Способ разделения смеси твердых веществ

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может применяться при разделении смеси твердых веществ в тяжелых жидкостях. Цель ускорение процесса разделения твердых веществ за счет повышения скорости всплытия или падения зерен веществ. Способ включает смешение смеси твердых веществ с тяжелой и легкой фракцией после разделения. В качестве тяжелой жидкости используют водный раствор щелочного или щелочно-земельного вольфрамсиликата плотностью до 3,0 г/см³. Использование последнего в качестве тяжелой жидкости снижает вязкость разделяющей среды по сравнению с известными жидкостями равной плотности. Это увеличивает скорость всплытия или падения зерен материала при разделении.

Изобретение относится к обогащению и может применяться при разделении смеси твердых веществ в тяжелой жидкости, плотность которой приблизительно равна 3,0 г/см³, в частности на обогатительных фабриках для доводки алмазных продуктов.

Наиболее четкое гравитационное разделение минералов осуществляется в тяжелых жидкостях, плотность которых имеет промежуточное значение между плотностями сепарируемых минералов. Известны способы разделения с использованием тяжелых органических и неорганических жидкостей:бромоформ, тетраброметан, иодистый метилен, жидкости Клеричи, Туле, Сушина-Рорбаха, М-44, М-45, бромид железа и метавольфраматы щелочных металлов [1][2] Основными свойствами тяжелых жидкостей, благодаря которым возможно их применение для разделения минеральных смесей, являются высокая плотность, отсутствие химического воздействия с разделяемыми минералами, прозрачность, низкая вязкость и стоимость.

В полной мере этим требованиям не удовлетворяет ни одна из перечисленных жидкостей. Так, жидкости на основе органических соединений, летучи и нерастворимы в воде, жидкости, содержащие ртуть, реагируют с сульфидами и высокотоксичны.

Практическое применение в обогащении и минералогическом анализе нашли применение лишь некоторые из тяжелых жидкостей, в том числе жидкость Клеричи, которая имеет относительно высокую вязкость 50˙10^-3 Па˙с, высокотоксична и разлагается на свету.

Наиболее близким по технической сущности является способ, основанный на смешении твердых веществ с тяжелой жидкостью и последующим разделением материала по плотности, в котором в качестве тяжелой жидкости используется раствор щелочного или щелочно-земельного метавольфрамата, например, метавольфрамат натрия плотностью 2,9-3 г/см³ [3] Недостаток этого способа заключается в относительной низкой скорости разделения минералов, так, скорость всплытия кварца крупностью 1,2 мм в растворе метавольфрамата натрия плотностью 2,84 г/см³ равна 0,60 см/с при 23^оС. Это объясняется высокой вязкостью раствора метавольфрамата натрия (27,5˙10^-3 Па˙с) при плотности 2,84 г/см³ и 23^оС, которая возрастает до 80˙10^-3 Па˙с при увеличении плотности до 3,1 г/cм³.

Цель изобретения ускорение процесса разделения твердых веществ за счет повышения скорости всплытия (падения) зерен веществ.

Сущность изобретения заключается в смешении твердых веществ по плотности. Отличие от прототипа состоит в том, что в качестве тяжелой жидкости предлагается использовать раствор щелочного или щелочноземельного вольфрамсиликата, что подтверждает новизну предлагаемого способа. Например, вольфрамсиликат натрия имеет вязкость 9,64˙10^-3 Па˙с при температуре 23^оС и плотности 2,8 г/см³ и 16,6˙10^-3Па˙ с при плотности 2,91 г/см³. Вязкость снижается соответственно до 3,47˙10^-3 Па˙с и 3,82˙10^-3 Па при повышении температуры до 80^оС.

Предлагаемая совокупность признаков обладает новым свойством, заключающимся в увеличении скорости всплытия или падения минералов. Это обусловлено тем, что скорость падения (всплытия) минеральной частицы в тяжелой жидкости пропорциональна разности плотности частицы и жидкости, силе, под действием которой происходит осаждение, и обратно пропорциональна вязкости. Наличие нового свойства определяет получение нового положительного эффекта, заключающегося в ускорении процесса разделения минералов. Это свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "существенное отличие".

Способ осуществляется следующим образом. Приготовленный раствор вольфрамсиликата натрия или другого щелочно-земельного металла плотностью ≈3,0 г/см³ смешивается в емкости с пробой твердых веществ. После кратковременного перемешивания и отстаивания всплывают минералы более легкие, чем жидкость, а более тяжелые тонут. В результате при разделении минеральной смеси получают легкую и тяжелую фракции минералов. Фракции отделяют от тяжелой жидкости фильтрацией, отмывают и сушат. Тяжелую жидкость после фильтрации вновь используют при разделении, а промывные воды упаривают до плотности ≈3,0 г/см³.

П р и м е р 1. В цилиндр с делениями диаметром 25 мм заливают 100 мл раствора вольфрамсиликата или метавольфрамата натрия соответствующей плотности и загружают несколько кристаллов исследуемых минералов. Цилиндр закрывают пробкой, переворачивают и определяют скорость всплытия (падения) минералов.

Результаты определений приведены в таблице. Результаты показывают значительное повышение скорости разделения минералов в среде вольфрамсиликата натрия по сравнению со средой метавольфрамата. Так, для кварца скорость всплытия возрастает в 2 раза, кальцита в 1,5 раза и для гроссуляра скорость падения в 5 раз, что указывает на значительное сокращение продолжительности процесса разделения твердых веществ.

П р и м е р 2. 40 г руды крупностью 2+1 мм смешивают с 50 мл тяжелой жидкости плотностью 2,8 г/см³ при 23^оС. Полученную пульпу отфильтровывают на конической воронке. Навеску, оставшуюся на фильтре, взвешивают и по разности весов определяют объем жидкости, увлеченной твердой фазой. Расход раствора вольфрамсиликата натрия составляет 161 мл на 1 кг руды и 244 мл метавольфрамата на 1 кг.

П р и м е р 3. Навеску руды, оставшуюся на фильтре (пример 2), промывают водой, декантацией. Наличие вольфрама в промывных водах контролируют по реакции Шееле. Расход воды на промывку от вольфрамсиликата натрия составляет 3,8 л на 1 кг руды, а от метавольфрамата натрия 5,18 л. Промывные воды направляют на регенерацию выпариванием.

Следовательно, уменьшение объема промвод сокращает продолжительность процесса и расход энергии на регенерацию.

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ, включающий смешение твердых веществ с тяжелой жидкостью и вывод тяжелой и легкой фракций после разделения, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса разделения, в качестве тяжелой жидкости используют водный раствор щелочного или щелочно-земельного вольфрамсиликата плотностью до 3,0 г/см³.

РИСУНКИ

Рисунок 1