Способ обогащения россыпей драгоценных и редкоземельных металлов

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано в качестве первой стадии обогащения россыпей драгоценных и редкоземельных металлов, а также для более глубокой переработки хвостов существующих производств. Способ обогащения россыпей драгоценных и редкоземельных металлов включает дробление исходной руды и разделение на фракции и обогащение отобранных фракций воздушной классификацией. При этом дробление проводят до класса не более 5,0 мм, используют класс 0,001-5,0 мм для разделения на фракции менее 0,25 мм, 0,1-0,5 мм, 0,16-1,0 мм, 0,315-2,0 мм, 0,63-4,0 мм, 1,25-5,0 мм, воздушную классификацию которых с отделением металла от породы осуществляют при скоростях воздушных потоков от 0,01 до 50 м/сек. Технический результат - уменьшение стоимости процесса обогащения, а также увеличение производительности существующих производств по извлечению указанных металлов. 12 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано в качестве первой стадии обогащения россыпей драгоценных редкоземельных металлов, а также для более глубокой переработки хвостов существующих производств.

Известен также способ обогащения рудной массы, состоящей из частиц породы и свободных металлов, использующий гравитацию и неодинаковый удельный вес разделяемых компонентов, при этом рудную массу калибруют классификаторами по размерам основной массы частиц свободных металлов, затем делят ее на порции и каждую порцию отдельно пропускают свободным падением через слои жидкости, в которой гравитацией отделяют частицы металлов от частиц породы по разной скорости прохождения ими слоя жидкости, обусловленной различными удельными весами (заявка РФ №95119566 от 27.10.1997).

Недостатком данного способа и других аналогичных способов обогащения рудной массы является использование воды в качестве разделительной среды, которая при нормальных условиях (атмосферном давлении и t=20°С) имеет величину кинематической вязкости υ=1,0 сП, что в 40 000 раз выше кинематической вязкости воздуха υ_и=2,5×10^-5 сП. Использование воды требует дорогостоящих устройств подачи, очистки, осаждения, полей отстоя и возврат ее в производство. Причем чувствительность разделения по удельным весам уменьшается из-за достаточно высокой вязкости по отношению к воздуху.

Известен также способ обогащения рудной массы, использующий неодинаковую прочность металлов и породы, в котором рудную массу дробят, сушат, калибруют классификаторами по размерам основной массы частиц металлов, после чего увеличивают размеры частиц металлов расплющиванием и уменьшают размеры частиц породы дроблением, затем отделяют частицы друг от друга по форме и размерам. Данный способ принят в качестве прототипа (заявка РФ №95120025 от 27.10.1997).

Недостатком приведенного способа обогащения рудной массы является необходимость расплющивания металла и дополнительного классифицирования руды на калиброванных отверстиях, что малопродуктивно, а также необходимость измельчения исходной руды до размера частиц полезного ископаемого в руде (иногда до 0,1 мм при переработке месторождений руды с тонким золотом).

Наиболее близким к предложенному является способ обогащения россыпей драгоценных и редкоземельных металлов, включающий многостадийные дробление замороженной исходной руды, разделение на фракции грохочением и обогащение отобранных фракций воздушной классификацией с дополнительной магнитной и электрической сепарацией (патент РФ №2201289, опуб. 27.03.2003).

Использование для переработки замороженной исходной руды, содержащей конгломераты руды со льдом, не позволяет осуществить дробление всей руды до мелких фракций, что снижает эффективность обогащения.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса обогащения руд (россыпей) на этапе первичного гравитационного разделения по удельным весам для получения необходимого процентного содержания драгоценных и редкоземельных металлов или концентрата, рентабельного для дальнейшей переработки, а также увеличение производительности по извлечению указанных металлов за счет уменьшения переработки пустой породы на стадии химического выделения металлов.

Данная задача решается тем, что в способе обогащения россыпей драгоценных и редкоземельных металлов, включающий дробление исходной руды и разделение ее на фракции, дробление проводят до класса 5,0 мм, выявляют распределение заданных фракций в исходной руде, в зависимости от процентного содержание во фракциях драгоценных и/или редкоземельных металлов определяют количество фракций, подвергаемых дальнейшей переработке, и производят обогащение отобранных фракций путем воздушной классификации с регулированием силы потоков и скоростей воздуха. Обогащению подвергают класс 0,001÷5,0 мм, который при необходимости предварительно просушивают до влажности 0,01÷3,0%, а затем делят на фракции менее 0,25 мм, 0,1÷0,5 мм, 0,16÷1,0 мм, 0,315÷2,0 мм, 0,63÷4,0 мм, 1,25÷5,0 мм, например, грохочением на ситах или другим известным способом по размеру через калиброванные отверстия (например, продавливанием), после чего в указанных фракциях отделяют драгоценные и/или редкоземельные металлы от породы в воздушных классификаторах разных конструкций при скоростях воздушных потоков от 0,01 до 50 м/сек:

После классификации дополнительно могут выделять из классов менее 0,25 мм фракцию менее 0,16 мм, которую передают на доработку в центробежный классификатор, а из классов 0,1÷0,5 мм, 0,16÷0,1 мм, 0,315÷2,0 мм, 0,63÷4,0 мм, 1,25÷5,0 мм выделяют фракции 0,1÷0,25 мм, 0,16÷0,5 мм, 0,315÷1,0 мм, 0,63÷2,0 мм, 1,25÷2,5 мм, которые подвергают классификации вместе с классами соответственно менее 0,25 мм, 0,1÷0,5 мм, 0,16÷1,0 мм, 0,315÷2,0 мм, 0,63÷4,0 мм.

Из породы после классификации в классах дополнительно из классов менее 0,25 мм, 0,1÷0,5 мм, 0,16÷1,0 мм, 0,315÷2,0 мм, 0,63÷4,0 мм могут выделять фракции соответственно 0,1-0,25 мм, 0,25-0,5 мм, 0,5÷1,0 мм, 1,0÷2,0 мм, 2,0÷4,0 мм, которые подвергают классификации вместе с классами соответственно 0,1÷0,5 мм, 0,16÷0,1 мм, 0,315÷2,0 мм, 0,63÷4,0 мм, 1,25÷5,0 мм, а подкласса 2,5÷5,0 мм возвращают на доизмельчение.

После этого и осадительных устройств породы, например, циклонов, проводят магнитную сепарацию, если добываемые металлы обладают I и II степенью намагничиваемости, используя при этом магнит, например, на основе Nd - Fe - В с магнитной индукцией более 0,35 Тл. Для расширения возможностей применения данного способа при добыче металлов более легких, чем порода, система настраивается таким образом, что металлы осаждаются в осадительных устройствах породы и наоборот, пустая порода, которая является тяжелой, концентрируется в классификаторах. Если необходимо получить концентрат более высокого процентного содержания металлов, то обогащенный продукт с металлами возвращают на доработку в классификатор того же класса для вторичного, третичного и так далее прохождения, пока не получится концентрат заданного качества. Некоторые фракции могут исключаться из процесса воздушной классификации ввиду малого процентного содержания металлов в породе. Для повышения производительности устройств типа грохотов из зон грохочения путем отсоса воздуха при скоростях 0,01÷50,0 м/сек, удаляется фракция менее 0,25 мм, которая уменьшает качество и скорость сепарации на ситах, залегая и забивая просвет последних, а извлекаемый металл из этой фракции отделяется от породы путем, например, центробежного воздушного классификатора, имеющий возможность регулировки границы разделения от 5,0 мкм до 250,0 мкм. На качество классификации и повышения эффективности разделения существенно влияет температура среды и исходной руды, которая может быть принята в нашем случае не менее 65°С и 40°С соответственно.

При осуществлении переработки руды производят настройку классификационного оборудования на эффективное разделение, которое зависит только от конструктивных особенностей классификаторов.

Установлено, что наиболее эффективна данная используемая конструкция для класса 0,16÷0,315 мм, показатель которой достигает 95,0÷99,0%, следовательно, именно данную конструкцию, связывающую геометрические размеры и формы классификатора и скоростные показатели потока воздуха, следует использовать для обогащения данного класса, например, фракцию 0,16÷0,315 мм по верхней границе раздела.

Следует отметить, что одна и та же эффективность, например, 90,0%, достигается двумя скоростными напорами воздуха, примерно 2,8 м/с и 4,95 м/с. Эта характеристика классификационного устройства позволяет регулировать остатки одного металла в другом (например, породы в обогащенном металле после классификационного устройства и остатки металла в породе после осадительного устройства). Меньшая скорость позволяет увеличить глубину выборки металлов из породы, но при этом увеличивается процентное содержание породы в концентрате, а большая скорость позволяет получить более высокий концентрат продукта, но при этом остается определенный процент извлекаемого материала в породе, например, 10,0% (относительно общего содержания металла в породе). Экспериментально устанавливаются оптимальные режимы работы оборудования по критериям наибольшей производительности и максимально возможной глубины извлечения металла из породы.

Классы для переработки могут выбираться с перекрытием друг друга для уменьшения потерь извлекаемого материала из породы при классификации. Так, например, при переработке класса менее 0,25 мм при классификации мелкие фракции металла, например, менее 50,0 мкм, могут уноситься с более легкой породой размером 125,0 мкм и осаждаются в осадительном устройстве породы. Для извлечения материала менее 50,0 мкм из предварительно обрабатываемой породы фракции менее 250,0 мкм, предлагается делить эту породу на границе, например половине класса, по формуле у=(х+z)/2, где - х - нижняя граница класса; - z - верхняя граница класса, и выделяют из класса х - z фракцию х - у, подавая ее для дальнейшей переработки, например, на центробежный воздушный классификатор, в котором происходит эффективное разделение материала и породы более мелких фракций.

Для уменьшения потерь извлекаемых металлов из других классов может применяться та же методика. Так, например, из породы, полученной после классификации из фракций 0,1÷0,5 мм; 0,16÷1,0 мм; 0,315÷2,0 мм; 0,63÷4,0 мм; 1,0÷5,0 мм выделяют фракции по указанной ранее формуле, 0,14÷0,25 мм; 0,16÷0,5 мм; 0,315÷1,0 мм; 0,63÷2,0 мм; 1,0÷2,5 мм, которые поступают для дальнейшей совместной доработки в классы менее 0,25 мм, 0,1÷0,5 мм; 0,16÷1,0 мм; 0,315÷2,0 мм; 0,63÷4,0 мм соответственно. Тем самым достигается максимально возможное извлечение материала из породы. Деление класса 0,001÷5,0 мм исходного сырья на фракции может быть осуществлено и без перекрытия классов, например, менее 0,16 мм; 0,16÷0,315 мм; 0,315÷0,63 мм; 0,63÷1,25 мм; 1,25÷2,5 мм; 2,5÷5,0 мм. Это деление является частным случаем деления на классы с перекрытием, позволяет осуществлять обогащение и упрощает технологию деления на классы. Для более глубокого извлечения металлов из классов также можно применить деление указанных фракций на подклассы по формуле, указанной ранее, и добавлять в перерабатываемые классы, например, менее 0,16 мм; 0,16÷0,315 мм; 0,315÷0,63 мм; 0,63÷1,25 мм; 1,25÷2,5 мм, подклассы 0,16÷0,25 мм; 0,315÷0,5 мм; 0,63÷1,0 мм; 1,25÷2,0 мм; 2,5÷4,0 мм соответственно, а подкласс менее 80,0 мкм, получившийся из класса менее 0,16 мм, подавать на переработку, например, на центробежный классификатор, где и выделять мелкодисперсный металл от породы. Подача подкласса на переработку в классификатор с верхней границей разделения выше, чем настроен классификатор, не оказывает существенного влияния на качество разделения, а позволяет извлечь дополнительно металл из породы.

Вероятность улавливания (осаждения) материала из подкласса увеличивается при прохождении через классификатор, предназначенный для фракций меньшего размера из-за меньшей скорости, на которую он рассчитан, следовательно, частицы металла неправильной формы, которые вынеслись вместе с породой в осадительное устройство фракции большего размера, имеют все основания упасть вниз в классификаторе фракции меньшего размера, тем самым увеличивается глубина выборки материала из породы.

Дополнительно из породы после классификации в классах выделяют из классов менее 0,25 мм; 0,1÷0,5 мм; 0,16÷1,0 мм; 0,315÷2,0 мм; 0,63÷4,0 мм; фракции 0,1÷0,25 мм; 0,25÷0,5 мм; 0,5÷1,0 мм; 1,0÷2,0 мм; 2,0-4,0 мм; которые поступают на дальнейшую переработку совместно с классами 0,1÷0,5 мм; 0,16÷1,0 мм; 0,315÷2,0 мм; 0,63÷4,0 мм; 1,25÷5,0 мм соответственно. Подкласс 2,5÷5,0 мм, получаемый из класса переработанной осадительной породы 1,25÷5,0 мм, поступает на дальнейшее измельчение. Дополнительно также при частном разделении на классы менее 0,16 мм; 0,16÷0,315 мм; 0,315÷0,63 мм; 0,63÷1,25 мм; 1,25÷2,5 мм; 2,5÷5,0 мм можно получать из осадительных устройств породы подклассы 0,1÷0,16 мм; 0,25÷0,315 мм; 0,5÷0,63 мм; 1,0÷1,25 мм; 2,0÷2,5 мм; 4,0÷5,0 мм, которые направляют на совместную доработку в классы 0,16÷0,315 мм; 0,315÷0,63 мм; 0,63÷1,25 мм; 1,25÷2,5 мм; 2,5÷5,0 мм соответственно, а подкласс 4,0÷5,0 мм направляют на доизмельчение. Таким образом, происходит перекрытие фракций переработки, и улучшаются показатели извлечения материала. Экспериментально устанавливается необходимость такой переработки.

Исходная руда проходит стадию дробления до получения класса 0,001-5,0 мм. Влажность определяют одним из известных методов, например, измерением массы образца до и после высушивания при t=100°С и выше и определение процента влажности. Если влажность выше 3,0%, исходное сырье сушат, например, во вращающихся сушилках до получения влажности менее 3,0%, а лучше 0,01÷1,0% влажности, при которой процесс грохочения на ситах, а также аэродинамическая классификация предпочтительны. На грохотах проводят деление класса 0,001÷5,0 мм на фракции, например, на такие как: менее 0,16 мм; 0,16÷0,315 мм; 0,315÷0,63 мм; 0,63÷1,25 мм; 1,25÷2,5 мм; 2,5÷5,0 мм; причем для увеличения производительности последних может быть организован отсос из подрешеточного пространства грохотов фракции менее 160,0 мкм, из которой также выделяется материал, например, в воздушных центробежных классификаторах.

Полученные узкие классы поступают на классификационные модули, которые являются основными технологическими элементами линии, осуществляющие данный способ обогащения.

Способ осуществляется следующим образом.

Определяется грансостав класса 0,001÷5,0 мм исходного сырья, получаемого после дробления, изучается грансостав россыпей месторождения по классам, например, таким как: менее 0,16 мм; 0,16÷0,315 мм; 0,315÷0,63 мм; 0,63÷1,25 мм; 1,25÷2,5 мм и 2,5÷5,0 мм.

При данном анализе определяют массовое (процентное) распределение заданных фракций в исходной горной массе. Строится гистограмма фракционного состава породы, например, по классам, указанным ранее. Определяется процентное содержание драгоценных и/или редкоземельных металлов во фракциях известными методами, например минералогическим анализом, химическим путем, с определением сростков, удельных весов окислов, изучения форм и размеров частиц, и строится гистограмма.

Вычисляется общая массовая доля полезного ископаемого по фракциям с учетом фракционного состава породы в пересчете на все исходное сырье и строится гистограмма.

В зависимости от распределения металлов в породе во фракциях, определяется количество фракций, необходимых для дальнейшей переработки. Может оказаться, что из дальнейшей переработки исключается одна и более фракций из-за того, что основное массовое распределение металлов сконцентрировано в остальных фракциях. Определяя глубину переработки и чистоту выборки металлов из породы, например, 95,0%, сокращаем объем переработки исходной руды, тем самым уменьшаем стоимость добычи. Выбирая оптимальный процент глубины извлечения металлов из руды, достигаем увеличения производительности способа за счет переработки большого количества исходной массы определенных заранее классов, в которых находится основное массовое процентное содержание металлов и исключается из процесса переработки класс с пустой породой.

Как было отмечено ранее, каждый класс требует своего классификационного оборудования, поэтому линия, реализующая данный способ обогащения россыпей редких и благородных металлов, включает в себя ряд параллельно установленных классификационных комплексов (модулей), оптимально настроенных на переработку заданного класса.

Линия работает следующим образом.

В сушилку поступает предварительно нагретая до температуры не менее 40°С измельченная исходная руда (россыпь) класс 0,001÷5,0 мм, в которой происходит ее сушка до влажности, например, до 1,0%. После сушилки исходное сырье поступает на грохота, установленные последовательно друг за другом. На грохотах установлены по три сетки, например: размером 2,5×2,5 мм; 1,25×1,25 мм; 0,16×0,16 мм (на грохоте) и сетки 0,63×0,63 мм; 0,315×0,315 мм; 0,16×0,16 мм (на грохоте), на которых происходит деление исходной руды на фракции. По результатам предварительных исследований определяется фракция, которая может быть исключена из дальнейшей переработки.

После получения фракций на грохотах фракции поступают на классификационные модули, представляющие собой, например, последовательно установленный каскадный классификатор с наклонными пересыпными полками и осадитель породы, например, выполненный в виде циклона. Каждый классификатор работает на разделение в оптимальном режиме по верхней границе фракции по разнице удельных весов металлов и породы.

В классификационном модуле происходит разделение сухой породы на две составляющие, а именно на обогащенный продукт с повышенным содержанием металлов и пустую породу, причем первый продукт осаждается внизу классификатора, а второй - в циклоне.

В случае, если добываемый материал легче породы, то он осаждается в циклоне и попадает в емкость, а порода остается уже в классификаторе и попадает в другую емкость.

Поток воздуха, предварительно нагретый до температуры не менее 65°С и проходящий через классификатор, и конструкция классификатора создают условия разделения породы по удельному весу ее составляющих. Воздух, проходя через циклон, может уносить с собой ультратонкие частицы породы и полезного ископаемого. Для их улавливания и полной очистки воздуха предусмотрены бак-ресивер, в котором из-за определенных геометрических размеров происходит осаждение ультратонких частиц. Бак-ресивер может быть выполнен, например, в виде электро-, матерчатого или инерционного фильтра. Осажденная ультратонкая пыль через вентилятор подается в классификатор, например, центробежный, в котором происходит разделение ультратонкой пыли на обогащенный продукт и пустую породу.

Для улучшения работы грохотов предусмотрено предварительное обеспыливание пространства грохочения и отсос пылевой фракции менее, например, 0,16 мм и подача ее в классификационный модуль, для ее разделения на пустую и обогащенную фракции. Все, что не улетело с воздухом из под решеточного пространства грохотов (сетка 0,16 мм, например), поступает в емкость и является уже обогащенным продуктом.

Регулировка силы воздушных потоков и скоростей воздуха в классификационных модулях осуществляется воздушными заслонками-дросселями. Воздушный бак-ресивер находится под разрежением воздуха из-за отсоса воздуха вентилятором. После вентилятора находится регулирующее устройство, которое направляет поток воздуха в трубу или направляет поток воздуха «а» на вход в классификационный модуль и подрешеточное пространство грохотов, для организации замкнутого воздушного контура. В этом случае для регулировки давления в замкнутом герметичном воздушном контуре предусматривается устройство, которое содержит отсасывающее воздух оборудование и сбрасывающий очистительный воздушный фильтр. Причем для уменьшения энергетических потерь расход сбрасываемого воздуха не превышает 10% расхода в замкнутом контуре.

Классификатор имеет свою, автономную систему подачи воздуха.

Для получения концентрата заданного качества полученный после первой стадии воздушной классификации продукт возвращают на доработку в тот же классификатор для последующих стадий прохождения, число которых определяется требуемым качеством.

Возможен технологический процесс более глубокой переработки для увеличения эффективности извлечения продуктов обогащения.

Полученные после классификационных модулей фракции делятся дополнительно на ситах и направляются на доработку, соответственно, на соседние классификационные модули; причем меньшая фракция возвращается на переработку на предыдущий модуль, а фракция большего размера - на последующий модуль. Так, например, после деления фракции 0,63÷1,25 мм на сите (0,63+1,25)/2=1,88/2≈0,9 фракция 0,63÷0,9 мм направляется на доработку в классификационный модуль, перерабатывающий фракцию 0,315÷0,63 мм, а фракция 0,9÷1,25 мм направляется на доработку в классификационный модуль, перерабатывающий фракцию 1,25÷2,5 мм и т.д.

После воздушной классификации обогащенный металл направляют на магнитную сепарацию для выделения из него магнитной фракции. Извлеченную из осадительного устройства породу также подвергают магнитной сепарации. Для магнитной сепарации используют постоянные магниты на основе Nd-Fe-B с индукцией более 0,35 Тл.

1. Способ обогащения россыпей драгоценных и редкоземельных металлов, включающий дробление исходной руды, разделение на фракции и обогащение отобранных фракций воздушной классификацией, отличающийся тем, что дробление проводят до класса не более 5,0 мм, используют класс 0,001-5,0 мм для разделения на фракции менее 0,25 мм, 0,1-0,5 мм, 0,16-1,0 мм, 0,315-2,0 мм, 0,63-4,0 мм, 1,25-5,0 мм, воздушную классификацию которых с отделением металла от породы осуществляют при скоростях воздушных потоков от 0,01 до 50 м/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после дробления осуществляют сушку до 0,01-3,0% влажности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после классификации из классов менее 0,25 мм дополнительно выделяют фракцию менее 0,16 мм, которую направляют на доработку путем классификации, а из классов 0,1-0,5 мм, 0,16-1,0 мм, 0,315-2,0 мм, 0,63-4,0 мм, 1,25-5,0 мм выделяют фракции 0,1-0,25 мм, 0,16-0,5 мм, 0,315-1,0 мм, 0,63-2,0 мм, 1,25-2,5 мм, которые подвергают классификации вместе с классами соответственно менее 0,25 мм, 0,1-0,5 мм, 0,16-1,0 мм, 0,315-2,0 мм, 0,63-4,0 мм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что из породы после классификации дополнительно из классов менее 0,25 мм, 0,1-0,5 мм, 0,16-1,0 мм, 0,315-2,0 мм, 0,63-4,0 мм выделяют соответственно фракции 0,1-0,25 мм, 0,25-0,5 мм, 0,5-1,0 мм, 1,0-2,0 мм, 2,0-4,0 мм, которые подвергают классификации вместе с классами соответственно 0,1-0,5 мм, 0,16-0,1 мм, 0,315-2,0 мм, 0,63-4,0 мм, 1,25-5,0 мм, а подкласс 2,5-5,0 мм, полученный из переработанной породы класса 1,25-5,0 мм, возвращают на доизмельчение.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздушный поток для воздушной классификации и исходную руду нагревают предварительно до температуры не менее 65 и 40°С соответственно.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздушную классификацию с отделением металла от породы осуществляют на последовательно установленных классификаторе и осадителе.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что после воздушной классификации проводят магнитную сепарацию с выделением магнитной фракции из обогащенного металла.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в осадителе осуществляют осаждение породы, после чего проводят ее магнитную сепарацию.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что магнитную сепарацию проводят постоянными магнитами с индукцией более 0,35 Тл на основе Nd-Fe-B.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в случае если металл легче по удельному весу, чем порода, обогащенный продукт осаждают в осадительном устройстве, а породу в классификаторе.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный продукт после первой стадии воздушной классификации возвращают на доработку в тот же классификатор для второй, третьей, четвертой и т.д. стадий прохождения для получения концентрата заданного качества.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что фракции с малым процентным содержанием металла в породе исключают из процесса воздушной классификации.

13. Способ по п.3, отличающийся тем, что фракцию менее 0,16 мм удаляют отсосом воздуха, а выделение металла из породы этой фракции осуществляется на центробежном воздушном классификаторе.