Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу



Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу
Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу
Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу
Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу
Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу
Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу
Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу

 


Владельцы патента RU 2557265:

Лунев Владимир Иванович (RU)

Изобретение относится к электротеплоэнергетике и гидрометаллургии, к области подготовки энергетического и гидрометаллургического сырья к энергетическому и гидрометаллургическому использованию соответственно. Изобретение может быть использовано при сжигании бурых углей в топках ТЭС/ТЭЦ/ГРЭС для повышения экономической и экологической эффективности топливного цикла за счет реализации ценного гидрометаллургического сырья, получаемого в процессе подготовки бурого угля к сжиганию. Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу путем отделения минеральной компоненты сырья от энергетической углеродсодержащей компоненты сырья в процессе сжигания последней в топке теплоэлектростанции заключается в том, что отделение минеральной компоненты сырья производят последовательно поэтапно, начиная с процесса подготовки сырья к сжиганию. На первом этапе - после дробления добытого сырья и отсадки первый промежуточный минеральный продукт направляют на концентрационный стол. На втором этапе - после классификации тонко измельченного отсаженного угля второй промежуточный минеральный продукт из нижнего слива направляют на концентрационный стол. На третьем этапе - после концентрационного стола третий промежуточный минеральный продукт из нижнего слива направляют на флотацию. На четвертом этапе - после флотации получают первый целевой продукт в виде коллективного концентрата тяжелых редких металлов и второй целевой пенный продукт в виде сульфидов цветных металлов. На пятом этапе - после сжигания энергетической углеродсодержащей компоненты сырья в виде обогащенного измельченного угля из верхнего слива классификатора получают третий целевой продукт - золу-унос и четвертый целевой продукт - золошлаковые отходы, после чего полученные целевые продукты подвергают селективному гидрометаллургическому переделу. Технический результат - повышение эффективности переработки бурых углей, а также получение нескольких целевых продуктов, которые могут использоваться в качестве источников сырья для извлечения ценных металлов (концентрат тяжелых редких металлов, концентрат сульфидов цветных металлов, концентрат летучих элементов, магнитная и немагнитная фракция золошлаковых отходов). 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к электротеплоэнергетике и гидрометаллургии, к области подготовки энергетического и гидрометаллургического сырья к энергетическому и гидрометаллургическому использованию, соответственно. Изобретение может быть использовано при сжигании бурых углей в топках ТЭС/ТЭЦ/ГРЭС для повышения экономической и экологической эффективности топливного цикла за счет реализации ценного гидрометаллургического сырья, получаемого в процессе подготовки бурого угля к сжиганию.

Интерес к энерготехнологической переработке углей в нашей стране был сформулирован достаточно давно (см., например, Чуханов З.Ф. Энерготехнологическая переработка углей. // Труды совещания по химии углей и сланцев. - М., 1985. - 28 с.). И, не в последнюю очередь, этот интерес был простимулирован ростом экологической нагрузки на окружающую среду за счет высотных выбросов зол-уноса (ЗУ) из дымовых труб ТЭС/ТЭЦ/ГРЭС и за счет изъятия из оборота земельных участков, занятых терриконами золошлаковых отходов (ЗШО).

По данным Агентства по прогнозированию балансов в электроэнергетике (2014 г.) сегодня в России действует 179 ТЭС на угольном топливе (около 30% всех мощностей ТЭС). Отвалы ЗШО на многих электростанциях переполнены (например, на Березовской ГРЭС-1, Новочеркасской, Рефтинской, Троицкой, Южно-Кузбасской ГРЭС, Иркутской ТЭЦ-9 и др.), при этом расширение отвалов невозможно либо требует значительных затрат.

Удельные затраты на эксплуатацию отвала ЗШО, экологические платежи, инвестиционные расходы составляют до 5-7% себестоимости производства энергии на угольной ТЭС. Так стоимость строительства нового отвала ЗШО достигает 2-4 млрд руб., стоимость строительства ограждающей дамбы - до 1 млрд руб., при этом затраты такого рода включаются в тариф и полностью оплачиваются конечными потребителями электроэнергии и тепла.

В настоящее время в электроэнергетической отрасли утилизируется и используется только 10% ЗШО, в основном для производства стройматериалов (около 2,5 млн т в год). Еще 22,5 млн т ЗШО ежегодно размещаются в отвалах угольных ТЭС в дополнение к накопленным ранее 1,5 млрд т.

Кроме того, ТЭС России выбрасывают в атмосферу до 200 тыс. т ЗУ в год, при этом доля уловленной ЗУ и использованной - мизерна.

С развалом Советского Союза многие рудные источники гидрометаллургического сырья остались в Казахстане, Украине, республиках Средней Азии. Это обстоятельство обратило внимание специалистов на возможность частичного возмещения дефицита сырья за счет других источников, имеющихся в достаточном количестве, например, таких, как бурый уголь (Концевой А.А., Михнов А.Д., Пашков Г.Л., Калмыков Л.П. Извлечение скандия и иттрия из золошлаковых отходов // ЖПХ. - 1995. - Т. 68, вып. 7. - С. 1075-1078; Пашков Г.Л. и др. Сорбционное выщелачивание скандия из золошлаковых отходов от сжигания бурых углей Бородинского разреза / Тез. докл. Межд. конф. «Редкоземельные металлы: переработка сырья, производство соединений и материалов на их основе». - Красноярск, 1995, с. 104-106; Блайда И.А., Слюсаренко Л.И., Сацюк К.А., Абишева З.С. Золошлаковые отходы энергетики - сырье для производства редких металлов и глинозема / www.74rif.ru/zolo-patent.html, 2013 и др.).

Появилось достаточное количество технических решений-аналогов на уровне изобретений, посвященных проблеме использования ЗУ И ЗШО, например, способ подготовки ЗУ от сжигания углей при использовании в качестве строительных материалов (RU 2138396); способ извлечения редкоземельных металлов и иттрия из углей и ЗШО от их сжигания (www.ntpo.com, заявка RU 93051055); способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов (RU 2092601) и другие.

Общим недостатком этих решений-аналогов является использование только той части из состава бурого угля, которая остается после его сжигания.

По совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого технического решения является подход Сибирского горного института по проектированию шахт, разрезов и обогатительных фабрик «СИБГИПРОШАХТ» г. Новосибирск к освоению Таловского месторождения Томской области (Технико-экономические соображения (ТЭС) о возможном промышленном значении Таловского месторождения угля. - Новосибирск: АООТ «СИБГИПРОШАХТ», 1997. - 137 с.; Коммерческое предложение (КП) по комплексному использованию углеродсодержащего сырья / С.А. Судаков, А.И. Протасов, СИБГИПРОШАХТ, г. Новосибрск // Обсуждение проблем и перспектив освоения Бакчарского железорудного, Георгиевского титан-циркониевого и Таловского буроугольного месторождений Томской области. Материалы Круглого стола, г. Томск, 16-17 марта 2006 г. - Под. общ. ред. В.Г. Емешева, М.С. Паровинчака, А.В. Комарова. - Томск: STT, 2006. - C. 135-139).

Подход СИБГИПРОШАХТА предполагает создание разреза с круглогодичной круглосуточной работой на основных технологических процессах (вскрышные и добычные работы, транспорт автомобильный и конвейерный, отвалообразование, карьерный водоотлив); добычные работы осуществляются посредством выемки пластов угля гидравлическим экскаватором с нижним черпанием диагональными заходками на всю ширину бестраспортной заходки с предварительным рыхлением верхнего слоя угля в зимнее время на глубину промерзания бульдозерами-рыхлителями; доставка угля на стационарный энерго-химический комплекс для его комплексной переработки; обогащения угля; получение: тепловой и электрической энергий; брикетов угольных, коксоугольных, коксовых; генерируемого газа (синтез-газа); полезных компонентов золы - редкоземельных металлов и редких элементов; удобрений (гумат калия и карбомид); клинкер-сплав минеральной части угля.

Недостатком способа-прототипа является то, что в состав объектов комплексной переработки углеродсодержащего сырья вошли продукты, получаемые в процессе сжигания сырья и после его сжигания, а продукты минеральной части сырья, получаемые процессе подготовки сырья к сжиганию не стали предметом комплексной переработки, что снижает экономическую и экологическую эффективность технического решения.

Поставлена задача - повысить технико-экономо-экологическую эффективность энерготехнологической переработки бурых углей за счет вовлечения в технологический оборот минеральной компоненты сырья, получаемой в процессе подготовки буроугольного сырья к сжиганию.

Поставленная задача решена посредством поэтапного, начиная с процесса подготовки буроугольного сырья к сжиганию, отделения минеральной компоненты сырья от энергетической углеродсодержащей компоненты с получением четырех промежуточных продуктов и четырех целевых продуктов (коллективный концентрат, штейн, ЗУ и ЗШО) в качестве сырья для гидрометаллургического передела. При необходимости могут быть получены еще два целевых продукта после мокрой магнитной сепарации ЗШО (магнитной и немагнитной концентраты).

Рассмотрим более подробно новое техническое решение.

Минеральные компоненты ископаемых углей представлены различными минералами, имеющими различное происхождение и различные пути поступления в состав угольного сырья (Справочник по обогащению углей. // Под. ред. И.С. Благова, A.M. Коткина и Н.А. Самылина. - М.: Недра, http://1974.-c.13):

- минералы, принесенные в торфяник с близлежащей суши в виде обломков, листочков, ила - наиболее характерными являются глинистые минералы и кварц;

- минералы, попавшие в торфяник вместе с растениями-углеобразователями, при выделении из растворов или на ранних стадиях углеобразования осадка в твердую породу - сернистые соединения железа, сульфаты кальция, карбонаты кальция, магния и железа;

- минералы, попавшие в сформировавшиеся угольные пласты из растворов вмещающих пород - гипс, галит, водные сульфаты железа и магния, вторичные сульфаты железа, меди, цинка;

- минералы в виде обломков вмещающих пород, попавшие в уголь при добыче - глинистые минералы, кварц, слюды, полевые шпаты, кальцит, доломит.

Происхождение минералов определяет их морфологические особенности залегания в угольном пласте:

- минералы первой группы образуют обычно прослойки, линзочки или равномерно распределяются в органическом веществе, образуя высокозольный уголь;

- минералы второй группы распределяются в самом органическом веществе, часто в тонкодисперсном виде;

- минералы третьей группы приурочены к трещинкам в угле или образуют почки и стяжения и хорошо извлекаются при определенном измельчении угля;

- минералы четвертой группы не связаны с угольным веществом и представлены обычно агрегатами из нескольких минералов, эффективно удаляемых из состава угля.

Бурые угли по степени углефикации находятся между торфом и каменным углем. Эти углеродсодержащие осадочные горные породы гумусовой природы представляют собой смеси в разной степени метаморфически измененных остатков наземных растений, водорослей и организмов планктона. Такой состав бурых углей проявляет сорбционные свойства в отношении водорастворимых минеральных веществ, что является причиной сорбирования таких металлов, как галлий, индий, таллий, германий, селен, теллур, рубидий, цезий, уран в шестивалентом состоянии, ванадий и другие. Тяжелые редкие металлы и цветные металлы находятся в буроугольном сырье в виде минералов монацита; колумбита-танталита; циркона-алимосиликатов; сульфидов никеля, меди, свинца, цинка, кобальта и других. Эти минералы поступают во время формирования залежи бурого угля с водосборной площади в виде механической взвеси и путем волочения по дну. Качественный состав минеральной компоненты буроугольного сырья индивидуализирует каждый вид сырья, в отличии от такой энергетической характеристики топлива как «зольность». Зная информацию о наличии значимых количеств тяжелых редких металлов и цветных металлов в буроугольном сырье можно существенно повысить гидрометаллургический потенциал энергетического сырья, добавив к ЗУ и ЗШО концентраты из минеральной компоненты сырья.

В работе Арбузова С.И., Ершова В.В., Поцелуева А.А., Рихванова Л.П. Редкие элементы в углях Кузнецкого бассейна. - Кемерово, http://1999.-c.219сформулировано, например, конкретное предложение попутного извлечения из углей и углевмещающих пород ниобия и тантала. Высокие, на уровне промышленных, концентрации этих элементов впервые были установлены в XI пласте ишановской свиты (Рихванов, Ершов, 1991; Рихванов и др., 1993).

В пласте зафиксирован прослой силикатных пород средней мощности 0,1 м с аномально высоким выдержанным по простиранию содержанием тантала (39 г/т), ниобия (0,01%), цикония (0,14%), иттрия (0,01%) и редкоземельных элементов (0,05%). Прослой прослежен на нескольких угледобывающих предприятиях, что позволяет оценить площадь его распространения в десятки квадратных километров. На шахте им. Шевякова содержание тантала в прослое достигает 70 г/т. Минералогическим анализом в прослое установлено присутствие танталита, циркона и пирохлора.

Оценные ресурсы тантала в выделенном ореоле соответствуют среднему по масштабам месторождению экзогенной группы (Солодов и др., 1987).

Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу иллюстрирует фиг. 1, на которой представлена последовательность операций, приводящих к получению четырех видов целевых продуктов, предназначенных для селективного получения ценных металлов, применяемых в передовых современных технологиях.

Согласно схеме (фиг. 1) отделение минеральной компоненты от энергетической углеродсодержащей компоненты буроуголього сырья производят последовательно и поэтапно в процессе подготовки сырья к сжиганию в топках ТЭС/ТЭЦ/ГРЭС и в процессе сжигания энергетической углеродсодержащей компоненты.

На первом этапе - после дробления добытого бурого угля и отсадки первый промежуточный минеральный продукт направляют на концентрационный стол. На втором этапе - после классификации тонко измельченного отсаженного угля второй промежуточный минеральный продукт из нижнего слива направляют также на концентрационный стол. На третьем этапе - после концентрационного стола третий промежуточный минеральный продукт из нижнего слива направляют на флотацию. На четвертом этапе - после флотации получают первый целевой продукт - коллективный концентрат тяжелых редких металлов и второй целевой продукт - коллективный концентрат сульфидов цветных - коллективный концентрат сульфидов цветных металлов (пенный продукт). На пятом этапе - после сжигания энергетического углеродсодержащего компонента буроугольного сырья в виде измельченного угля из верхнего слива классификатора получают ЗУ - третий целевой продукт и ЗШО - четвертый целевой продукт. Затем полученные целевые продукты подвергают селективному гидрометаллургическому переделу.

Получение конкретного технического результата от использования изобретения проиллюстрируем на примере подготовки к гидрометаллургическому переделу буроугольного сырья Таловского месторождения Томской области РФ.

По данным геологоразведки (ГГП «Березовгеология», 1996; ООО «Том ГРЭ», 1998) по Таловскому месторождению общие прогнозные ресурсы бурого угля 2Б категории разведанности P1 оцениваются равными 3625,6 млн т при средней мощности угольных пластов 3,9 м. Зольность углей 25-40%, максимальная влагоемкость 31-38%, низшая теплота сгорания 3000-4000 ккал/кг. Массовая доля серы - 0,38-0,63%, фосфора - 0,005-0,0054%. Выход летучих веществ - 58,3-61,7%, гуминовых кислот - 47,9-53,4%, битума - 2,7-3,8%), смолы - 14,56-20,43%. Основные верхние угольные пласты 1 и 2 залегают на глубинах от 40 до 60-90 м от дневной поверхности, имеют горизонтальное и пологое (до 5 град.) падение. Прогнозные ресурсы угля категории P1 по пластам 1 и 2 оцениваются равными 2600 млн т.

Результаты исследования кернового материала показали наличие широкого спектра элементов-примесей в таловских бурых углях (см. Таблицу 1).

Из числа ценных элементов можно отметить установленные в отдельных пробах повышенное содержание ванадия (V) - 300 г/т, скандия (Sc) - 23,2 г/т, кобальта (Co) - 102 г/т, редкоземельных элементов (РЗЭ) и иттрия ((Y).

По мнению специалистов кафедры «Химическая технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов» Физико-технического факультета Томского политехнического университета (Жерин, Маслов, 2001), оценивая данные Таблицы 1, можно представить следующий ряд минералов тяжелых металлов, входящих в состав буроугольного сырья Таловского месторождения:

1. Редкоземельные элементы (лантан, церий, самарий, европий, тербий, иттербий, лютеций), а также иттрий, скандий, торий и частично - уран, находятся в виде фосфатного минерала - монацита.

2. Титан находится преимущественно в виде минерала ильменита (FeTiO3), в меньшей степени - в виде минерала рутила (TiO2).

3. Ниобий и тантал находятся в виде минерала колумбита-танталита (FeMn[(Nb,Ta)O3]2) и, возможно, в минералах титано-тантало-ниобитов (пирохлор, лопарит).

4. Цирконий и гафний находятся в виде минерала циркона - ZrSiO4.

5. Легкие редкие металлы (литий, бериллий) могут находится в виде минералов-алюмосиликатов (сподумен, берилл), а также в виде изоморфной примеси породообразующих минералов щелочных и щелочноземельных элементов (натрий, кальций, барий, стронций и др.)

6. Цветные металлы (никель, медь, свинец, цинк, кобальт и др.), а также сурьма, железо и молибден должны находиться в виде сульфидов, как простых (ZnS-сфалерит, FeS - пирит и др.), так и комплексных (CuFeS2 - халькопирит, CoAsS - кобальтин, Cu3 (As, Sb) S3 - блеклые руды и др.)

Характерной особенностью содержания (S) редких элементов (германия, скандия, золота, ниобия, тантала, циркония, иттрия) и лантаноидов (лантан, церий, самарий, европий, иттербий, лютеций) в угле, углевмещающей породе и золе является устойчивое соотношение их содержаний в виде пропорций:

Sу:Sп:Sз≈1:2:6,

где Sу - содержание поименованных элементов в угле; Sп - то же в углевмещающей породе; Sз - то же в золе угля.

Также установлено, что с ростом зольности концентрация большинства редких элементов в угле увеличиваются. В то же время содержание этих элементов в золе угля обратно пропорционально зольности. Подобные соотношения объясняются тем, что терригенная зола является носителем, а сорбционная и биогенная - концентратом элементов (Природные органические вещества: состав, свойства, применение. / С.А. Бабенко, О.К. Семакина, Н.В. Худинова, К.П. Бокуцова // Под общ. ред. С.А. Бабенко. - Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та, 2007. - С. 223).

Для избежания разубоживания гидрометаллургического сырья в отвалах ЗШО можно золошлаковую пульпу перед выдачей в отвал подвергнуть магнитной сепарации в обогатительном модуле, работающем на принципе мокрой магнитной сепарации. Пробные эксперименты по магнитной/электромагнитной сепарации ЗШО проведены Ю.В. Траскиным (МГУ), С.А. Бабенко, А.А. Поцелуевым, С.И. Арбузовым, Л.П. Рихвановым (ТГУ), Б.Ф. Нифантовым (ВНИИГРИуголь). Технические возможности этого приема подготовки угольного сырья в виде ЗШО к гидрометаллургическому переделу можно проиллюстрировать экспериментальными данными, заимствованными из работы Поцелуев А.А., Арбузов С.И., Рихванов Л.П. Микроэлементы в золах каменных углей и перспективы их комплексного извлечения // Природокомпллекс Томской области. - Томск: Изд-во ТГУ, 1995. - Т. 1. - С. 260-268.

В эксперименте изучались ЗШО, полученные при сжигании рядового угля марки Т и угля марки К из зоны размыва. Магнитная/электромагнитная сепарация ЗШО производилась по схеме Бабенко-Траскина. Результаты эксперимента приведены в Таблице 2.

Несмотря на то, что для эксперимента использовались маложелезистые угли с содержанием железа в золе 3-4%, в полученном магнитном концентрате содержалось 24% железа, что в пересчете на Fe2O3 составляет 34%.

По существу, магнитная фракция ЗШО представляет собой коллективный концентрат металлов, имеющий промышленную значимость по целой группе элементов, таких как никель, кобальт, молибден, вольфрам, а также скандий и редкоземельные металлы.

Выход магнитной фракции обычно не превышает 1-2% (иногда достигает 30%), однако на крупных ТЭС, потребляющих ежегодно от 1 до 50 млн т угля, в отвалах ЗШО накапливается 200-1000 тыс. т/год сырья, из которого можно получить не менее 2-20 тыс. т магнитного концентрата. Немагнитная фракция ЗШО по существу представляет собой коллективный концентрат цветных и благородных металлов, г/т: медь - 10000; свинец - 10000; цинк - 1000; олово - 4000; серебро - 770; золото - 28. Уровни накопления таких элементов выше, чем в исходной пробе в десятки и сотни раз.

Таким образом, при необходимости первый и второй целевые продукты могут быть дополнены магнитной и немагнитной фракциями ЗШО по схеме, представленной на фиг. 2, или эти фракции могут стать самостоятельными целевыми продуктами. В этой схеме (фиг. 2.) используется принципиальная схема Бабенко-Траскина (Бабенко и др., 2007, с. 229), в рамках которой ЗШО отмучиваются, дробятся, классифицируются, фракция 2,4-2,8 г/см3 и более подвергается магнитной/электромагнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного концентратов, пригодных для гидрометаллургического передела.

Экстраполируем приведенные выше требования об особенностях таловского буроугольного сырья на оценку технического результата от использования предложенного способа подготовки сырья к гидрометаллургическому переделу.

Сжигание энергетической углеродосодержащей компоненты сырья может быть произведено в топках близлежащих (в радиусе 30 км) от Таловского месторождения Томской ТЭЦ-3, Томской ГРЭС-2 и Северской ТЭЦ. В зависимости от способа сжигания угля - слоевое, в циркулирующем кипящем слое, пылевое, водоугольное на факеле - недожог может составлять 2-50%, что существенно скажется на составе ЗУ и ЗШО. Примем из расчета на один условный котел:

- расход таловского буроугольного сырья 1 млн т/год;

- объем отделенной минеральной компоненты в процессе подготовки сырья к сжиганию - 100 тыс. т/год;

- объем сжигаемой энергетической углеродсодержащей компоненты в топке котла - 900 тыс. т/год;

- объем ЗШО в сухом виде - 300 тыс. т/год;

- объем ЗУ, уловленной из дымовых газов - 400 т/год;

- объем коллективного концентрата тяжелых редких металлов 5 тыс. т/год;

- объем пенного продукта флотации цветных металлов - 5 тыс. т/год.

Таким образом, из четырех типов целевого продукта посредством селективных методов гидрометаллургии могут быть получены следующие ценные металлы:

- из коллективного концентрата могут быть извлечены тяжелые редкие металлы, г/т: лантан - 18; церий - 51; самарий - 5; европий - 1; тербий - 0,5; иттербий - 2; лютеций - 0,6; иттерий - 27; скандий - 6; торий - 2,4; уран - 3,4; (ниобий - 2,7; тантал - 0,47; титан - 910);

- из пенного продукта флотации сульфидов цветных металлов, г/т: никель - 13; медь - 27; свинец - 10; цинк - 20; кобальт - 34;

- из золы-уноса могут быть извлечены летучие рассеянные элементы, г/т: мышьяк - до 300; германий - 3; галлий - 13;

- из сухих золошлаковых отходов могут быть получены элементы, г/т: рубидий - 24; цезий - 3,2; скандий - 23; литий - 45; бериллий - 6; уран - 10; ванадий - 150; барий - 260; стронций - 202; марганец - 430.

Согласно мнения гидрометаллургов (Жерин, Маслов; 2001) зола-унос от сжигания таловского буроугольного сырья является исходным концентратом для предприятий, производящих полупроводниковые материалы и приборы, например, для Томского ФГУП «НИИ полупроводниковых приборов». Технология переработки зол-уноса отработана и включает гидрометаллургический передел с электролитическим выделением металлов. Несмотря на то, что в золе от сжигания таловского буроугольного сырья в топках ТЭС/ТЭЦ/ГРЭС концентрируется большое количество элементов, приемлемая промышленная технология их переработки в настоящее время отсутствует. Необходимо исследовательская проработка вопроса с обоснованием экономической и экологической целесообразности переработки ЗШО.

Пенный продукт флотации сульфидов является ценным сырьем для получения цветных металлов и серной кислоты. Доводка первичного флото-концентрата со сменой реагентов - собирателей и пенообразователей позволит получить фракции сульфидов отдельных элементов, которые могут быть переработаны на специализированных предприятиях Урала, Оренбуржья и др.

Основными минералами коллективного концентрата тяжелых редких металлов являются монацит, ильменит, тантало-колумбит, циркон, рутил, касситерит и др. Коллективный концентрат, как правило, подвергается доводки с получением фракций, в которых преобладает тот или иной элемент.

Путем чередования методов гравитации, электромагнитной и электростатической сепарации коллективный концентрат разделяется на монацитовую, колумбито-танталитовую, ильменитовую, рутиловую, цирконовую и другие фракции. Технологии переработки отдельных фракций коллективного концентрата с целью получения индивидуальных металлов высокой степени чистоты достаточно известны и отработаны.

Таким образом, заявленный технический результат достигнут.

1. Способ подготовки буроугольного сырья к гидрометаллургическому переделу путем отделения минеральной компоненты сырья от энергетической углеродсодержащей компоненты сырья в процессе сжигания последней в топке теплоэлектростанции, отличающийся тем, что отделение минеральной компоненты сырья производят последовательно поэтапно, начиная с процесса подготовки сырья к сжиганию, на первом этапе - после дробления добытого сырья и отсадки первый промежуточный минеральный продукт направляют на концентрационный стол, на втором этапе - после классификации тонко измельченного отсаженного угля второй промежуточный минеральный продукт из нижнего слива направляют на концентрационный стол, на третьем этапе - после концентрационного стола третий промежуточный минеральный продукт из нижнего слива направляют на флотацию, на четвертом этапе - после флотации получают первый целевой продукт в виде коллективного концентрата тяжелых редких металлов и второй целевой пенный продукт в виде сульфидов цветных металлов, на пятом этапе - после сжигания энергетической углеродсодержащей компоненты сырья в виде обогащенного измельченного угля из верхнего слива классификатора получают третий целевой продукт - золу-унос и четвертый целевой продукт - золошлаковые отходы, после чего полученные целевые продукты подвергают селективному гидрометаллургическому переделу.

2. Способ по п. 1, отличающий тем, что при необходимости золошлаковые отходы подвергают мокрой магнитной сепарации с получением пятого целевого продукта в виде магнитной фракции и шестого целевого продукта в виде немагнитной фракции, которые могут быть направлены на гидрометаллургический передел как самостоятельно, так и в составах первого и второго целевых продуктов, а именно: магнитная фракция в составе коллективного концентрата тяжелых редких металлов, а немагнитная фракция в составе пенного продукта (сульфидов цветных металлов).

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в процессах подготовки сырья гидрометаллургическому переделу и самого передела, при необходимости, используют тепловой ресурс отходящих дымовых газов.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для реализации в процессах гидрометаллургического передела полученных целевых продуктов сернокислотных схем используют пенный продукт флотации сульфидов цветных металлов в качестве источника сырья для получения серной кислоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам рудоподготовки полиметаллических руд перед кислотным выщелачиванием с извлечением цветных, редких, редкоземельных металлов (РиРЗМ) и металлов платиновой группы (МПГ).

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к обогащению песков и техногенных отвалов россыпных месторождений золота и металлов платиновой группы (МПГ) гравитационными методами.

Изобретение относится к переработке золотосодержащих руд месторождений сланцевой формации сухоложского типа. Заявленный комплекс для переработки руд включает связанные между собой по ходу технологического процесса модули дробления, измельчительно-гравитационный модуль, флотационный модуль и металлургический модуль.

Изобретение относится к переработке растительной биомассы, в частности древесных опилок, стружки, корней, веток и других растительных фрагментов, разделением на целлюлозную, лигниновую и низкомолекулярную фракции.

Изобретение относится к области переработки твердых коммунальных отходов и может быть использовано в установках для их комплексной переработки и обогащения. Способ заключается в сортировке твердых коммунальных отходов по крупности с выделением биоразлагаемой фракции крупностью от -60 до -100 мм, которую подвергают гравитационной сепарации в водной среде.

Изобретение относится к горной промышленности и, в частности, может быть использовано для обогащения железосодержащих техногенных месторождений полезных ископаемых.

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающим отраслям промышленности. Способ гидромеханического обогащения включает бурение добычных скважин, гидромониторное разрушение полезного ископаемого в выемочных камерах залежи с переводом его в подвижное состояние в составе гидросмеси, гидроподъем по скважине на дневную поверхность из выемочных камер гидросмеси в виде пульпы, гидротранспортирование пульпы к месту обогащения, гравитационное обогащение полезного ископаемого в водной среде.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при освоении алмазорудных месторождений и некоторых месторождений других драгоценных кристаллов.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в горной и металлургической промышленности. Способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов включает измельчение исходной руды, ее гидравлическую классификацию с получением сливного и пескового продуктов, стадиальную магнитную сепарацию и гравитационное обогащение хвостов магнитной сепарации.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения извлечения ценных элементов из руд и продуктов их переработки, в частности для извлечения благородных металлов в минеральной форме и частично сульфидов меди, никеля, железа из лежалых хвостов законсервированного хвостохранилища, находящегося в Норильском промышленном районе.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для извлечения урана и молибдена из ураномолибденовых руд на горно-химических предприятиях. Поточная линия для извлечения урана и молибдена из ураномолибденовых руд содержит последовательно соединенные комплекс сортировки руды, радиометрический сепаратор, дробильный комплекс, технологическую площадку, комплекс измельчения руды, комплекс классификации, состоящий из спиральных классификаторов, гидроциклонов и сгустителя, комплекс аппаратов выщелачивания, состоящий из колонны сорбции молибдена, колонны десорбции молибдена, комплекс получения готовой продукции. Линия дополнительно снабжена радиометрическим сепаратором, установленным после дробильного комплекса, реагентной станцией для подачи реагента-активатора, установленной перед комплексом измельчения руды, и колонной десорбции урана, установленной после колонны десорбции молибдена. Технический результат - повышение эффективности извлечения урана. 1 ил.

Изобретение относится к способу переработки шламов металлургических и горно-обогатительных комбинатов. Из исходного сырья при дезинтеграции удаляют негабаритные включения, из полученного продукта готовят пульпу и обрабатывают ее высокоамплитудными ультразвуковыми колебаниями, далее проводят гравитационную сепарацию, при которой образуется два потока, содержащих цинк- и свинецсодержащие продукты. Каждый из потоков обрабатывают токами высокой и/или сверхвысокой частоты, затем осуществляют ультразвуковую высокотемпературную обработку и магнитную сепарацию, при которой из слива дополнительно извлекают железосодержащий продукт. При этом обработку слабомагнитных веществ осуществляют ультразвуковыми высокоамплитудными колебаниями с частотой, приводящей к образованию кавитационных пузырьков. Далее сгущенный продукт разделяют на гидроциклонах с получением слива с повышенным содержанием цинка. Полученный поток направляют в поток слива и подают на первичную магнитную сепарацию, сгущенный поток также направляют на магнитную сепарацию, получая железосодержащие продукты и немагнитный продукт, состоящий из углерода, а также кварцевый песок. Немагнитный продукт осушают и разделяют на углеродсодержащий продукт и кварцевый песок. Железосодержащий продукт используют в виде железорудного концентрата. Техническим результатом является повышение эффективности обработки частиц шламов в широком диапазоне крупности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении тантал-ниобиевых и других редкометалльных руд. Обогащение тантал-ниобиевых руд гравитационно-магнитным способом включает дробление исходной руды с направлением дробленого материала на предварительную классификацию с выделением крупнозернистой фракции и готовой к переработке мелкозернистой фракции, измельчение в замкнутом цикле с мельницей крупнозернистой фракции, последующее гравитационное разделение мелкозернистой фракции с использованием винтовой сепарации на легкую и тяжелую фракции с доводкой ее тяжелой фракции концентрацией на столе с получением чернового гравитационного концентрата 1, отвальных хвостов и промежуточных продуктов, подвергаемых последующей вторичной, более тонкой классификации с выделением мелкозернистых и крупнозернистых фракций, измельчение в замкнутом цикле с мельницей крупнозернистой фракции, концентрацию мелкозернистых фракций на шламовом столе с получением отвальных хвостов и гравитационного концентрата 2, магнитную сепарацию черновых гравитационных концентратов 1 и 2. Легкая фракция винтовой сепарации дообогащается на центробежном сепараторе с выделением отвальных хвостов и промежуточного продукта, подвергаемого доводке на концентрационном шламовом столе. Мелкозернистая фракция вторичной классификации разделяется на центробежном сепараторе с получением отвальных хвостов и промежуточного продукта, подвергаемого доводке на концентрационном шламовом столе. Магнитная сепарация по дообогащению объединенного чернового гравитационного концентрата включает в себя низкоинтенсивную магнитную сепарацию для удаления в хвосты ферримагнитных примесей (в том числе скрап) и дополнительных стадий высокоинтенсивной магнитной сепарации для перечистки немагнитной фракции низкоинтенсивной сепарации с получением кондиционного тантал-ниобиевого концентрата. Технический результат - повышение эффективности обогащения, а также повышение извлечения ценных компонентов в кондиционный концентрат. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых. Гематит-браунитовые и магнетитовые типы железомарганцевой руды раздельно дробят в щековой дробилке. Руды раздельно измельчают в течение 30 минут в планетарной мельнице с введением диспергатора. В качестве диспергатора используют 1%-ный раствор хлорида магния при соотношении Т:Ж как 1:1. Изобретение повышает эффективность раскрытия сростков и снижение доли шлама в измельчаемой руде. 2 ил.

Изобретение относится к области горнорудной промышленности и может быть использовано при утилизации отходов производства горно-обогатительных предприятий вольфрам-молибденовых руд, содержащих редкие и ценные металлы. Способ обогащения минерального сырья, содержащего ценные включения, путем последовательных технологических операций, включающих механическое измельчение указанного сырья, классификацию измельченной массы с отбором для последующей обработки мелкой фракции частиц размером менее установленного максимального предела и магнитную сепарацию отобранной части измельченной массы в магнитных полях различной интенсивности с получением промежуточных продуктов переработки, характеризующихся различной степенью наличия магнитных свойств вплоть до их полного отсутствия. Крупную фракцию классифицированного после механического измельчения минерального сырья дополнительно измельчают методом кавитационного гидравлического удара. Полученную дополнительную измельченную массу перед магнитной сепарацией смешивают с предварительно отобранной мелкой фракций механически измельченной массы или указанные измельченные массы сырья направляют на магнитную сепарацию раздельно. После каждого этапа магнитной сепарации дополнительно производят гравитационную сепарацию полученных промежуточных продуктов с получением на выходе каждой ветви технологического процесса целевых продуктов различной массовой плотности. Способ осуществляют на технологической линии, содержащей последовательно установленные по ходу технологического процесса механический измельчитель с вибрационным грохотом и по меньшей мере два магнитных сепаратора с магнитными полями различной интенсивности. Линия дополнительно содержит кавитационно-гидравлический измельчитель не прошедшей через вибрационный грохот крупной фракции минерального сырья, измельченного указанным механическим измельчителем, и гравитационные сепараторы, каждый из которых установлен за одним из указанных магнитных сепараторов. Технический результат - повышение степени извлечения металлических и минеральных включений из бедной минеральной руды или отходов производства горно-обогатительных предприятий. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и предназначено для подземной разработки мощных железорудных месторождений. Способ разработки железорудных месторождений включает отработку запасов месторождения этажно-камерной системой разработки или иными камерными системами с закладкой выработанного пространства и полное обогащение добытой руды на подземной обогатительной фабрике, для чего осуществляют сооружение подземных камер с установкой в них обогатительного оборудования, включающего устройства для дробления, измельчения, классификации, сухой и многостадийной мокрой магнитной сепарации руды, обезвоживания концентрата и выдачи его на поверхность. В состав подземной обогатительной фабрики включают комплекс сгущения и обезвоживания хвостов мокрой магнитной сепарации. По отдельной схеме с применением сгустителей, вакуум-фильтров осуществляют обезвоживание хвостов 1-2 стадий ММС, с содержанием твердого в пульпе 8-30%, которые после обезвоживания транспортируют в закладываемые очистные камеры. Хвосты последующих стадий мокрой магнитной сепарации, где содержание твердого в пульпе составляет 0,5-4%, объединяют и направляют в отстойники-осветлители воды, оборудованные устройствами управляемого осаждения твердых частиц из загрязненной воды, откуда твердую фазу удаляют при чистке отстойников, смешивают с хвостами 1-2 стадий ММС и транспортируют в закладываемые очистные камеры. Технический результат - повышение производительности и безопасности горных работ. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и, в частности, к разработке золото-платиносодержащих россыпных месторождений с содержанием мелких и тонких частиц. Технический результат - повышение эффективности обогащения за счет его стадийности. Модуль тонкого обогащения включает шлюз-виброгрохот для улавливания и непрерывного выделения при грохочении мелких и тонких частиц тяжелой фракции - 4 мм. Шлюз-виброгрохот подсоединен к основному шлюзу первой стадии обогащения. Устройство содержит также приемный бункер для сбора отгрохоченной фракции, пульповод, протяженность которого и кривизна выбраны в зависимости от промывности материала и необходимой высоты подъема пульпы. При этом в пульповоде обеспечена возможность дезинтеграции материала пульпы кавитационными процессами и центробежными силами. Собственно пульповод обеспечивает подачу пульпы в гидроциклон с выпускным отверстием, который предназначен для дополнительной дезинтеграции материала пульпы, ее обезвоживания, дешламинации и отгрузки тяжелой фракции в доводочный шлюз гравитационного обогащения. Этот шлюз обеспечивает в качающемся режиме концентрацию полезной тяжелой фракции до 0,1 мм. 1 ил.

Изобретение относится к плавучему сортировочно-классификационному комплексу. Комплекс включает виброгрохот, гидроциклон для песка, соединительные трубопроводы, лотки гравийный и песковый, грунтовый насос, гидроклассификатор, снабженный сливом и грунтосборником. Грунтосборник снабжен эжектором со входом для подачи воды под давлением. Эжектор связан трубопроводом с виброгрохотом. Виброгрохот снабжен погрузочным лотком гравийной смеси и зумпфом, выход которого снабжен песковым насосом, связанным со входом гидроциклона для песка. Способ переработки подводного грунта включает подачу пульпы на переработку, обработку песчано-гравийной смеси с использованием виброгрохота и гидроциклона для песка с последующей отгрузкой готовых фракционированных продуктов. Пульпу подают в гидроклассификатор для ее разделения на взвешенные частицы и песчано-гравийную смесь. Взвешенные частицы удаляют в слив, песчано-гравийную смесь направляют в грунтосборник с эжектором. В эжектор под давлением подают воду. Полученную грунтосмесь подают на виброгрохот по трубопроводу с дополнительной промывкой смеси после эжектора. На виброгрохоте смесь рассеивают на ситах по фракциям больше и меньше 3-5 мм, фракции больше 3-5 мм направляют на отгрузку, фракции менее 3-5 мм направляют в зумпф. С выхода зумпфа смесь с помощью пескового грунтового насоса подают на гидроциклон для песка для получения заданной фракции, которую направляют на отгрузку. Воду с более мелким песком удаляют в слив. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при флотации полиметаллических руд, медно-цинковых и других биметаллических руд. Способ флотационного обогащения сульфидных руд включает измельчение руды, осуществляемое в щелочной среде, создаваемой известью, кондиционирование пульпы с сернистым натрием и сульфатом цинка, введение собирателя и вспенивателя, флотацию сульфидов меди в пенный продукт. Измельченный продукт поступает в операцию контактирования с реагентами и далее в I межцикловую флотацию, камерный продукт которой после доизмельчения и контактирования с реагентами поступает во II межцикловую флотацию. Пенные продукты межцикловых операций после агитации с реагентами поступают в межцикловую перечистную операцию, пенный продукт которой представляет собой медный концентрат. Камерный продукт II межцикловой флотации после контактирования с реагентами поступает в I основную медно-свинцовую флотацию и после доизмельчения во II основную медно-свинцовую флотацию, пенные продукты которых, объединившись с пенным продуктом и камерным продуктом межцикловой перечистной операции, поступают после контактирования в цикл перечистных операций, концентрат которых представляет собой медно-свинцовый продукт - питание цикла одноименной селекции, а камерный продукт контрольной коллективной медно-свинцовой флотации является питанием цинк-пиритного цикла. Технический результат - повышение эффективности и интенсификации процесса флотации медно-свинцово-цинковых руд. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 8 пр.

Способ переработки упорных пирит-арсенопирит-пирротин-антимонитовых золотосодержащих руд (варианты) относится к металлургии благородных и тяжелых цветных металлов. Сущность изобретения состоит в том, что во всех вариантах получают пирротиновый концентрат, пирит-арсенопиритовый концентрат, антимонитовый концентрат и хвосты коллективной флотации. При этом способ включает получение измельченных руды или хвостов гравитации, направляемых на коллективную флотацию. В способе применяют магнитную сепарацию. Технический результат заключается в повышении сквозного извлечения золота, обеспечении комплексности использования минерального сырья, снижении капитальных и эксплуатационных затрат путем создания технологии переработки упорных пирит-арсенопирит-пирротин-антимонитовых золотосодержащих руд. 12 н.п. ф-лы, 12 ил., 4 пр.
Наверх