Способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения Российский патент 2022 года по МПК B03B7/00 B03B13/02 

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых и, в частности, к способам извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения, включающее обработку исходного сырья люминофорсодержащей композицией из люминофора и органической фазы и извлечение алмазов фото- или рентгенолюминесцентной сепарацией.

Известен способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов, включающий разделение исходного сырья по классам крупности и извлечение алмазов рентгенолюминесцентной сепарацией [Шлюфман Е.М., Миронов В.П., Гурва Л.А., Цхай Н.К. Состояние и перспективы радиометрической сепарации алмазов // Горный Журнал. - 2005. - 7. - С. 102-105].

Данный способ не обеспечивает извлечение алмазов, спектральные характеристики которых не полностью соответствуют настройкам рентгенолюминесцентных сепараторов или обладают слабым сигналом. Такими характеристиками обладают мало- и безазотные алмазы, а также алмазы с повышенным содержанием примесных элементов.

Известен способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения, включающий обработку исходного сырья люминофорсодержащей композицией из органической фазы и органического люминофора и извлечение алмазов фото- или рентгенолюминесцентной сепарацией [Чантурия В.А., Двойченкова Г.П., Морозов В.В., Яковлев В.Н., Ковальчук О.Е., Подкаменный Ю.А. Экспериментальное обоснование состава люминофорсодержащих композиций для извлечения нелюминесцирующих алмазов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019. № 1. С. 128-136 (прототип)].

Известный способ способствует повышению извлечения алмазов, спектральные характеристики которых не полностью соответствуют настройкам рентгенолюминесцентных сепараторов или характеризуются слабым сигналом. Однако, данный способ характеризуется высоким расходом люминофора и большим выходом в концентрат пиропа, эпидота, оливина и других минералов, на которых так же происходит закрепление люминофорсодержащей композиции.

Технической задачей изобретения является увеличение извлечения алмазов, повышение качества алмазосодержащего концентрата, а также сокращение расхода люминофорсодержащей композиции, а поставленная цель обеспечивается созданием условий для повышения селективности закрепления люминофорсодержащей композиции на поверхности алмазов.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения, включающем обработку исходного сырья люминофорсодержащей композицией, состоящей из органической фазы и органического люминофора и извлечение алмазов фото- или рентгенолюминесцентной сепарацией (РЛС), в качестве органического люминофора используют маслорастворимые вещества, а в составе органической фазы люминофорсодержащей композиции используют смесь высокомолекулярных и низкомолекулярных нефтепродуктов при этом люминофор растворяют в органической фазе в соотношении от 1:300 до 1:600, затем полученный раствора люминофора в органическом компоненте смешивают с водой в соотношении от 1:20 до 1:50 и приготавливают эмульсию с применением ультразвукового диспергирования, а обработку исходного сырья проводят приготовленной эмульсией, кроме того в качестве органического люминофора применяют вещества гомологического ряда аценов, например, тетрацен состава С₁₈Н₁₂. Технический результат достигается так же тем, что в качестве люминофора применяют вещества гомологического ряда алкилированных аминофталимидов, например, люминол {5-амино-2,3-дигидро-1,4-фталазиндион) состава C₈H₇N₃O₂, а в органическую фазу добавляют полярный неионогенный органический растворитель в соотношении с органической фазой от 1:20 до 1:10.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема устройства для извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения.

Устройство содержит приспособление для разделения исходного питания на классы крупности (грохота) - 1, емкости для обработки исходного питания люминофорсодержащей эмульсией - 2, приспособления для удаления люминофорсодержащей эмульсии (грохота) - 3, дозатора - 4 и рентгенолюминесцентного сепаратора - 5. Технологическая цепочка аппаратов 1-5 оснащена приспособлением для приготовления и дозирования люминофорсодержащей эмульсии, выполненной в виде двух последовательно установленных емкостей - 6 и 7 с мешалками, оснащенными дозаторами реагентов и воды, предназначенными для приготовления смеси люминофора с органической фазой из смеси высокомолекулярных (C₁₈-C₃₀) и низкомолекулярных (С₁₃-С₁₉) нефтепродуктов (емкость - 6) и для приготовления эмульсии (емкость - 7) и ультразвукого диспергатора - 8.

Для возврата эмульсии в технологический процесс установлен зумпф - 9 с возвратным насосом.

Способ реализуется следующим образом.

Алмазосодержащие руды или промпродукты, например хвосты основной операции РЛС, представляющие собой исходное питание, после разделения на классы крупности на грохоте - 1 подаются в емкость - 2, где в режиме интенсивного перемешивания осуществляется их обработка водной эмульсией люминофорсодержащей композиции. При обработке исходного питания органическая фаза люминофорсодержащей композиции селективно закрепляется на поверхности алмаза. После обработки исходного питания избыток люминофорсодержащей композиции отделяется на грохоте - 3.

Обработанный продукт поступает в сепаратор - 4, где с использованием рентгено- или фотолюминесцентного метода производят разделение алмазов и породных минералов. Закрепившаяся на поверхности алмазов люминофорсодержащая композиция генерирует оптический сигнал в области 380-680 нм, который обеспечивает извлечение в концентрат как природно люминесцирующих, так и не люминесцирующих кристаллов алмазов. Получаемый алмазосодержащий концентрат поступает на доводку, а хвосты направляются в операцию самоизмельчения.

Дозируемая в емкость - 2 люминофорсодержащая эмульсия приготавливается в емкости - 6 по специальной методике. Первоначально антрацен, тетрацен или люминол (марки ХЧ) дозируют и смешивают в массовом соотношении от 1:300 до 1:600 с органической фазой, представляющей собой смесь высокомолекулярных и низкомолекулярных нефтепродуктов, например, компонента средней дистиллятной фракции нефти и нефтяных масел. В качестве соответствующих компонентов органической фазы используют дизельное топливо «летнее» или смесь дизельного топлива «летнего» и мазута флотского Ф-5 в массовом соотношении от 10:1 до 20:1. В случае применения люминола в качестве дополнительного компонента органической фазы добавляют полярный неионогенный органический растворитель, например фенол или ацетон.

Полученную смесь дозируют в емкость - 7, куда одновременно подают воду и раствор реагента-диспергатора, например, полифосфата натрия. При этом поддерживают массовое соотношение между органической фазой и добавляемой водой от 1:5 до 1:20. Смесь подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом диспергаторе - 8, обеспечивающим интенсивное растворение органического люминофора в органическом компоненте и его диспергирование с образованием устойчивой масло-водной эмульсии. Полученная люминофорсодержащая эмульсия дозируется в емкость - 2. В ультразвуковой диспергатор 8 так же направляется люминофорсодержащая эмульсия, отделенная на грохоте - 3 от обработанного эмульсией исходного питания рентгенолюминесцентной сепарации и накапливаемая в зумпфе - 9.

Использование в качестве люминофора маслорастворимых веществ, а в составе органической фазы смеси высокомолекулярных и низкомолекулярных нефтепродуктов в условиях применения ультразвукового диспергирования обеспечивает растворение люминофора и образование устойчивой люминофорсодержащей эмульсии при смешивании с водой. Присутствие высокомолекулярных нефтепродуктов обеспечивает эффективное закрепление органической фазы эмульсии на поверхности алмазов и модификацию их спектральных характеристик.

Растворение люминофора в органической фазе в соотношении от 1:300 до 1:600 обеспечивает получение устойчивого и интенсивного сигнала люминесценции. При соотношении люминофора и органического компонента менее 1:600 резко снижается интенсивность сигнала из-за недостатка люминофора на поверхности алмаза. При соотношении люминофора и органического компонента более 1:300 интенсивность сигнала не практически не увеличивается (таблица 1).

При выдерживании заданных соотношений органический люминофор полностью растворяется в органической фазе, чем обеспечивается его селективное закрепление на кристаллах алмаза.

Выбор оптимальных режимов приготовления люминофорсодержащей эмульсии проводили с использованием сепаратора «Полюс-М». Установки режима рентгенолюминесцентной сепарации соответствовали применяемым в промышленных аппаратах. Для экспериментов использовали коллекцию алмазов (20 шт.), не извлекающихся в процессе рентгенолюминесцентной сепарации, а также безалмазной пробы хвостов рентгенолюминесцентной сепарации (100 кристаллов пиропа, оливина и эпидота, пикроильменита и других минералов).

Приготовление и использование для обработки исходного сырья эмульсии из органической фазы и воды при соотношении от 1:20 до 1:50 для обработки исходного сырья обеспечивает наиболее высокое извлечение алмазов (75-80%, таблица 2).

Наблюдение за процессом показало, что в выбранном режиме капли органической фазы эмульсии кинетически устойчивы и хорошо закрепляются на алмазах и практически не закрепляются на поверхности большинства породных минералов. При соотношении органической фазы и воды менее 1:50 извлечение алмазов снижается, поскольку существенно увеличивается время, необходимое для закрепления люминофорсодержащей эмульсии на алмазах. При соотношении органической фазы и воды более 1:20 наблюдалось снижение извлечения алмазов вследствие снижения устойчивости люминофорсодержащей эмульсии и ее расслаивания.

Наилучшие результаты были достигнуты при использовании в качестве органической фазы эмульсии дизельного топлива «летнего» а также смеси дизельного топлива «летнего» и мазута флотского Ф5 и в массовом соотношении более 10:1. В выбранных пределах соотношений обеспечивается максимальное закрепление люминофорсодержащей эмульсии на алмазах (таблица 2).

В качестве люминофора согласно выбранному техническому решению применяют вещества гомологического ряда аценов, например, антрацен состава C₁₄H₁₀ или тетрацен состава C₁₈H₁₂. Тетрацен имеет большую светимость по сравнению с антраценом.

При использовании качестве люминофора веществ гомологического ряда алкилированных аминофталимидов, например, люминола (5-амино-2,3-дигидро-1,4-фталазиндион) состава C₈H₇N₃O₂, достигается высокая эффективность сигнала люминесценции. Подача в качестве дополнительного компонента органической фазы полярного неионогенного органического растворителя в соотношении от 1:20 до 1:10, например, фенола или ацетона, обеспечивает хорошее растворение и усиление сигнала люминесценции люминола.

Подача в эмульсию реагента-диспергатора, например, тринатрийфосфата, повышает кинетическую устойчивость эмульсии и снижает количество закрепившейся на породных минералах люминофорсодержащей органической фазы эмульсии, не снижая аналогичный показатель для алмаза. Выбор оптимального расхода реагента-диспергатора - тринатрийфосфата проводился при использовании в качестве люминофора антрацена и люминола. Фазовый состав эмульсии соответствовал среднему: люминофор смешивали с органической фазой в массовом соотношении от 1:400 соотношение органической фазы и воды составляло 1:15. В интервале расходов от 1 до 1,5 г/л достигается максимальное повышение селективности сепарации (разность извлечений алмазов и минералов кимберлита увеличивается на 8-9%) (таблица 3).

Пример

Предложенный способ был опробован в условиях операции рентгенолюминесцентной сепарации на сепараторе «Полюс-М». Исходная проба содержала безалмазные хвосты 2-й стадии рентгенолюминесцентной сепарации (класс -6+3 мм) и 100 кристаллов алмаза той-же крупности, извлеченных из концентрата той же операции.

В первой серии опытов обработку исходного питания не проводили. Во второй серии опытов обработку смеси алмазов и минералов кимберлита проводили путем перемешивания с люминофорсодержащей композицией из антрацена и ВК-35 с использованием в качестве органической фазы эмульсии гексадекана, что соответствовало описанию в прототипе. В третьей серии опытов использовали предлагаемую технологию, предполагающую использование люминофорсодержащей эмульсии с применением дизельного топлива «летнего» при средних значениях соотношений или концентраций других компонентов (соотношении люминофора и органической фазы 1:400; соотношении раствора люминофора в органическом компоненте и воды 1:30). В четвертой серии опытов использовали технологию, описанную в п. 1, 2, 3 и 4 предложенного способа при соотношении полярного неионогенного органического растворителя в соотношении и органической фазы 1:15.

Анализ представленных в таблице 4 средних характеристики по извлечению алмазов при сепарации на приборе «Полюс-М» показывает, что использование предложенного способа за счет увеличения интенсивности сигнала люминесценции на алмазе и снижения интенсивности сигналов на минералах кимберлита позволяет достичь повышения извлечения алмазов на 15-19% при снижении извлечения в концентрат породных минералов на в 1,7-2,2 раза. Расход люминофоров (относительно описанной в прототипе технологии с использованием сцинтилляционного антрацена и люминофора К-35) снижается с 0,21 до 0,11 г/т алмазосодержащего продукта.

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых и, в частности, к способам извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения. Способ извлечения алмазов из руд и хвостов обогащения включает обработку исходного сырья люминофорсодержащей композицией, состоящей из органической фазы и органического люминофора, и извлечение алмазов фото- или рентгенолюминесцентной сепарацией, при этом в качестве органического люминофора используют маслорастворимые вещества, а в составе органической фазы люминофорсодержащей композиции используют смесь высокомолекулярных и низкомолекулярных нефтепродуктов, причем люминофор растворяют в органической фазе в соотношении от 1:300 до 1:600, затем полученный раствор люминофора в органическом компоненте смешивают с водой в соотношении от 1:20 до 1:50 и приготавливают эмульсию с применением ультразвукового диспергирования, а обработку исходного сырья проводят приготовленной эмульсией. Изобретение направлено на увеличение извлечения алмазов, повышение качества алмазосодержащего концентрата, а также сокращение расхода люминофорсодержащей композиции. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил., 1 пр.

1. Способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения, включающий обработку исходного сырья люминофорсодержащей композицией из люминофора и органической фазы и извлечение алмазов фото- или рентгенолюминесцентной сепарацией, отличающийся тем, что в качестве органического люминофора используют маслорастворимые вещества, а в составе органической фазы люминофорсодержащей композиции используют смесь высокомолекулярных и низкомолекулярных нефтепродуктов, при этом люминофор растворяют в органической фазе в соотношении от 1:300 до 1:600, затем полученный раствор люминофора в органическом компоненте смешивают с водой в соотношении от 1:20 до 1:50 и приготавливают эмульсию с применением ультразвукового диспергирования, а обработку исходного сырья проводят приготовленной люминофорсодержащей эмульсией.

2. Способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения по п. 1, отличающийся тем, что в качестве люминофора применяют вещества гомологического ряда аценов, например антрацен состава С₁₄Н₁₀ или тетрацен состава C₁₈H₁₂.

3. Способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения по п. 1, отличающийся тем, что в качестве люминофора применяют вещества гомологического ряда алкилированных аминофталимидов, например люминол (5-амино-2,3-дигидро-1,4-фталазиндион) состава C₈H₇N₃O₂, а в органическую фазу добавляют полярный неионогенный органический растворитель в соотношении с органической фазой от 1:20 до 1:10.