RO134100B1

RO134100B1 - Ecological installation for electrostatically separating fine metal particles from poor ores

Info

Publication number: RO134100B1
Application number: ROA201900797A
Authority: RO
Inventors: - Haiduc Vasile - Cosmin Ţuţuraş
Original assignee: - Haiduc Vasile - Cosmin Ţuţuraş
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2022-02-28
Also published as: WO2021107798A1; RO134100A0

Description

RO 134100 Β1RO 134100 Β1

Invenția se referă la o instalație ecologică cu ajutorul căreia se pot separa și concentra metale feroase și neferoase din minereuri sărace. Instalația poate fi utilizată atât în industria mineritului, cât și de către firmele implicate în ecologizări ale perimetrelor miniere aflate în exploatare sau închise și nu numai, ale firmelor prelucrătoare de minereuri etc.The invention relates to an environmentally friendly plant with which ferrous and non-ferrous metals can be separated and concentrated from poor ores. The installation can be used both in the mining industry and by companies involved in the greening of mining perimeters in operation or closed and not only, by ore processing companies, etc.

Separarea și recuperarea metalelor feroase și neferoase este o problemă destul de dificilă și principalul lor dezavantaj este faptul că necesită existența unor iazuri pentru subproduse, care generează foarte mari probleme de poluare a mediului.The separation and recovery of ferrous and non-ferrous metals is quite a difficult problem and their main disadvantage is that they require the existence of by-product ponds, which generate very large environmental pollution problems.

în domeniul separării/concentrării metalelor, se cunosc instalații de centrifugare, care utilizează forța centrifugă pentru separarea metalelor în incinte care se rotesc cu viteze foarte mari.in the field of metal separation/concentration, centrifuge installations are known, which use centrifugal force to separate metals in enclosures that rotate at very high speeds.

Un dezavantaj al acestor soluții cunoscute este faptul că necesită un consum foarte mare de energie pentru antrenarea în mișcare de rotație, cu viteze mari, a unor incinte de dimensiuni relativ mari. Un alt dezavantaj al acestor soluții cunoscute este randamentul scăzut ai instalațiilor în ceea ce privește concentrația scăzută a elementelor metalice rezultate din centrifugare. Un al treilea dezavantaj al acestei soluții este faptul că aceste instalații nu pot separa particule metalice de dimensiuni mai mici de un micron, ceea ce înseamnă că o parte din particulele metalice rămân neseparate și se întorc în mediu, adică instalațiile de centrifugare au un randament ecologic redus.A disadvantage of these known solutions is the fact that they require a very high consumption of energy to drive relatively large enclosures into rotational movement at high speeds. Another disadvantage of these known solutions is the low efficiency of the installations in terms of the low concentration of metallic elements resulting from centrifugation. A third disadvantage of this solution is the fact that these facilities cannot separate metal particles smaller than one micron in size, which means that part of the metal particles remain unseparated and return to the environment, i.e. the centrifuge facilities are ecologically efficient reduced.

Se cunosc, de asemenea, instalații cum suntflotațiile, care levitează metalele după ce sunt solubilizate.Installations such as flotation are also known, which levitate the metals after they are solubilized.

Deși necesită investiții mai mici și au o productivitate de separare a metalelor mai mare, instalațiile de flotare prezintă dezavantajul că necesită costurile mari de operare.Although they require lower investment and have higher metal separation productivity, flotation plants have the disadvantage of requiring high operating costs.

Se cunosc, de asemenea, instalații de separare care utilizează tiosulfați sau cianuri.Separation plants using thiosulphates or cyanides are also known.

Dezavantajele instalațiilor care utilizează tiosulfați sunt lipsa reactivilor, adică a tiosulfaților, precum și faptul că implică o tehnologie complexă și deci costisitoare și cu productivitate redusă cauzată de faptul că necesită un timp îndelungat pentru procesare. Un alt dezavantaj al instalațiilor cunoscute care utilizează tiosulfați sau cianuri este faptul că sunt generatoare de gaze și efluenți toxici.The disadvantages of plants using thiosulphates are the lack of reagents, i.e. thiosulphates, as well as the fact that it involves a complex and therefore expensive technology and with low productivity caused by the fact that it requires a long time for processing. Another disadvantage of known plants using thiosulfates or cyanides is that they generate toxic gases and effluents.

Dezavantajul instalațiilor care separă și concentrează metale utilizând cianuri este evident, acesta rezultând din gradul ridicat de poluare a mediului.The disadvantage of plants that separate and concentrate metals using cyanides is obvious, resulting from the high degree of environmental pollution.

Dezavantajul comun al tuturor soluțiilor cunoscute este acela că nu se pot aplica la minereuri sărace, din cauza randamentului scăzut și al consumurilor mari de energie necesare în timpul operării, precum și a faptului că necesită un timp lung de reacție.The common disadvantage of all known solutions is that they cannot be applied to poor ores, due to the low efficiency and high energy consumption required during operation, as well as the fact that they require a long reaction time.

Prin documentul CN 107364038 A/2017 este cunoscută o mașină de zdrobire cu efect de separare care cuprinde un corp al mașinii cu o cameră de zdrobire conectată la un canal de alimentare cu material și o cameră de separare conectată cu camera de zdrobire printr-un canal de alimentare în care este dispus un dispozitiv de încălzire, un dispozitiv de agitare dispus în camera de zdrobire și cuprinzând o tijă cu șurub fix și o tijă cu șurub de zdrobire având un capăt al tijei conectat cu un motor, niște lamele spiralate dispuse pe tija fixă cu șurub, alte lamele spiralate fiind dispuse pe tija cu șurub de zdrobire și o plasă de filtrare aranjată la deschiderea din capătul inferior al camerei de zdrobire, camera de separare cuprinzând o pompă centrifugă, un cilindru de separare și un dispozitiv de separare; cilindrul de separare fiind electrificat iar dispozitivul de separare cuprinzând un jgheab de descărcare, o placă- electrod pozitivă, o placă- electrod negativă și un controler de computer, placa electrodului negativ fiind formată sub jgheabul de descărcare.CN document 107364038 A/2017 discloses a crushing machine with a separation effect comprising a machine body with a crushing chamber connected to a material supply channel and a separation chamber connected to the crushing chamber via a channel supply in which a heating device is arranged, a stirring device arranged in the crushing chamber and comprising a fixed screw rod and a crushing screw rod having one end of the rod connected with a motor, spiral blades arranged on the rod screw-fixed, other spiral blades being arranged on the crushing screw rod and a filter screen arranged at the opening at the lower end of the crushing chamber, the separating chamber comprising a centrifugal pump, a separating cylinder and a separating device; the separation cylinder being electrified and the separation device comprising a discharge chute, a positive electrode plate, a negative electrode plate and a computer controller, the negative electrode plate being formed under the discharge chute.

De asemenea, documentul GB 165892 A/1921 prezintă un aparat pentru efectuarea unei separări a unor substanțe fin divizate în funcție de constantele lor dielectrice, care cuprinde o suprafață neconductoare K având conductori paraleli J conectați alternativ la polii opuși ai alimentării electrice, particulele având o constantă dielectrică mai mare rămânândAlso, document GB 165892 A/1921 presents an apparatus for carrying out a separation of finely divided substances according to their dielectric constants, comprising a non-conducting surface K having parallel conductors J connected alternately to opposite poles of the electrical supply, the particles having a higher dielectric constant remaining

RO 134100 Β1 în spatele conductoarelor și putând fi spălate într-un recipient separat, suspensia trecând 1 într-un vas în care sunt niște grătare metalice încărcate cu sarcini alternativ opuse, care efectuează o separare similară, particulele rămase în spatele grilajelor fiind descărcate la 3 intervale separate, separarea continuă fiind realizată utilizând un grătar sau o sită în jumătăți încărcate electric alternativ, într-o variantă modificată, diferitele secțiuni de sită fiind rotite 5 astfel încât să le aducă alternativ în pozițiile de operare și de descărcare, într-o altă variantă, apa sau alt lichid conductor care este nemiscibil cu mediul de suspensie fiind utilizată ca un 7 singur electrod b, celălalt electrod fiind format dintr-o rețea perforată.RO 134100 Β1 behind the conductors and being able to be washed into a separate container, the slurry passing 1 into a vessel in which there are metal grids charged with alternately opposite charges, which perform a similar separation, the particles remaining behind the grids being discharged to 3 separate intervals, the continuous separation being effected by means of an alternately electrically charged grid or half screen, in one modified version, the various screen sections being rotated 5 so as to bring them alternately into operating and discharging positions, in another variant, water or another conductive liquid that is immiscible with the suspension medium being used as a single electrode b, the other electrode being formed by a perforated network.

Problema tehnică pe care își propune să o rezolve instalația ecologică pentru sepa- 9 rarea unor metale din minereuri sărace, conform invenției, constă în realizarea unei instalații ecologice, cu randament ridicat, capabilă să concentreze metale feroase și neferoase chiar 11 și din minereuri sărace care conțin particule metalice de dimensiuni submicronice.The technical problem that the ecological plant for the separation of some metals from poor ores, according to the invention, aims to solve is to create an ecological plant with high efficiency, capable of concentrating ferrous and non-ferrous metals even from poor ores that contain metal particles of submicron size.

Instalația ecologică pentru separarea unor metale din minereuri sărace, conform 13 invenției, rezolvă această problemă tehnică prin faptul că se bazează pe separarea electrostatică a particulelor metalice, utilizând proprietatea acestora de a ceda sarcini ionice în 15 funcție de masa lor atomică, metalele separându-se în funcție de proprietățile conductive pe care le au. 17The ecological installation for the separation of some metals from poor ores, according to the invention, solves this technical problem by the fact that it is based on the electrostatic separation of metal particles, using their property to give up ionic charges according to their atomic mass, the metals separating depending on the conductive properties they have. 17

Separarea electrostatică se realizează cu ajutorul unei instalații alcătuită dintr-o incintă cilindrică verticală care se rotește cu viteză variabilă ce depinde de masa atomică a 19 elementelor metalice ce se doresc a fi separate. Incinta este prevăzută, la mijloc, cu o electrovalvă care separă minereurile nepurificate de sistemul inferior de purificare electro-cen- 21 trifugal și cu niște conducte izolate din punct de vedere electric. Fiecare conductă este prevăzută cu câte o sită metalică care este alimentată cu curent continuu de un generator 23 de potențial electrostatic de înaltă tensiune. în urma mișcării de rotație a incintei, minereul cade dirijat în conductele izolate, ajunge la sitele metalice, unde este supus fenomenului de 25 electrospray, care generează un câmp electrostatic. Acest câmp electrostatic încarcă particulele metalice în mod diferit, funcție de masa atomică a fiecărui tip de metal și generează 27 un comportament mecanic de respingere atât a particulelor metalice una față de alta, cât și a particulelor metalice față de sită și față de conducte, ceea ce conduce la separarea 29 acestora, permițând recuperarea lor.Electrostatic separation is carried out with the help of an installation consisting of a vertical cylindrical enclosure that rotates at a variable speed that depends on the atomic mass of the 19 metal elements that want to be separated. The enclosure is provided, in the middle, with an electrovalve that separates the unpurified ores from the lower electro-centrifugal purification system and some electrically isolated pipes. Each pipe is equipped with a metal sieve which is supplied with direct current by a generator 23 of high voltage electrostatic potential. following the rotation movement of the enclosure, the ore falls directed into the insulated pipes, reaches the metal sieves, where it is subjected to the phenomenon of electrospray, which generates an electrostatic field. This electrostatic field charges the metal particles differently, depending on the atomic mass of each type of metal, and generates 27 a mechanical behavior of repulsion both of the metal particles against each other and of the metal particles against the screen and against the pipes, which which leads to their separation 29, allowing their recovery.

Instalația ecologică pentru separarea unor metale din minereuri sărace, conform 31 invenției, prezintă următoarele avantaje:The ecological installation for the separation of some metals from poor ores, according to the 31 invention, presents the following advantages:

- nu necesită iazuri de decantare și nu emite gaze și efluenți poluanți datorită utilizării 33 separării electrostatice, ceea ce conferă instalației caracterul ecologic;- it does not require settling ponds and does not emit polluting gases and effluents due to the use of electrostatic separation, which gives the installation its ecological character;

- permite și separarea particulelor submicronice datorită fenomenului de electrospray 35 generat de sitele metalice, ceea ce determină randamentul superior al instalației;- it also allows the separation of submicron particles due to the phenomenon of electrospray 35 generated by the metal sieves, which determines the higher efficiency of the installation;

- reduce substanțial costurile de operare datorită alimentării sitelor de un generator 37 cu consum redus;- substantially reduces operating costs due to the powering of the sites by a generator 37 with low consumption;

- reduce substanțial durata procesului de separare și concentrare a metalelor; 39 - permite separarea particulelor cu granulație diferită;- substantially reduces the duration of the metal separation and concentration process; 39 - allows the separation of particles with different grain sizes;

- permite procesarea minereurilor sărace datorită faptului că utilizează câmp 41 electrostatic.- allows the processing of poor ores due to the fact that it uses electrostatic field 41.

Invenția este prezentată pe larg în continuare printr- un exemplu de realizare practică 43 a instalației ecologice pentru separarea unor metale din minereuri sărace, în legătură și cu fig. 1...3 care reprezintă: 45The invention is further presented in detail through an example of a practical embodiment 43 of the ecological installation for the separation of some metals from poor ores, also in connection with fig. 1...3 which represents: 45

- fig. 1, schema de ansamblu a instalației;- fig. 1, overall scheme of the installation;

- fig. 2, schema unei incintei cilindrice; 47- fig. 2, diagram of a cylindrical enclosure; 47

- fig. 3, schema dispunerii incintelor cilindrice în instalație.- fig. 3, the layout diagram of the cylindrical enclosures in the installation.

RO 134100 Β1RO 134100 Β1

O bucată de material normal, neîncărcată, are un număr egal de sarcini electrice pozitive și negative învecinate, în fiecare parte a ei, astfel încât nici o parte din ea nu are o sarcină electrică netă, materialul fiind echilibrat din punct de vedere electric, adică neutru. Sarcinile pozitive sunt nucleele atomilor care sunt legate în structura materiei și nu sunt libere să se miște.A piece of normal, uncharged material has an equal number of neighboring positive and negative electric charges on each part of it, so that no part of it has a net electric charge, the material being electrically balanced, i.e. neutral. Positive charges are the nuclei of atoms that are bound in the structure of matter and are not free to move.

Sarcinile negative sunt electronii atomilor. în obiecte electrice conductive, cum ar fi metalele, unii dintre electroni se pot mișca liber în material.Negative charges are the electrons of atoms. in electrically conductive objects such as metals, some of the electrons can move freely within the material.

Atunci când un obiect metalic încărcat este adus aproape de un obiect neîncărcat, conductiv din punct de vedere electric, cum ar fi o bucată de metal, forța sarcinii apropiate determină o separare a acestor sarcini interne, conform legii lui Coulomb. De exemplu, dacă o sarcină pozitivă este adusă în apropierea obiectului metalic, electronii din metal vorfi atrași de el și se vor muta spre sarcina pozitivă. Când electronii se mișcă dintr-o zonă, acea zonă rămâne încărcată pozitiv, adică este neechilibrată. Aceasta are ca rezultat o regiune de sarcină negativă a obiectului, apropiată de sarcina externă, și o regiune de sarcină pozitivă pe partea opusă. Acestea se numesc sarcini induse. Dacă sarcina externă este negativă, polaritatea regiunilor încărcate va fi inversată.When a charged metallic object is brought close to an uncharged, electrically conductive object, such as a piece of metal, the force of the close charge causes a separation of these internal charges, according to Coulomb's law. For example, if a positive charge is brought near the metal object, the electrons in the metal will be attracted to it and move towards the positive charge. When electrons move from an area, that area remains positively charged, meaning it is unbalanced. This results in a region of negative charge on the object, close to the external charge, and a region of positive charge on the opposite side. These are called induced pregnancies. If the external charge is negative, the polarity of the charged regions will be reversed.

Deoarece separarea electrostatică este doar o redistribuire a sarcinilor particulelor metalice din minereu, această separare nu modifică sarcina totală finală a metalului concentrate, adică acesta nu are nici o sarcină netă, fie ea pozitivă sau negativă. Acest efect de inducție este reversibil; în cazul în care sarcina din apropiere este eliminată, atracția dintre sarcinile interne pozitive și negative le face să se amestece din nou.Since electrostatic separation is only a redistribution of the charges of the metal particles in the ore, this separation does not change the final total charge of the concentrated metal, i.e. it has no net charge, either positive or negative. This induction effect is reversible; if the nearby charge is removed, the attraction between the internal positive and negative charges causes them to mix again.

Separarea electrostatică a metalelor din amestecurile cu diverse materiale este adecvată pentru granulații relativ mici. în situațiile unor amestecuri cu granulație mai mare de 5 mm se folosește metoda curenților turbionari.Electrostatic separation of metals from mixtures with various materials is suitable for relatively small grain sizes. in situations of mixtures with a grain size greater than 5 mm, the eddy current method is used.

Instalația ecologică pentru separarea unor metale din minereuri sărace, conform invenției (fig. 1), este formată din 6 incinte 1 cilindrice verticale amplasate în hexagon (fig.3) și conectate la un electromotor 2 cu variator de mare putere și viteză, fiecare incintă 1 fiind prevăzută la partea superioară cu o cameră 9 de depozitare a pulberului de minereu amestecat, cu o electrovalvă 3 amplasată la mijloc și cu niște conducte 4 izolate din punct de vedere electric (fig.2), fiecare conductă 4 fiind prevăzută cu câte o sită 5 din inox alimentată cu curent continuu de un generator 6 Van de Graaff amplasat pe un suport 7, care realizează separarea particulelor metalice, acestea fiind concentrate în niște recipiente 8 de depozitare inferioare.The ecological installation for the separation of some metals from poor ores, according to the invention (fig. 1), consists of 6 vertical cylindrical enclosures 1 placed in a hexagon (fig. 3) and connected to an electric motor 2 with high power and speed variator, each enclosure 1 being provided at the top with a chamber 9 for storing the mixed ore powder, with a solenoid valve 3 located in the middle and with electrically isolated pipes 4 (fig. 2), each pipe 4 being provided with a stainless steel sieve 5 powered with direct current by a Van de Graaff generator 6 placed on a support 7, which separates the metal particles, these being concentrated in some lower storage containers 8.

Generatorul 6 Van de Graaff asigură un curent continuu cu tensiune foarte mare, de 100.000 V-1.000.000 V și o intensitate mică, de 0,2-2 A, fiind un consumator mic.The 6 Van de Graaff generator provides a direct current with a very high voltage of 100,000 V-1,000,000 V and a low intensity of 0.2-2 A, being a small consumer.

Incinta 1 cilindrică se rotește cu viteză variabilă a cărei valoare se stabilește în funcție de masa atomică a metalelor care trebuie separate.The cylindrical enclosure 1 rotates at variable speed, the value of which is determined according to the atomic mass of the metals to be separated.

Electromotorul 2 asigură mișcarea de rotație a instalației, deci inclusiv a incintei 1, adică generează forța centrifugă.The electric motor 2 ensures the rotational movement of the installation, therefore including the enclosure 1, i.e. it generates the centrifugal force.

Electrovalva 3 delimitează minereurile nepurificate de deasupra ei de sistemul inferior de purificare electro-centrifugal.Solenoid valve 3 delimits the unpurified ores above it from the lower electro-centrifugal purification system.

Prin alimentarea cu curent continuu a sitelor 5 se generează fenomenul de electrospray în zona sitelor, ceea ce generează un câmp electrostatic, care încarcă particulele metalice. Din cauza sarcinilor acestora, ele dobândesc un comportament mecanic de respingere, adică se deplasează îndepărtându-se nu numai una față de alta, dar și față de pereții conductelor 4 precum și față de sitele 5. Deasupra sitelor 5, după separare, rămâne minereul praf, iar dedesubt, sunt colectate/concentrate metalele dorite.By supplying direct current to the sieves 5, the phenomenon of electrospray is generated in the area of the sieves, which generates an electrostatic field, which charges the metal particles. Due to their loads, they acquire a mechanical behavior of repulsion, i.e. they move away not only from each other, but also from the walls of the pipes 4 as well as from the sieves 5. Above the sieves 5, after separation, the dusty ore remains , and below, the desired metals are collected/concentrated.

RO 134100 Β1RO 134100 Β1

După golirea recipientelor 8 de partea grosieră și reatașarea lor, se întrerupe 1 conexiunea electrică dintre generatorul 6 și sitele 5 și se colectează minereul praf.After emptying the containers 8 from the coarse side and reattaching them, the electrical connection between the generator 6 and the sieves 5 is interrupted 1 and the dust ore is collected.

Prin creșterea numărului incintelor 1 cilindrice verticale, instalația ecologică pentru 3 separarea unor metale din minereuri sărace, conform invenției, poate fi utilizată și pentru minereuri non-metalice cu eficiență mai mare. 5By increasing the number of vertical cylindrical enclosures 1, the ecological plant for 3 separating some metals from poor ores, according to the invention, can also be used for non-metallic ores with higher efficiency. 5

Instalația ecologică pentru separarea unor metale din minereuri sărace poate avea diferite aplicații, în funcție de materialul care se dorește a fi procesat, adică pot fi separate 7 metale din minereuri sub formă de pulberi sau sub formă de soluții apoase, caz în care, pentru accelerarea procesului de separare, pot fi utilizați catalizatori sau solvenți sau 9 substanțe floculante sau zeoliți/zeoliți activați sau polimeri/copolimeri.The ecological plant for the separation of some metals from poor ores can have different applications, depending on the material that is to be processed, that is, 7 metals can be separated from ores in the form of powders or in the form of aqueous solutions, in which case, to accelerate in the separation process, catalysts or solvents or 9 flocculants or zeolites/activated zeolites or polymers/copolymers can be used.

în funcție tipurile de metale care se doresc a fi separate/concentrate, viteza de rotire 11 a instalației este variată.depending on the types of metals that are to be separated/concentrated, the rotation speed 11 of the installation is varied.

Claims

RO 134100 Β1

1 Claim

3 Ecological installation for the electrostatic separation of some fine metal particles from poor ores, composed of six vertical cylindrical enclosures (1) for the separation of ore 5 arranged symmetrically and connected to an electric motor with power variator, each enclosure (1) being provided on the side upper one with a chamber (9) for storing the mixed ore powder 7 and connected by an electrovalve (3) with a separation part of the ore powder having some pipes (4) electrically insulated and provided with an electrode for electrical separation of 9 of the ore particles, connected to the positive potential of a Van der Graaf type high-voltage static electricity generator (6), fixed on a support (7), characterized in that 11 the electric motor of the installation rotates the vertical enclosure (1) separation of the ore in order to centrifugally separate it, and a sieve is used as a positive electrode to separate some 13 finely divided particles of the ore (5) of stainless steel fixed inside each pipe (4), which when electrically charged allows the passage of only the coarse ore particles 15 which are collected in some storage containers (8) fixed at the bottom of the pipes (4).