Способ обогащения цеолитсодержащих пород

Изобретение относится к технологии переработки и обогащения тонкодисперсных цеолитсодержащих пород и предназначено для получения высококачественной цеолитовой продукции. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обогащения тонкодисперсного цеолитового сырья. Способ включает дробление, измельчение, классификацию, гравитационное обогащение на концентрационном столе, обработку мощными электромагнитными наносекундными импульсами, электромагнитную сепарацию, магнитную сепарацию с использованием сепараторов на постоянных магнитах. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии переработки и обогащения тонкодисперсных некондиционных цеолитсодержащих пород и предназначено для получения высококачественной цеолитовой продукции.

Известен способ обогащения бедных цеолитсодержащих пород, включающий измельчение до 0,4 мм, гидроциклонирование с получением песков и шлаков и обогащение с помощью высокоградиентной магнитной сепарации (А.Н.Надирашвили, С.Ф.Шинкаренко, Н.Г.Сихарулидзе и др. Исследование обогатимости бедных цеолитсодержащих туфов// Труды всесоюзной научно-технической конференции по добыче, переработке и применению природных цеолитов. - Гори, 1986, с.59...63). Недостатком данного способа является низкая эффективность обогащения вследствие зависимости результатов магнитной сепарации от влажности материала.

Известен способ подготовки и обогащения цеолитсодержащих туфов, включающий отмывку шламовых частиц размером менее 10 мкм, сушку при 50...60°С, рассев на классы 100...50 мкм, обработку продуктов электромагнитной сепарацией, отделение кварца и полевых шпатов электростатической сепарацией, разделение с использованием тяжелых жидкостей (бромоформа и ацетона или бромоформа и диметилформамида) (Юсупов Т.С. "Способы концентрирования и выделения цеолитов из горных пород // Методы диагностики и количественного определения содержания цеолитов в горных породах. - Новосибирск, ОИГиГ СОРАН СССР, 1985, с.161...168). Недостатком способа является низкая эффективность обогащения за счет зависимости эффективности обогащения от зернистости цеолитов. Описанный способ эффективно реализуется при сепарации крупнозернистых цеолитов. В случае тонкодисперсных цеолитов повышение эффективности разделения минералов может быть достигнуто посредством направленного изменения физико-химических свойств минералов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ обогащения цеолитсодержащих пород, включающий грохочение исходного материала на фракции разной крупности и последующее разделение их с помощью концентратперерабатывающего комплекса, включающего гравитационное обогащение с использованием концентрационных столов или шлюзов и последующую перечистку на винтовых, магнитных или электромагнитных и электрических сепараторах (RH 2180269, кл. В 03 В 7/00, 9/00, 2001). Недостатком способа по прототипу является низкая эффективность обогащения, обусловленная наличием нераскрытых минеральных сростков с породообразующими минералами.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обогащения тонкодисперсного цеолитового сырья.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе обогащения цеолитсодержащих пород, включающем дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, электромагнитную, магнитную сепарации, перед измельчением или перед электромагнитной сепарацией проводят обработку цеолитсодержащих пород мощными электромагнитными импульсами (МЭМИ) с длительностью фронта импульса от 1 не до 15 нс, длительностью импульса от 10 нс до 50 нс, с частотой следования импульсов от 50 Гц до 200 Гц и амплитудой импульса до 50 кВ, электромагнитную сепарацию проводят при силе тока 5...10 А, магнитную сепарацию осуществляют с использованием сепараторов на постоянных магнитах при напряженности магнитного поля 12...35 кГс и градиенте магнитного поля 10...70 кГс/см. Способ отличается также тем, что обогащение на концентрационном столе проводят при следующих параметрах:

- величина хода деки - 240...250 ход/мин;

- угол наклона деки - 5...7°;

- содержание твердого в питании стола 20...30%.

Основной эффект воздействия МЭМИ обуславливается, с одной стороны, особенностями поведения дисперсной гетерогенной минеральной системы в сверхсильных электромагнитных полях, а с другой - способом генерирования и фомирования импульсов и их параметров (амплитудой, фронтом, длительностью, частотой следования и др.). При напряженности электромагнитного поля, превышающей электрическую прочность материала Е_пр (например, для кварца (2-3)·10⁷ В/м), в твердом диэлектрике развивается электрический пробой, сопровождающийся возникновением электрического тока в узком канале. Так как среда, подвергаемая электромагнитному импульсному воздействию, состоит из отдельных несвязанных частиц, возможна ситуация, когда основной ток разряда пойдет по воздушным зазорам между частицами, не затрагивая их внутренний объем. Этого можно избежать при использовании импульсов с коротким (˜1 нс) фронтом τ₁ и амплитудой Е_А, существенно превосходящей электрическую прочность вещества в статическом поле. При таком воздействии пробой по газовым (воздушным) зазорам между частицами не успевает развиться из-за значительного времени τ₂, необходимого для ионизации газа вдоль узкого сильно искривленного пути. Основным каналом протекания тока станет менее инерционный пробой твердого диэлектрика.

Эффективное повреждение материала произойдет, если энергии импульсного воздействия хватит для сублимации вещества в канале, а время, за которое она выделяется, будет существенно меньше времени, необходимого для теплопередачи и рассеяния тепла в окружающих областях. Если разряд поддерживается и дальше, выделяющееся тепло начнет перераспределяться по объему вещества, и вследствие электротеплового пробоя может привести к таким отрицательным эффектам, как перегрев, спекание частиц и оплавление их поверхности, закрытие образовавшихся микроповреждений, что в дальнейшем затруднит процесс дезинтеграции материала.

Неоднородность минеральных сред, особенно наличие электропроводящих включений, существенно облегчает развитие пробоя из-за повышения напряженности электрического поля в областях локализации неоднородностей. Поэтому образующиеся каналы будут преимущественно связывать металлические примеси между собой и с поверхностью, что существенно повысит эффективность процессов дезинтеграции и последующей сепарации.

Таким образом, для обеспечения эффективности электромагнитной обработки требуется воздействие МЭМИ со следующими параметрами: длительность фронта импульса (˜1-30 нс), длительность импульса порядка 1-50 нс и напряженностью электрической компоненты поля на уровне 1-10 МВ/м. Для образования достаточного количества каналов пробоя потребуется воздействие большого числа импульсов.

Воздействием серией наносекундных импульсов с длительностью фронта импульса от 1 нс до 15 нс, длительностью импульса от 10 нс до 50 нс, с частотой следования импульсов от 50 Гц до 200 Гц и амплитудой импульса до 50 кВ достигается критическое (предпробойное) состояние поверхности, характеризующееся образованием микро- и мезодефектов поверхности, множественных каналов пробоя, расположенных как вблизи естественных микротрещин и границ сростков цеолитовых и породообразующих минералов (полевого шпата, кварца слюды, гематита, гетита и др.), так и в областях, свободных от изначально существующих дефектов, в результате чего достигается максимальный уровень разупрочнения минеральных комплексов и вскрытие цеолитовых минералов, что интенсифицирует последующие процессы технологического передела.

Применение магнитных сепараторов, снабженных магнитной системой из постоянных магнитов с повышенной магнитной энергией, обеспечивающей напряженность и градиент магнитного поля соответственно 10...15 кГс и 10...70 кГс/см, обуславливает более высокую технологическую эффективность обогащения цеолитсодержащих пород.

На чертеже представлена схема обогащения цеолитсодержащих пород, включающая последовательно следующие операции: дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, обработку сериями наносекундных МЭМИ, электромагнитную сепарацию, магнитную сепарацию.

Способ обогащения электромагнитных пород осуществляется следующим образом. Исходную пробу цеолитсодержащего сырья дробят на щековой дробилке до класса 2 мм, измельчают на стержневой мельнице, классифицируют на классы -0,5+0,3 мм, -0,3+0,1 мм и направляют для обогащения на концентрационный стол, где получают цеолитмонтмориллонитовый, цеолитовый (I) и кварц-полевошепатитовый концентраты. Цеолитовый концентрат (I) обрабатывают МЭМИ с длительностью фронта импульса от 1 нс до 15 нс, длительностью импульса от 10 нс до 50 нс, с частотой следования импульсов от 50 Гц до 200 Гц и амплитудой импульса до 50 кВ, используя генератор наносекундных импульсов, оснащенный электродной, транспортной системами и системой управления, после чего подвергают электромагнитной сепарации на магнитном индукционно-роликовом сепараторе, регулируя силу тока 5...10 А. Получают цеолитовый концентрат (II) с незначительными примесями породообразующих минералов и освобожденный от магнитной фракции, содержащей окисные и гидроокисные формы железа, который направляют на сепаратор, снабженный магнитной системой из постоянных магнитов, проводя магнитную сепарацию при напряженности магнитного поля 12...35 кГс и градиенте магнитного поля 10...70 кГс/см.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность обогащения цеолитсодержащих пород и повысить содержание цеолитовых минералов до 95...97%.

1. Способ обогащения цеолитсодержащих пород, включающий дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, электромагнитную, магнитную сепарации, отличающийся тем, что перед электромагнитной сепарацией проводят обработку цеолитсодержащих пород мощными электромагнитными импульсами (МЭМИ) с длительностью фронта импульса от 1 до 15 нс, длительностью импульса от 10 до 50 нс, с частотой следования импульсов от 50 до 200 Гц и амплитудой импульса до 50 кВ, электромагнитную сепарацию проводят при силе тока 5...10 А, магнитную сепарацию осуществляют с использованием сепараторов на постоянных магнитах при напряженности магнитного поля 12...35 кгс и градиенте магнитного поля 10...70 кгс/см.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что обогащение на концентрационном столе проводят при следующих параметрах:

Величина хода деки 5...16 мм

Число ходов деки 240...250 ход/мин

Угол наклона деки 5...7°

Содержание твердого в питании стола 20...30%

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку МЭМИ проводят перед измельчением.