СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ РУД АЛМАЗОВ Российский патент 2003 года по МПК B03B7/00 B03B9/00 E21C41/30 

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

Известен способ извлечения из руд алмазов, включающий самоизмельчение руды по открытому циклу с последующим ее фракционированием по крупности, извлечение крупных алмазов люминесцентной сепарацией, 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 /1/.

Несмотря на высокую эффективность практического использования способа /1/, он 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, природнонарушенные кристаллы, осколки и др. Некоторые разновидности алмазов, относящихся к слаболюминесцирующим кристаллам, не извлекаются люминесцентной сепарацией и, в конечном итоге, измельчаются при циркуляции хвостовых продуктов через мельницы самоизмельчения, так как и этих мельницах имеют место элементы ударного воздействия на кристаллы алмазов, особенно при измельчении прочных типов руды.

К недостаткам данного способа можно также отнести его относительную сложность, энергопотребляемость и достаточно большую стоимость в практической реализации, что служит причиной задержки с отработкой как больших, так и малых отдаленных месторождений и месторождений с невысоким содержанием алмазов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения из руд алмазов, включающий измельчение руды с последующим 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. По данному способу средние по крупности алмазы извлекают липкостной сепарацией, а доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов осуществляют с использованием истирающих мельниц, пенную сепарацию осуществляют совместно с пневмофлотацией с возвратом части наиболее крупнозернистых хвостов на дообработку в истирающих мельницах /2/.

Способ /2/ значительно эффективнее способа /1/. Однако и он повторяет некоторые недостатки, присущие способу /1/ как по сохранности алмазов, так и по их извлечению. Аналогично способу /1/, к недостаткам способа /2/ также можно отнести относительную сложность, энергопотребляемость и достаточно большую стоимость в его практической реализации, что также сдерживает отработку отдаленных кимберлитовых трубок и трубок с невысоким содержанием алмазов.

Целью изобретения является сохранение природной крупности и качества алмазов за счет улучшения условий их раскрытия, а также упрощение и удешевление технологии их извлечения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения из руд алмазов, включающем измельчение руды с последующим фракционированием по крупности, извлечение алмазов с последующим выводом хвостов в отвал, перед измельчением руды ее дробят до крупности, превышающей крупность алмазов, размещают на открытом воздухе в виде террикоников и на южных боковых склонах отвалов пустых пород, покрытых защитным слоем, выдерживают руду до разупрочнения кусков в ее верхних слоях, верхние слои руды после разупрочнения периодически сгребают вниз, измельчение руды осуществляют посредством раздавливания разупрочненных ее кусков гусеницами тяжеловесного транспорта, например бульдозерами-рыхлителями, с последующим удалением из руды мелких и шламистых фракций, недоизмельченный остаток размещают тонким слоем на твердом покрытии и раздавливают тяжеловесным катком с бугристой поверхностью, извлечение алмазов из измельченной руды осуществляют посредством виброконцентратора с сеющей поверхностью, хвосты и нижний продукт которого направляют в отвал, поверхностный слой руды на террикониках и отвалах периодически орошают при плюсовой температуре воздуха распыленной водой и водой с добавленными в нее поверхностно-активными веществами.

При создании изобретения автор исходил из следующего.

Для сохранения природной крупности и качества алмазов необходимо обеспечить такие условия при их раскрытии из руд, которые исключили бы полностью элементы ударного воздействия на кристаллы алмазов. Такие условия обеспечиваются при естественном разложении кимберлита при длительном его нахождении на открытом воздухе, когда обеспечивается полная сохранность алмазов как по природной крупности, так и по качеству.

Учитывая способность кимберлитов к разупрочнению и к самопроизвольному разрушению под воздействием атмосферных факторов при их длительном пребывании на открытом воздухе, можно интенсифицировать их естественное разрушение и таким образом подготовить рудную массу к более простым и доступным для отдаленных условий способам более масштабного механического разрушения рудных частиц и раскрытия алмазов, с целью их последующего выделения в отдельный обогащенный продукт непосредственно на "борту карьера".

Интенсификацию естественного разрушения кимберлитов можно добиться за счет максимального увеличения свободной поверхности рудного материала для непосредственного воздействия на него природных разрушающих факторов. Для этого добытую руду рационально уложить поблизости или рядом с месторождением в виде многочисленных террикоников, а также расположить уступами на боковой поверхности отвалов вскрышных пород, обращенной на солнечную сторону. При этом боковые поверхности отвалов вскрышных пород целесообразно покрыть защитной металлической сеткой или каким-либо иным аналогичным способом. Терриконики могут быть как секторными, конусными и хребтовыми, так и их оптимальным чередованием, с тем, чтобы боковая поверхность террикоников, обращенная на солнечную сторону, была наибольшей. Добытую руду перед ее размещением на террикониках и отвалах вскрышных пород рационально раздробить до определенной, обеспечивающей полную сохранность алмазов, крупности, используя типовые передвижные дробильные установки, что рационально для увеличения свободной поверхности рудных частиц.

Принимая во внимание, что разложение кимберлитов происходит более интенсивно при наиболее контрастных дневных и ночных температурах в весенний и осенний периоды, когда цикличность замерзания и оттаивания рудных частиц наибольшая, может оказаться рациональным в некоторых случаях использовать специальные отражательные зеркала для интенсификации солнечной радиации и направленного ее воздействия на поверхность рудной массы. В летние же месяцы, когда солнечная радиация максимальна и по интенсивности и (для северных широт) по времени суток, рационально периодически орошать поверхностный слой кимберлитовых куч водой (аналогично, как это производят при кучном выщелачивании) с добавлением поверхностно-активных веществ для расклинивающего действия по микротрещинам (метод академика П.А. Ребиндера), что весьма рационально для интенсификации естественного разложения кимберлитов в момент знакопеременных температурных деформаций их частиц.

Для транспортировки дробленой руды на терриконики и уступы на склонах отвалов вскрышных пород с защитным покрытием рационально использовать наиболее экономичные виды транспорта, такие как конвейерный транспорт, канатная дорога или канатная откатка в скипах или вагонетках (при необходимости в сочетании с автотранспортом), а для периодического снятия верхних слоев разупрочненных и разрушенных кимберлитов и перемещения их вниз по склону - скреперные лебедки или иное, аналогичное по простоте и эффективности действия, оборудование.

Снятый верхний слой разупрочненного кимберлита можно затем легко разрушить механическим способом путем прокатки крупногабаритным утяжеленным катком с бугристой (в виде протектора из мелких износостойких конусов). Такой утяжеленный каток рационально перемещать (прокатывать) посредством лебедок по крупногабаритному металлическому лотку, разупрочненный кимберлит на который размещают монослойно или тонким слоем. При необходимости возможно также для предварительного раздавливания разупрочненного кимберлита использовать тяжеловесный гусеничный транспорт типа бульдозеров-рыхлителей. После механического разрушения разупрочненных кимберлитов раскрытые алмазы можно выделить в отдельный продукт с помощью виброконцентраторов по патенту РФ 2172650 или по патенту РФ по заявке 2000110974/03 с положительным решением от 05.02.2002 г.. Использование этих виброконцентраторов в качестве обогатительного оборудования позволяет получить одновременно мелкозернистые фракции, которые следует складировать в "сухом" виде в сохранный отвал, используя все тот же вид транспорта. Все операции рудоподготовки и предварительного обогащения, равно как и транспортировку руды и продуктов обогащения, целесообразно механизировать и выполнить в виде отдельных мобильных модульных установок по аналогии с промприборами.

Следует отметить, что при определенных преимуществах данного способа, связанных прежде всего с обеспечением полной сохранности кристаллов алмазов за счет естественного разложения комберлитов, малого энергопотребления, низкими капитальными затратами и возможной достаточностью для практической реализации лишь средств малой механизации и мобильных передвижных и модульных установок, предлагаемый способ переработки и "сухого" обогащения кимберлитов отдаленных месторождений имеет и свои, присущие ему недостатки, связанные, в первую очередь, с климатической сезонностью проведения работ и сравнительно невысокой производительностью, которую в свою очередь можно увеличивать за счет увеличения площадей естественного разложения кимберлитов, а именно за счет увеличения числа террикоников и рудных отвалов. Для увеличения производительности обогатительных переделов в летние месяцы можно использовать гидравлические классификаторы по патентам РФ 2167719 и 2168363. Эти гидравлические классификаторы относятся к аппаратам большой единичной производительности и пригодны для осуществления гравитационного обогащения.

В итоге следует, что для промышленного использования метода естественного разложения кимберлитов необходимо создать определенные условия для интенсификации процесса их естественного разложения. Такими условиями могут быть: максимальное увеличение поверхности частиц разлагаемого кимберлита, усиление воздействия природных факторов на его разложение, введение искусственных воздействий, ускоряющих естественное разрушение кимберлита, и т.п.

Пример конкретного выполнения изобретения
Способ извлечения алмазов из руд реализуется "на борту" карьера рядом с месторождением и в непосредственной близости от него на открытой площадке с применением наиболее экономичных транспортных средств для перемещения рудной массы, средств малой механизации и передвижных и мобильных модульных установок.

Добытую из карьера руду дробят до крупности 50-70 мм с применением типовых передвижных дробильных установок и размещают поблизости или рядом с месторождением в виде многочисленных террикоников, а также располагают уступами на боковой поверхности отвалов вскрышных пород, обращенной на солнечную сторону. Боковые поверхности отвалов вскрышных пород предварительно покрывают защитной металлической сеткой. Терриконики выполняют секторными, конусными и хребтовыми в виде их оптимальных чередований, с тем, чтобы боковая поверхность террикоников, обращенная на солнечную сторону, была наибольшей. В теплое время суток при плюсовой температуре воздуха поверхностный слой руды периодически орошают распыленной водой и водой с добавленными в нее поверхностно-активными веществами для расклинивающего действия по микротрещинам в момент знакопеременных температурных деформаций их частиц.

Для транспортировки дробленой руды на терриконики и уступы на склонах отвалов вскрышных пород с защитным покрытием используют экономичные виды транспорта: конвейерный транспорт, канатную дорогу или канатную откатку в скипах или вагонетках (в сочетании с автотранспортом). Для периодического снятия верхних слоев разупрочненных и разрушенных кимберлитов и перемещения их вниз по склону используют скреперные лебедки.

Снятый верхний слой руды разрушают раздавливанием разупрочненных ее кусков гусеницами тяжеловесных бульдозеров-рыхлителей и затем посредством грохочения удаляют из руды мелкие и шламистые фракции. Недоизмельченный остаток размещают тонким слоем на крупногабаритном металлическом лотке или ином твердом покрытии и раздавливают тяжеловесным катком с бугристой поверхностью. Извлечение алмазов из измельченной руды осуществляют посредством виброконцентратора с сеющей поверхностью, хвосты и нижний продукт которого направляют в "сухом" виде в сохранный отвал, используя все те же виды транспорта. Все операции рудоподготовки и предварительного обогащения, равно как и транспортировку руды и продуктов обогащения, механизируют и выполняют в виде мобильных модульных установок.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит сохранить природную крупность и качество алмазов, а также удешевить технологию их извлечение за счет улучшения условий раскрытия алмазов и упрощения технологии.

Источники информации
1. Злобин М. Н. Пути совершенствования и модернизации технологических схем обогащения алмазосодержащих руд. Цветные металлы, 1968, с. 14-18.

2. Патент Российской Федерации 2063813, кл. В 03 В 9/00, 1993 (прототип).

Использование: обогащение полезных ископаемых, в частности алмазосодержащих руд. При извлечении из руд алмазов перед измельчением руды ее дробят до крупности, превышающей крупность алмазов, размещают на открытом воздухе в виде террикоников и на южных боковых склонах отвалов пустых пород, покрытых защитным слоем, выдерживают руду до разупрочнения кусков в ее верхних слоях. Верхние слои руды после разупрочнения периодически сгребают вниз. Измельчение руды осуществляют посредством раздавливания разупрочненных ее кусков гусеницами тяжеловесного транспорта, например бульдозерами-рыхлителями, с последующим удалением из руды мелких и шламистых фракций, недоизмельченный остаток размещают тонким слоем на твердом покрытии и раздавливают тяжеловесным катком с бугристой поверхностью. Извлечение алмазов из измельченной руды осуществляют посредством виброконцентратора с сеющей поверхностью. Хвосты и нижний продукт виброконцентратора направляют в отвал. Поверхностный слой руды на террикониках и отвалах периодически орошают при плюсовой температуре воздуха распыленной водой и водой с добавленными в нее поверхностно-активными веществами. Изобретение повышает качество извлекаемых алмазов при удешевлении и упрощении технологии извлечения. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ извлечения из руд алмазов, включающий измельчение руды с последующим фракционированием по крупности, извлечение алмазов с последующим выводом хвостов в отвал, отличающийся тем, что перед измельчением руды ее дробят до крупности, превышающей крупность алмазов, размещают на открытом воздухе в виде террикоников и на южных боковых склонах отвалов пустых пород, покрытых защитным слоем, выдерживают руду до разупрочнения кусков в ее верхних слоях, верхние слои руды после разупрочнения периодически сгребают вниз, измельчение руды осуществляют посредством раздавливания разупрочненных ее кусков гусеницами тяжеловесного транспорта, например бульдозерами-рыхлителями, с последующим удалением из руды мелких и шламистых фракций, недоизмельченный остаток размещают тонким слоем на твердом покрытии и раздавливают тяжеловесным катком с бугристой поверхностью, извлечение алмазов из измельченной руды осуществляют посредством виброконцентратора с сеющей поверхностью, хвосты и нижний продукт которого направляют в отвал. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхностный слой руды на террикониках и отвалах периодически орошают при плюсовой температуре воздуха распыленной водой и водой с добавленными в нее поверхностно-активными веществами.