СПОСОБ СОРТИРОВКИ ШТУФОВ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД Российский патент 1998 года по МПК B07C5/34 B03B13/00 

Изобретение относится к горно-обогатительной промышленности и может быть использовано для предконцентрации и сепарации руд по содержанию в них полезных компонентов, преимущественно для покусковой сепарации золотосодержащих пород.

Известны различные методы сортировки кусковых материалов в горно-обогатительной промышленности, основанные на регистрации отраженного или прошедшего через них излучения, в частности, в инфракрасном диапазоне длин волн. Для этого создают условия для покусочной подачи материалов в зону измерений, регистрируют долю отраженного или прошедшего излучения, и исходя из предварительно определенных тарировочных характеристик, проводят разделение материалов. Так, в изобретении [1] таким путем предложено сортировать руду, содержащую фосфаты, и дифференцировать их от кварцитов.

Известны также методы сортировки кусковых материалов, преимущественно угля, основанные на нагревании его кусков бесконтактным путем в электромагнитном поле и сепарации по результатам измерения температуры. Электромагнитное поле осуществляет, в частности, подсушивание кусков угля, что улучшает их сортировку по зольности [2]
Аналогичным образом действует сортировочное устройство, основанное на различии теплофизических характеристик разделяемых кусковых материалов и предметов [3] Кроме того, как следует из описания этого патента, в изобретении осуществляется регулирование температуры нагрева "черного тела", что придает дополнительную селективность контролю, однако оба упомянутых метода не раскрывают критериев, по которым возможно было бы сортировать золотосодержащие руды.

Однако сортировка именно золотосодержащих руд коренных месторождений вызывает особую проблему. Ввиду крайней ограниченности содержания золота (оно колеблется в пределах нескольких грамм на тонну горной массы) не следует ожидать эффективности в промышленных условиях от известных средств сортировки [4]
Наиболее близким к изобретению по назначению, технической сущности и достигаемому результату является способ [5] предназначенный для сортировки штуфов золотоносной породы активационным методом, что предусматривает облучение штуфов нейтронами и регистрацию возбужденного частицами золота гамма излучения. Однако использование данного метода, как и других ядерно-физических методов обогащения полезных ископаемых, сопряжено со сложностью измерений, а кроме того, с недостаточной производительностью.

Цель изобретения обеспечение возможности сортировки штуфов золотосодержащей горной массы по теплофизическим характеристикам поверхности. Техническим результатом изобретения является установление критериев, по которым возможно дифференцировать золотосодержащую руду по классам содержания золота и пустую породу.

Цель достигается тем, что способ сортировки штуфов золотосодержащих, преимущественно золотосульфидных руд, включает воздействие на них излучением, регистрацию отклика и адресацию штуфов в соответствии с результатами отклика. Воздействие осуществляют электромагнитным излучением сверхвысокочастотного диапазона длин волн (СВЧ-излучение) с мощностью, достаточной для приобретения штуфами различия в температуре по отношению к исходной. В качестве параметров отклика фиксируют изменение средней температуры поверхности штуфов и значение показателя неоднородности их нагрева непосредственно после прекращения воздействия, при этом дозу воздействия, характеристические температуры и значения показателя неоднородности нагрева штуфов определяют опытным путем.

Способ может характеризоваться тем, что значение показателя неоднородности нагрева определяют как величину дисперсии распределения температуры по поверхности штуфов.

Воздействие может быть осуществлено в процессе транспортирования штуфов через зону электромагнитного излучения, при этом дозу воздействия регулируют изменением скорости транспортирования. Регистрацию температуры поверхности транспортируемых штуфов возможно проводить со стороны, открытой к источнику электромагнитного излучения.

В основу изобретения положены результаты экспериментальных исследований, показавших возможность сортировки горной массы золотосульфидных месторождений штокверкового типа, в которых, как известно, содержится около 80% основных окислов кварца и глинозема, 0,3-3% сульфидов (пирит, арсенопирит, халькопирит и др.), а также ряд других минералов. На месторождениях данного типа в сульфидах содержится до 80-90% всего золота, а сами сульфиды приурочены к кварцевым жилам и прожилкам с крупно- и среднезернистым кварцем. При этом в промышленное обогащение попадают руды с содержанием золота 2-5 г/т (Хабиров В. В. и др. Прогрессивные технологии добычи и переработки золотосодержащего сырья. М. Недра, 1994, с. 10-12, 36 и 66). Поскольку сульфиды характеризуются полупроводниковыми свойствами и размещаются крайне неупорядоченно во вмещающей породе, они и определяют, в основном, локальные области поглощения СВЧ энергии и соответственно нагрева породы. Наряду с этим степень разогрева тем выше, чем выше уровень межповерхностной поляризации, вызванной движением свободных носителей заряда на "дефектных" участках пониженной проводимости: межкристаллитных прослойках, микротрещинах, флуктуациях химического состава. Если принять, что плотность "дефектных" участков во всех штуфах одинакова, то различия в их разогреве будут зависеть от содержания сульфидов. Кроме того, учитывая неоднородность распределения сульфидов в штуфах, можно ожидать, что штуфы, содержащие большее количество сульфидов, будут отличаться высокой степенью неоднородности нагрева. Выше указывалось, что сульфиды являются минералами концентраторами золота. Учитывая это обстоятельство, следует ожидать, что золотосодержащие штуфы при одинаковой дозе воздействия СВЧ энергией будут разогреваться сильнее, чем "пустые", и степень неоднородности их нагрева будет более высокой. В этом и состоит основная идея патентуемого способа.

Естественно, что неоднородность должна регистрироваться непосредственно после воздействия СВЧ-энергией, чтобы на результаты измерений не оказывало влияние усреднение температуры по объему штуфов вследствие теплопроводности. Кроме того, следует учитывать, что аномалии распределения температурного поля по поверхности могут определяться как упомянутой неоднородностью разогрева самого образца, обусловленного его структурой, так и неоднородностью поля источника излучения. В любом случае с течением времени аномалии изменяются не только по величине, но и по форме. В силу этого существенное значение при тепловом методе приобретает однородность нагрева (Авт. свид. СССР N 1712852, 1992) и (по возможности) обеспечение его быстрого темпа.

Известность механизма взаимодействия электромагнитных полей сверхвысоких частот с реальными диэлектриками с дефектами (см. например, Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1984, с. 178-179), а именно таковыми являются золотосодержащие сланцы коренных месторождений, не дает оснований считать, что в изобретении достигаемый технический результат очевидным образом следует из уровня техники. Аналогичный вывод можно сделать относительно упомянутых патентов и других аналогичных, в которых присутствуют операции нагрева СВЧ излучением сортируемых тел и регистрации изменения температуры предметов, но полностью отсутствуют какие-либо критерии отнесения горных пород сложного состава, содержащих сульфиды, к золотосодержащим. Новизна зависимости "отличительные признаки технический результат" предполагает, что изобретение удовлетворяет условию изобретательского уровня.

Пример. Проводилась сортировка образцов золотосульфидных руд. Образцы нагревались в СВЧ печи (2750 МГц, максимальная мощность 800 Вт) при различных значениях мощности и времени выдержки, определяющих дозу поглощенной СВЧ энергии. Непосредственно после окончания нагрева регистрировалось распределение температуры по поверхности образцов с помощью тепловизора. Использовался тепловизионный измерительный комплекс "ИРТИС-200". Спектральный диапазон фотоприемника 3-5 мкм, время формирования кадра 2 сек, чувствительность на кадр при 30^oС 0,05^oС, динамический диапазон (-20) (+200)^oС, точность 1-2% в зависимости от перепада температур по кадру, но не хуже 2^oС. Определялись значение средней температуры t_ср поверхности и показатель дисперсии D как

где N число точек измерения;
t_i температура в i-oй точке образца;
t_ср средняя температура.

По калиброванным независимым активационным методом образцам определены характеристические температуры отнесения штуфов к обогащенной и обедненной золотом фракциям и соответствующие им дозы воздействия СВЧ излучением. Например, по результатам экспериментов и статистической обработки полученных значений показана принципиальная возможность сортировки штуфов при воздействии СВЧ-излучением с плотностью мощности около 20 Вт/дм³ в течение 2 мин. Так, для значений характеристической температуры около 40^oС удалось рассортировать штуфы на бедные (нерудные) и на золотосодержащие с содержанием золота 3-8 г/т. При этом для штуфов обогащенной фракции характеристическая температура и показатель дисперсии имеют повышенные значения, а для штуфов обедненной фракции пониженные. Установленная связь дает возможность рассортировать также как бедную, так и богатую фракции на соответствующие промежуточные по содержанию фракции. Патентуемый способ принципиально не изменится, если одновременно нагревать некоторое количество (порцию) камней, регистрировать распределение температуры по их поверхности, а сортировку осуществлять соответственно для все порции сразу.

Осуществление способа возможно с использованием конструктивных схем, аналогичным описанием, снабженных транспортерными лентами для сортируемого материала и СВЧ излучателями проходного типа. В этом случае удобно регистрировать указанные теплофизические характеристики штуфов со стороны, открытой к источнику излучения. Если штуфы нагревать в свободном падении через источник СВЧ излучения, то в этом случае средства для регистрации теплофизических характеристик могут быть размещены в поперечном направлении. Во всех случаях целесообразно использовать компьютерную обработку информации о температуре образцов горной массы.

Изобретение относится к горно-обогатительной промышленности и может быть использовано для предконцентрации и сепарации руд по содержанию в них полезных компонентов, преимущественно для покусковой сепарации золотосодержащих пород. Способ обеспечивает возможность сортировки штуфов золотосодержащей горной массы по теплофизическим характеристикам поверхности. Для этого осуществляют воздействие на штуфы излучением, регистрируют отклик и адресуют штуф в соответствии с результатами отклика. При этом воздействие осуществляют СВЧ излучением с мощностью, достаточной для приобретения штуфами различия в температуре по отношению к исходной. В качестве параметров отклика фиксируют изменение средней температуры поверхности штуфов и значение показателя неоднородности их нагрева непосредственно после прекращения воздействия, причем дозу воздействия, характеристические температуры и значения показателя неоднородности нагрева штуфов определяют опытным путем. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ сортировки штуфов золотосодержащих, преимущественно золотосульфидных руд, включающий воздействие на штуфы излучением, регистрацию отклика и адресацию штуфов в соответствии с результатами отклика, отличающийся тем, что воздействие осуществляют электромагнитным излучением сверхвысокочастотного диапазона длин волн с мощностью, достаточной для приобретения штуфами различия в температуре по отношению к исходной, а в качестве параметров отклика фиксируют изменение средней температуры поверхности штуфов и значение показателя неоднородности их нагрева непосредственно после прекращения воздействия, при этом дозу воздействия, характеристические температуры и значения показателя неоднородности нагрева штуфов определяют опытным путем. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значение показателя неоднородности нагрева определяют как величину дисперсии распределения температуры по поверхности штуфов. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что воздействие осуществляют в процессе транспортирования штуфов через зону электромагнитного излучения, при этом дозу воздействия регулируют изменением скорости транспортирования. 4. Способ по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что регистрацию температуры поверхности транспортируемых штуфов проводят со стороны, открытой к источнику электромагнитного излучения.