СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ РУДНОГО СЫРЬЯ Российский патент 2002 года по МПК B03B7/00 B03B5/02 B03B1/00 B02C19/18 

Изобретение относится к способам, использующим для обогащения рудного сырья жидкую среду и вспомогательные физические эффекты, например воздействие ультразвука.

Известен способ обогащения рудного сырья, включающий подачу его в виде пульпы в жидкостную систему и разделение под действием вибраций [1].

Известен также способ обогащения рудного сырья, включающий разделение твердых частиц в восходящем вертикальном потоке жидкости с наложением импульсных возмущений определенной частоты, формы и амплитуды вдоль потока [2] .

Известен и способ обогащения рудного сырья, включающий размещение его в жидкой среде и проведение там, по меньшей мере, двух ультразвуковых воздействий на него с помощью двух однотипных ультразвуковых преобразователей, расположенных в баке друг напротив друга [3].

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является способ обогащения рудного сырья, включающий размещение его в жидкой среде и проведение там, по меньшей мере, двух последовательных ультразвуковых воздействий на него [4].

Такой способ обладает более высокой производительностью по сравнению с решениями [1] , [2], [3]. Он позволяет освобождать частицы рудного сырья от загрязнений в виде глины и при определенных условиях и измельчать эти частицы.

К недостаткам способа следует отнести то, что он годится, в основном, для предварительного обогащения рудного сырья, а именно - для очистки частиц сырья от посторонних загрязнений, например, от глины на их поверхности, и их дальнейшего диспергирования на более мелкие частицы.

Задача изобретения - эффективное вскрытие ценных составляющих рудного сырья, в частности тяжелых фракций, для последующего их выделения из раствора.

Указанная задача решается тем, что в способе обогащения рудного сырья, включающем размещение его в жидкой среде и проведение там, по меньшей мере, двух последовательных ультразвуковых воздействий на него, первое ультразвуковое воздействие выполняют в кавитационном режиме, а второе - одновременно с воздействием на сырье света актиничного диапазона и при более высокой частоте ультразвуковых колебаний, чем первое воздействие, после чего осуществляют сепарацию обработанного сырья.

Перед первым воздействием сырье можно подвергнуть тепловому удару, который можно осуществлять двояко, проводя его со всей массой каждой частицы сырья или только в их поверхностных слоях. Если термоудар проводят в поверхностных слоях частиц рудного сырья, то для этого поверхностный слой частиц рудного сырья нагревают в газовой среде, а охлаждение ведут в жидкой среде. Такой термоудар можно рекомендовать для сырья, которому противопоказан нагрев всей его массы, например из-за большого выделения каких-либо вредных веществ.

Одновременно с первым ультразвуковым воздействием жидкую среду можно насыщать кислородом или воздухом.

Новым здесь является то, что первое ультразвуковое воздействие выполняют в кавитационном режиме, а второе - одновременно с воздействием на сырье света актиничного диапазона и при более высокой частоте ультразвуковых колебаний, чем первое воздействие, после чего осуществляют сепарацию сырья. Перед первым воздействием сырье можно подвергать тепловому удару. Сам тепловой удар могут осуществлять в поверхностном слое частиц рудного сырья, для чего этот поверхностный слой частиц рудного сырья нагревают в газовой среде (воздухе), а охлаждение ведут в жидкой среде. Причем одновременно с первым ультразвуковым воздействием жидкую среду могут насыщать кислородом или воздухом.

Первое ультразвуковое воздействие, выполняемое в кавитационном режиме, диспергирует частицы рудного сырья. В этих более мелких частицах доля тяжелых нерастворимых включений (таких как, например, золото) возрастает, что, естественно, делает эти диспергированные частицы рудного сырья более обогащенными. Удельный вес частиц становится больше, и они легче выделяются из смеси при дальнейшей сепарации. Но кроме такого прямого результата, первое ультразвуковое воздействие, выполняемое в кавитационном режиме, готовит условия для усиления последующего светового и второго ультразвукового воздействий, а именно: измельчение частиц и рост количества микротрещин в них увеличивают поверхность для последующих воздействий.

При втором ультразвуковом воздействии на частицы, проводимом при более высокой частоте ультразвуковых колебаний, чем первое воздействие, и обработке их светом актиничного диапазона, происходит следующее - второе ультразвуковое воздействие создает ультразвуковой ветер и мощное микроперемешивание среды, световое воздействие служит катализатором для эффективного растворения депрессируюших поверхностей сырья.

Здесь под "депрессируюшими" мы понимаем поверхности, препятствующие нормальному вскрытию пенных составляющих сырья [5].

В общем, второе ультразвуковое воздействие действует в основном на физические связи, а свет - на химические. При этом световое воздействие рвет химические связи на поверхности частицы, а ультразвуковое воздействие поворачивает частицу своими разными сторонами, обеспечивая разрывы связей по всей поверхности частицы. Второе ультразвуковое воздействие за счет создаваемого ультразвукового ветра и мощного микроперемешивания среды обеспечивает многократную обработку поверхности каждой микрочастицы. Происходит послойное снятие поверхностного слоя частицы сырья. Таким образом в частице сырья доля ценных составляющих возрастает.

Выполнение первого ультразвукового воздействия в кавитационном режиме, а второго - одновременно с воздействием на сырье света актиничного диапазона и при более высокой частоте ультрозвуковых колебаний, чем первое воздействие, позволяет осуществить операции способа именно в том порядке, который обеспечивает максимальную эффективность способа. При этом сепарация обработанного сырья позволяет сначала выделить частицы с нерастворимыми фракциями (например, золота), а затем разделить раствор на различные составляющие тяжелых и легких фракций сырья.

Подвергая частицы рудного сырья термоудару, мы способствуем разделению их на более мелкие и появлению в этих более мелких частицах большого количества микротрещин, что также увеличивает поверхность для последующих воздействий на сырье. Вообще периодическое нагревание и охлаждение рудного сырья (без термоудара) для создания микротрещин в нем и даже для измельчения частиц рудного сырья - известно из изобретения [6]. Но без создания условий термоудара этот способ эффективен только для минералов, имеющих полиморфные переходы.

На чертеже показано устройство, реализующее предложенный способ.

Устройство содержит последовательно установленные электропечь 1 для нагрева рудного сырья с загрузочным бункером 2 и выпускной заслонкой 3, бак 4 с ультразвуковым преобразователем 5 в днище 6, трубопровода 7 с дополнительным ультразвуковым преобразователем 8 и электролампой актиничного диапазона 9, соединенный с нижней частью бака 4, и сепаратором 10 на выходе из трубопровода 7. Верхняя часть бака 4 соединена с трубопроводом 11 подвода воды. На выходе из трубопровода 7 перед сепаратором 10 установлен запорный кран 12.

Способ обогащения рудного сырья реализуют следующим образом. Заранее измельченное до размера частиц в 60-100 микрон сухое сырье загружают через бункер 2 в электропечь 1. При закрытом запорном кране 12 с помощью трубопровода подвода воды 11 заполняют бак 4 водой. Рудное сырье нагревают в печи 1 в воздушной среде до температуры 300-350^oC. Затем рудное сырье подвергают термоудару, для чего открывают заслонку 3 и нагретое сырье падает в бак 4 с водой. При этом на поверхности частиц сырья в результате термоудара возникают микротрещины. В этом же баке 4 ультразвуковой преобразователь 5 осуществляет первое ультразвуковое воздействие на сырье в кавитациониом режиме с частотой колебаний в интервале 16-22 кГц (разрешенный режим), что ведет к расширению и углублению микротрещин, появившихся от термоудара, и перерастанию их в более крупные трещины, и измельчению сырья до размера частиц в 5-10 микрон. После первого ультразвукового воздействия сырье поступает в трубопровод 7, где дополнительный ультразвуковой преобразователь 6 осуществляет второе ультразвуковое воздействие на сырье с частотой колебаний выше 16-22 кГц. Одновременно с этим в трубопроводе 7 проводят и световую обработку с помощью электролампы актиничного диапазона 9. При этом световое воздействие рвет химические связи на поверхности частиц, а ультразвуковое воздействие поворачивает каждую частицу своими разными сторонами, обеспечивая разрывы связей по всей поверхности частиц. Происходит послойная очистка слоя частиц сырья. В раствор уходят растворимые составляющие тяжелых и легких фракций с поверхностей частиц сырья. Таким образом, в каждой частице сырья доля ценных составляющих возрастает. После этого открывают запорный кран 12, и обработанное сырье поступает на сепаратор 10, где сырье разделяется на обогащенные составляющие.

Источники информации
1. Авт. свид. СССР 1065025, МКИ В 03 В 5/62, опубл. 1964 г.

2. Авт. свид. СССР 1554970, МКИ В 03 В 5/62, опубл. 1990 г.

3. Авт. свид. СССР 1773463, МКИ В 03 В 5/62, опубл. 1992 г.

4. Авт. свид. СССР 1811899, МКИ В 03 В 5/00, опубл. 1993 г. - Прототип.

5. Гидрометаллургия золота. М.: Наука, 1960, стр. 5.

6. Авт. свид. СССР 631209, МКИ В 02 С 19/18, опубл. 1969 г.

Способ обогащения рудного сырья может использоваться в горной, других отраслях промышленности. Достигаемый технический результат - эффективное вскрытие и получение ценных составляющих рудного сырья, в частности тяжелых фракций. Способ включает размещение сырья в жидкой среде. Осуществление последовательно первого ультразвукового воздействия на сырье в кавитационном режиме для расширения и углубления микротрещин. Второе ультразвуковое воздействие на сырье осуществляют при более высокой частоте, чем первое воздействие. Одновременно со вторым ультразвуковым воздействием в этом же трубопроводе проводят и световую обработку электролампой актиничного диапазона. После этого обработанное сырье разделяют на обогащенные составляющие на сепараторе. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обогащения рудного сырья, включающий размещение его в жидкой среде и проведение там, по меньшей мере, двух последовательных ультразвуковых воздействий на него, отличающийся тем, что первое ультразвуковое воздействие выполняют в кавитационном режиме, а второе - одновременно с воздействием на сырье светом актиничного диапазона и при более высокой частоте ультразвуковых колебаний, чем первое воздействие, после чего осуществляют сепарацию обработанного сырья. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед первым ультразвуковым воздействием сырье подвергают тепловому удару. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что тепловой удар выполняют преимущественно в поверхностном слое частиц рудного сырья, для чего нагревают в газовой среде преимущественно этот поверхностный слой частиц рудного сырья, а охлаждение его ведут в жидкой среде. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одновременно с первым ультразвуковым воздействием жидкую среду насыщают кислородом или воздухом.