Способ извлечения из руд алмазов Российский патент 2004 года по МПК B03B7/00 B03B9/00 

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 самоизмельчения 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, 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 в 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 высокую стоимость в практической реализации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения из руд алмазов, включающий двухстадийное измельчение руды в мельницах самоизмельчения, извлечение крупных алмазов люминесцентной сепарацией, извлечение средних алмазов липкостной сепарацией, доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов в истирающих мельницах самоизмельчения по замкнутому циклу с последующим доизвлечением мелких алмазов пенной сепарацией совместно с пневмофлотацией и выводом хвостов пенной сепарации в отвал /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 сравнительно высокую стоимость в его практической реализации.

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

Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения из руд алмазов, включающем двухстадийное измельчение руды в мельницах самоизмельчения, извлечение крупных алмазов люминесцентной сепарацией, извлечение средних алмазов липкостной сепарацией, доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов в истирающих мельницах самоизмельчения по замкнутому циклу с последующим доизвлечением мелких алмазов пенной сепарацией совместно с пневмофлотацией и выводом хвостов пенной сепарации в отвал, перед извлечением крупных алмазов люминесцентной сепарацией и средних - липкостной сепарацией осуществляют предварительную виброконцентрацию алмазов на грохотах-концентраторах с возвратом хвостовых продуктов виброконцентрации на доизмельчение в замкнутом цикле с мельницами второй стадии самоизмельчения, обесшламливание и фракционирование мелкозернистого материала осуществляют с применением гидроклассификации, с выводом сливного продукта гидроклассификации в отвал и дообогащением пескового продукта с применением пенной сепарации, пневмофлотации и пленочной флотации, хвосты комбинированной схемы, включающей люминесцентную и липкостную сепарацию и крупнокусковые хвосты виброконцентрации перед введением их в замкнутый цикл самоизмельчения последовательно направляют на додрабливание и доизмельчение в аппаратах для интенсивного и сохранного раскрытия алмазов в условиях объемного сжатия руды и импульсного высокотемпературного воздействия на частицы руды в момент их деформации и разрушения.

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.

Свежеобразованная поверхность частиц, включая и алмазы при их раскрытии из руд, обладает исключительно высокой химической и адсорбционной активностью. Поэтому целесообразно защитить такую поверхность от адсорбции нежелательных веществ и молекул, приводящих к снижению их природной адгезионной и флотационной активности. Это можно осуществить, если раскрытие алмазов производить в присутствии маслообразных и поверхностно-активных веществ. Маслобразные вещества адсорбируются преимущественно на гидрофобной поверхности. Адсорбируясь на ней, они оказывают одновременное ингибиторное воздействие, не позволяя адсорбироваться другим веществам, способным гидрофилизировать поверхность. С другой стороны, гидрофилизированные участки поверхности частиц, подлежащих извлечению с применением физико-химических методов обогащения, в частности липкостной и пенной сепарацией, пневмофлотацией и пленочной флотацией, могут быть гидрофобизированы поверхностно-активными веществами в момент их высокой адсорбционной активности при раскрытии этих частиц. Маслообразные вещества, такие как мазут, который широко используется при извлечении алмазов, требуют для своего эффективного технологического воздействия тонкой диспергации. Такая диспергация обеспечивается в условиях применения пара или горячего воздуха. Механоактивация поверхности раскрываемых алмазов, инициируемая истирающим режимом разрушения связующей массы, дополняется при этом устойчивой ее гидрофобизацией, что обеспечивает повышение технологических показателей при последующих обогатительных процессах.

Процесс избирательного разрушения частиц материала в дробильно-размольной аппаратуре интенсифицируется при объемном сжатии частиц в зоне разрушения и одновременном воздействии на них в момент их деформации и разрушения высокотемпературным потоком жидкости, паром или горячим воздухом. При одновременном знакопеременном механическом и контрастном температурном воздействии разрушение материала происходит более интенсивно и преимущественно по местам вкраплений минеральных зерен в рудном материале, что способствует лучшему их раскрытию. В истирающих мельницах (патент РФ №2164171 от 08.12.1998) это обеспечивается конструктивными элементами для объемного сжатия материала в зоне измельчения и подачей непосредственно в зону измельчения высокотемпературного теплоносителя (горячей воды, пара или горячего воздуха). Вместе с тем, алмазы, находящиеся внутри наиболее прочных кусков рудного материала, могут длительное время находиться в нераскрытом состоянии. При измельчении такого материала в мельницах образуется повышенная циркулирующая нагрузка. Для эффективного раскрытия этих алмазов целесообразно использовать процесс дробления руды при объемном сжатии материала и высоко градиентном температурном воздействии на частицы материала в момент их деформации и разрушения. Этого можно добиться как в типовых щековых дробилках с регулируемой выгрузкой дробленого продукта, так и в типовых конусных дробилках для крупного дробления типа ККД с гидравлическим регулированием разгрузочной щели или КРД с регулируемой выгрузкой дробленого продукта (патенты РФ №2160162 от 25.11.1998 и №2169616 от 07.04.1999, Злобин М.Н. Состояние и некоторые пути развития технологии обогащения алмазсодержащих руд на предприятиях АК “АЛРОСА”, М.: “Алмазы”, 2001, пилотный номер, с.59-63).

Перед люминесцетным, гравитационным и флотационным обогащением и липкостной сепарацией экономически целесообразно провести предварительную концентрацию материала по тяжелой фракции и особенно по алмазам, которую можно осуществить с применением наиболее простой и недорогой обогатительной операции, совмещая ее с грохочением. Такую обогатительную операцию возможно осуществить, учитывая, что при вибрациях слоя алмазосодержащего 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. Необходимые для этого вибрации слоя материала создаются в операциях грохочения. Поэтому на сеющей поверхности вибрационного грохота целесообразно и практически весьма не сложно создать дополнительные условия для концентрации и вывода алмазов в отдельный продукт. Это легко обеспечивается, если на сеющей поверхности грохота закрепить специальный концентрационный элемент, выполненный в виде ребристого покрытия с поперечными ребрами, имеющий по меньшей мере одну экранированную сверху и с загрузочной стороны продольную канавку, внутренняя полость которой на нижнем уровне сопряжена с межреберными впадинами посредством боковых отверстий. Сопряжения продольной канавки с межреберными впадинами, включая и концевые их участки, целесообразно экранировать сверху тем же самым продольным экраном, что и продольная канавка. Экран целесообразно выполнить двухскатным с гребнем, проходящим вдоль оси продольной канавки. Для поперечных ребер целесообразно создать уклон в направлении продольной канавки, а также наклонить их в загрузочную сторону. В этом случае обычный грохот, предназначенный для рассева материала (и продолжающий выполнять свою прямую функцию), превращается в обогатительный аппарат, не требующий каких-либо дополнительных энергетических и эксплуатационных затрат. Он становится грохотом-концентратором, надрешетный продукт которого (один или несколько, в зависимости от того, сколько сит на этом грохоте) выдается по меньшей мере в виде двух продуктов - концентратного и хвостового.

При работе такого грохота-концентратора пульпа или обезвоженный материал, содержащий алмазы, подается на сеющую поверхность, двигаясь по которой материал за счет вибраций грохота и сита, распределяется равномерным слоем по всей ее ширине и из него производится отсев мелких фракций. Одновременно с этим вибрирующий слой материала поступает и на концентрационный элемент, где осуществляется разделение материала по плотности и по поверхностному трению его минеральных частиц. Более тяжелые минеральные зерна и алмазы занимают самое нижнее положение в вибрирующем слое материала и по межреберным впадинам, скользя вдоль ребер, движутся к продольной канавке, входят в нее через боковые отверстия и затем по этой канавке за счет вибраций грохота направляются к приемнику для концентрата. Движению тяжелых минеральных зерен и алмазов к продольной канавке способствует уклон поперечных ребер в направлении к продольной канавке, а их удержанию в межреберных впадинах способствует наклон ребер в загрузочную сторону грохота-концентратора. Сетчатая поверхность межреберных впадин обеспечивает при этом удаление мелких фракций из надрешетного продукта. Продольный экран и защитный кожух предохраняют концентрат от разубоживания его пустой породой, что обеспечивается еще и тем, что продольный экран перекрывает собой не только продольную канавку, но также и устья, и концевые участки межреберных впадин. А так как экран выполнен двухскатным, то минеральные зерна, не задерживаясь на его поверхности, возвращаются в рабочую зону концентрационного элемента.

Концентрационные элементы могут устанавливаться как на одно- и двухситных грохотах, так и на многоситных. Для каждого концентратного продукта устанавливается при этом свой концентратный приемник. Таким образом, раскрытые алмазы выделяются в отдельный продукт с помощью грохотов-концентраторов. Использование таких грохотов-концентраторов, как обогатительного оборудования, позволяет получить одновременно и мелкозернистые фракции для последующего извлечения алмазов из этих фракций аналогичными или иными методами, из которых достаточно эффективными являются флотационные методы.

Гидравлические классификаторы (патенты РФ №2167719 от 24.01.2000 и №2168363 от 29.03.2000, Злобин М.Н. Состояние и некоторые пути развития технологии обогащения алмазосодержащих руд на предприятиях АК “АЛРОСА”, - М.: “Алмазы”, 2001, пилотный номер, с.59-63), рационально использовать не только для обесшламливания и фракционирования материала, но экономически целесообразно применять их и для предварительного гравитационного обогащения материала крупностью менее 5 мм, устанавливая их перед гравитационными процессами или вместо них, а также перед люминесцентной и липкостной сепарацией и перед флотационными процессами. Это позволяет более качественно подготовить и сократить выход материала на последующие процессы обогащения и тем существенно повысить технологические показатели как этих процессов, так и всей технологии обогащения в целом, снижая циркуляцию алмазов в замкнутом цикле самоизмельчения и повышая их сохранность.

Пример конкретного выполнения изобретения. Способ извлечения алмазов реализуется на алмазоизвлекательных фабриках. Исходная руда дробится до крупности 300-450 мм и направляется на дезинтеграцию в процесс мокрого самоизмельчения в бесшаровых мельницах первой стадии, в которых наряду с измельчением руды получают рудную галю для рудно-галечных мельниц второй стадии измельчения, выделяя ее посредством грохочения в троммелях, закрепленных на разгрузочной цапфе бесшаровых мельниц первой стадии, или на обычных вибрационных грохотах.

Извлечение алмазов из измельченной руды осуществляют одновременно с фракционированием слива мельниц первой и второй стадии посредством виброконцентрации с возвратом хвостовых продуктов виброконцентрации на доизмельчение в замкнутом цикле с рудно-галечными мельницами второй стадии. Концентратный продукт виброконцентрации направляют на дообработку по комбинированной схеме, включающей люминесцентную и липкостную сепарации. Для извлечения крупных алмазов из крупнокускового материала достаточно использовать только люминесцентную сепарацию.

Хвосты комбинированной схемы и крупнокусковые хвосты виброконцентрации и люминесцентной сепарации перед введением их в замкнутый цикл самоизмельчения второй стадии последовательно направляют на додрабливание и доизмельчение в аппаратах для интенсивного и сохранного раскрытия алмазов в условиях объемного сжатия руды и импульсного высокотемпературного воздействия на частицы руды в момент их деформации и разрушения.

Обесшламливание и фракционирование материала крупностью менее 5 мм осуществляют с применением гидроклассификации с выводом сливного продукта гидроклассификации в отвал и дообогащением пескового продукта с применением виброконцентрации. Концентратный продукт этой стадии виброконцентрации также направляют на дообработку по комбинированной схеме, включающей люминесцентную и липкостную сепарации. Хвостовой продукт данной стадии виброконцентрации направляют на обогащение пенной сепарацией и пневмофлотацией с перечисткой флотационного концентрата методом пленочной флотации.

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

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. Способ извлечения из руд алмазов содержит двухстадийное измельчение руды в мельницах самоизмельчения, извлечение крупных алмазов люминесцентной сепарацией, извлечение средних алмазов липкостной сепарацией, доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов в истирающих мельницах самоизмельчения по замкнутому циклу с последующим доизвлечением мелких алмазов пенной сепарацией совместно с пневмофлотацией и выводом хвостов пенной сепарации в отвал. Перед извлечением крупных алмазов люминесцентной сепарацией и средних - липкостной сепарацией осуществляют предварительную виброконцентрацию алмазов на грохотах-концентраторах с возвратом хвостовых продуктов виброконцентрации на доизмельчение в замкнутом цикле с мельницами второй стадии самоизмельчения. Обесшламливание и фракционирование мелкозернистого материала осуществляют с применением гидроклассификации, с выводом сливного продукта гидроклассификации в отвал и дообогащением пескового продукта с применением пенной сепарации, пневмофлотации и пленочной флотации. Изобретение повышает эффективность извлечения алмазов при сохранении их природной крупности и удешевлении технологии обогащения. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ извлечения из руд алмазов, включающий двустадийное измельчение руды в мельницах самоизмельчения, извлечение крупных алмазов люминесцентной сепарацией, извлечение средних алмазов липкостной сепарацией, доизмельчение крупных и средних фракций хвостовых продуктов в истирающих мельницах самоизмельчения по замкнутому циклу с последующим доизвлечением мелких алмазов пенной сепарацией совместно с пневмофлотацией и выводом хвостов пенной сепарации в отвал, отличающийся тем, что перед извлечением крупных алмазов люминесцентной сепарацией и средних - липкостной сепарацией осуществляют предварительную виброконцентрацию алмазов на грохотах-концентраторах с возвратом хвостовых продуктов виброконцентрации на доизмельчение в замкнутом цикле с мельницами второй стадии самоизмельчения, обесшламливание и фракционирование мелкозернистого материала осуществляют с применением гидроклассификации, с выводом сливного продукта гидроклассификации в отвал и дообогащением пескового продукта с применением пенной сепарации, пневмофлотации и пленочной флотации.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что хвосты комбинированной схемы, включающей люминесцентную и липкостную сепарацию и крупнокусковые хвосты виброконцентрации перед введением их в замкнутый цикл самоизмельчения последовательно направляют на додрабливание и доизмельчение в аппаратах для интенсивного и сохранного раскрытия алмазов в условиях объемного сжатия руды и импульсного высокотемпературного воздействия на частицы руды в момент их деформации и разрушения.