СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ ЛИПКОСТНОЙ СЕПАРАЦИИ
METHOD OF PROCESSING DIAMOND-BEARING CONCENTRATES BY GREASE SEPARATION

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к методам обогащения на жировых аппаратах (липкостной сепарации), и может быть использовано при переработке алмазосодержащих руд.
Известен способ обогащения алмазосодержащих концентратов, включающий жировой процесс, обработку концентрата жирового процесса горячей водой и каустической содой (Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых. Технологии обогащения полезных ископаемых. - Том 2. / Москва: МГГУ, 2006, с.162-164.) и последующие доводочные операции.
Известен также способ доводки, при котором концентрат липкостной сепарации обрабатывают горячей водой с последующим удалением жидкой фазы (липкого состава), твердую фракцию подвергают стадиальной десорбции, при этом на первой стадии концентрат промывают неоднократно 3% раствором жидкого стекла, а на второй стадии - горячей водой до полного обезжиривания (Методы отбора и обработки проб при поисках месторождений алмазов / ЦНИГРИ, М., Недра, 1984. стр.128-131).
Данный метод очистки жировой мази с кристаллов недостаточно эффективен вследствие необходимости производства и регенерации реагентов, которые являются весьма энергоемкими процессами. Кроме того, схема достаточно сложна и недостаточно эффективна, использовать сложное оборудование для малых загрузок нецелесообразно.
Известен способ доводки концентратов тяжелосредного обогащения липкостной сепарацией, применяемый в компактной установке в контейнерном исполнении компании BATEMAN (http://lur.khv.ru/bateman/). Концентрат, снятый с жировой ленты, подают в бак жировой сепарации. Температура воды в баке жировой сепарации поддерживается на уровне 85°С-90°С.. Расплавленный жир всплывает к поверхности воды, перетекает на сторону слива и далее в отделение для хранения, которым оборудован бак жировой сепарации. Концентрат накапливается в донной части бака жировой сепарации, откуда он удаляется для обезжиривания при помощи непенящегося моющего средства.
Однако данный метод очистки жировой мази с кристаллов недостаточно эффективен, т.к. при его применении в водном растворе происходит частичное омыление органических составляющих жировой мази, которые при удалении жидкой фазы оседают на поверхности алмазов в виде пленок, твердеющих при высокотемпературной сушке. Продукты сгорания органических компонентов жировой мази образуют на поверхности алмазных кристаллов устойчивую светонепроницаемую пленку, уменьшающую интенсивность свечения кристаллов, что нарушает селективность разделения алмазов и сопутствующих минералов процессами РЛС, снижает эффективность магнитной и электрической сепарации, а также делает невозможным процесс трибоэлектросепарации, препятствуя контакту алмазной поверхности с заряжающим лотком. Кроме того, процесс высокотемпературной сушки алмазосодержащих концентратов липкостной сепарации, содержащих достаточно большое количество органических компонентов из остатков жировой мази определенного состава, часто сопровождается самовозгоранием обжигаемого сырья, что многократно увеличивает плотность образующейся пленки на поверхности кристаллов, делая практически невозможным их дальнейшее извлечение методом РЛС
Наиболее близким техническим решением является способ доводки алмазосодержащих концентратов липкостной сепарации, применяемый на ОФ рудника "Премьер" в ЮАР (Фишман М.А., Зеленев В.И. «Практика обогащения руд цветных и редких металлов». Том V. М., Недра, 1967, стр.235-236) включающий удаление липкого состава обработкой в горячей воде, обработку каустической содой, измельчение в шаровой мельнице для истирания оставшейся породы и направление концентрата на дальнейшие обогатительные доводочные операции
Данный метод очистки жировой мази с кристаллов недостаточно эффективен вследствие большой адгезии мази к поверхности кристалла и вероятности механического повреждения алмазных кристаллов в процессе измельчения.
Техническим результатом заявляемого изобретения является улучшение качества поверхности кристаллов алмазов, повышающее эффективность последующих обогатительных доводочных процессов, что позволяет увеличить количество и стоимость конечной продукции.
2
2
Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа обработки алмазосодержащих концентратов липкостной сепарации, включающего удаление липкого состава, обработку концентрата реагентами, отмывку горячей водой, обработку концентрата проводят эмульсией на основе солярового масла и ПАВ с последующей обработкой дополнительным реагентом, после отмывки горячей водой проводят высокотемпературную обработку, а обработку дополнительным реагентом проводят отмывкой раствором этого же ПАВ. Эмульсия содержит, об.ч.: 10 частей солярового масла и 1 части 30%-ного раствора ПАВ. Возможно добавление в состав эмульсии 0,5 об.ч. щелочного продукта электролиза воды с рН>10, в качестве ПАВ возможно применить моющее средство, в котором массовая доля силикатов в пересчете на SiO составляет не менее 3%, общая щелочность в пересчете на NaO составляет не менее 36,0%, показатель концентрации водородных ионов, единиц рН, составляет не менее 10,5, а массовая доля спирторастворимых веществ не менее 1,5%. Проведение способа обработки алмазосодержащих концентратов вышеуказанным способом из патентной и технической литературы не выявлено, что свидетельствует о новизне заявляемого способа.
Опытом работы цеха доводки и результатами исследований установлено, что после высокотемпературной сушки техногенные органические пленки изменяют природные поверхностные и объемные свойства кристаллов, в том числе снижая их естественную интенсивность люминесценции, что, в свою очередь, приводит к снижению эффективности процесса РЛС и увеличению потерь алмазов с хвостовыми продуктами.
Также следует отметить, что кислотостойкие пленки продуктов сгорания органических веществ на поверхности алмазов препятствуют их контакту с кислотами в процессе окончательной доводки, усложняя или делая невозможным этот процесс, снижая конечную степень очистки кристаллов и, соответственно, стоимость алмазной продукции.
Эмульсия солярового масла и ПАВ позволяет вначале растворить органические примеси на поверхности алмаза, а затем перевести их в водную фазу с последующим удалением в процессе промывки.
Возможно добавление в состав эмульсии 0,5 об.ч. щелочного продукта электролиза воды с рН>10. Целесообразность введения католита в эмульсию нефтепродукта обусловлена его специфической способностью при взаимодействии с мазью «размягчать» ее, а также активацией действия ПАВ в щелочной среде.
Способ осуществляется следующим образом. Липкий состав с поверхности кристаллов удаляют в горячей воде, затем концентрат обрабатывают эмульсией (10 частей солярового масла и 1 части 30%-ного ПАВ), далее отмывают 1%-ным раствором ПАВ, обрабатывают (возможно, орошением на грохоте) горячей водой и сушат при температуре не ниже 120°С. Обработанный таким образом концентрат направляется на дальнейшие специальные доводочные операции (электросепарация, магнитная сепарация, РЛС, трибоэлектросепарация и химические методы).
Эксперименты по определению расхода эмульсии и кратности ее использования в промышленных условиях выполнены при обработке руды трубки «Интернациональная» с учетом результатов, полученных в процессе лабораторных и стендовых исследований.
В ходе эксперимента для разовой обработки использовалось ~15 литров концентрата сепаратора липкостного барабанного СЛБ. Для обработки концентратов СЛБ на весь период испытаний была приготовлена эмульсия следующего состава: на 20 литров дизельного топлива (соляровое масло) добавлено 2 литра 30%-ного водного раствора ПАВ типа «ТЕМП», обработка проводилась при температуре 60-70°С в течение 1-2 минут. Для промывки алмазосодержащих концентратов после их обработки в эмульсии использованы последовательно 1%-ный раствор ПАВ при температуре 60-70°С в течение 1 минуты, и вода с температурой не ниже 60°С (каждая процедура сопровождалась удалением используемой жидкости). Ежедневно использовалась одна и та же эмульсия, после каждой процедуры обработки замерялась плотность отработанной эмульсии с помощью плотномера для определения степени ее насыщения растворенными продуктами. Технические потери эмульсии восполнялись каждый раз после обработки алмазного концентрата в количестве 0,5 литра.
Проведенными испытаниями установлена возможность многократного использования эмульсии для обработки алмазных концентратов. После ее использования в течение 10 смен ухудшения качества обработки концентратов и алмазных кристаллов не наблюдалось. Таким образом, с учетом возмещения технологических потерь расход эмульсии в период испытаний ориентировочно составил 25-30 литров за 10 смен, при этом полного насыщения эмульсии мазью не отмечено. Ожидаемый расход эмульсии на тысячу тонн исходной руды составит 1,6 литра. Продолжительность обработки алмазосодержащих концентратов не превышает 1-3 минут. Сокращается время сушки обработанных эмульсией концентратов при снижении температурного режима. При температуре 150-200°С время сушки концентрата, обработанного эмульсией, составляет 5-10 минут против 30-40 минут для концентрата, отмытого горячей водой с содой.
В таблице представлены результаты очистки алмазных кристаллов в условиях предложенного способа при переменном объемном соотношении дизельного топлива (солярового масла) и 30%-ного водного раствора ТЕМП-100Д, марка А.
атомн.
алм.
орг.
Оценка качества поверхности алмазных кристаллов проведена по данным рентгено-фотоэлектронной спектроскопии (РФС), позволяющей определить в поверхностном слое содержания (%) «алмазного» (С) и «органического» (С), на основании которых рассчитан показатель
<mrow><mi>к</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>С</mi><mrow><mi>о</mi><mi>р</mi><mi>г</mi><mo>.</mo></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>С</mi><mrow><mi>а</mi><mi>л</mi><mi>м</mi><mo>.</mo></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mi>%</mi></mrow>
Эффективность очистки (Е) поверхности алмазных кристаллов от мази рассчитывается следующим образом:
<mrow><mi>E</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>К</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>б</mi><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>к</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>м</mi><mi>а</mi><mi>з</mi><mi>ь</mi><mi>ю</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>К</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>м</mi><mi>ы</mi><mi>в</mi><mi>а</mi><mtext> </mtext><mi>м</mi><mi>а</mi><mi>з</mi><mi>и</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>К</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>о</mi><mi>б</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>б</mi><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>к</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>м</mi><mi>а</mi><mi>з</mi><mi>ь</mi><mi>ю</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mi>%</mi></mrow>
Из экспериментальных данных (таблица) видно, что наиболее эффективно отмыв (очистка) поверхности алмазов наблюдается при использовании эмульсии из дизельного топлива (солярового масла) и водного раствора ТЕМП-100Д, марка А с концентрацией 30% при соотношении компонентов от 1:0,075 до 1:0,12, при этом эффективность очистки поверхности алмазов изменяется в пределах 86,3; 86,9 и 85,9% при среднем значении 86,4%.
Уменьшение количества водного раствора ТЕМП-100Д в эмульсии за счет изменения соотношения дизельного топлива (солярового масла) к ТЕМП-100Д до 1:0,05 снижает эффективность очистки от липкой мази алмазов при обработке их эмульсией до 75,5% (таблица, оп. №1).
Увеличение соотношения в эмульсии дизельного топлива (солярового масла) и водного 30%-ного раствора ТЕМП-100Д до 1:0,15; 1:0,3 и 1:1, как видно из таблицы, приводит к уменьшению эффективности очистки поверхности алмазов от липкой мази до 65,9; 60,8 и 35,1% (таблица, оп. №5, 6, 7).
Таблица
Степень очистки поверхности алмазов в зависимости от соотношения фаз эмульсии по заявленному способу
№ оп.
Соотношение фаз эмульсии по объему: <maths num="3"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mi>с</mi><mi>о</mi><mi>л</mi><mi>я</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>м</mi><mi>а</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>о</mi></mrow><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><mn>30</mn><mi>%</mi><mtext> </mtext><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>д</mi><mi>н</mi><mi>ы</mi><mi>й</mi><mtext> </mtext><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>р</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>"</mo><mi>Т</mi><mi>Е</mi><mi>М</mi><mi>П</mi><mo>−</mo><mn>100</mn><mi>Д</mi><mo>"</mo></mtd></mtr></mtable></mfrac></mrow></math><img file="00000003.tif" he="21" wi="45" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
Характеристика алмазной поверхности
Содержание, % <sub>атомн.</sub>
Показатель качества поверхности алмазов (С<sub>орг</sub>/С<sub>алм</sub>), %
Степень очистки, (Е), %
С<sub>алм</sub>
С<sub>орг</sub>
1
<maths num="4"><math display="block"><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>0,05</mn></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000004.tif" he="13" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
41,7
5,0
12,0
75,5
2
<maths num="5"><math display="block"><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>0,075</mn></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000005.tif" he="13" wi="12" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
42,0
2,8
6,7
86,3
3
<maths num="6"><math display="block"><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>0,1</mn></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000006.tif" he="13" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
41,9
2,7
6,4
86,9
4
<maths num="7"><math display="block"><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>0,12</mn></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000007.tif" he="13" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
42,1
2,9
6,9
85,9
5
<maths num="8"><math display="block"><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>0,15</mn></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000008.tif" he="13" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
42,0
7,0
16,7
65,9
6
<maths num="9"><math display="block"><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>0,3</mn></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000009.tif" he="13" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
41,6
8,0
19,2
60,8
7
<maths num="10"><math display="block"><mrow><mfrac><mn>1</mn><mn>1</mn></mfrac></mrow></math><img file="00000010.tif" he="12" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
42,4
13,5
31,8
35,1
Результаты опытно-промышленных испытаний, на основании сравнительной оценки количества и качества суммарных концентратов липкостной сепарации, а также извлеченных из них кристаллов, показывают увеличение извлечения алмазов класса -5+1 мм в среднем в 3,3 раза. Процесс проходит достаточно быстро, кроме того, обработка кимберлитовых алмазосодержащих концентратов эмульсионным методом полностью исключает возможность их возгорания в процессе высокотемпературной сушки.