Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ комбинированных методов подготовки труднообогатимых руд к процессам обогащения 9
1.1 Комбинированные технологии подготовки минерального сырья 9
1.2 Электрофизические методы в технологиях обработки материалов 20
1.3 Разрядноимпульсное разрушение минералов 26
1.4 Характеристика методов и способов предварительного разупрочнения 29
2 Исследование динамических процессов в технологической среде 37
2.1 Разрядноимпульсное оборудование 37
2.2 Физическая характеристика электровзрыва в жидкостях 41
2.3 Исследование динамики ударных волн в многокомпонентных средах 47
Выводы 60
3 Вскрытие минеральных ассоциаций редкометалльных и золотосодержащих руд применением электрофизических методов 61
3.1 Методические принципы исследований 61
3.2 Исследования по оценке эффективности раскрытия минеральных ассоциаций редкометалльных руд по комбинированным технологиям 64
3.3 Изучение структурно-химических изменений минералов при разрядноимпульсном воздействии 70
3.4 Исследования по избирательному раскрытию минералов 72
3.5 Исследование влияния разрядноимпульсного воздействия на изменение удельной поверхности минералов 76
Выводы 80
4 Разрядноимпульсные методы в технологиях переработки золотосодержащего сырья 81
4.1 Характеристика золоторудного сырья и методы его переработки 81
4.2 Разрядноимпульсные методы в технологиях переработки высокоценного сырья 88
4.3 Исследования по оценке подготовки золотосодержащих руд к выщелачиванию 90
4.4 Исследования по оценке выщелачивания золотосодержащих руд месторождения «Эльдорадо» 97
Выводы 101
5 Оценка экономической эффективности комбинированного метода переработки золотосодержащей руды месторождения «Эльдорадо» 102
5.1 Методика расчета экономической эффективности 102
5.2 Эффективность разработанных рекомендаций 106
5.2.1 Обоснование эффективности инвестиционного объекта аналога переработки золотосодержащей руды месторождения «Эльдорадо» 107
5.2.2 Обоснование эффективности предлагаемого инвестиционного объекта с применением разрядноимпульсной обработки пульпы 109
Выводы 112
Заключение 114
Список использованных источников 116
- Электрофизические методы в технологиях обработки материалов
- Исследование динамики ударных волн в многокомпонентных средах
- Исследования по оценке эффективности раскрытия минеральных ассоциаций редкометалльных руд по комбинированным технологиям
- Разрядноимпульсные методы в технологиях переработки высокоценного сырья
Введение к работе
Современное состояние минерально-сырьевой базы страны и объективно сложившиеся тенденции развития металлургического производства предопределяют необходимость создания и широкого применения технологий для комплексного и более полного извлечения полезных компонентов в процессах переработки рудного сырья.
Большинство горно-обогатительных предприятий используют при добыче, обогащении и переделе руд и концентратов устаревшие традиционные технологии. Освоение новых месторождений твердых полезных ископаемых является исключительным случаем, при этом также используются традиционные технологии. Они характеризуются значительными капитальными вложениями, длительным сроком их окупаемости, относительно низким качеством товарной продукции. В настоящее время практически невозможна интенсификация традиционных методов процессов переработки минерального сырья. Качество большинства перерабатываемого рудного сырья характеризуется увеличением доли сложных руд с повышенным содержанием окисленных форм, тонкой вкрапленностью, низким содержанием ценных компонентов и близкими физико-химическими и поверхностными свойствами минералов. Их обогащение по принятым технологиям недостаточно эффективно. В цветной металлургии теряется более 15% меди, 50% цинка, 45% серы и 13-14% благородных - металлов. В этих условиях первостепенное значение приобретает повышение полноты и комплексности обогащения полезных ископаемых. Большие резервы для дополнительного получения металлов могут основываться на внедрении комбинированных схем рудоподготовки.
Эффективность процесса обогащения зависит от того, насколько полно при рудоподготовке удалось обеспечить раскрытие извлекаемых минералов при минимальном их переизмельчении, и преимущественное распределение их зерен по тем классам крупности, извлечение которых гравитационными, флотационными и другими методами происходит наиболее полно. Особенно эта проблема актуальна для золотосодержащих и редкометалльных руд, отличающихся сложностью вещественного состава, низким содержанием, неравномерной вкрапленностью и крупностью полезных компонентов, тесным взаимным прорастанием ценных и породообразующих минералов. Переработка руд должна основываться на рентабельных ресурсо- и энергосберегающих технологиях, отвечающих современным требованиям комплексности, высокой степени извлечения, минимальным объемом отвальных продуктов.
В настоящее время, несмотря на все возрастающие объемы переработки труднообогатимых и тонковкрапленных руд, извлечение металлов не превышает 75-80%, а потери со сростками близки потерям со шламами. Низкие показатели извлечения на стадии переработки любого сырья, в том числе и золотосодержащего, явились основной причиной развития научных идей в реализации современных высокоэффективных методов извлечения полезных ископаемых при обогащении минерального сырья. Основным средством реализации данного направления, бесспорно, следует считать комбинированные схемы, сочетающие традиционные процессы рудоподготовки и механического обогащения с электрофизическими, электрохимическими, гидрометаллургическими и другими методами.
Проблемами комплексного использования и переработки минерального сырья занимались отечественные ученые А.А. Абрамов, Д.Н. Абишев, Л.А. Барский, В.А. Бочаров, Л.А. Глазунов, В.А. Глембоцкий, A.M. Гольман, А.Н. Зеликман, В.М. Классен, Д.Н. Клушин, В.В. Коростовенко, В.А. Чантурия, В.Г. Кулебакин, Б.Н. Ласкорин, В.В. Лодейщиков, В.В. Мечев, А.Д. Михнев, В.И. Ревнивцев, B.C. Стрижко, Л.С. Стрижко, Г.Н. Шиврин и многие другие.
Повышение эффективности обогащения в значительной мере зависит от оптимизации рудоподготовки. Именно на этой стадии все большее внимание уделяется разработке комбинированных схем и технологий, в том числе основанных на энергетических воздействиях. К таким воздействиям относятся и электрофизические, включая разрядноимпульсные. Последние все более широко применяются в химических технологиях, однако сдерживающим фактором является недостаточная изученность, прежде всего, динамических параметров электрического взрыва в многокомпонентных средах, представленных минеральными пульпами, что затрудняет оптимизацию энегозатрат на вскрытие минеральных ассоциаций на стадии рудоподготовки к последующему выщелачиванию, что является актуальной задачей, имеющей важное научное и практическое значение.
Цель работы. Интенсификация выщелачивания золотосодержащих и редкометалльных руд путем воздействия на минеральные комплексы разрядными импульсами.
Основная идея работы. Оптимизация разрядноимпульсной обработки минералов с целью повышения извлечения ценных компонентов в раствор.
Для достижения цели и реализации основной идеи на основе принятых методов исследования в работе определены следующие задачи: физическое моделирование разрядноимпульсной обработки рудных материалов на стадии рудоподготовки; установление и обоснование оптимального режима разрядноимпульсного воздействия для достижения максимального разупрочнения минеральных ассоциаций; разработка технологий, использующих разрядноимпульсную обработку при подготовке руд к выщелачиванию.
Методы исследований включали: физическое моделирование лабораторных экспериментов; рентгенографический, радиоспектрометрический, гранулометрический методы; растровая электронная микроскопия; рентгенофазовый, БЭТ анализы; методы математической статистики для обработки результатов исследований.
Научная новизна работы: - изучен механизм образования ударных волн в процессе обработки пульпы разрядноимпульсными воздействиями; установлено, что раскрытие минеральных сростков обеспечивается на стадии первой пульсации системы ударных волн, эффективная длительность которой численно определена; изучены изменение давления на фронте прямой и отраженной волн и их соотношение на различных расстояниях от центра разряда; оптимизированы характеристики технологической среды, подвергаемой разрядноимпульсной обработке по энергетическим параметрам последней.
Практическая значимость работы заключается в разработке комбинированной технологии переработки минерального сырья, позволяющей повысить степень раскрытия и извлечения ценных компонентов.
Защищаемые научные положения: При разрядноимпульсной обработке минеральной пульпы формируется система ударных волн, протекающих в несколько пульсаций, первая из которых обеспечивает качественное раскрытие минеральных сростков и основные волновые процессы в которой завершаются в пределах 40 мкс.
В раскрытии минеральных сростков активное участие принимают волны сжатия, приводящие минералы в сложное напряженное состояние, и волны растяжения, растягивающие минеральные ассоциации по местам концентрации локальных дефектов и плоскостям срастаний.
Динамика волновых процессов, вызванных разрядноимпульсным воздействием на пульпу, в фазе сжатия определяется энергетическими параметрами импульса, а на стадии растяжения - параметрами технологической среды, что позволяет оптимизировать условия применения разрядноимпульсной обработки пульпы.
Апробация' работы. Основные результаты работы были представлены и изложены на следующих конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция «Перспективные материалы, технологии, конструкции,- экономика, г. Красноярск, 2002г, май; Седьмой международный научный симпозиум имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоение недр», г. Томск, 2003 г, апрель; Всероссийская научно-техническая конференция «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов Сибири», г. Пенза, 2003г.; Межрегиональная конференция молодых ученых «Проблемы безопасности жизнедеятельности в техносфере», г. Благовещенск, 2004г., декабрь; Международная научно-практическая конференция «Стратегические приоритеты и инновации в производстве цветных металлов и золота», г. Красноярск, 2006г., июль; XVIII Международная Черняевская конференция по химии, аналитике и технологии платиновых металлов», г. Москва, 2006г., октябрь.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 13 опубликованных работах.
Работа выполнена в качестве составной части Научно-технической целевой программы «Интеграция» (раздел 2.3 - Исследование и разработка принципов и технологий территориально-экологической оптимизации освоения природно-ресурсного потенциала Сибири) на кафедре «Теплотехника и техносферная безопасность горного и металлургического производства» Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета в 2001-2010 г.г.
Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научному руководителю диссертационной работы докт. техн. наук, профессору В.В. Коростовенко, сотрудникам кафедр теплотехники и техносферной безопасности горного и металлургического производства, металлургии благородных и редких металлов, обогащения полезных ископаемых, экономики и управления ИЦМиМ СФУ, а также ученым лаборатории обогащения полезных ископаемых Института горного дела СО РАН, Красноярского научного центра и Института химии и химической технологии СО РАН за советы и помощь при выполнении работы.
Электрофизические методы в технологиях обработки материалов
Анализ известных методов интенсификации вскрытия минерального сырья [41-43] показывает, что эффективность активирующего воздействия увеличивается с ростом его энергонапряженности. В этом отношении перспективным способом активации трудновскрываемого сырья может стать использование электрогидравлического эффекта (эффекта Юткина) [44], возникающего при электрическом пробое жидких сред и сочетающего высокую плотность энергии (до 60-65 МВт) и кратковременность воздействия (1СГ6 - 10"12 с).
Разновидностью данного метода, используемого при пониженном напряжении (1-5 кВ) и более длительных импульсах, является электровзрывной [45]. Подводный электровзрыв представляет собой процесс быстрого преобразования энергии электрического поля заряженной конденсаторной батареи в механическую работу. Предложения об использовании электровзрыва в жидкости для технологических целей даны И.В. Федоровым в 1932 г. и более подробно описаны Л.А. Юткиным в 50-е годы [44, 46]. Электрогидравлическая обработка реализует одномоментно мощный ударный импульс, ультразвуковое и электромагнитное излучение, изменяет химический состав среды за счет эрозии материала электрода и деструкции молекул воды в канале разряда. Регулируя энергию взрывообработки, можно добиваться максимального раскрытия сростков, избегая переизмельчения, и регулирования фракционного по крупности состава рудной массы [47]. Процессы, протекающие при электрическом пробое конденсированных сред, достаточно подробно исследованы [44, 46, 48]. Для более полного рассмотрения рекомендуется обратиться к монографии П.П. Малюшевского [46].
На использовании электрического взрыва базируется разрядноимпульсная технология. В настоящее время в промышленности используется несколько видов разрядноимпульсных методов обработки, классификация которых предложена В.В. Коростовенко и представлена на рисунке 1.1. Согласно данной классификации, все разрядноимпульсные методы делятся на две группы - контактные и бесконтактные. В контактных методах один или оба электрода являются технологическим объектом. В первом случае межэлектродное пространство заполнено жидким диэлектриком, осуществляющим захват и эвакуацию частиц, образующихся при разрушении одного из электродов. Примером таких методов в виде самостоятельных технологий, широко применяющихся в промышленности, является обработка материалов в размер — электроэрозионная обработка. Особенность таких технологий - высокая электропроводность материала разрушаемого электрода.
Бесконтактные разрядноимпульсные методы предусматривают наличие электродной системы, независимой от технологического объекта, в связи, с чем электропроводность последнего играет пассивную роль, хотя и может влиять на физико-химические свойства протекающих процессов.
В бесконтактных методах принципиально возможны два случая развития электрического разряда. В первом случае начальная стадия разряда формируется в процессе образования парожидкостного канала разряда при пробое жидкого диэлектрика. При этом расстояние между электродами является одним из наиболее важных параметров. Во втором случае межэлектродный промежуток замкнут электрическим проводником, характеристики которого обеспечивают мгновенное испарение при протекании по нему тока разряда, и ввод энергии в технологическую среду осуществляется через образовавшийся между электродами канал со свойствами, весьма близкими к свойствам низкотемпературной плазмы. Частным случаем применения бесконтактных методов является метод, при котором межэлектродный промежуток замыкается твердым диэлектриком при наличии в рабочей камере жидкой фазы. Последнее способствует электрическому пробою диэлектрика с развитием канала разряда от анода к катоду, что приводит диэлектрик в сложное напряженное состояние и вызывает взрывную фрагментацию твердого.
Единственный фактор, многократно воздействующий на весь материал во взрывной камере, - это ударные волны — первичные, вторичные, отраженные, а также микровзрывы объемной кавитации. Действие механического импульса рассматривается большинством исследователей только как ударно-разрушающее. В то же время возможность химических изменений минералов при механических нагрузках широко известна в механохимии. Характеристики ударных волн, генерируемых кавитационной полостью, позволяют ожидать в результате их воздействия на минералы превращений, аналогичных механохимическим. Работы в области коронного разряда показывают возможность электровзрывной обработки в широком спектре минеральных пульп с высокими активностями ионов. Наиболее подробно характеристики процесса электровзрывной обработки гетерогенных сред (в том числе плотных пульп) исследованы В.В. Коростовенко и И.И. Шепелевым [49]. Действие высоких импульсных давлений, создаваемых ударными волнами сжатия, приводит к нарушению целостной структуры минеральных агрегатов, разрушает межмолекулярные и межатомные связи и обуславливает образование трещин в обрабатываемых минеральных продуктах по плоскостям спайности рудных минералов с нерудными. Первоначально в минеральных продуктах образуется сеть микротрещин, появляющихся после прохождения ударной волны сжатия. Воздействие на минеральные агрегаты серией электровзрывных импульсов, позволяющих получить многократное излучение вторичных волн сжатия, создает в обрабатываемых минералах зоны дефектности структуры и напряженное состояние. По данным работы [49] применение электровзрывной активации (энергия обработки 10 кДж/дм ) на стадии подготовки руды приводит к увеличению выхода мелких классов. Содержание кл. -0,1 мм возрастает с 59% (без обработки) до 71% и 79%) соответственно после электровзрывной активации измельченной и дробленной руды (которую в последующем также доизмельчали в шаровой мельнице). Электровзрывная активация пульпы с удельной энергией 6-9 кДж/дм приводит к повышению степени раскрытия (таблица 1.1) галенита на 58-60% (аба), сфалерита - на 37-45% (аба). Данные таблицы 1.1. свидетельствуют также о весьма значительном росте степени раскрытия нерудных составляющих, которые по наблюдениям авторов при энергиях более 10 кДж/дм содержат до 30 % классов, мельче технологиченских. В процессах обогащения руд предложено [50] применять электровзрывную обработку для одновременного разрушения металлических включений руды и отделения их от неметаллических. В работе [51] показана возможность использования электровзрывного воздействия для переработки отходов цветной металлургии.
Исследование динамики ударных волн в многокомпонентных средах
Вода (однокомпонентная среда) — это неотъемлемая часть разрядно-импульсных систем, но поскольку данная среда является идеальной, то для практических целей особый интерес представляет многокомпонентная среда. В общем случае, при импульсном электровзрыве в жидкости технологическая среда подвергается механическому воздействию, параметры которого приемлемы для диспергирования твердой фазы пульпы. Особое внимание уделялось исследованию динамических процессов в водных дисперсиях минералов — условиям возникновения прямых и отраженных волн сжатия, длительности фаз сжатия и растяжения, временных интервалов следования ударных волн, оценке соотношения между давлением в прямой и отраженных волнах и их роли в процессах, сопровождающих импульсный разряд в многокомпонентных средах. Волновые процессы исследовали в реакторе цилиндрической формы объемом 200 дм . Пьезокерамические датчики [83] размещались в технологической среде симметрично относительно канала разряда на расстояниях от 70 до 180 мм. Рабочая поверхность датчиков ориентировалась в зависимости от поставленной задачи: для приема прямых волн - к центру канала разряда, для приема отраженных от жесткой преграды волн - к оболочке реактора. Доказано [88], что в пульпах, где твердая фаза представлена только глинистыми минералами, энергия волн сжатия и растяжения примерно одинакова.Динамика волновых процессов в пульпах, где твердая фаза представлена сростками минералов с разными физико-механическими свойствами, требует дополнительного изучения. На рисунке 2.4 изображена осциллограмма давления на фронте прямой и отраженной волн, выполненная на пробах пульпы Томторского месторождения при Т:Ж = 1:2, содержащей газообразную составляющую в количестве 3%.
Измеренное давление на фронте прямой (Рь Р2, Рз) и отраженной (Р і, Р 2, Р з) волн позволяет определить, что соотношение давлений РТР = 0,65, что свидетельствует об активном участии волн растяжения в общей динамике разрушения твердой фазы. При исследовании проб пульпы Татарского месторождения установлено отличие в величинах Р на 3—5 %. Экспериментально измеренные давления прямой и отраженной волны при различных энергиях разряда (таблица 2.2) подтверждает вывод о том, что РТР-0,65. Эксперименты по изучению влияния эффективного воздействия волн сжатия на обрабатываемые объекты проводили в пульпе с различным содержанием твердого и при различных расстояниях пьезокерамических датчиков. Осциллограммы первой пульсации показывают (рисунок 2.5), что с увеличением расстояния (R) от центра взрыва давление на фронте прямой и отраженной волн падает в многокомпонентных средах любой плотности. Показано, что при увеличении содержания твердого в пульпе амплитуда давления в волне сжатия возрастает, также увеличивается время действия ударной волны в плотной пульпе.
Все это позволяет оптимизировать характеристики разрядноимпульсной обработки рассматриваемых проб [84]. Максимальное давление на фронте ударной волны зависит от энергии, вводимой в канал разряда. Как видно из рисунка 2.6, максимум давления первого пика (Рмі) нелинейно возрастает с увеличением энергии разряда, а величина максимума давления второго пика (РМ2) стабилизируется при энергиях более 10 кДж [66]. В технологических целях, в частности для диспергирования, необходимо увеличить РМ2 за счет увеличения емкости разрядных конденсаторов, что в итоге качественно меняет характер волновых процессов в технологической среде. Прямая волна сжатия вызывает появление в частице трещины, а самой частице придается сложное напряженное состояние; повторная волна и система отраженных волн высвобождают упругую энергию материала частиц и приводят к ее более качественному разрушению зачастую без необходимости повторения разрядного процесса. Необоснованное увеличение количества разрядов может привести к переизмельчению и ошламованию твердой фазы, что нашло подтверждение в наших исследованиях. Выполненные с участием автора последующие исследования влияния плотности трехкомпонентной среды на результирующее давление показало, что с увеличением плотности р = 1,26 г/см3, что соответствует плотности пульпы при Т:Ж =1:3, наблюдается увеличение давления ударной волны, а далее на расстояниях R/Ro 10,4 давление начинает падать (рисунок 2.7 и рисунок 2.8). Поэтому наибольший Выше отмечалось, что при подводных импульсных электровзрывах особую роль при разрушении твердых частиц играют отраженные волны. Прямые волны первой и последующих пульсаций создают результирующее давление в обрабатываемом объеме резко убывающее с увеличением расстояния от канала разряда (рисунок 2.9); по этой причине практический интерес представляет изучение роли отраженных волн. Проанализируем характер волновых процессов в технологической среде. По существу в силу гравитационных процессов технологическая пульпа имеет вид слоистый среды. Электровзрыв происходит в воде, где ниже уровня силового разрядника находится слой минеральных частиц. Фактически здесь возможны три случая: нижний слой не содержит газообразного компонента; в нижнем слое содержится газообразный компонент (среда трехкомпонентная); нижний слой является неподвижной преградой. В работе [66] представлены исследования ударной волны в слоистых средах по методике Г.М. Ляхова [85]. На рисунке 2.10 представлены графики зависимостей скорости частиц на фронте падающей и отраженной ударных волн от давления в пульпе с разным содержанием воздуха и в воде, численные значения которых приведены в таблице 2.3.
Исследования по оценке эффективности раскрытия минеральных ассоциаций редкометалльных руд по комбинированным технологиям
Начавшийся в последнее время подъем промышленного производства в России должен в ближайшей перспективе повлечь за собой существенное увеличение спроса на редкие металлы (ниобий, тантал, цирконий, иттрий и др.). Потребность в редкоземельной продукции в мире увеличивается с каждым годом. На мировом рынке сохраняется общая тенденция роста производства и потребления редких металлов, на базе которых создаются прогрессивные виды продукции (специальные сплавы, керамика, катализаторы, лазеры, люминофоры и т.д.). Уровень потребления данной продукции в странах дальнего зарубежья достаточно высок. В России же фактически полностью отсутствуют мощности по производству ниобия и редкоземельных металлов, кроме Соликамского магниевого завода и небольших полупромышленных производств [91]. Для эффективного развития редкоземельной промышленности в России необходимо внедрение комбинированных схем переработки данного вида сырья. В настоящее время переработка руд редких металлов сопровождается большими их потерями из-за недостаточно высокой эффективности разделения чернового концентрата методами гравитации, магнитной и электрической сепарации, что связано с близкими свойствами ценных минералов, наличием тонких сростков с породообразующими минералами и т.д. Ниобиевые продукты, поступающие на химическую переработку, представляют собой труднообогатимые промпродукты и низкосортные концентраты (содержание Nb205 2-15 %). Поэтому решение проблем увеличения полноты и комплексности использования редкометалльного сырья может быть обеспечено путем внедрения новых технологических решений, одним из которых является создание высокоэффективных комбинированных процессов и комбинированных технологических схем обогащения полезных ископаемых. Как известно, собственно крупные месторождения большинства редких элементов встречаются нечасто, однако интерес промышленности к ним все возрастает; широкое освоение месторождений редкометалльных руд Сибири сдерживается прежде всего весьма энергоемкими традиционными технологиями рудоподготовки.
К нетрадиционным следует отнести технологии, основанные на направленном изменении свойств вскрываемых минералов электрофизическими воздействиями, в частности разрядноимпульсной обработкой исходных руд [92-94]. На сегодняшний день в Восточно-Сибирском регионе находится два месторождения ниобия и редкоземельных элементов, потенциально готовых к промышленной разработке. Это Томторское месторождение ниобия и редкоземельных элементов в Якутии и Татарское фосфатно-ниобиевое месторождение в Красноярском крае. Запасы сырья позволяют создать перерабатывающее производство со сроком эксплуатации не менее 50 лет по каждому из месторождений, при годовых объемах производства до 30 тыс. тонн по концентрату или руде с содержанием Nb - не менее 5%. Наши исследования по разрядноимпульсной интенсификации процесса измельчения проведены на реальных образцах минерального сырья этих месторождений: Татарского (проба № 1) и Томторского (проба №2). Руды пробы №1 характерны неравномерной зернистостью, содержат в среднем 11% крупных классов (-1 +0,44 мм) и в среднем 30,5% тонких классов (-0,044 мм). С уменьшением класса крупности содержание оксида ниобия снижается, однако остается высоким, достигая в тонких классах 30%. По минеральному составу руды разделяются на фосфатно-ниобиевые, пирохлоровые, колумбит-пирохлоровые и стронций-пирохлоровые руды. Для всех типов руд пробы №1 характерно увеличение доли сростков богатых ниобием в мелких классах. Руды пробы №2 имеют сложный минералогический состав, в котором полезные компоненты (ниобий) представлены, в основном, пирохлором и частично рутилом и ильменорутилом, а другие редкоземельные металлы (лантаноиды, скандий и иттрий) связаны с монацитом. В руде присутствуют (в большом количестве) железо, алюминий, фосфор; характерна высокая дисперсность, тесное взаимное прорастание минеральных компонентов и связь одного и того же компонента с несколькими рудными и породообразующимися минералами. Трудность раскрытия сростков по традиционным схемам определяется тем, что включения рудных очень тонкие, часто с неправильными извилистыми границами срастания с нерудными минералами и между собой. Особенности исходного рудного материала, влияющие на практическое использование возможностей импульсных технологий, заключаются в следующем: - для всех типов руд пробы №1 характерно увеличение доли "богатых " сростков пирохлора с аппатитом в классах 0,2 мм, что приводит к повышенному содержанию фосфора в пирохлоровых концентратах; при ограничениях по фосфору (пентаксид) в соотношении P2Os : Nb2Os 1:15 требуется высокоэффективное раскрытие сростков мелких классов еще на стадии рудоподготовки; - исходное сырье пробы №2 характерно тесным взаимным прорастанием минеральных компонентов, что предопределяет измельчение руды по специальной технологической схеме до крупности — 0,074 мм (не менее 95%); - традиционная рудоподготовка для обеих проб исходных руд сопровождается высоким выходом шламовых частиц. Исходя из этого, лабораторная установка была реконструирована на основе принципиально нового подхода к практическому использованию возможностей электрического разряда: раскрытие минеральных ассоциации осуществляется в основном отраженными волнами, что исключает рост выхода шламовых частиц; снижение рабочего напряжения импульсной системы при одновременном увеличении емкости накопителей импульсной энергии. Рудоподготовку проводили по схемам, представленным на рисунке 3.1. Гранулометрический состав оценивали ситовым анализом. Схема (а) предусматривала измельчение (40 мин) с выходом класса — 0,074 мм не менее 60% в лабораторной шаровой мельнице. По комбинированной схеме (б) навеску руды массой 250 г крупностью —3+0 мм измельчали в стержневой мельнице (10 мин и 20 мин) после чего подвергали разрядноимпульсной
Разрядноимпульсные методы в технологиях переработки высокоценного сырья
Истощение запасов россыпного золота остро ставит вопрос вовлечения в переработку некондиционного сырья, старых отвалов ЗИФ и другого бедного и упорного вторичного сырья. Переработка лежалых продуктов позволит не только дополнительно получить металл, но и оздоровить окружающую среду путем сокращения объемов техногенных массивов. В Государственной академии цветных металлов и золота под руководством В.В. Коростовенко проведен комплекс исследований по применению высокоэнергетических импульсных методов в комбинированных технологических схемах переработки золотосодержащих отходов обогащения. Исходным продуктом являлись золотосодержащие отходы обогащения руд комбината "Макмалзолото" [127-129]. В процессе исследований была проведена оценка степени раскрытия основных сульфидных минералов, входящих в исходный продукт. Отмечено, что данный продукт характеризуется низкой степенью раскрытия сульфидов (5-10%), что предопределяет трудности в процессе их переработки и извлечения из них благородных металлов. Известно, что гранулометрический состав исходного продукта и форма зерен являются основными технологическими параметрами, которые определяют уровень извлечения ценного компонента. В зависимости от крупности перерабатываемого материала применяются различные методы его обогащения. Для определения наиболее эффективной технологии извлечения золота из металлического скрапа и сульфидных сростков были предложены и опробованы различные технологические схемы переработки золотосодержащего сырья, включающие предварительный обжиг продукта, отмывку оксидов железа от основной массы скрапа, выщелачивание железосодержащих соединений растворами кислот, разрядноимпульсную обработку материала, операции обогащения с применением гравитационных методов разделения, магнитную сепарацию продукта. Проверка технологических схем переработки металлического скрапа показала перспективность гравитационных методов обогащения с применением разрядноимпульсной активации минеральной пульпы.
Положительный эффект оказывает выщелачивание исходного продукта раствором соляной кислоты, а также введение в систему добавок азотной кислоты. В общем случае, переработка весьма труднообогатимого золотосодержащего скрапа и извлечение золота из сульфидных сростков тонких классов по комбинированным схемам, включающим гравитационные гидрометаллургические и разрядноимпульсные методы, технологически, экономически и экологически целесообразны и эффективны, учитывая сравнительно малые объемы исходного сырья при высоком содержании в нем высокоценного металла. Возможность применения импульсных методов исследовалась В.В. Коростовенко также с целью интенсификации процесса выщелачивания платино-палладиевых катализаторов. В ГУЦМиЗ предложена технология извлечения платиновых металлов из отработанных катализаторов на основе окиси алюминия, позволяющая получить высокое извлечение плагины и палладия а раствор с использованием менее концентрированной соляной кислоты и исключения агрессивных добавок [127]. Эффективность разрядноимпульсной обработки оценивали по показателям выщелачивания платиновых металлов в раствор и по остаточному содержанию их в твердом остатке от выщелачивания. Разрядноимпульсная активация по сравнению с известными способами извлечения платиновых металлов из отработанных катализаторов позволяет более эффективно извлекать драгоценные металлы в раствор и снижать остаточное содержание этих металлов в твердом остатке от выщелачивания до допустимых пределов. Первичные (сульфидные) руды в настоящее время являются одним из основных источников золота, получаемого при рудной добыче. Однако при наличии значительных запасов таких руд технологии их переработки отличаются сложностью, многооперационностью и не всегда обеспечивают получение высоких показателей извлечения золота в товарные продукты. Как правило, проводится двух-трехстадийное дробление, измельчение или самоизмельчение с последующим гравитационным и флотационным обогащением с получением сульфидных концентратов, которые перерабатываются на медеплавильных заводах в процессе плавки на медный штейн, либо цианируются на месте их производства. Существенным недостатком первого метода являются большие затраты золотодобывающих предприятий на транспортировку концентратов на МПЗ и их переработку; недостатком второго метода является невысокое извлечение золота в товарную продукцию, особенно в случае переработки упорных руд, упорность которых обусловлена тесной ассоциацией золота с сульфидами [130]. Одним из эффективных методов извлечения золота из упорных руд и концентратов является внедрение комбинированных схем обогащения с электрофизическими воздействиями на минеральные ассоциации [131, 132]. Влияние разрядноимпульсной обработки на технологические свойства частиц золотосодержащей руды исследовали на примере руд Эльдорадинского месторождения.
