Способ подготовки минерального сырья к флотации

Изобретение относится к обогащению минерального сырья может и быть использовано для переработки различных руд, концентратов и отходов производства, например пиритных хвостов. Позволяет снизить затраты электроэнергии на импульсную электрогидравлическую обработку сырья перед его флотацией. Способ включает предварительную электрогидравлическую обработку сырья импульсами с энергией 1-3 Дж. Для обработки используют электрические импульсы наносекундного диапазона длительности. Обработку ведут при расходе импульсов в пределах от 10⁶ до 10⁷ импульсов на тонну сырья, применяют импульсы мощностью от 10⁸ до 10⁹ Вт при частоте следования импульсов от 150 до 1000 Гц. 1 табл.

 

Изобретение относится к обогащению минерального сырья и может быть использовано при подготовке к флотации различных руд, концентратов и отходов производства, например пиритных хвостов.

Известен способ подготовки молибденита к флотации, включающий обработку пульпы (смесь измельченной молибденовой руды с водой) окислителем (серная или соляная кислота) при температуре 160-400°С с целью перевода примесей в раствор в виде сульфатов или хлоридов и последующее извлечение молибденита из сырья флотацией. Обработка пульпы кислотой при 160-400°С сопровождается большим расходом энергии на нагревание воды и сырья, применением кислот и кислотоустойчивого оборудования [1].

По технической сущности к изобретению наиболее близким является способ подготовки к флотации галенита и сфалерита, включающий введение в пульпу бутилового ксантогената калия, обработку пульпы высоковольтными электрическими импульсами и последующую флотацию минералов при концентрации собирателя 1 и 3 мг/л соответственно для галенита и сфалерита [2].

Известный способ осуществляется при следующих параметрах обработки сырья электрическими импульсами:

- время обработки - 60 с;

- величина энергии Е импульса (имп) - 0,8 Дж (0,8 Вт·с);

- частота следования импульсов 1-150 Гц;

- длительность t импульсов 10^-2 с;

- расход импульсов на обработку 5 г (5·10^-6 т) сульфидных минералов - 6·10³;

- удельный расход импульсов на обработку: 6·10³/5·10^-6=1,2·10⁹ имп/т сырья;

- удельный расход электроэнергии на обработку: 0,8 Дж /имп- 1,2·10⁹ имп/т=9,6·10⁸ Дж/т=9,6·10⁸ Вт·с=270 кВт·ч/т при 1 кВт·ч=3,6·10 Вт·с.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения технико-экономических показателей обогащения сырья флотационным методом.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в снижении затрат энергии на процесс подготовки минерального сырья к флотации и повышении извлечения ценных компонентов в концентрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе подготовки минерального сырья к флотации, включающем предварительную электрогидравлическую обработку сырья импульсами с энергией 1-3 Дж, для обработки используют импульсы наносекундного диапазона длительности, при этом обработку ведут при расходе импульсов в пределах от 10⁶ до 10⁷ импульсов на тонну сырья и применяют импульсы мощностью от 10⁸ до 10⁹ Вт при частоте следования импульсов от 150 до 1000 Гц.

При подготовке сырья к флотации по прототипу импульсы с Е=0,8 Дж (0,8 Вт·с) и t=10^-2 с развивают мощность N:

Обработка галенита и сфалерита импульсами N=80 Вт с расходом 1,2·10⁹ импульсов на тонну минералов в водной среде, содержащей ксантогенат в количестве соответственно 1 и 3 мг/л, увеличивает сорбцию собирателя поверхностью сульфидов и их флотоактивность, которая приводит к росту извлечения свинца и цинка флотацией соответственно от 0 до 5% и от 0 до 6% [2].

Заявляемый способ характеризуется предварительным воздействием импульсов на сырье в другой среде - в пульпе, в которую не добавляется собиратель. Повышение извлечения ценных компонентов в концентрат флотацией достигается предварительной обработкой сырья импульсами наносекундного диапазона длительности (t ˜ 10^-9 с) с Е=1-3 Дж. При заявленных параметрах импульсы воздействуют на сырье мощностью

N=(1-3) Вт·с/10^-9 с=(1-3)·10⁹ Вт,

т.е. в (1,25-3,75)·10⁷ раз больше по сравнению с прототипом.

Пробой пульпы электрическим импульсом с N=(1-3)·10⁹ Вт приводит к появлению в пульпе мощной ударной волны. Генерация ударных волн придает предложенному способу новое качество - развитие напряжения сжатия σ_с в частицах минерального сырья при набегании на них пика волны давления. После прохождения волны нагрузка с частиц резко снимается (за время ˜10^-9 с) с нарушением равновесия между силой сжатия и силой упругости, под влиянием которой в частицах возникают растягивающие напряжения σ_p после снятия нагрузки. Предел прочности p горной массы p σ_p меньше p σ_с в 10 раз [3], что повышает вероятность разрушения частиц реализацией σ_p по ослабленным зонам, к которым относятся поверхности срастания различных минералов с высокой концентрацией природных дефектов и микротрещин, наведенных импульсной обработкой. Разрушение сростков по границам срастания повышает селективность раскрытия минералов и извлечение, например, сульфидов меди в концентрат при последующем обогащении сырья. Использование импульсов с Е<1 Дж уменьшает их N воздействия на сырье в соответствии с (1) при Е>3 Дж - происходит быстрая эрозия игольчатого электрода генератора наносекундных импульсов и возникает необходимость проведения частых профилактических ремонтов.

Снижение частоты следования импульсов f<150 Гц при подготовке сырья к флотации уменьшает производительность импульсной ЭГ обработки, при f>1000 Гц пузырьки газа, образующиеся в воде при разряде и экранирующие частицы минералов от искры, не успевают выплыть из зоны пробоя.

Пример. Предложенным способом проводили флотацию пиритных отвальных хвостов текущей переработки колчеданных руд на Учалинской обогатительной фабрике. Схема обогащения включала обработку пульпы хвостов высоковольтными электрическими импульсами с t˜10^-9 с и E=1 Дж. После импульсной электрогидравлической (ЭГ) обработки проводили одну операцию - медную флотацию хвостов.

В таблице приводится сравнение технических показателей флотации известным и заявленным способом.

Результаты флотации известным и предложенным способами показывают, что зависимости извлечения металлов ∈ от удельного расхода импульсов имеют экстремальный характер. Флотация сульфидов известным способом характеризуется максмумом извлечения свинца ∈_Pb=5,21% и цинка ∈_Zn=6,12% при расходе 1,2·10⁹ имп/т.

Флотация сульфидных минералов меди предложенным способом при меньших затратах импульсов на предварительную ЭГ обработку (10⁶ имп/т) повышает извлечение меди ∈_Cu до 26,87%, а при 3·10⁶ имп/т - до 32,54% с ростом ∈_Cu на 14,25%, т.е. в 3,0 и 2,7 раза больше, чем свинца и цинка, осуществляемом известным способом с расходом импульсов, равным 1,2·10⁹ имп/т (см. таблицу).

Таблица Результаты флотации сульфидов известным и предложенным способом
Расход импульсов, имп/т	Прототип	Заявленный способ
	Извлечение металлов, %	Содержание меди, %	Извлечение меди, %
Свинец	Цинк
0	0	0	0,83	18,29
106	-	-	-	26,87
3·106	-	-	0,86	32,54
9·106	-	-	0,93	23,50
108	-	-	-	-
5·108	3,98	4,81	-	-
1,2·109	5,21	6,12	-	-
1010	2,16	4,36	-	-

Сравнение результатов конкретных опытов показывает, что применение заявляемого способа уменьшает расход Q импульсов в 400 раз (Q=1,2·10⁹/3·10⁶=400), при этом повышение извлечения меди возрастает, как отмечено выше, в 3,0 и 2,7 раз больше, чем извлечение свинца и цинка, достигаемое известным способом. Снижение расхода импульсов в 400 раз с Е=1 Дж при использовании заявленного способа приводит к уменьшению расхода энергии с 270 кВт·ч до 1,2 кВт·ч, т.е. в 225 раз меньше по сравнению с прототипом.

Анализ таблицы показывает, что изменение расхода импульсов при подготовке сырья к флотации предложенным способом повышает также содержание меди α_Cu в медном продукте: при расходе 9·10⁶ имп/т α_Cu увеличивается до 0,93% с превышением в 3 раза бортового содержания меди в ее природных месторождениях. Учитывая этот факт, а также то, что α_Cu в медном продукте составляет 0,86 и 0,93% при расходе соответственно 10⁶- 9·10⁶ имп/т оптимальный интервал расхода импульсов наносекундного диапазона длительности принят в пределах от 10⁶ до 10⁷ имп/т, чтобы изменением расхода импульсов получить возможность управления качеством получаемых продуктов и использовать это средство при развитии схемы обогащения, включающей, например, контрольные и перечистные операции, проведение которых может быть направлено на дальнейшее повышение полноты извлечения ценных компонентов и качества получаемых продуктов.

Осуществление предварительной обработки сырья импульсами наносекундного диапазона длительности в другой среде (без ксантогената) с реализацией качественно нового механизма воздействия импульсов на сырье (разрушение сростков p σ_p, который меньшее p σ_с в 10 раз), придают заявленному способу существенные отличительные признаки, которые при сохранении качества медного концентрата на прежнем уровне обеспечивают существенное повышение технико-экономических показателей флотации, состоящее в снижении расхода энергии в 225 раз и повышении ∈_Cu на 14,25%, т.е. в 3,0 и 2,7 раза больше, чем ∈_Pb и ∈_Zn, достигаемые известным способом.

Источники информации

1. Патент США №3834893, класс В 03 Д 1/14, 75-2, 26.03.69 (аналог).

2. Влияние электрических разрядов на флотацию сульфидных минералов./Леонов С.Б., Полонский С.Б., Катышев В.В. и др. // Сборник научн. трудов ин-та «Унипромедь»: Совершенствование схем и режимов переработки медных и медно-цинковых руд. - Свердловск, изд. «Унипромедь», 1986. - С.79-83 (прототип).

3. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород: Справочное пособие./ Протодьяконов М.М., Тедер Р.И., Ильницкая Е.И. и др. - М.: Недра, 1981. - 240 с.

Способ подготовки минерального сырья к флотации, включающий предварительную электрогидравлическую обработку сырья импульсами с энергией 1-3 Дж, отличающийся тем, что для обработки используют электрические импульсы наносекундного диапазона длительности, при этом обработку ведут при расходе импульсов в пределах от 10⁶ до 10⁷ импульсов на тонну сырья, применяют импульсы мощностью от 10⁸ до 10⁹ Вт при частоте следования импульсов от 150 до 1000 Гц.