Способ переработки полезных ископаемых

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Московский горный институт(56) Авторское свидетельство СССРйг 424600, кл. В 02 С 19/00, 1972.Авторское свидетельство СССРВ 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(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 ведениягорных работ вследствие необходимостипостоянного отчуждения все новых пахотных земель под складирование на них обра- С. зующихся в результате переработки горной массы отвальных продуктов обогащения, но и повышает энергоемкость работы подобного рода горных предприятий иэ-за наличия . д 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 по- О лезных 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,изготовление е герметичном исполнении) с следние лишь частично смогут освободить- точки зрения техники безопасности, осуще- ся от вынесенных с ними со стадии сепараствление указанного способа а 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 этой перейдет в "сухой лед" со смерзанием ботках сосудов, находящихся под высоким пропитываемыхею кексе 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 сжикенной 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 представ- среду. 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 Сростомдааления ктомуже, экономичиз нее продуктов обогащения неизбежно 20 ность любой технологии при прочих равных сопряжена с ее разгерметизацией со всемиусловиях обычно снижается вследствие не- вытекающими 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 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 вы груз Плотность сжиженного углекислого гаки из нее) твердых технологических пото- за слишком мала для сепарации в нем в кое, неизбежны выбросы углекислоты в статическихусловияхдажесамыхлегкихпоокружающее 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 транс- приемлемы не только с технико-экономиче. порту в легкук фракцию и посторонних комскойточкизрения,ноипротивопоказаныпо 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 плотно- последнего 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 казателей обогащения динамический ребальному потеплению климата под жим сепарации существенно повышает.и действием, так называемого "парникового энергоемкость процесса, отрицательно1сказываясь, тем самым на основных его техДля двуокиси углерода характерна от- нико-экономических показателях,носительно низкая критическая точка и 50 Целью изобретения является ослаблечрезвычайно высокая тройная точка равно- ние вредного влияния горного производстеесия 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 На чертеже изображена схема цепи апком расширении и связанном с ним его,пе- 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, дре1747166нажер 6, зумпф 7, насос 8, осушитель 9, благодарявозникающемувэтойсистеменесепаратор 10, ванну 11 с жидким воздухом, обратимому холодообмену между трансиордуговые сита 12, сборники 13, насосы 14, тируемому по ним холоднымиэксианзеры 15, конденсатор 16, холодооб- грузопотоками и омывающим их рудничнымменники 17, ленточные конвейеры 18 и цир 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 вновьосуществляют следующим образом, засылают в сепаратор 10 а выходящие иИ. 1зсходное сырье из бункера 1 посредст экспанзеров 15 ее пары ожижают в эмеевивом.шлюзового затвора 2 подают на пред- ке конденсатора 16, также охлаждаемоговарительное охлаждение в холодообменник жидким воздухом, и присоединяют эту ее3. 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 лой среды, полностью замыкая, такимлее на размол в мельницу 5, Отжим образом, весь цикл ее регенерации.измельченного таким образом продукта от Прокачивание хладоносителя внутрижидкой фазы осуществляют на дренажере 6, .контура рекуперативного холодообменаа полное его освобождение от ее остатков - обогатительной системы осуществляют цир- .испарением пропитывающего как жидкого 20 куляционными насосами 19,воздуха в осушителе 9, Осветленный от П р и м е р, Рядовой уголь марки Гтвердой фазы жидкий воздух собирают в (зольность 36,300) крупностью 13-25 мм зазумпфе 7, из которого насосом 8 его вновь гружают в толстостенную ступу из керамивозвращаютнасмешениесисходнымсырь- ческого материала и приливают к нем25 жидкий воздух из сосуда Дьюара. Затем вмуПодготовленную таким образом к раз- слой жидкого воздуха погружают пестик иделению исходную смесь минералом рас- охлажденный, таким образом, до темпераслаивают на слагающие ее компоненты в туры кипения жидкого воздуха исходныйсепараторе 10, погруженном в ванну 11 с материал измельчают в такой криогеннойжидким воздухом. В качестве раздели жидкости до порошкообразного состояния.тельной среды для ведения сепарации в Образовавшуюся суспензию разделяют натаких условиях используют незамерзаю-сите. Выделенный таким образом из неещую при температуре кипения жидкого осадок выдерживают некоторое время навоздуха в горных выработках инертную воздухе и переносят в керамический стаканжидкость, например,.скиженный аргон 35 с сжиженным аргоном, погруженный в ем(плотность 1,4 г/см, температура отверж- кость, наполненную жидким воздухом. После расслоения слагающих исходную смесьдения - 189,3 С),Выходящие из сепаратора угольный минералов в сжиженном аргоне, всплывконцентрат (легкая фракция) и отвальные шую фракцию вычерпывэют из керамичехвосты (тяжелая фракция) "обеэвоживают" 40 ского стакана ситчатым ковшом.на дуговых ситах 12, осушают от вынесен- Извлеченный из ожиженного аргона кекных,на их поверхности остатков сжиженно- помещают в сосуд, к горловине кото огого аргона вэкспанзерах 15 и после подключают конденсатор - змеевик, погррекуперациииххолодавхолодообменниках женный в канистру с жидким возд о, В17 посвоздухом,сухои концентратредством промежуточного хладоно-.45 результате получают сухой ксителя, переносящего от них этот холодоп- (зольность 8,170 Д и конденсат разделительриток опять в голову процесса, к входящему ной жидкости, возвращаемый затем в голов систему технологическому потоку(иными ву процесса, используемый затем для .словами, отбирающего тепло у исходного переработки новых порций исходногосырья и доставляющего его к продуктам 50 сырья.обогащения), сухие концентрат и порода вы- Аналогично выводят из системы. в су гружаются на ленточные конвейеры 18 и хом виде и отвальные хвосты. и регенерипоступают далее в систему рудничного руют вынесенные с ними остаткитранспорта с последующей выдачей гото- разделительной жидкости, с той лишь развого продукта на-гора и доставкой отваль ницей, что перед их извлечением иэ кера ной породы на закладку выработанного мического стакана, осевший в нем и о ктп ост анства. Пр р . ри этом на всем пути их предварительно взмучивают в сжиженномследования по горным выработкам осуще- аргоне шпателем.ствляется попутное автоматическое конди- По с"авнению ир внению с прототипом техникоционирование рудничной атмосферы, .экономическая эффективность предложе 1ния заключается в обеспечении возможности переработки горной массы непосредственно в подземных условиях, освобождая таким образом рудничный транспорт и шахтный подьем от непроизводительных за трат, связанных с транспортировкой по горным выработкам содержащейся в ней лу. стой породы, и предохраняя дневную поверхность от складирования на ней отходов обогащения, При этом обеспечиваются беэ 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ослабления вредного влияния горного производства на окружающую природнуюсреду путем обеспечения .возможности осуществления процесса в подземных условиях, измельчение исходного сырья ведут в жидком воздухе. а сепарацию - в незамерзающей при температуре кипения воздуха инертной жидкости,2. Способпоп 1,отличающийся тем, что в качестве незамерзающей при температуре кипения воздуха в горной выработке инертной жидкости используют ж аргон