СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 2013 года по МПК B03B7/00 

Описание патента на изобретение RU2494815C1

Изобретение относится к горнорудной промышленности, а именно к обогащению полезных ископаемых: руд черных, цветных редких и благородных металлов, неметаллических полезных ископаемых и техногенных образований.

Известно обогащение полезных ископаемых, включающее сушку исходного материала, грохочение (классификацию), подогрев и обеспыливание, электрическую и магнитную сепарации. Подогрев материала перед сепарацией осуществляют на различных фабриках от 74 до 140°С (Справочник по обогащению руд под ред. О.С.Богданова, - М., «Недра№, 1974, т.2, с.260-264). Таким способом перерабатывают титано-магнетит-ильменитовые, коренные и рассыпные руды цветных редких и благородных металлов и неметаллических полезных ископаемых, техногенных образований. Сухие способы обогащения позволяют снизить энергетические затраты на основные обогатительные операции: электрическую и магнитную сепарации за счет исключения воды и флотореагентов.

Недостатком способа является то, что для эффективной сухой сепарации требуется глубокое обезвоживание, которое осуществляется высокотемпературной сушкой за счет испарения влаги. При этом осуществляют нагрев теплоносителя (воздуха), руды и сушильного аппарата с техническими (практическими) затраты тепловой энергии примерно до 1,6кВт×ч на каждый килограмм испаряемой влаги. При исходной влажности примерно 15% энергетические затраты на сушку 1 т руды {продуктов обогатительного передела) достигают 300кВт×ч и более. При этом вся затраченная энергия выбрасывается в атмосферу, нарушая тепловой баланс планеты (экологическое загрязнение).

Известно также обогащение шлихов и других промышленных отходов электросепарацией совместно с другими методами, включающий классификацию, доизмельчение, сушку перед электросепарацией и другими процессами(на схеме не показано), электромагнитную сепарацию, флотацию, обжиг (Н.Ф. Олофинский. Электрические методы обогащения. - М., «Недра», 1977, с.312-314, 246-250).

Недостатком данного способа является использование большого количества воды (в 10 и более раз превышающего объем и массу руды) и флотореагентов. Это соответственно приводит к большим затратам энергии на их перекачку и нейтрализацию реагентов, высоким энергозатратам на сушку, т.к. глубокое обезвоживание продуктов переработки идет за счет сжигания органического топлива, что повышает общие энергетические затраты на обогатительный передел до 200-400 кВт×ч на каждую тонну перерабатываемой руды.

Задачей изобретения является создание энергосберегающей высоко экологической технологии обогащения полезных ископаемых.

Технический результат, который будет достигнут от использования изобретения, заключается в снижении энергозатрат на обогащение полезных ископаемых.

Технический результат достигается тем, что в способе обогащения полезных ископаемых, включающем дробление, измельчение, классификацию, сушку (глубокое обезвоживание) продуктов переработки и электрическую сепарацию, сушку осуществляют при естественной положительной температуре продукта переработки и пониженном давлении от 1 до 150 мм рт.ст., а выделяемую при фазовом переходе тепловую энергию возвращают обратно в процесс сушки продуктов переработки.

Сущность изобретения заключается в том, что процесс глубокого обезвоживания происходит в изотермическом режиме за счет эффекта фазовых переходов первого рода.

Оптимальная зависимость пониженного атмосферного давления от 1 до 150 мм рт.ст. от температуры перерабатываемого сырья получена экспериментальным путем и является необходимой и достаточной для проведении сушки полезных ископаемых за счет собственной тепловой энергии высушиваемого продукта переработки.

Использование эффекта фазового перехода первого рода при пониженном давлении позволяет практически полностью отказаться от затрат тепловой энергии на сушку от внешних источников тепловой энергии (сжигания углеводородного топлива, электронагревателей). Энергия на техническую реализацию фазовых переходов при пониженном давлении (низкий вакуум) значительно меньше энергии тепловой сушки при атмосферном давлении (изобарический процесс).

Кроме того, низкотемпературная вакуумная сушка исключает выброс в атмосферу пара, пыли и тепловой энергии за счет возвращения (циркуляции) выделяемой при фазовом переходе энергии обратно в высушиваемый продукт, что приводит к весьма существенному сокращению капитальных и эксплуатационных затрат.

Из анализа научно-технической и патентной литературы заявляемой зависимости используемого барометрического давления от температуры исходного перерабатываемого продукта, обеспечивающей значительное снижение энергетических затрат на обогащение полезных ископаемых, нами не обнаружено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежом, где изображена технологическая схема обогащения полезных ископаемых.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Пример 1. Обогащение коренных руд сухим способом

При переработке исходной коренной руды (полевошпатовая, магнезитовая, кианитовая, железная, а так же руды других полезных ископаемых) сухим способом при исходной влажности 3-5% осуществляют дробление, измельчение, классификацию исходной руды, глубокое обезвоживание измельченной руды перед последующими операциями электростатического и магнитного разделения (например, в высокопроизводительных электросепараторах СЭ-70/140 и СЭ-200/200 и магнитных сепараторах с ниодим-железо-боровыми магнитами). При этом сушку (испарение влаги из руды) осуществляют в вакуумном агрегате при температуре исходной руды 18-20°С и барометрическом давлении 18-20 мм рт.ст.

Выделившуюся в вакуумном агрегате тепловую энергию посредством циркуляции через теплообменник возвращают в высушиваемый продукт (в процесс сушки).

Сравнительные результаты переработки руды заявляемым способом и способом по прототипу приведены в таблице 1.

Таблица 1 №№ п/п Параметры технологии По прототипу По заявляемому способу 1 2 3 4 1 Исходная влажность, % 3-5 3-5 2 Исходная температура, °С 18-20 18-20 3 Расход топлива (природного газа или солярки) на тепловую сушку, кг/т (кВт×ч/т) 4,2-7,2 (50-90) - 4 Расход электроэнергии на вакуумную сушку, кВт×ч/т - 0,16-0,27 5 Выбросы тепла в атмосферу, МДж/т 180-324 - 6 Температура сушки, °С 140-500 18-20 7 Давление воздуха в сушильном агрегате, мм рт.ст. 760 18-20 8 Общий расход энергии (в электрическом эквиваленте) кВТ×ч/т суммарный 70-110 20-30

Как видно из таблицы 1:

- общий расход энергии на обезвоживание (сушку) (электроэнергия, тепловая энергия, п/п 3 и п/п 4) снижен с 50-90 кВт×ч/т до 0,16-0,27 кВт×ч/т, т.е. примерно в 300 раз.

- общий расход энергии на технологическую линию обогащения снижается с 70-110 кВт×ч/т до 20-30 кВт×ч/т, т.е. в 3-4 раза,

- расход воды и флотореагентов сводится к нулю,

- выбросы тепловой энергии в атмосферу отсутствуют.

Пример 2. Дополнительное обогащение сухим способом продуктов, прошедших предварительное обогащение мокрым способом (с применением воды)

При переработке исходной руды (титано-магнетито-ильменитовые руды, продукты флотационного и гравитационного обогащения коренных и россыпных руд) промпродукты с влажностью от 9-10% до 20-30% и выше подвергают аналогичной вакуумной сушке при температуре исходной руды 7°С и барометрическом давлении 3-5 мм рт.ст. с предварительным удалением гравитационной влаги в традиционных аппаратах (отстойниках, винтовых классификаторах и т.п.). При таком обезвоживании отпадает необходимость в использовании дисковых и ленточных вакуумных фильтров и тепловых сушилок, использующих высокотемпературную сушку (140-500°С) за счет энергии углеводородов или электроэнергии.

Сравнительные результаты сухого обогащения титано-магнетитовых руд (после предшествующего мокрого обогащения) заявляемым способом и способом по прототипу приведены в таблице 2.

Таблица 2 №№ п/п Параметры технологии По прототипу По заявляемому способу 1 2 3 4 1. Исходная влажность, % 9-10 9-10 2. Исходная температура, °С 7 7 3. Расход топлива (природного газа или солярки) на тепловую сушку, кг/т (кВт×ч/т) 15 (180) - 4. Расход электроэнергии на вакуумную сушку, кВт×ч/т - 1,10-1,15 5. Выбросы тепла в атмосферу, МДж/т 600-700 - 6. Температура сушки, °С 140-500 7 7. Давление воздуха в сушильном агрегате, мм рт.ст. 760 3-5 8. Общий расход энергии (в электрическом эквиваленте) кВТ×ч/т суммарный 200 20-30

Как видно из таблицы 2 при обогащении титаномагнетитовых руд по смешанной (мокрой-сухой) технологии:

- общий расход энергии на обезвоживание (сушку) (электроэнергия, тепловая энергия) снижен с 180 кВт×ч/т до 1,5-1,15 кВт×ч/т, т.е. примерно в 160 раз,

- общий расход энергии на технологическую линию обогащения снижается с 200 кВт×ч/т до 20-30 кВт×ч/т, т.е. в 7-10 раз,

- расход воды и флотореагентов сводится к нулю,

- выбросы тепловой энергии в атмосферу отсутствуют.

Пример 3. Технология переработки россыпных месторождений и техногенных образований

При переработке россыпей и техногенных образований, содержащих драгоценные, редкие и цветные металлы, а также неметаллические полезные ископаемые в летний период при температуре от 20-60°С и влажности продукта 10-20% сушке перед электрической и магнитной сепарацией подвергают отмытый классифицированный продукт.

Параметры технологии по заявляемому и предлагаемому способу приведены в таблице 3.

Таблица 3 №№ п/п Параметры технологии По прототипу По заявляемому способу 1 2 3 4 1 Исходная влажность, % 10-20 10-20 2 Исходная температура, °С 20-60 20-60 3 Расход топлива (природного газа или солярки) на тепловую сушку, кг/т (кВт×ч/т) 15-30 (180-360) - 4 Расход электроэнергии на вакуумную сушку, кВт×ч/т - 0,7-1,5 5 Выбросы тепла в атмосферу, МДж/т 600-1200 - 6 Температура сушки, °С 140-500 20-60 7 Давление воздуха в сушильном агрегате, мм рт.ст. 760 20-150 8 Общий расход энергии (в электрическом эквиваленте) кВт×ч/т суммарный 200-400 20-30

- общий расход энергии на обезвоживание (сушку) (электроэнергия, тепловая энергия) снижен с 180-360 кВт×ч/т до 0,7-1,5 кВт×ч/т, т.е. примерно в 200 раз,

- общий расход энергии на обезвоживание (сушку) (электроэнергия, тепловая энергия) снижен с 200-400 кВт×ч/т до 20-30 кВт×ч/т, т.е. примерно в 10-13 раз,

- расход воды и флотореагентов сводится к нулю,

- выбросы тепловой энергии в атмосферу отсутствуют.

Похожие патенты RU2494815C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ РУД РЕДКИХ И БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ 2000
  • Урванцев А.И.
RU2201289C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНОЙ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ 2001
  • Урванцев А.И.
RU2198948C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫХ ШЛАКОВ АЛЮМОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ 2012
  • Урванцев Анатолий Иванович
  • Урванцев Илья Анатольевич
  • Хохлов Александр Матвеевич
  • Дианов Андрей Олегович
RU2511556C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КПШС РАЗЛИЧНОГО СОРТОВОГО СОСТАВА С ПОМОЩЬЮ СУХОГО МЕТОДА ОБОГАЩЕНИЯ 2007
  • Павлов Анатолий Иванович
  • Губаев Илдар Самигуллович
  • Захаров Дмитрий Алексеевич
  • Комоликов Дмитрий Юрьевич
  • Цыкалов Михаил Иванович
  • Сонин Андрей Борисович
RU2370326C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ 1993
  • Урванцев Анатолий Иванович
  • Шмотьев Сергей Федорович
  • Черемисинов Виктор Александрович
  • Шихов Николай Владимирович
  • Журавский Игорь Викторович
  • Мушкетов Андрей Александрович
  • Васильев Виктор Петрович
  • Еланцев Юрий Степанович
RU2023035C1
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СУРЬМЯНЫХ РУД И ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2009
  • Соложенкин Петр Михайлович
  • Панченко Галина Михайловна
  • Михеев Григорий Владимирович
  • Бондаренко Евгений Витальевич
RU2425159C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УПОРНЫХ ПИРРОТИН-АРСЕНОПИРИТ-ПИРИТ-БЕРТЬЕРИТ-СТИБНИТОВЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД (ВАРИАНТЫ) 2023
  • Чернов Дмитрий Владимирович
  • Кухаренко Владимир Владимирович
  • Тумаков Валерий Михайлович
  • Елизаров Роман Григорьевич
  • Булгаков Сергей Викторович
  • Белый Александр Васильевич
  • Солопова Наталья Владимировна
  • Телеутов Анатолий Николаевич
  • Малашонок Александр Петрович
  • Максименко Владимир Владимирович
RU2807008C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ И ШЛАМОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО И ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА 2006
  • Валеев Валерий Хакимзянович
  • Калмукашев Сатвалде Ромазанович
  • Колесников Валерий Федорович
  • Колесников Станислав Валерьевич
  • Сомова Юлия Васильевна
RU2340403C2
КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД 2012
  • Сенкус Витаутас Валентинович
  • Коробейников Анатолий Прокопьевич
  • Сенкус Валентин Витаутасович
  • Конакова Нина Ивановна
  • Сенкус Василий Витаутасович
  • Полякова Дарья Александровна
  • Лаврентьев Виктор Николаевич
  • Стефанюк Богдан Михайлович
  • Дъячкова Тамара Васильевна
RU2531148C2
Применение оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве реагента-вспенивателя для обогащения алмазосодержащих руд 2019
  • Шишлов Олег Федорович
  • Трошин Дмитрий Петрович
  • Дождиков Сергей Александрович
  • Ивченко Дмитрий Геннадьевич
RU2718880C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 494 815 C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Изобретение относится к горнорудной промышленности, а именно к обогащению полезных ископаемых: руд черных, цветных редких и благородных металлов, неметаллических полезных ископаемых и техногенных образований. Способ обогащения полезных ископаемых включает дробление, измельчение, классификацию и сушку продуктов переработки полезных ископаемых перед электрической сепарацией. Сушку осуществляют при естественной положительной температуре продукта переработки и пониженном давлении 1-150 мм рт.ст. Выделяемую при фазовом переходе тепловую энергию возвращают обратно в процесс сушки продуктов переработки. Технический результат - повышение экологической безопасности, а также снижение энергозатрат на обогащение полезных ископаемых. 1 ил., 3 табл., 3 пр.

Формула изобретения RU 2 494 815 C1

Способ обогащения полезных ископаемых, включающий дробление, измельчение, классификацию, сушку продуктов переработки полезных ископаемых перед электрической сепарацией, отличающийся тем, что сушку осуществляют при естественной положительной температуре продукта переработки и пониженном давлении 1-150 мм рт.ст., а выделяемую при фазовом переходе тепловую энергию возвращают обратно в процесс сушки продуктов переработки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2494815C1

ОЛОФИНСКИЙ Н.Ф
Электрические методы обогащения
- М.: Недра, 1977, 246-250, 312-314
Способ регенерации песков из отработанных формовочных и стержневых смесей 1985
  • Булыгин Игорь Фомич
  • Габдулхаев Рафаэль Лутфулович
  • Комлев Алексей Михайлович
  • Урванцев Анатолий Иванович
SU1276424A1
Способ обогащения калийной руды 1990
  • Урванцев Анатолий Иванович
  • Журавский Игорь Викторович
  • Шихов Николай Владимирович
  • Мушкетов Андрей Александрович
  • Пикулин Валентин Алексеевич
SU1782666A1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНОЙ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ 2001
  • Урванцев А.И.
RU2198948C2
СУШИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОДУКТОВ 2008
  • Серков Сергей Викторович
RU2372570C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ВАКУУМНОЙ МАШИНЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И СУШКИ 2005
  • Проценко Валентин Прокофьевич
  • Ковалев Лев Кузьмич
  • Ковалева Наталья Львовна
RU2295676C2
DE 3626970 A1, 26.03.1987
Вопросы снижения энергозатрат в обогащении полезных ископаемых
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 494 815 C1

Авторы

Урванцев Анатолий Иванович

Урванцев Дмитрий Анатольевич

Урванцев Илья Анатольевич

Даты

2013-10-10Публикация

2012-04-06Подача