Способ доизвлечения алмазов из руд и промпродуктов и устройство для его осуществления Российский патент 2024 года по МПК C01B32/28 C09K11/02 G01N21/64 G01N21/91 G01N23/02 

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых и, в частности, к способам извлечения алмазов из руд и промпродуктов методом рентгенолюминесцентной сепарации, включающим предварительную обработку люминофорсодержащими реагентами-модификаторами.

Известен способ доизвлечения алмазов из руд и промпродуктов - хвостов обогащения, включающий обработку исходного сырья композицией из органической фазы и люминофора и извлечение алмазов фото- или рентгенолюминесцентной сепарацией. [Чантурия В.А., Двойчеикова 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].

Недостатком способа является то, что несмотря на то, что он способствует повышению извлечения алмазов, но 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 пиропа, эпидота, оливина и других минералов, на которых также происходит закрепление люминофорсодержащей композиции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ доизвлечения алмазов из руд и промпродуктов, включающий приготовление люминофорсодержащей композиции на основе неорганического люминофора и органической фракции, приготовление эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработку исходного алмазосодержащего материала эмульсией, 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 В03В 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 и ее механический вынос в доводочные операции, чем обусловлено снижение эффективности доводки и повышенный расход люминофора.

Технической задачей изобретения является увеличение извлечения алмазов, повышение качества алмазосодержащего концентрата, а также сокращение расхода люминофорсодержащей композиции.

Указанная цель обеспечивается созданием условий для устойчивого и селективного закрепления люминофорсодержащей композиции на поверхности алмазов.

Технический результат достигается тем, что в способе доизвлечения алмазов из руд и промпродуктов, включающем приготовление люминофорсодержащей композиции на основе неорганического люминофора и органической фракции, приготовление эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработку исходного алмазосодержащего материала приготовленной эмульсией, удаление избытка эмульсии и ее возврат в операцию приготовления эмульсии, извлечение алмазов рентгенолюминесцентной сепарацией с использованием амплитудно-кинетического метода разделения, обработку исходного алмазосодержащего материала приготовленной эмульсией проводят в вращающемся горизонтальном потоке при соотношении твердое - жидкое от 1:1 до 1:2,5 при температуре 35-45°С, при этом, после удаление избытка эмульсии проводят промывку алмазосодержащего материала водой при температуре 14-24°С.

Для осуществления способа служит устройство, включающее узлы для приготовление люминофорсодержащей композиции, приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработки исходного алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции, удаления избытка эмульсии, возврата избытка эмульсии в операцию приготовления эмульсии, рентгенолюминесцентный сепаратор, отличающееся тем, что устройство оснащено приспособлениями для подогрева эмульсии, промывки обработанного алмазосодержащего материала и приемником промывной воды, при этом узел обработки исходного алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции выполнен в виде вращающегося наклонного цилиндра с двумя разделенными между собой перфорированными участками для отвода кондиционной эмульсии и промывной воды.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема устройства для извлечения алмазов из руд и промпродуктов (фиг. 1).

Устройство содержит узел приготовления люминофорсодержащей композиции - 1, узел приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции - 2; приспособление для нагревания эмульсии - 3; загрузочное приспособление для подачи алмазосодержащего материала - 4: узел обработки исходного алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции, выполненный в виде вращающегося наклонного цилиндра - 5 приводимого во вращение валковым приводом - 6. Узел обработки исходного алмазосодержащего материала содержит перфорированный участок - 7 для отвода кондиционной эмульсии в расположенный под ним узел - 8 для сбора и возврата избытка эмульсии в узел приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции - 2. Узел обработки исходного алмазосодержащего материала содержит перфорированный участок - 9 для отделения промывной воды. Для подачи промывной воды и промывки обработанного алмазосодержащего материала служит приспособление - 10. Под перфорированным участком - 9 установлен приемник промывной воды - 11. Перфорированные участки - 7 и - 9 разделены сплошным участком для предотвращения смешивания избытка эмульсии и оборотной воды. Узел обработки исходного алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции сообщается с рентгенолюминесцентным сепаратором - 12. Загрузочное приспособление для подачи алмазосодержащего материала 4 оснащено нагревателем (на чертеже не показан).

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 массовом соотношении от 9:1 до 6:1. Неорганический люминофор смешивают и диспергируют при предпочтительном массовом соотношении с органической фракцией от 1:50 до 1:10.

Полученную композицию люминофора и органической фракции дозируют в узел приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции - 2, куда одновременно подают воду и раствор реагентов-диспергаторов, например, тринатрийфосфата или полифосфата натрия с концентрацией 1,0-1,5 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 образуется устойчивая люминофорсодержащая эмульсия, в которой зерна люминофора закрепляются на поверхности капель органической фазы (коллектора). Полученная эмульсия люминофорсодержащей композиции поступает в приспособление для нагревания – 3, где приобретает температуру 45-50°С.

Алмазосодержащие материалы, например, руда или промпродукт схемы обогащения - хвосты основной операции РЛС, через загрузочное приспособление - 4 подаются в узел обработки исходного алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции - 5, выполненный в выполненный в виде вращающегося наклонного цилиндра, приводимого во вращение валковым приводом - 6, где в режиме интенсивного перемешивания осуществляется их обработка водной эмульсией люминофорсодержащей композиции. Эмульсия люминофорсодержащей композиции после нагрева также направляется в узел обработки исходного алмазосодержащего материала - 5. За счет полученного тепла в узле обработки исходного алмазосодержащего материала - 5 эмульсией люминофорсодержащей композиции поддерживается температура 35-45°С. При низкой температуре в производственном помещении для достижения требуемой температуры в узле обработки исходного алмазосодержащего материала проводят подогрев алмазосодержащего материала нагревателем в загрузочном приспособлении - 4.

При обработке исходного питания в выбранном интервале температур органическая фаза с люминофором селективно закрепляется на поверхности кристаллов алмаза. После обработки исходного питания - алмазосодержащего продукта - избыток эмульсии отделяется на перфорированном участке - 7 узла обработки исходного алмазосодержащего материала и поступает в узел - 8 для сбора и возврата избытка эмульсии в узел приготовления эмульсии - 2. После отделения избытка кондиционной эмульсии алмазосодержащий материал с остатками эмульсии достигает перфорированного участка - 9, на котором проводится промывка обработанного материала водой при температуре 14-24°С, выполняемая приспособлением 10. Промывная вода собирается в приемник 11 и направляется в отвал или на регенерацию люминофорсодержащей композиции.

Обработанный алмазосодержащий материал поступает в сепаратор - 12, 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 им 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 направляются в операцию самоизмельчения.

Обработка исходного алмазосодержащего материала во вращающемся горизонтальном потоке при соотношении твердое-жидкое от 1:1 до 1:2,5 обеспечивает эффективное закрепление на алмазах люминофорсодержащей композиции высокое извлечение алмазов в концентрат. При соотношении твердое-жидкое менее 1:2,5 наблюдается формирование водного потока и унос эмульсии из рабочей зоны узла обработки исходного алмазосодержащего материала люминофорсодержащей эмульсией, вследствие чего эффективность закрепления люминофорсодержащей композиции на алмазах снижается, и извлечение алмазов в концентрат уменьшается (фиг. 2). При соотношении твердое-жидкое более 1:1 затрудняется доступ люминофорсодержащей эмульсии к зернам алмаза и эффективность процесса также существенно снижается (фиг. 2).

Обработка исходного алмазосодержащего материала при температуре 35-45°С обеспечивает эффективное закрепление люминофорсодержащей композиции на кристаллах алмаза за счет существенного снижения вязкости органической фазы и уменьшения гистерезиса смачивания. При температуре обработки менее 35°С положительный эффект практически не достигается. При температуре выше 45°С увеличивается покрытие люминофорами зерен кимберлита и селективность процесса РЛС существенно снижается (фиг. 3).

Промывка алмазосодержащего материала оборотной водой решает задачу удаления частично закрепившейся на поверхности гидрофобных минералов кимберлита люминофорсодержащей композиции. Проведение операции промывки при температуре 14-24°С после предварительного подогрева обеспечивает прочное закрепление люминофорсодержащей композиции на поверхности алмазов и ее удерживание в последующих операциях транспортировки и РЛС за счет снижения вязкости органической фракции и усиления гистерезиса смачивания. При температуре менее 14°С эффект отмывки поверхности гидрофобных минералов кимберлита не достигается и их извлечение концентрат значительно (фиг. 4), что вызывает увеличение затрат на доводочные операции. При температуре промывной воды более 24°С снижается удерживающая способность алмазов по отношению к люминофорсодержащей композиции и уменьшается покрытие их поверхности люминофорами, что в конечном итоге приводит к снижению извлечения алмазов в концентрат (фиг. 4).

Пример. Способ и устройство были апробированы в условиях операции рентгенолюминесцентной сепарации на сепараторе «Полюс-М». Исходная проба 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 исходного питания люминофорсодержащей эмульсией не проводили. Во второй серии опытов обработку смеси алмазов и минералов проводили в режиме прототипа - с применением перемешивания пробы мешалкой в вертикальном циркуляционном потоке низкой плотности (соотношение Т:Ж 1:6). 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 обработку пробы проводили в том же режиме в аппарате заявленной конструкции при поддержании соотношения Т:Ж 1:2 при температуре 14°С. В четвертой серии опытов обработку алмазосодержащего продукта эмульсией проводили в условия серии 3, но при температуре 40°С. В пятой серии опытов обработку проводили в условия серии 4 с использованием операции промывки обработанного алмазосодержащего продукта при температуре 20°С.

Анализ представленных в фиг. 5 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 9,3-11,6%.

Анализ полученных результатов показал, что в выбранных режимах не увеличивается или снижается извлечение кимберлита в концентрат и, соответственно, достигается существенное увеличение эффективности процесса, оцениваемого с использованием критерия эффективности К_Э, который рассчитывался как разность извлечения алмазов (ε_А) и извлечения кимберлита (ε_К), умноженного на коэффициент влияния качества на затраты на доводочные операции (1,5):

Анализ спектрально-кинетических характеристик извлеченных алмазов и зерен кимберлита показал, что повышение показателей сепарации достигается за счет увеличения на 15-20% интенсивности сигнала рентгенолюминесценции алмазов и снижения в 1,5-2 раза 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.

Изобретение относится к области добычи и переработки полезных ископаемых. В узле 1 готовят люминофорсодержащую композицию на основе неорганического люминофора и органической фракции. В узле 2 готовят эмульсию люминофорсодержащей композиции. Исходный алмазосодержащий материал обрабатывают приготовленной эмульсией в узле 5, выполненном в виде вращающегося горизонтального наклонного цилиндра с двумя разделенными между собой перфорированными участками: для отвода избытка эмульсии 7 и для отвода промывной воды 9, при соотношении твердое:жидкое от 1:1 до 1:2,5 и при температуре 35-45°С. Для подогрева эмульсии предусмотрено приспособление 3. Избыток эмульсии с перфорированного участка 7 удаляют в узел 8 и возвращают в узел 2. После удаления избытка эмульсии проводят промывку алмазосодержащего материала водой посредством приспособления 10 при температуре 14-24°С. Промывную воду собирают в приемнике 11. Обработанный и промытый алмазосодержащий материал подают в рентгенолюминесцентный сепаратор 12, где его разделяют на концентрат и хвосты с использованием амплитудно-кинетического метода разделения. Изобретение позволяет увеличить извлечение алмазов, повысить качество алмазосодержащего концентрата, а также сократить расход люминофорсодержащей композиции за счет создания условий для устойчивого и селективного закрепления люминофорсодержащей композиции на поверхности алмазов. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ доизвлечения алмазов из руд и промпродуктов, включающий приготовление люминофорсодержащей композиции на основе неорганического люминофора и органической фракции, приготовление эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработку исходного алмазосодержащего материала приготовленной эмульсией, удаление избытка эмульсии и ее возврат в операцию приготовления эмульсии, извлечение алмазов рентгенолюминесцентной сепарацией с использованием амплитудно-кинетического метода разделения, отличающийся тем, что обработку исходного алмазосодержащего материала приготовленной эмульсией проводят во вращающемся горизонтальном потоке при соотношении твердое:жидкое от 1:1 до 1:2,5 при температуре 35-45°С, при этом после удаления избытка эмульсии проводят промывку алмазосодержащего материала водой при температуре 14-24°С.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее следующие узлы: приготовления люминофорсодержащей композиции, приготовления эмульсии люминофорсодержащей композиции, обработки исходного алмазосодержащего материала приготовленной эмульсией, удаления избытка эмульсии, возврата избытка эмульсии в узел приготовления эмульсии, а также рентгенолюминесцентный сепаратор, отличающееся тем, что устройство оснащено приспособлениями для подогрева эмульсии, промывки обработанного алмазосодержащего материала и приемником промывной воды, при этом узел обработки исходного алмазосодержащего материала эмульсией люминофорсодержащей композиции выполнен в виде вращающегося горизонтального наклонного цилиндра с двумя разделенными между собой перфорированными участками: для отвода избытка эмульсии и для отвода промывной воды.