Способ переработки полезных ископаемых

 

Использование: в углеобогащении и других отраслях горнодобывающей промышленности . Сущность изобретения: измельчение исходного сырья ведут в жидком воздухе с последующей его сепарацией в незамерзающей при температуре кипения последнего инертной жидкости, например жидком аргоне, в сепараторе, погруженном в ванну с кипящим воздухом, устанавливаемую в горной выработке. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Р1 )el бЮ=.МжКббФЙЮббМВ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сб,н p б б13 Ч ббпр

";! 1ЛЦИЕХА б б (21) 4818784/33 (22) 2504,90 (46) 15.07,92. Бюл. М 26 (71) Московский горный институт (72) А;С.Бродт, А.C,Áóð÷àêoa, Л.А.Пучков и

И.И,Шаровар (53) 621.926.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 424600, кл. В 02 С 19/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

% 1158241, кл. В 03 В 5/44, 1985.

Изобретение относится к горному делу, точнее к переработке ископаемого минерального сырья, и может найти применение в углеобогащении и других отраслях горнодобывающей промышленности.

Известны криогенные методы перера.ботки полезных ископаемых, заключающиеся в предварительном измельчении исходного сырья в жидком азоте с последующей его сепарацией.

Приведенные методы переработки минерального сырья с использованием жидкого азота отличаются низкой степенью термодинамического. совершенства, что обусловлено большим перепадом температур между стадией измельчения и последующими технологическими операциями.

Интенсивное же выделение в атмосферу рабочей эоны паров азота исключает воэможность осуществления переработки исходного сырья по такой технологии непосредственно в подземных условиях во избежание вытеснения при этом из горных выработок необходимого для дыхания воздуха. Это приводит не только к ухудшению Ж 1747166 А1 (si)s В 02 С 19/00, В 03 В 5/44 (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ

ИСКОПАЕМЫХ (57) Использование: в углеобогащении и других. отраслях горнодобывающей промышленности. Сущность изобретения: измельчение исходного сырья ведут в жидком воздухе с последующей его сепарацией в незамерзающей при температуре кипения последнего инертной жидкости, например жидком аргоне, в сепараторе, погруженном в ванну с кипящим воздухом, устанавливаемую в горной выработке, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. экологической обстановки в районе ведения горных работ вследствие необходимости постоянного отчуждения все новых пахотных земель под складирование на них образующихся в результате переработки горной массы отвальных продуктов обогащения, но и повышает энергоемкость работы подобного рода горных предприятий иэ-за наличия нерациональных энергетических затрат по подъему пустой породы в составе горной массы из шахты на дневную поверхность, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки полезных ископаемых, включающих предварительное мокрое измельчение исходного сырья с последующим разделением составляющих его минералов по плотности в восходящем потоке сжиженного углекислого газа и регенерацией вынесенных с продуктами обогащения остатков разделительной среды.

Несмотря на отсутствие в системе каких-либо технологических испарений (используется только оборудование, 1747166 изготовление в герметичном. исполнении) с . следние лишь частично смогут освободитьточки зрения техники безопасности, осуще- ся от вынесенных с ними со стадии сепараствление указанного способа в подземных ции остатком жидкой фазы путем прямого условиях вызывает ряд возражений из-за ее испарения. Основная же ее масса при необходимости размещения в горных выра- 5 этой перейдет в "сухой лед" cо смерзанием ботках сосудов, находящихся под высоким пропитываемых ею кеков в монолитные глыдавлением, что влечет за собой рост взры- бы, что повлечет за собой. забивку разгрувоопасности, особенно существенный на зочных затворов и выводящих продукты глубоких и сверхглубоких шахтах. Так даже обогащения из системы транспортных компри нормальной температуре равновесная 10 муникаций. Помимо появления при этом доупругость углекислого газа над сжи>кенной полнительного канала неконтролируемых углекислотой составляет 65,5 ата. Между потерь двуокиси углерода прямой сублиматем исходное сырье, подлежащее перера- цией углекислоты из твердого состояния в ботке в такой криогенной жидкости пред- газообразное, охлажденный до -78,5 С ставляет собой дискретную, а не сплошную 15 твердый технологический поток представсреду. Поэтому непрерывная загрузка тако- ляет собой большую опасность для обслужиго технологического потока в любую обога- вающего персонала как возможный тительную машину, находящуюся под столь источник обморожения. высоким давлением, равно как и выгрузка Сростомдавления ктомуже, экономичиз нее продуктов обогащения неизбежно 20 ность любой технологии при прочих равных сопряжена с ее разгерметизацией со всеми условиях обычно снижается вследствие невытекающими из этого последствиями. Ор- адекватного ему увеличения материалоемганизация >ке осуществления процесса в пе- кости, предназначен ной для его риодическом режиме делает его не только . осуществления специальной толстостенной нетехнологичным и, как следствие, мало- 25 аппаратуры, а также необходимости содерпроизводительным, но и более трудоемким, жания большого парка дублирующего обоввиду возникающих в этом случае трудно- рудования, заменяющего основное на стей по автоматизации и комплексной меха- время его систематических испытаний организации основных его стадий. При этом в нами Котлонадзора. ходе загрузки в систему (равно как и выгруз- 30 Плотность сжиженного углекислого гаки из нее) твердых технологических пото- за слишком мала для сепарации в нем в ков, неизбежны выбросы углекислоты в статических условиях даже самых легких поокружающее пространство, причем в тем лезных ископаемых. Необходимость подбольших количествах, чем выше ее произво- держания мощного гидравлического напора. дительность, Однако большие необратимые 35 для создания восходящего потока такой потери углекислого газа в таком цикле не- разделительной среды приводит к трансприемлемы не только с технико-экономиче- порту в легкук> фракцию и посторонних камской точки зрения, но и противопоказаны по понентов. Особые препятствия в этом санитарно-гигиеническим и экологическим случае создаются для четкого расслоения соображениям, т.к. высокие концентрации 40 особенно, близких между собой по плотнопоследнего в рабочей зоне приводят к тяже- сти минералов, как это имеет место, наприлым физиологическим расстройствам наи- мер, в углеобогащении или переработке более важных систем жизнедеятельности ископаемых. минеральных солей. человеческого организма, а его накопле- Кроме снижения технологических поние в атмосфере Земли, способствует гло- 45 казателей обогащения динамический ребальному потеплению климата под жим сепарации существенно повышает.и действием, так называемого "парникового энергоемкость процесса, отрицательно

II сказываясь, тем самым на основных его техДля двуокиси углерода характерна от- нико-экономических показателях. носительно низкая критическая точка и 50 Целью изобретения является ослаблечерезвычайно высокая тройная точка равно- ние вредного влияния горного производствесия фаз. Такая аномальная близость столь ва на окружающую природную среду путем важных термодинамических параметров обеспечения возможности осуществления этого вещества приводит к тому, что при процесса в подземных условиях. дросселировании либо любом другом рез- 55 На чертеже изображена схема цепи апком расширении и связанном с ним его,ne- паратов обогатительной установки, реалиреохлаждением, жидкий диоксид углерода зующей предлагаемый способ, Установка легко переходит в твердое и газообразное содержит бункер для исходного сырья. 1, состояние. Это означает, что гюсле сброса шлюзовой затвор 2, рекуперативный холонад продуктами обогащения давления, по- дообменник 3, смеситель 4, мельницу 5, дре1747166 нажер 6, зумпф 7, насос 8, осушитель 9, благодарявозникающемувэтойсистеменесепаратор 10, ванну 11 с жидким воздухом, обратимому холодообмену между транспордуговые сита 12, сборники 13, насосы 14, тируемому по ним холодными экспанзеры 15, конденсатор 16, холодооб- грузопотоками и омывающим их рудничным менники 17, ленточные конвейеры 18 и цир- 5 воздухом. куляционные насосы хладоносителя 19. Сдренированную с продуктом обогащеПереработку полезных ископаемых, на- ния разделительную жидкость, собирающпример; рядовых углей согласно способу юся в сборниках 13, насосами 14 вновь осуществляют следующим образом. засылают в сепаратор 10 а выходящие и

И

I з сходное сырье из бункера 1 посредст- 10 экспанзеров 15 ее пары ожижают в эмеевивом.шлюзового затвора 2 подают на пред- ке конденсатора 16, также охлаждаемого варительное охлаждение в холодообменник жидким воздухом, и присоединяют эту ее

3. Охлажденный в нем материал смешивают часть к основному возвращаемому в сепарав смесителе 4 с жидким воздухом. Образо- тор 10 из сборников 13 потоку такой тяжевавшуюся в нем суспензию направляютда- 15 лой среды, полностью замыкая, таким лее на размол в мельницу 5, Отжим образом, весь цикл ее регенерации. измельченного таким образом продукта от Прокачивание хладоносителя внутри жидкой фазы осуществляют на дренажере 6, контура рекуперативного холодообмена а полное его освобождение от ее остатков — обогатительной системы осуществляют цир- . испарением пропитывающего как жидкого 20 куляционными насосами 19. воздуха в осушителе 9, Осветленный от Пример, Рядовой уголь марки Г твердой фазы жидкий воздух собирают в (зольность 36,3 j) крупностью 13-25 мм зазумпфе 7, из которого насосом 8 его вновь гружают в толстостенную ступу из керамивозвращаютнасмешениесисходнымсырь- ческого материала и приливают к нем

25 жидкий воздух из сосуда Дьюара. Затем в му

Подготовленную таким образом к раз- слой жидкого воздуха погружают пестик и делению исходную смесь минералом рас- охлажденный, таким образом, до темпераслаивают на слагающие ее компоненты в туры кипения жидкого воздуха исходный сепараторе 10, погруженном в ванну 11 с материал измельчают в такой криогенной жидким воздухом. В качестве раздели- 30 жидкости до порошкообразного состояния. . тельной среды для ведения сепарации в Образовавшуюся суспензию разделяют на. таких условиях используют незамерзаю- сите. Выделенный таким образом из нее щую при температуре кипения жидкого осадок выдерживают некоторое время на воздуха в горных выработках инертную воздухе и переносят в керамический стакан жидкость, например,.с>киженный аргон 35 с сжиженным аргоном, погруженный в ем(плотность 1,4 r/ñì, температура отверж- кость, наполненную жидким воздухом. После расслоения слагающих исходную смесь ден ия — 189,3 С).

Выходящие из сепаратора угольный минералов в сжиженном аргоне, всплывконцентрат (легкая фракция) и отвальные шую фракцию вычерпывают из керамичехвосты (тяжелая фракция) "обеэвоживают" 40 ского стакана ситчатым ковшом. на дуговых ситах 12, осушают от вынесен- Извлеченный из ожиженного аргона кек ных.на их поверхности остатков сжиженно- помещают в сосуд, к горловине кото ого

to аргона в экспанзерах 15 и после подключают конденсатор — змеевик, погр рекуперациииххолодавхолодообменниках женный в канистру с жидким возд o, S

17 пос воздухом, . сухои концентрат редством промежуточного хладоно-.45 результате получают. сухой к сителя, переносящего от них этот холодоп- (зольность 8,17; ) и конденсат разделительриток опять в голову процесса, к входящему ной жидкости, возвращаемый затем в голов систему технологическомупотоку(иными ву процесса, используемый затем для . словами, отбирающего тепло у исходного переработки новых порций исходного сырья и доставляющего его к продуктам 50 сырья. обогащения), сухие концентрат и порода вы- Аналогично выводят из системы в сугружаются на ленточные конвейеры 18 и хом виде и отвальные хвосты. и регенерипоступают далее в систему рудничного . руют вынесенные с ними остатки транспорта с последующей выдачей гото- разделительной жидкости, с той лишь развого продукта на-гора и доставкой отваль- 55 ницей, что перед их извлечением иэ кера ной породы на закладку выработанного мического стакана, осевший в нем и о кт и ост анства. П р р . ри этом на всем пути Мх предварительно взмучивают в сжиженном следования по горным выработкам осуще- аргоне шпателем. ствляется попутное автоматическое конди- По с"„авнению и р внению с прототипом техникоционирование рудничной атмосферы, .экономическая эффективность предложе1747166 ния заключается в обеспечении возможности переработки горной массы непосредственно в подземных условиях, освобождая таким образом рудничный транспорт и шахтный подьем от непроизводительных за- 5 трат, связанных с транспортировкой по горным выработкам содержащейся в ней пустой породы, и предохраняя дневную поверхность от складирования на ней отходов обогащения, При этом обеспечиваются беэ- 10 опасные и комфортные условия труда обслуживающего персонала за счет. использования холода, исходящего от угольного и породного грузопотоков.

Формула изобретения 15

1. Способ переработки полезных ископаемых, включающий. мокрое измельчение исходного сырья и его сепа а рас е нием слагающих горную массу минералов в жидкой среде с последующей ее регенерацией испарением и конденсацией вынесенных с продуктами обогащения ее остатков, отличающийся тем, что, с целью ослабления вредного влияния горного производства на окружающую природную среду гутем обеспечения .возможности осуществления процесса в подземных условиях, измельчение исходного сырья ведут в жидком воздухе. а сепарацию — s незамерзающей при температуре кипения воздуха инертной жидкости.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щи йс я тем, что в качестве незамерзающей при температуре кипения воздуха в горной выработке инертной жидкости используют ж аргон