Способ безреагентного извлечения металлов

(51) 07 7/00 (2009.01) 22 11/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ счет разницы удельных весов центробежными силами, достигаемыми определенной скоростью вращения аппаратов. Цепь аппаратов включает дезинтегратор, в котором рудную массу измельчают до размеров меньше или в пределах 5-70 мкм затем измельченную руду направляют в сепаратор, в котором на порядок и более повышается содержание метала в руде. Далее обогащенную руду направляют в концентратор, в котором производят отделение металла и его соединений от пустой породы. При этом число оборотов аппаратов,обеспечивающее отделения-го металла,определяется по выведенной нами формуле.(76) Рогов Евгений Иванович Лайкин Валерий Константинович Рогов Андрей Евгеньевич Битимбаев Марат Жакупович Рогов Евгений Андреевич(54) СПОСОБ БЕЗРЕАГЕНТНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ(57) Целью настоящего изобретения является создание нового способа извлечения металлов из рудного сырья без применения реагентов. Цель достигается путем разделения металлов и их отделения от пустой породы в цепи аппаратов за 23419 Изобретение относится к горнометаллургическому комплексу и может быть применено везде, где требуется извлечь металлы из руд или отходов горного производства, не применяя реагентные технологии. В качестве аналога и ближе всего подходит наше изобретение о выдаче инновационного патента 122360 от 15.03.2010, бюл.3 Способ очистки вод, загрязненных вредными элементами. В этом изобретении эффект очистки вод,загрязненных вредными элементами, достигается за счет центробежных сил центрифугирования в специальном аппарате, состоящего из двух криволинейных по конфигурации камер,вращающихся в противоположные стороны со скоростями оборотов аппарата,которые определяются по расчетной формуле. Других документов по способу безреагентного извлечения металлов из рудной массы за счет центробежных сил мы не обнаружили. В этом случае мы считаем, что новый способ безреагентного получения тяжелых металлов следует признать пионерным. В этом способе реализуются необходимые центробежные силы для извлечения металлов в ряду от самых тяжелых с максимальным удельным весом до легких с минимальным удельным весом. Сущность нового способа безреагентной добычи тяжелых металлов, прежде всего золота, платины,меди, свинца и т.д. состоит в следующей схеме аппаратов (фиг.1) Измельченная руда до 5 мм и менее подается в специальный агрегат - дезинтегратор - 1. В этом устройстве путем создания достаточной скорости вращения диска в обойме руда измельчается до размеров меньше или равно 5-10 мкм или (510)10-6 м. После этой операции металл с рудой направляется в специальное устройство - сепаратор,в котором можно существенно повысить на порядок и более содержание металла в руде. Далее измельченная таким образом руда подается в специальный агрегат-концентратор, в котором происходит отделение металла и его соединений от пустой породы. Если после дезинтегратора в измельченной руде металл (золото, платина и др.) находятся в свободной фазе, то в сепараторе произойдет отделение металла от пустой породы. При этом нет необходимости направлять далее пустую породу в концентратор. В цепи получения тяжелых свободных металлов концентратор отключается. Рассмотрим теоретическую базу процесса получения металлов без реагентов, например,золота. Разделение металла и пустой породы происходит за счет центробежных сил вращающегося заполненного сосуда.- линейная скорость в сепараторе с радиусом-,м/с. При числе оборотов , об/сек скоростьопределяют по формуле 2(2) Будем исходить из нагрузки на массу , равной критическому числу кр, при которой происходит отделение из руды различных металлов кр(3) где- ускорение силы тяжести 9,81 м/сек 2. При этом с учетом (2), приравнивания (1) и(4) Необходимое число оборотов при вращении сепаратора находим из уравнения (4) Из формул (5) и (6) следует, что каждому металлу должна соответствовать своя критическая скорость вращения рудной массы в сепараторе. Реализация этого объективного эффекта при вращении руды в сепараторе и концентраторе позволяет осуществить последовательное разделение по удельным весам металлов,находящихся в руде, при этом самые легкие металлы будут выделяться при максимальных оборотахнаоборот. Например, необходимо в сепараторе отделить из комплексной руды свинец, медь и цинк. Поскольку удельные веса этих металлов располагаются в последовательности(7) то скорости вращения сепаратора для отделения металлов(7) будут иметь обратную последовательностьк(8) В сепараторах и концентраторах, которые будут создаваться для каждого металла с удельным весом-существует критическая скорость вращения ,которая по экспоненте зависит от . гдеи- статистические постоянные,определяемые опытным лабораторным путем М вес металладля 1 м 3 имеемИз формулы (9) следует- чем больше удельный вес , тем меньше значениекритической скорости отделения его из руды и наоборот. Провести полный эксперимент в натуре по всем металлам стоит дорого и требует много времени. Поэтому минимальную критическуюскоростькр вращения сосудов выбирают, исходя из самого тяжелого металла, в нашем случае платины или золота. Остальные критические скорости рассчитывают, исходя из простейшей формулы 23419- скорость движения массы, которая обратно пропорциональна радиусу вращения - . Рассмотрим центробежные силы во вращающихся сосудах для массы вращающихся в сосуде руд с различными удельными весами приведенными в таблице 1. Масса руды будет равна для каждого металла- удельный вес других металлов в руде,- удельный вес золота или платины,сепаратора для золота или платины, об/с Из проведенных нами теоретических обоснований следует заключить- в принципе на простых технических установкахдезинтеграторе и сепараторе можно достичь извлечения металлов,варьируя только центробежной силой, т.е. скоростью вращения- каждому металлу, находящемуся в свободном состоянии в рудной массе, соответствует своя критическая скорость его выделения из руды- существует строгая последовательность критической скорости, позволяющая выделять из руды металлы в последовательности (7)самый тяжелый и затем по порядку. Приведем расчет центробежной силы в сепараторах и концентраторах. Центробежная сила определяется по формуле В итоге нами получена формула для определения центробежных сил в виде где- удельные веса руд, приведенные в таблице 1,1,14 Расположив удельные веса сульфидов и оксидов в возрастающем порядке, получим ряд 2,6 2,8 3,36 3,45 4,0 4,7 5,2 5,7 5,9 Подставляя в уравнение (13) значенияи 3,14, получим новые формулы для центробежных сил в виде цб (, )2, тс/м 3,(14) где 32,656 35,156 42,2 43, 332 50,24 65,312 71,592 71,592 74,104 скоростях вращения сосудов -об/с. и различных радиусах сосудов - , м., приведены в таблице 2. Таблица 1 Удельные веса некоторых сульфидов, тс/м 3 2 5,0 Показатели и их значения для дезинтеграторов Показатели Диаметры роторов, мм 330 530 1300 3500 Скорости вращения, об/мин 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Из полученных значений (15) и (16) следует, что центробежные силы можно варьировать в очень широких пределах т.е. почти на два порядка. Этот предел позволяет при соответствующих правилах оптимизации числа оборотов и радиуса -аппаратов получить концентраты высокого содержания для практически всех известных металлов и минералов. Таким образом,доказана теоретическая возможность безреагентного способа получения металлов только за счет разницы удельных весов металлов и центробежных сил, достигаемых на специальных аппаратах. В лабораторных опытах для вскрытия рудных минералов была использована измельчительная техника нового поколения - дезинтегратор самофутерующийся,способный измельчать кристаллическую руду до размера частиц в 5 микрон. Разработке технологии безреагентного выделения редких металлов из руд, концентратов,техногенных образований предшествовали лабораторные исследования,в основном применительно к рудам драгоценных металлов. Первые лабораторные опыты по дезинтеграционному измельчению образцов различных руд были проведены в химико аналитической и исследовательской лаборатории Приозрской золото-извлекательной фабрики компании АБС - Балхаш. Опыты с навесками исходного материала в количестве 100 грамм проводили на дисковом истирателе немецкой фирмысо скоростью вращения 2500 оборотов/мин. Ситовой анализ проводили на ситовом анализаторе той же фирмы в условиях мокрого рассева. Для химического анализа использовался пробирный анализ и атомноабсорбционный анализ на анализаторе АА - 300. Результаты опытов представлены в таблице 3. Полученный тонкий материал сепарировали на винтовом сепараторе в присутствии воды в лабораторных условиях в химико-аналитической лаборатории рудника Пустынное компании АБСБалхаш, там же выполнялись соответствующие анализы. Результаты исследований сведены в таблицу 4. 23419 Полученный тонкий материал сепарировали на винтовом сепараторе в присутствии воды в лабораторных условиях в химико-аналитической лаборатории рудника Пустынное компании АБСБалхаш, там же выполнялись соответствующие анализы. Результаты исследований сведены в таблицу 4. Лабораторным исследованиям редкометального и драгметального сырья присущ один крупный недостаток, способный повлиять на последующие выводы - небольшой объм испытуемого материала. При весьма низких содержаниях ценных компонентов в руде даже малейшая ошибка в пробоотборе или в пробоподготовке, в химическом анализе может исказить реальную картину поведения этих металлов при переработке. Поэтому нами проведена серия опытов на оборудовании опытно-промышленного масштаба - навески руды увеличены до 50 - 100 - 200 кг. Далее приведем результаты опытнопромышленных испытаний технологии безреагентного извлечения из руды редких металлов проводились на опытном участке компании ЦВЕТМЕТинжиниринг(г. Алматы) на территории ТЭЦ-2, где установлено основное оборудование - дезинтегратор, сепаратор и концентратор, и вспомогательное примная мкость для слива хвостов, пульт управления, насосное хозяйство и т.д. Результаты экспериментов представлены в таблице 5. Таблица 5 Дезинтеграция Условия диаметр внешнего ротора 330 мм,передача клиноременная Мощность двигателей 11 и 15 квт. Комментарий к таблице 5- очевидно увеличение выхода фракции минус 10 микрон от продолжительности при размалывании песка, причм вне зависимости от скорости вращения- производительность аппарата не поднималась выше уровня в 350 кг- если, как видно, выход фракции 10 микрон примерно одинаков для разных скоростей, то напрашивается вывод о возможности работать на меньших скоростях, что увеличит моторесурс дезинтегратора. Впрочем,это покажет экономический анализ после переработки более значительных объмов проб - по крайней мере,нескольких тонн. Сепарация Полученный пылевидный продукт выгружали из рукавного фильтра и вручную подавали в чашу сепаратора с одновременной подачей воды. В результате было получено два промпродукта хвосты и концентраты. Данные приведены в таблице 6. Руда месторождения Коксай Руда месторождения Тымлай Условия скорость вращения чаши 850 об/мин, ЖТ 11,двигателя 5,6 квт Комментарий к таблице 6- обе партии пылевидного материала загружали в сепаратор в течение 1 часа 45 минут с целью предотвратить перегруз чаши и вызвать тем самым интенсивную вибрацию чаши- измеряли только выход хвостов мерными вдрами и по нему рассчитывали выход фракции- как видим, руда титаномагнетитовая показала более чткие результаты, достигнув практически качества концентрата проектного уровня. На медномолибденовой руде прирост молибдена не так ощутим - всего лишь в 8 раз, но постепенная доводка должна показать максимально достижимую степень концентрации молибдена. Таким образом, лабораторными и опытно промышленными экспериментами доказана возможность извлечения редких металлов в промпродукты - концентраты без применения реагентов только за счт сил гравитации и разницы в удельных весах минералов при отделении от пустой породы после глубокого измельчения - размер рудных частиц не более 10 мкм (см. акт испытаний). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ безреагентного извлечения металлов из руд и отходов горного производства, включающий в технологическую систему агрегаты дезинтеграторы, сепараторы и концентраторы, при этом разделение металлов из металлосодержащих смесей производят за счет центробежных сил с определенной скоростью вращения аппаратов в агрегате, при этом число оборотов агрегата,обеспечивающее отделение, об/с, гдеи- размерные статистические коэффициенты,определяемые в условиях лабораторных опытовоб/с- тм 3/м 3- минимальный удельный вес металла, тс/м 3.