СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РУД, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ Российский патент 2016 года по МПК C22B11/00 B03B7/00 C22B3/02 C22B3/04 

Группа изобретений относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к выщелачиванию благородных металлов из упорного золотосодержащего сырья.

Известно устройство переработки руд, содержащих благородные металлы, использующее электрогидравлическую обработку путем воздействия на руду, находящийся в жидкости, ударными волнами, образующимися при электрическом пробое жидкости для разрушения упорных частиц, и последующее выщелачивание благородных металлов (Котов Ю.А. и др. Комплексная переработка пиритовых отходов горно-обогатительных комбинатов наносекундными импульсными воздействиями. Доклады Академии Наук, 2000, т. 372, №5, с. 654-656). Устройство содержит электроды, погруженные в водяную взвесь руды благородных металлов и подключенные к импульсному источнику высокого напряжения. Для получения более крутых фронтов импульсов акустических ударных волн, возникающих в среде, источник напряжения может генерировать импульсы наносекундной длительности.

Недостатком этого устройства является необходимость ведения процесса в жидкой среде, что уменьшает производительность и увеличивает расход энергии, а также недостаточно высокое извлечение благородных металлов при выщелачивании, обусловленное недостаточным раскрытием сростков.

Известны устройства для повышения извлечения благородных металлов, использующие электромагнитные импульсы. В заявке на изобретение RU 2004139108 (заявка на изобретение «Микроволновая обработка руд», МПК C22B 1/00, опубл. 20.07.2015) предлагается использовать для воздействия энергию микроволновых импульсов. В заявке на изобретение RU 2004131862 (заявка на изобретение «СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЫСОКОЙ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ПОЛЯ И ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ С ЕГО ПОМОЩЬЮ, НАПРИМЕР, РАЗУПРОЧНЕНИЕ МНОГОФАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ», МПК C22B 1/00, опубл. 27.05.2005) предлагается использовать микроволновые импульсы большой мощности. Однако в этих изобретениях не используются физические механизмы вскрытия частиц благородных металлов, однозначно приводящие к полезному эффекту. Кроме того, использование СВЧ (микроволновых) импульсов уменьшает КПД устройства за счет дополнительного преобразования электрической энергии.

Известен способ переработки материалов, содержащих благородные металлы (патент РФ №2139142, «Способ переработки материалов, содержащих благородные металлы», МПК B03B 7/00, опубл. 10.10.1999), включающий рудоподготовку и выщелачивание, а перед выщелачиванием на материал воздействуют электромагнитным импульсом с амплитудой напряженности электрической компоненты поля большей электрической прочности материала и длительностью фронта импульса, меньшей времени формирования искрового разряда в воздушном зазоре, равном толщине обрабатываемого слоя материала. При этом воздействие может быть осуществлено серией импульсов.

Также, в указанном аналоге, способ осуществляется с помощью устройства, представляющего собой область с двумя дискообразными электродами, расстояние между которыми можно менять в широких пределах для обеспечения необходимой амплитуды напряженности электрической компоненты поля. Расстояние между электродами много меньше диаметра, что обеспечивает достаточную однородность электрического поля между ними. На этой установке с помощью регулировки зазора между электродами удается обеспечить амплитуду напряженности электрической компоненты поля 1-50 МВ/м.

Недостатком указанного способа является недостаточно высокое извлечение благородных металлов за счет неполного раскрытия сростков минералов и сравнительно высокая энергоемкость.

Из уровня техники известен способ, наиболее близкий по своей технической сущности к заявляемой группе изобретений (патент РФ №2176558, «Способ переработки материалов, содержащих благородные металлы», МПК B03B 7/00, опубл. 10.12.2001 г.), принятый в качестве прототипа и включающий в себя обработку электромагнитными импульсами материала с амплитудой напряженности электрической компоненты поля, большей электрической прочности материала, и длительностью фронта импульса, меньшей времени формирования искрового разряда в воздушном зазоре, равном толщине обрабатываемого слоя материала, и выщелачивание благородных металлов, при этом обработке электромагнитными импульсами подвергают материал, увлажненный водой в количестве, не большем, чем необходимо для заполнения водой пор в частицах материала, или обезвоженный до влажности, соответствующей количеству воды в порах материала. Увлажнение и обезвоживание производят до соотношения твердого к жидкому от 5:1 до 3:1. Воде, содержащейся в порах частиц материала, придают кислую или щелочную реакцию.

Указанный способ реализуется с помощью установки, включающей преобразователь сетевого напряжения, формирователь импульсов, высоковольтный трансформатор, электродную систему, при этом электродная система представляет собой область с двумя дискообразными электродами.

Недостатком прототипа является то, что конструкция указанной установки допускает ее использование только в лабораторных условиях, поскольку производительность установки менее одного килограмма в час.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении производительности извлечения благородных металлов, при воздействии на горную породу мощными электромагнитными импульсами за счет увеличении массы обрабатываемой горной породы, а также в более полном извлечении благородных металлов.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для обработки руд, содержащих благородные металлы, включает в себя генератор и электродную систему из двух электродов, причем первый электрод выполнен в виде проводящей ленты транспортера, снабженной на концах загрузочным и разгрузочным узлами, подвижной планкой, расположенной рядом с загрузочным узлом, и соединен с помощью подвижного контакта с генератором, второй электрод выполнен в виде плоской медной пластины квадратной формы с длиной стороны, равной ширине ленты транспортера, расположенной над первым электродом и соединенной с генератором.

Для обеспечения максимального воздействия электромагнитных импульсов на обрабатываемую руду скорость движения ленты транспортера выбирается в зависимости от вида руды в диапазоне от 0,05 до 0,2 м/с.

Выполнение одного электрода в виде снабженной на концах загрузочным и разгрузочным узлами проводящей ленты транспортера, а другого - в виде плоской медной пластины, расположенной на расстоянии не более 7 см над первым электродом, позволяет производить обработку руды в промышленных масштабах.

Расстояние между проводящей лентой транспортера и плоской медной пластиной, составляет не более 7 см, что позволяет создать в межэлектродной области напряженность поля, достаточную для реализации эффективного воздействия на обрабатываемую руду.

Планка предназначена для формирования слоя обрабатываемой руды, устанавливается на загрузочном узле проводящей ленты транспортера с возможностью подъема или опускания, и располагается поперек над проводящей лентой транспортера.

Также указанный технический результат достигается за счет того, что в способе обработки руды, содержащей благородные металлы, включающем в себя обработку увлажненной или обезвоженной обрабатываемой руды до соотношения твердого к жидкому от 5:1 до 3:1 электромагнитными импульсами с амплитудой напряженности электрической компоненты поля, большей электрической прочности материала, и длительностью фронта импульса, меньшей времени формирования искрового разряда в воздушном зазоре, равном толщине слоя материала, и выщелачивание благородных металлов, согласно изобретению обработку материалов производят электромагнитными импульсами длительностью импульса менее 1 нс, с длительностью фронта импульса менее 0,1 нс, частотой повторения импульсов более 1 кГц и амплитудой более 15 кВ.

Амплитуда напряженности импульсного поля, образованная между проводящей лентой транспортера и плоской медной пластиной, может составлять величину более 100 кВ/см. Однако за счет малой длительности импульса (менее 1 нс) локальный электрический пробой не успевает возникнуть. Импульсное поле одновременно воздействует на всю руду, которая находится между электродами.

Обработка материалов электромагнитными импульсами с указанными значениями длительности импульса, длительностью фронта импульса, частотой повторения импульсов и амплитудой обеспечивает более эффективное вскрытие частиц благородных металлов, и, как следствие, более полное их извлечение из обрабатываемой руды.

Заявляемая группа изобретений переработки руд, содержащих благородные металлы, может найти широкое применение в горнодобывающей промышленности для обогащения полезных ископаемых.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Заявляемый способ осуществляется с помощью заявляемого устройства, которое содержит генератор 1, электродную систему, содержащую первый электрод, выполненный в виде проводящей ленты транспортера 2, снабженной на концах загрузочным 3 и разгрузочным 4 узлами, и соединенную с помощью подвижного контакта 5 с генератором 1, и второй электрод, выполненный в виде плоской медной пластины 6 квадратной формы с длиной стороны, равной ширине ленты транспортера 2, и устанавливаемой на расстоянии не более 7 см над проводящей лентой транспортера 2. Также устройство содержит планку 7 для формирования слоя обрабатываемой руды 9, которая крепится к загрузочному узлу 3 с возможность подъема и опускания.

Обрабатываемая руда 9 - измельченная и увлажненная горная порода - поступает вначале на загрузочный узел 3 и с помощью планки 7 формируется слой обрабатываемой руды 9 необходимой толщины. При движении проводящей ленты транспортера 2 обрабатываемая руда 9 попадает в область между проводящей лентой транспортера 2 (первый электрод) и плоской медной пластиной 6 (второй электрод). В этой области обрабатываемая руда 9 подвергается воздействию наносекундных электромагнитных импульсов, подаваемых с генератора 1.

В процессе обработки происходит следующее. При обработке увлажненной руды мощными наносекундными импульсами в микрополостях с водой происходит импульсное нагревание воды и увеличение ее объема. Образуются микротрещины во вмещающей минеральной матрице, которые приводят к ее разрушению. К аналогичному эффекту приводит воздействие импульсов на микрочастицы извлекаемого металла. В результате совместного влияния двух вышеописанных факторов происходит более быстрое разрушение минеральной матрицы и прирост извлечения благородного металла - в диапазоне 20-30%.

После воздействия электромагнитных импульсов обработанная руда 9 поступает в разгрузочный узел 4 и далее на выщелачивание золота.

Проведенные исследования показали, что увеличивается извлечение золота и серебра из руды после облучения наносекундными электромагнитными импульсами. Результаты исследование представлены в таблице

Заявляемые способ и устройство переработки материалов, содержащих благородные металлы, в сравнении с прототипом, позволяют повысить производительность установки для переработки материалов, содержащих благородные металлы с увеличением эффективности их извлечения.

Изобретение относится к выщелачиванию благородных металлов из упорного золотосодержащего сырья. Перед выщелачиванием увлажненную или обезвоженную до заполнения пор водой руду подвергают воздействию наносекундных электромагнитных импульсов, имеющих следующие параметры: длительность - менее 1 нс, длительность фронта - менее 0,1 нс, частота повторения - более 1 кГц и амплитуда - более 15 кВ. Способ осуществляют на установке, включающей генератор и электродную систему из двух электродов, в которой первый электрод выполнен в виде проводящей ленты транспортера, второй электрод выполнен в виде плоской медной пластины квадратной формы, расположенной над первым электродом. Технический результат изобретения - повышение эффективности вскрытия вмещающей минеральной матрицы, содержащей благородные металлы за счет создания каналов и микротрещин, обеспечивающих доступ выщелачивающего раствора к частицам благородных металлов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ обработки материалов, содержащих благородные металлы, включающий обработку увлажненного или обезвоженного до влажности, соответствующей количеству воды в порах частиц материала, электромагнитными импульсами с амплитудой напряженности электрической компоненты поля, большей электрической прочности материала, длительностью фронта импульса, меньшей времени формирования искрового разряда в воздушном зазоре, равном толщине слоя материала, и выщелачивание благородных металлов, отличающийся тем, что обработку упомянутого слоя материала производят импульсами длительностью менее 1 нс, с длительностью фронта импульса менее 0,1 нс, частотой повторения импульсов более 1 кГц и амплитудой более 15 кВ.

2. Устройство для обработки материалов, содержащих благородные металлы, содержащее генератор наносекундных импульсов и электродную систему из двух электродов, отличающееся тем, что один из электродов системы выполнен в виде снабженной на концах загрузочным и разгрузочным узлами проводящей ленты транспортера, а второй электрод выполнен в виде плоской пластины квадратной формы с длиной стороны, равной ширине ленты транспортера, расположенной на расстоянии не более 7 см над проводящей лентой транспортера.