Способ нетравматичного извлечения сырья ювелирного демантоида методом избирательного химического травления Российский патент 2022 года по МПК B03B7/00 C04B41/00 

Изобретение относится к области горно-геологических технологий и заключается в способе обогащения пород, содержащих демантоид. Цель изобретения - извлечение сырья демантоида коренных месторождений посредством химического воздействия на горные породы, позволяющего бережно извлекать ювелирное кристаллосырье без нанесения механических повреждений и ухудшения его качества, наблюдаемого при использовании других известных методов извлечения кристаллосырья.

Демантоид является редкой и наиболее востребованной ювелирной разновидностью минерала группы граната. Крупнейшие в мире разведанные месторождения ювелирного демантоида находятся в России на Урале. Месторождения демантоида относятся к двум геолого-промышленным типам - гидротермально-метасоматическому (коренному) и россыпному. Коренные месторождения связаны с серпентинизированными ультраосновными породами и серпентинитами и представлены зонами мелких минерализованных трещин, которые часто заполнены жильной массой, состоящей из хризотил-асбеста и метаксита с включениями демантоида. В минерализованных трещинах отмечаются также магнетит, арагонит, кальцит, водные силикаты магния и магнезит. В россыпях помимо демантоида встречаются хромит, магнетит и другие тяжелые минералы. Россыпные месторождения демантоида на сегодняшний момент в значительной степени отработаны. В то же время запасы коренного Полдневского месторождения демантоида были оценены в 200 кг демантоида-сырца. Современные методы обогащения демантоидсодержащих руд включают: извлечение рудосодержащей жильной массы, циклы дробления и грохочения для измельчения крупных кусков горной породы, которые в дальнейшем отправляются на ручной разбор и механическое извлечение отдельных зерен демантоида. Помимо низкой производительности и высокой стоимости данных операций, важнейшим недостатком применения процессов дробления и грохочения при обогащении кристаллосырья является формирование вторичных пороков - механических трещин, существенно снижающих сортность извлекаемых монокристаллов демантоида и в целом приводящих к снижению экономических показателей горнодобывающих предприятий. В соответствии с техническими требованиями ОСТ-41-92-74 с уменьшением размеров бездефектной области камня сортность сырья, а также его стоимость значительно снижается. Таким образом, отсутствие метода извлечения кристаллосырья демантоида, позволяющего максимально сохранить бездефектные блоки кристаллов, приводит в отдельных случаях к полной потере целесообразности эксплуатации месторождений коренного геолого-промышленного типа.

Из существующего уровня техники известно устройство для обогащения песков с выделением демантоидов и драгоценных металлов (RU 2098189 С1, опубл. 10.12.1997). Описываемое устройство для обогащения песков состоит из 2-х ситного виброгрохота и отсадочной машины с двумя бункерами для концентрата различной крупности, дополнительной отсадочной машины, а также установки перечистки концентрата. Недостатком данного технического решения является то, что использование данного способа подходит для промывки демантоидсодержащих песков с выделением кристаллов демантоидов, однако для обогащения коренных месторождений данный способ не подходит ввиду крупности кусков горной породы, которая требует предварительного дробления и дезинтеграции.

Известен способ дробления горных пород, осуществляемый путем помещения блока породы в нагружающее устройство (дробил купли пресс) и раздавливания путем механического деформирования с одноосным нагружением (SU 1741885 A1, опубл. 23.06.1992). Недостатком данного технического решения является то, что при его осуществлении в породе возникают растягивающие (раскалывающие) напряжения и динамические нагрузки, что приводит к нарушению целостности и снижению качества добываемых кристаллов, которые имеют низкую сопротивляемость указанных видам приложения нагрузки. Кроме того, в объеме разрушаемого материала, находящегося в условиях одноосного сжатия, возникает сильная неоднородность напряженно-деформированного состояния, в результате чего разрушение сопровождается образованием и развитием протяженных трещин отрыва, разделяющих блок на цельные куски, требующие дополнительного измельчения. Кристаллы, попадающие в зоны отрыва с высокой концентрацией растягивающих напряжений, также разрушаются.

Также известен способ извлечения мелких кристаллов алмаза из кимберлитовой породы (RU 2057593 C1, опубл. 10.04.1996). Способ включает в себя измельчение кимберлитовой породы, ее циклическую обработку смесью равных объемов соляной, серной и плавиковой кислот, последующее выпаривание непрореагировавшей части кислот, промывку водой алмазо-кимберлитовой массы и ее сушку. Недостатком данного способа является то, что реагенты не подходят для извлечения демантоида из жильной массы, так как они агрессивно воздействуют на целевой продукт и приводят к повреждению поверхности кристаллов демантоида.

Ближайшим аналогом предложенного способа извлечения кристаллосырья демантоида из вмещающей его горной породы можно считать «Способ травления сырья ювелирного берилла методом избирательного химического травления», описанный в RU 2661134 C1. Данный способ заключается в предварительном минералогическом исследовании образцов берилла, промывке в проточной воде, а также постадийной обработке штуфных проб берилла Н₂О₂ (конц. 35%) и травлении комбинированным травителем, состоящим из HNO₃ (конц. 97,5%) и H₂SO₄ (конц. 92%). Однако предложенный метод извлечения не подходит для извлечения демантоида из содержащей его породы, так как берилл является устойчивым к воздействию концентрированных серной и азотной кислот, в то время как демантоид разрушается при длительном воздействии сильных минеральных кислот. В то же время серпентинит является химически стойким и может растворяться только в концентрированных соляной и серной кислотах.

Предлагаемый способ извлечения кристаллосырья представляет собой поэтапное воздействие различных химических реагентов на демантоидсодержащую руду, в результате которого происходит ее растворение и дезинтеграция без взаимодействия реагентов с целевым продуктом - демантоидом. Таким образом, предлагаемый в патенте способ обогащения демантоида позволяет бережно, без нанесения «травм» в виде механических повреждений и трещин, характерных для других способов извлечения кристаллосырья, оказывая химическое воздействие только на вмещающие породы, извлекать его отдельные кристаллы и сростки. При этом выбранные реактивы для травления химически не взаимодействуют с демантоидом, действуя выборочно только на его минеральные ассоциаты.

Пример применения предлагаемого способа нетравматичного извлечения кристаллосырья демантоида из вмещающей его жильной массы:

Для проведения эксперимента по предложенной схеме была взята проба демантоидсодержащей руды весом 2 кг, состоящая из асбестованного серпентинита с вкраплениями зерен демантоида, включений гидроксида железа, хризотил-асбеста, карбонатов, а также отдельные зерна демантоида от 3 до 9 мм в плотных «рубашках» из метаксита, сростки кристаллов, нодулы до 25 мм и их фрагменты. После промывки проточной водой для удаления загрязнений весь объем пробы был погружен в пластиковый контейнер и залит травителем - раствором HCl (конц. 36%, ХЧ). Спустя 20 минут травитель был слит, объем пробы промыт и залит раствором Н₂О₂ (конц. 20%, Ч) для дезинтеграции серпентинита. Спустя 2 суток в растворе наблюдалась густая кашеобразная масса, состоящая из обломков серпентинита, асбеста и продуктов их гидролиза, а также отдельные зерна демантоида, осажденные на дне. Далее объем пробы был промыт проточной водой, с помощью сита очищенные зерна демантоида, обладающие большей плотностью, чем продукты разложения жильной массы, осаждены на дне контейнера и извлечены; отдельные зерна были дочищены с применением щеток-крацовок, высушены и отправлены на дальнейшую обработку. Всего было извлечено 870 гр. демантоида-сырца, очищенного от вмещающей породы, с размерами отдельных кристаллов демантоида до 9-12 мм.

Изобретение относится к области горно-геологических технологий и заключается в способе обогащения пород, содержащих демантоид. Способ нетравматичного извлечения сырья ювелирного демантоида из рудной массы методом избирательного химического травления включает стадию промывки демантоидсодержащих руд проточной водой с целью удаления загрязнений, последовательное погружение руд сначала в раствор HCl концентрацией 36%, ХЧ на 20 минут для растворения карбонатов, промывку руды и затем погружение в раствор Н₂О₂ концентрацией 20%, Ч на 2 суток для дезинтеграции серпентинита, а также промывку дезинтегрированной породы с осаждением и последующим извлечением кристаллов демантоида. Технический результат – повышение эффективности бережного извлечения отдельных кристаллов и сростков демантоида, без нанесения «травм» в виде механических повреждений и трещин.

Способ нетравматичного извлечения сырья ювелирного демантоида из рудной массы методом избирательного химического травления, включающий стадию промывки демантоидсодержащих руд проточной водой с целью удаления загрязнений, последовательное погружение руд сначала в раствор HCl концентрацией 36%, ХЧ на 20 минут для растворения карбонатов, промывку руды и затем погружение в раствор Н₂О₂ концентрацией 20%, Ч на 2 суток для дезинтеграции серпентинита, а также промывку дезинтегрированной породы с осаждением и последующим извлечением кристаллов демантоида.