СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ СРОСТКОВ МИКРОКОМПОНЕНТОВ ЗОЛОТОРУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
METHOD OF LASER DISINTEGRATION OF GOLD ORE CONCENTRATE MICRO COMPONENT INTERGROWTHS

Изобретение относится к добыче и переработке тяжелых минералов из труднообогатимых рудных и комплексных россыпных месторождений, в частности с повышенным содержанием мелкого золота в сростках.
Известен способ сухого обогащения рудных материалов, который включает центробежно-ударное дробление-дезинтеграцию в центробежно-ударной дробилке, гравитационное разделение в гравитационно-воздушном классификаторе с получением крупной и мелкой фракций и шлама, сухую магнитную сепарацию фракций [1].
Способ не обеспечивает эффективного разрушения жестких структурных межзерновых связей в сростках и агрегатах рудных концентратов.
Известен способ извлечения из руд алмазов, в котором фракционирование дробленой руды по крупности осуществляют одновременно с его первичной виброконцентрацией с получением крупнозернистого и мелкозернистого концентратов и хвостового продукта. Додрабливание крупнозернистых продуктов обогащения осуществляют в режиме объемного сжатия [2].
Способ также не обеспечивает эффективного разрушения жестких структурных межзерновых и межагрегатных связей в сростках и агрегатах рудных концентратов размером частиц от 4 мм до 0,1 мкм.
Наиболее близким по выполняемой функции является способ извлечения золота при гидромеханизированной разработке песков глинистых россыпей и валунчатых окисленных руд кор выветривания, в котором разрушение глиняных катышей и кусочков валунчатой окисленной руды и раскрытие минерального зерна выполняют действием ударных волн, созданных электровзрывной обработкой и активацией [3].
Способ не обеспечивает эффективного разрушения жестких структурных межзерновых и межагрегатных связей в сростках и агрегатах рудных концентратов размером частиц от 4 мм до 0,1 мкм, так как при электрическом разряде происходит плазмообразование, которое приводит к разложению, фазовым переходам, спайкам и выгоранию некоторых ценных рудных компонентов.
Технический результат - повышение технологической эффективности процесса дезинтеграции и улучшение условий раскрытия мелких и тонкодисперсных агрегатов и сростков золотосодержащих минералов, а также повышение экологической безопасности переработки золотосодержащих руд.
Технический результат достигается тем, что в способе лазерной дезинтеграции сростков микрокомпонентов золоторудных концентратов, включающем раскрытие минерального зерна волновым воздействием, разрушение сростков выполняют влиянием электромагнитных волн с частотой излучения, формирующей длину волны Λ, кратную минимальному размеру зерна кварца h, при соотношении (2-3)Λ:h, и интенсивностью излучения, создающей на основе инверсионного пьезоэлектрического эффекта преобразования электромагнитной поляризации в упругую деформацию переменного напряжения на границе контакта кварцевого зерна с частицей золота, превышающего предельные напряжения сил сцепления кварцевого зерна и частицы золота, при этом температурный нагрев поверхности слоя концентрата не должен превышать температуры фазовых превращений кварцсодержащих минеральных включений, а толщина слоя концентрата не должна превышать расстояние затухания интенсивности излучения более чем в 2 раза.
Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу - повышение технологической эффективности процесса дезинтеграции и улучшение условий раскрытия мелких и тонкодисперсных агрегатов и сростков золотосодержащих минералов, а также повышение экологической безопасности переработки золотосодержащих руд.
На фиг.1 - общий вид одного из вариантов системы для выполнения способа; на фиг.2 - схема влияния волнового воздействия на границе контакта кварцевого зерна с золотом.
Выполнение способа осуществляется с помощью установки, включающей генератор 1 электромагнитного лазерного излучения с управляемым спектром генерации интенсивности и частоты излучения [4]. Зона обработки 2 концентрата 3 может располагаться в горизонтальной плоскости 4.
Способ выполняется следующим образом.
-8
p
В зоне обработки 2, расположенной в горизонтальной плоскости 4, размещается концентрат 3. Толщина слоя концентрата 3 не должна превышать расстояние затухания интенсивности электромагнитного лазерного излучения более чем в 2 раза. Генератор 1 электромагнитного излучения позиционируется над зоной обработки 2 и настраивается на необходимую частоту f и интенсивность I излучения. При минимальном размере зерна кварца 0,1 мкм длина волны Λ должна составлять, согласно отношению длины волны Λ к минимальному размеру зерна кварца h как (2-3)Λ:h, величину 0,03 мкм или 3·10 м. При скорости продольной волны V в кварце 5970 м/с частота f электромагнитного излучения, согласно формуле:
p
-8
11
-l
f=V/Λ=5970 м/c/3·10 м=1,99·10c,
11
-1
составит около 2·10 с. Интенсивность излучения должна создавать напряжение сжатия-растяжения, превышающее предельное напряжение σ сил сцепления зерна кварца и частицы золота. Интенсивность волны равна средней по времени энергии, переносимой волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению ее распространения. В изотропном случае это модуль среднего по времени вектора Умова-Пойнтинга. В рассматриваемой задаче модуль этого вектора совпадает с количеством энергии - интенсивностью [5]
,
где λ и µ - характеристики упругих свойств среды или компоненты Лямэ; |S| - относительная деформация в плоской продольной волне; |∂u/∂t| - колебательная скорость частиц в продольной волне, определяемая по формуле:
,
где u - амплитуда смещения частиц относительно положения равновесия; t - время.
Возникающие продольные и поперечные волны на основе инверсионного пьезоэлектрического эффекта преобразования электромагнитной поляризации в упругую деформацию переменного напряжения на границе контакта кварцевого зерна с золотом обеспечивают раскрытие минерального зерна. Температурный нагрев поверхности слоя концентрата не должен превышать температуры фазовых превращений кварцсодержащих минеральных включений [6] (например, минимальную температуру фазовых превращений имеют: пирит + кварц - 690°С; кварц серый - 573°С и т.д.).
Способ лазерной дезинтеграции сростков микрокомпонентов золоторудных концентратов позволяет осуществить избирательное воздействие на структурные связи агрегатов, содержащие кварц и мелкие (тонкие) частицы золота размером от 4 мм до 0,1 мкм.
Источники информации
1. Патент №2381079. Способ сухого обогащения рудных материалов.
2. Патент №2388545. Способ извлечения из руд алмазов.
3. Патент №2263152. Способ извлечения золота при гидромеханизированной разработке песков глинистых россыпей и валунчатых окисленных руд кор выветривания.
4. Патент №2288530. Способ управления спектром генерации и формирования плотности излучения геотехнологического лазера на основе магнитно-звукового пространственно-временного модулятора и геотехнологический лазер с управляемым спектром генерации.
5. Бархатов А.Н., Горская Н.В., Горюнов А.А., Гурбатов С.Н., Можаев В.Г., Руденко О.В. Акустика в задачах. - М.: Наука. Физматлит, 1996. - 336 с.
6. Краткий справочник по геохимии. Войткевич Г.В. и др. М., издательство «Недра», 1970 г. - 280 с.