CC BY
74
© В.И Курец, А.Ф. Усов,
В. А. Цукерман, 2008
УДК 622. 026.01
В.И. Курец, А. Ф. Усов, В.А. Цукерман
ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РУД КОРЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Приведены результаты экспериментальных работ по использованию электроимпульс-ной дезинтеграции габбро-норита с платинометалльным оруденением Кольского полуострова.
Семинар № 3
звлечение самородных драгоценных металлов (золота, платины) из руд коренных месторождений требует их измельчения, которое приводит к размазыванию пластичных металлов по поверхности частиц измельченного материала. Это существенно ограничивает возможность использования более дешевого гравитационного обогащения для выделения металла и вынуждает использовать более дорогое и экологически опасное химическое обогащение.
Российскими учеными предложен и всесторонне исследован электроим-пульсный способ дезинтеграции руд и материалов [1-2]. Электроимпульсная способ дезинтеграция отличается высокой селективностью разрушения, обеспечивает лучшее раскрытие зерен отдельных минералов и лучшую их сохранность от разрушения, меньшее образование шламистого продукта. Все это создает предпосылки для более полного извлечения полезного минерала в концентрат при обогащении руды, повышения качества концентрата. Отсутствует свойственное механическим способам загрязнение продукта аппаратурным металлом, материалом футеровки и мелющих тел. Возможность способа просто и
в широких пределах изменять характер динамического нагружения позволяет регулировать гранулометрический состав продукта измельчения, получать более узкий класс крупности продукта, чем это возможно при механическом измельчении. Продукту электроим-пульсного измельчения свойственна меньшая окатанность и большая удельная поверхность зерен за счет того, что новая поверхность образуется в процессе раскола при распространении трещин. Продукт разрушения обладает повышенной сорбцией и реакционной способностью в химических реакциях. Вскрытые частицы минеральных включений лучше соответствуют их исходному природному состоянию в породе и это имеет большое значение для изучения минерального сырья [3].
Имеются технологические предпосылки, чтобы использовать электроим-пульсный способ дезинтеграции в технологии добычи драгоценных металлов. Экспериментальные работы на рудах, содержащих драгоценные металлы, ставили целью изучить характер дезинтеграции материала и выделения металлов. На основе представительных данных о разрушении других металлических и полиметаллических руд ожида-
лось, что применительно к данному виду минерального сырья будут эффективно использованы следующие особенности ЭИ-дезинтеграции:
- способ электроимпульсной дезинтеграции металлических руд за счет эффекта избирательного электрического пробоя по металлическим включениям обеспечивает высокую селективность разрушения руды с высокой степенью раскрытия включений металла и его сохранностью от размазывания по поверхности частиц вмещающей породы
- раскрытие включений металла происходит на более ранних стадиях измельчения руды, что снижает затраты на измельчение, а главное, позволяет использовать для выделения металла гравитационный способ обогащения
Выполненное опробование ЭИ-дезинтеграции габбро-норита с плати-нометалльным оруденением Кольского полуострова показало ее высокую эффективность. Дезинтеграция проходит, главным образом, по границам минеральных зерен, поэтому минеральные индивиды, в том числе сложной формы, максимально высвобождаются от сопутствующих мине
ралов, достигается высокая степень раскрытия сростков; сохраняется высокий процент зерен, обладающих "первич-
Рис. 1. Принципиальная схема проведения сравнительных испытаний
ной" морфологией с минимальным переизмельчением; остается ненарушенной "скульптура" граней кристаллов. Зерна ценных минералов (сульфиды цветных и черных металлов, платиноиды, золото), как правило, характеризуются достаточно узким интервалом размеров. Раскрытие зерен минералов без разрушения, ошламования и размазывания отличающихся особой пластичностью минералов по зернам пустой породы приводит к обогащению полезными компонентами определенных узких фракций продукта, создавая в том числе и возможность обогащать продукт операцией выделения определенного класса крупности продукта. Использование ЭИ открывает путь разработки оптимальной технологической схемы обогащения руд при ожидаемом в ближайшее время освоения месторождения на Кольском полуострове.
Закономерности измельчения золотосодержащих руд выполнены на примере полиметаллической руды Ленино-горского месторождения (Казахстан) с тонкой вкрапленностью металла. Целью работы было сравнение электроим-пульсного измельчения с традиционными методами, применяемыми при обогащении данных руд. Сопоставлялось распределение металлов (золота и серебра) по классам крупности. Схема испытаний представлена на рис. 1.
Руда крупностью 25-0 мм отобрана с транспортера питания мельниц. Для традиционной технологии дезинтеграции руда дробилась в щековой дробилке 150х80 до крупности - 3 мм, затем из-
мельчалась в стержневой лабораторной мельнице периодического действия до крупности -250 мкм.
Для электроимпульсной технологии руда сначала измельчалась до - 2 мм на сите, а затем доизмельчалась до -250 мкм в камерах с выносом продукта восходящим потоком жидкости.
Данные по распределению по классам крупности золота и серебра, представленные на рис. 2.
В сравнении с традиционными способами электроимпульсная дезинтеграция существенно снижает выход тонких классов, а вскрытый металл не переизмельча-ется и концентрируется в более высоком классе крупности, соответствующем исходной крупности включений. Этим создается возможность использования более прогрессивного гравитационного способа обогащения. Поскольку часто крупность зерен полезных ископаемых находится в достаточно узком интервале размеров, их раскрытие без разрушения создает дополнительную возможность поднять эффективность обогащения таких типов руд предварительным распределением по крупности с выделение узкой фракции продукта.
Технологическая эффективность использования электроимпульсного способа
Рис. 2. Характеристики распределения золота и серебра по классам крупности при различных способах измельчения: 1 -
распределение золота в электроимпульсной установке (3.9%), 2 -распределение серебра в электроимпульсной установке (5.4%), 3 -распределение золота в стержневой мельнице(8.0%), 4 - распределение серебра в стержневой мельнице(12,5%). В скобках дано соответственно содержание шлама в классе -10 мк
дезинтеграции в технологии извлечения драгоценных металлов из руд коренных месторождений для включений крупность выше 100-200 мкм не вызывает сомнений и проблема практической реализации является техникоэкономической, определяемой так называемым «ресурсным конденсаторным критерием» {4]. Стоимостная составляющая расхода конденсаторов составляет значительную, а в некоторых случаях и основную часть эксплуатационных затрат. В первом приближении для целей ЭИ-технологий критерий экономической целесообразности может быть определен следующим показателем: измельчение рядовых руд и материалов оправдывается при ресурсе работы конденсаторов порядка 109 циклов «заряд-разряд», селективное измельчение и разупрочнение крупновкрапленных руд повышенной стоимости - при ресурсе в 108 циклов, измельчение в специальных целях с ограниченным объемом и производительностью (геологические пробы, специальные материалы) - при ресурсе 107 циклов. При современном уровне развития электротехники и импульсной техники [5] уже можно говорить о целесообразности разработки месторождений малой мощности с богатой рудой (15-20 г/т) и гравитационной крупностью включений металла с ис-
пользованием модульных установок. Для перехода к более бедным рудам требуется более совершенное и производительное электротехническое оборудование (прежде всего конденсаторы), чтобы перерабатывать большие объемы руды.
Извлечение тонкой вкрапленности полезных минералов требует иного подхода к процессу дезинтеграции. Следует иметь ввиду, что электроимпульсный способ разрушения, реализуемый в условиях внедрения канала пробоя в частицы твердого тела, существует как таковой, пока размеры частиц выше 1-2 мм. При меньшей крупности частиц вообще становится принципиально невозможным реализовать процесс электрического пробоя внутри частицы. Смена механизма электроимпульсного воздействия на электрогидроимпульсный (каналом разряда вне частицы, в жидкой среде) приводит к резкому, почти на порядок, повышению энергоемкости процесса. Процесс электрогидроимпульсно-го (электрогидравлического) измельчения материалов достаточно хорошо изучен и с энергетической точки зрения он не имеет никаких перспектив быть альтернативным механическим способам измельчения. Однако проблема энергоемкости не является тупиковой для ис-
пользования эффектов электрофизического воздействия на материалы в процессах переработки минерального сырья [6]. В этом отношении имеют хорошие перспективы различные варианты элек-троразрядного разупрочнения материала [7-9]. В этих процессах ставится задача не собственно измельчения, а лишь избирательного разупрочнения структуры материала. В одних случаях технологический эффект реализуется на последующей стадии переработки минерального сырья, например, в гидрометаллургическом процессе извлечения полезных компонентов, в других - это является подготовительным процессом для последующего механического доизмель-чения материала, эффективность которого резко улучшается. Будущая технология обогащения руд драгоценных металлов коренных месторождений нам представляется комплексной, использующей положительные свойства нескольких методов дезинтеграции, - высокую производительность дробления механическим способом, высокую селективность раскрытия руд электроим-пульсным способом на стадии измельчения до гравитационной крупности и высокую эффективность вскрытия тонкой вкрапленности электроразупроч-няющим воздействием.
1. Основы электроимпульсной дезинтеграции и перспективы ее применения в промышленности / Каляцкий И.И., Курец В.И., Цукер-ман В.А., Финкельштейн Г.А. // Обогащение руд, 1980, №1, с. 6-11.
2. Курец В.И., УсовА.Ф., ЦукерманВ.А. Элек-троимпульсная дезинтеграция материалов. - Апатиты: КНЦ РАН, 2002, 324 с.
3. Usov A., Tsukerman V. Prospective of electric impulse processes for the study of the structure and processing of mineral raw materials. - Proceedings of the XXI International Mineral
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Processing Congress - Elseviеr, 2000, pp. C2.8-15.
4. Усов А. Ф. Перспективы технологий элек-троимпульсного разрушения горных пород и руд - Известия РАН, Энергетика, №1, 2001, с.54-62
5. Усов А.Ф., В.С.Гладков. Вопросы электротехнического обеспечения технологий электроимпульсного разрушения материалов источниками высоковольтных импульсов // Вестник НТУ "ХПИ", г. Харьков, - в. 35, 2004, -
С.143-154.
6. Усов А.Ф., Цукерман В.А. Энергетические аспекты электроимпульсной дезинтеграции для раскрытия тонкой вкрапленности /VI Конгресс обогатителей стран СНГ, 28-30 марта 2007 г. Сборник материалов, том 1. - М.: Альтекс, 2007. - С. 235-236.
7. Усов.А.Ф., Ракаев А.И. Электроимпульс-ное дробление и разупрочнение руд и материалов // Обогащение руд. 1989. № 4. С. 42-43.
8. Комплексная переработка пиритовых отходов горно-обогатительных комбинатов нано-секундными импульсными воздействиями / Ю.А.Котов, Г.А.Месяц, А.Л.Филатов и др. // ДАН, 2000, 372, №5, с.654-656).
9. Вскрытие упорных золотосодержащих руд при воздействии мощных электромагнитных импульсов / В. А. Чантурия, Ю.В. Гуляев, В.Д. Лунин и др. // ДАН, 1999, 366, №5, с. 680683. ЕЕШ
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------------
Курец В.И. - начальник отдела НИИ высоких напряжений Томского политехнического университета, доктор технических наук?
Усов А. Ф. -начальник научно-организационного отдела Кольского научного центра РАН, кандидат технических наук?
Цукерман В.А.- заведующий отделом промышленной и инновационной политики Института экономических проблем Кольского научного центра РАН, кандидат технических наук.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 3 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. С.А. Гончаров.
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
ДИССЕРТАЦИИ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ им. Г.В. ПЛЕХАНОВА
МИРОНЕНКО- ВА Наталья Александровна Обоснование рациональных схем вентиляции при эксплуатации железнодорожных тоннелей в радоноопасных районах России с суровым климатом 05.26.01 к.т.н.
