергают предразрушению, аналогично центробежно-ударному дроблению. Измельченные промпродукты возвращают на основную операцию виброконцентрации.

Концентрат после перечистных операций виброконцентрации отправляют на доводку. Доводку концентратов с полезным компонентом, обладающим более высокой твердостью и прочностью, осуществляют посредством глубокого измельчения материала и последующего удаления сопутствующих минералов в отвал в виде тонких фракций.

Получение грубозернистых «сухих» хвостов во многом решает проблему их складирования, исключая сооружение типовых отстойных хвостохранилиш, занимающих большие площади. В этом во многом положительно решаются экологические проблемы.

Данный способ обогащения полезных ископаемых может также использоваться и для переработки обогащенных продуктов, получаемых в результате предконцентрации рудного и нерудного сырья.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит улучшить и удешевить технологию обогащения руд самородных, цветных и редких металлов, равно как и других видов рудного и нерудного сырья, повысить извлечение полезного компонента за счет улучшения условий его раскрытия и обогащения, а также повысить экологическую безопасность переработки этих и других видов рудного и нерудного сырья.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации № 2213622 "Способ извлечения из руд алмазов" / М.Н.Злобин. Бюл. N 28, 2003.

2. Патент Российской Федерации № 2223825 "Способ извлечения из руд алмазов" / М.Н.Злобин (прототип).