Способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов Российский патент 2023 года по МПК B03B13/02 

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых и в частности к способам извлечения алмазов из руд и промпродуктов методом рентгенолюминесцентной сепарации, включающим предварительную обработку исходного сырья люминофорсодержащей эмульсией.

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].

Данный способ способствует повышению извлечения алмазов, спектральные характеристики которых не полностью соответствуют настройкам рентгенолюминесцентных сепараторов или характеризуются слабым сигналом. Кроме того данный способ характеризуется высоким расходом люминофора и большим выходом в концентрат минералов кимберлита, на которых так же происходит закрепление люминофорсодержащей композиции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов, включающий приготовление люминофорсодержащей композиции на основе неорганического люминофора и органической фракции, приготовление эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработку алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции, удаление избытка эмульсии и ее возврат в операцию приготовления эмульсии, извлечение алмазов рентгенолюминесцентной сепарацией с использованием амплитудно-кинетического метода разделения [Патент RU 2754403 C1, МПК B03B 13/02, 2021, Способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов, Чантурия В.А., Морозов В. В., Двойченкова Г.П. и др. (прототип)].

Недостатком данного способа является недостаточно прочное закрепление люминофорсодержащей композиции на алмазах, поверхность которых покрыта гидрофильными пленками и, как следствие, потери таких алмазов в процессе рентгенолюминесцентной сепарации.

Технической задачей изобретения является увеличение извлечения алмазов, без снижения качества алмазосодержащего концентрата. Поставленная цель достигается созданием условий для интенсивного закрепления люминофорсодержащей композиции на гидрофобизированной поверхности алмазов.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения алмазов из руд и промпродуктов, включающем приготовление люминофорсодержащей композиции на основе неорганического люминофора и органической фракции, приготовление эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработку алмазосодержащего материала эмульсией, удаление избытка эмульсии и ее возврат в операцию приготовления эмульсии, извлечение алмазов рентгенолюминесцентной сепарацией с использованием амплитудно-кинетического метода разделения, проводят диафрагменный электролиз минерализованной технической воды с получением анолита и католита, исходный алмазосодержащий материал предварительно обрабатывают анолитом при рН среды от 3,5 - 4,5, после обработки избыток анолита отделяют от алмазосодержащего материала и смешивают с католитом, смесь отстаивают, отделяют осветленную водную фазу от образовавшихся осадков и возвращают в операцию электролиза технической воды, при этом добавками анолита поддерживают рН эмульсии в диапазоне 4,5 -6,5.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема устройства, реализующего заявляемый способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов.

Устройство содержит узел приготовления люминофорсодержащей композиции -1, узел приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции -2; узел обработки алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции -3; узел предварительной обработки алмазосодержащего материала анолитом -4; диафрагменный электролизер -5; установленный между узлом предварительной обработки алмазосодержащего материала анолитом -4 и узлом обработки алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции -3; сетчатый дозатор -6; рентгенолюминесцентный сепаратор -7; узел приема и возврата кондиционной эмульсии -8 в узел приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции -2; осветлитель технической воды -9.

Способ реализуется следующим образом.

Подготовленный неорганический люминофор в узле приготовления люминофорсодержащей композиции -1 смешивают с органической фракцией, состоящей, например, из тяжелого газойля каталитического крекинга и дизельной технической фракции в весовом соотношении от 9:1 до 6:1. Неорганический люминофор смешивают с органической фракцией или диспергируют в ней при предпочтительном массовом соотношении люминофор - органическая фракция от 1:50 до 1:10.

Полученную композицию люминофора и органической фракции дозируют в узел приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции -2, куда одновременно подают техническую воду и раствор реагентов-диспергаторов, например, тринатрийфосфата или полифосфата натрия с концентрацией 1–1,5 мг/л. При этом поддерживают предпочтительное соотношение между массами приготовленной смеси люминофорсодержащей композиции и добавляемой воды от 1:50 до 1:20. В режиме интенсивного перемешивания или ультразвукового диспергирования образуется устойчивая люминофорсодержащая эмульсия, в которой зерна люминофора закрепляются на поверхности капель органической фазы (коллектора). Полученная эмульсия люминофорсодержащей композиции поступает в узел обработки алмазосодержащего материала -3.

Алмазосодержащие материалы, например, хвосты основной операции РЛС, через загрузочное приспособление подаются в узел предварительной обработки алмазосодержащего материала -4, куда подается анолит, получаемый в прианодном пространстве диафрагменного электролизера -5. Часть анолита подается из диафрагменного электролизера -5 в узел приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции -2. После обработки анолитом алмазосодержащий материал отделяют от избытка анолита на сетчатом дозаторе -6 и направляют в узел обработки алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции -3. После обработки эмульсией и отделения от избытка эмульсии алмазосодержащий материал направляют в рентгенолюминесцентный сепаратор -7, где с использованием рентгено- или фотолюминесцентного метода производят разделение алмазов и породных минералов с получением алмазосодержащего концентрата и хвостов. Закрепившаяся на поверхности алмазов люминофорсодержащая композиция генерирует оптический сигнал в области 380-680 нм с необходимыми спектрально-кинетическими характеристиками, который обеспечивает извлечение в концентрат как аномально, так и слабо люминесцирующих кристаллов алмазов. Получаемый алмазосодержащий концентрат поступает на доводку, а хвосты направляют в операцию самоизмельчения.

Отделенный в узле обработки алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции -3 избыток эмульсии направляют в узел приема и возврата кондиционной эмульсии -8 и возвращают в узел приготовления люминофорсодержащей эмульсии -2.

Избыток анолита, отделяемый на сетчатом дозаторе -6, направляют в осветлитель технической воды -9, куда одновременно направляется католит, получаемый в катодном пространстве диафрагменного электролизера -5.

При диафрагменном электролизе минерализованной технической воды -5 получают анолит с рН от 2,5 до 5,5 и католит с рН 9,3 – 11,8. Предварительная обработка исходного алмазосодержащего материала анолитом при рН среды от 3,5 - 4,5, обеспечивает растворение с поверхности алмазов гидрофилизирующих покрытий из карбоната кальция и магния, что приводит к восстановлению природной гидрофобности алмаза, повышает эффективность закрепления на ней применяемого собирателя и увеличивает флотируемость алмазов (табл.1).

При значениях рН анолита более 4,5 положительный эффект от обработки практически не наблюдается. При рН анолита менее 3,5 (кислая среда) происходит растворение минералов кимберлита, водная фаза насыщается катионами кальция и магния и эффект очистки поверхности и восстановления гидрофобности алмазов снижается (табл.1).

Результатами визиометрического анализа на приборе «Луч-1Ф» показано, что обработка гидрофильных алмазов анолитом - продуктом электрохимического кондиционирования оборотной воды, полученным в анодном режиме электролиза, обеспечивает очистку поверхности алмазов от минеральных пленок на 59,8-66,4%. Эффект очистки поверхности гидрофильных алмазов после обработки анолитом подтверждается увеличением покрытия поверхности алмазов люминофорами в 1,4 – 2,5 раза (измерения проведены на приборе «Луч-1Ф» с использованием методики визиометрического анализа).

Отделение избытка анолита от алмазосодержащего материала обеспечивает поддержание высокой концентрация люминофорсодержащей композиции в узле обработки алмазосодержащего материала эмульсией. Механический вынос анолита с кимберлитом приводит смещению рН среды до 6,5. Добавками анолита в приготавливаемую эмульсию поддерживают рН эмульсии в диапазоне 4,5 -5,5. Щелочность среды существенно влияет на процессы взаимодействия органической фазы люминофорсодержащей композиции с поверхностью алмаза. Наилучшие условия взаимодействия люминофорсодержпщей композиции с поверхностью алмаза достигаются при рН среды в диапазоне 4,5 -6,5, при котором достигается максимальное покрытие поверхности кристаллов алмаза люминофорами и, как следствие, максимальное извлечение алмазов в процессе РЛС (табл. 2).

Смешивание избытка анолита, отделяемого от алмазосодержащего материала с католитом, отстаивание смеси и отделение осветленной водной фазы от образовавшихся осадков с ее последующим возвращением в операцию электролиза технической воды обеспечивает ведение процесса в замкнутом цикле с минимальным расходом свежей воды.

Пример.

Cпособ был апробирован в условиях операции рентгено-люминесцентной сепарации на сепараторе «Полюс-М». Исходная проба алмазосодержащего материала была получена путем смешивания безалмазного хвостового продукта 2-й стадии рентгенолюминесцентной сепарации (класс –3 +1,5 мм) и 20 кристаллов алмаза той же крупности. При составлении баланса использовали измеренную массу кристаллов алмазов и зерен кимберлита, извлеченных в концентрат и хвосты

В первой серии опытов обработку алмазосодержащего материала - смеси алмазов и минералов кимберлита люминофорсодержащей эмульсией не проводили. Во второй серии опытов подготовку алмазосодержащего материала в проводили в режиме прототипа – без промывки алмазосодержащего материала. Для обработки применяли эмульсию люминофорсодержащей композиции из люминофора Э-515-115 и органической фазы (коллектора) - смеси тяжелого газойля каталитического крекинга и дизельной технической фракции в массовом соотношении 5,66:1 (15% дизельной технической фракции в смеси) в водном растворе полифосфата натрия концентрацией 1,5 г/л. В третьей серии опытов подготовку пробы проводили с применением операции предварительной обработки алмазосодержащего материала анолитом при рН = 4,0. В четвертой серии опытов обработку алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции проводили в условия серии 3, но при добавлении анолита в узел приготовления эмульсии при рН = 5,5.

Анализ представленных в табл.3 результатов сепарации алмазосодержащего продукта – хвостов основной операции РЛС на приборе «Полюс-М» в динамическом режиме показывает, что использование предложенного способа позволяет повысить извлечения алмазов на 7,8-9,5%.

Критерий селективности рассчитывался как разность извлечения алмазов (ε_А) и умноженного на коэффициент влияния качества на затраты на доводочные операции (1,5) извлечения кимберлита (ε_К):

К_Э = ε_А -1,5* ε_К

При этом не происходит или снижается извлечение кимберлита в концентрат и, соответственно, достигается существенное увеличение селективности процесса. Анализ спектрально-кинетических характеристик извлеченных алмазов показал, что повышение показателей сепарации достигается за счет увеличения на 12-15% интенсивности сигнала рентгенолюминесценции алмазов без усиления интенсивности сигнала от кимберлита при выдерживания длины волны, свертки и соотношения быстрой и медленной компонент сигнала люминесценции обработанных алмазов в пределах диапазона настроек параметров анализатора, соответствующего режиму извлечения в концентрат.

Предложенное изобретение относится к области добычи полезных ископаемых и в частности к способам извлечения алмазов из руд и промпродуктов методом рентгенолюминесцентной сепарации, включающим предварительную обработку исходного сырья люминофорсодержащей эмульсией. Способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов включает приготовление люминофорсодержащей композиции на основе неорганического люминофора и органической фракции, приготовление эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработку исходного алмазосодержащего материала люминофорсодержащей эмульсией, удаление избытка эмульсии и ее возврат в операцию приготовления эмульсии, извлечение алмазов рентгенолюминесцентной сепарацией с использованием амплитудно-кинетического метода разделения. Проводят диафрагменный электролиз минерализованной технической воды с получением анолита и католита. Алмазосодержащий материал предварительно обрабатывают анолитом при рН среды от 3,5-4,5, после обработки избыток анолита отделяют от алмазосодержащего материала и смешивают с католитом, смесь отстаивают, отделяют осветленную водную фазу от образовавшихся осадков и возвращают в операцию электролиза технической воды. Добавками анолита поддерживают рН эмульсии в диапазоне 4,5-6,5. Технический результат - увеличение извлечения алмазов без снижения качества алмазосодержащего концентрата. 1 ил., 3 табл., 1 пр.

Способ извлечения алмазов из руд и промпродуктов, включающий приготовление люминофорсодержащей композиции на основе неорганического люминофора и органической фракции, приготовление эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработку исходного алмазосодержащего материала люминофорсодержащей эмульсией, удаление избытка эмульсии и ее возврат в операцию приготовления эмульсии, извлечение алмазов рентгенолюминесцентной сепарацией с использованием амплитудно-кинетического метода разделения, отличающийся тем, что проводят диафрагменный электролиз минерализованной технической воды с получением анолита и католита, алмазосодержащий материал предварительно обрабатывают анолитом при рН среды от 3,5-4,5, после обработки избыток анолита отделяют от алмазосодержащего материала и смешивают с католитом, смесь отстаивают, отделяют осветленную водную фазу от образовавшихся осадков и возвращают в операцию электролиза технической воды, при этом добавками анолита поддерживают рН эмульсии в диапазоне 4,5-6,5.