RU2541248C2 - Method for extraction of ultrafine and colloidal-ionic precious inclusions from mineral raw material and technogenic products, and plant for its implementation - Google Patents
Method for extraction of ultrafine and colloidal-ionic precious inclusions from mineral raw material and technogenic products, and plant for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541248C2 RU2541248C2 RU2012130446/02A RU2012130446A RU2541248C2 RU 2541248 C2 RU2541248 C2 RU 2541248C2 RU 2012130446/02 A RU2012130446/02 A RU 2012130446/02A RU 2012130446 A RU2012130446 A RU 2012130446A RU 2541248 C2 RU2541248 C2 RU 2541248C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inclusions
- extraction
- products
- raw material
- ultrafine
- Prior art date
Links
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 29
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 12
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 abstract description 26
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 2
- 102000005298 Iron-Sulfur Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010081409 Iron-Sulfur Proteins Proteins 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007133 aluminothermic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- MHAOVLQYUNAHGO-UHFFFAOYSA-N gold mercury Chemical compound [Au].[Hg] MHAOVLQYUNAHGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 sphene Substances 0.000 description 1
- 230000005654 stationary process Effects 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методам высокоэффективного извлечения ультрадисперсных и коллоидно-ионных включений из минерального сырья и техногенных продуктов, на основе гидродинамических процессов при высокоскоростном плавлении минеральных и техногенных соединений, под управляемым воздействием лазерного излучения.The invention relates to methods for the highly efficient extraction of ultrafine and colloidal-ionic inclusions from mineral raw materials and industrial products, based on hydrodynamic processes during high-speed melting of mineral and industrial compounds, under the controlled action of laser radiation.
Исчерпание разведанных запасов благородных металлов, усложнение состава и структуры разрабатываемого золотосодержащего минерального сырья, необходимость вовлечения в оборот месторождений с низким, некондиционным содержанием и наноразмерными благородными включениями, а также техногенных отвалов, стимулировало разработки, основанные на использовании в этих целях СВЧ-, электроимпульсной, магнитно-импульсной, электрохимической обработки, электродинамического и ударно-волнового воздействия, что позволяет вводить в оборот минеральные соединения даже с включениями тонкого, чешуйчатого и игольчатого золота (Чантурия В.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России // Горн. журн. - 2005. - №12; В.Г. Моисеенко, Н.С. Остапенко, А.Ф. Миронюк. Нетрадиционный подход к отработке техногенных золотосодержащих россыпей. // Горный журнал. 2006. №4. С. 66-68).The exhaustion of proven reserves of precious metals, the complexity of the composition and structure of the developed gold-bearing mineral raw materials, the need to engage in the circulation of deposits with low, substandard content and nanoscale noble inclusions, as well as man-made dumps, stimulated the development based on the use of microwave, electric pulse, magnetic -pulse, electrochemical processing, electrodynamic and shock-wave action, which allows you to enter into circulation mineral compounds even with inclusions of thin, flake and needle gold (Chanturia V.A. Modern problems of mineral processing in Russia // Gorn. Zhurn. - 2005. - No. 12; V.G. Moiseenko, N.S. Ostapenko, A. F. Mironyuk. An unconventional approach to the development of technogenic gold-bearing placers. // Mining Journal. 2006. No. 4. P. 66-68).
Известно применение лазерного излучения для воздействия на благородные металлы, в частности, золота, в том числе, входящего в состав минерального сырья. Так в типовом масс-спектрометре применение лазерного излучения, фокусируемого в пятно 20 мкм на глубине порядка 1 мкм, позволяет испарять анализируемые составы и обнаруживать наличие до 5÷10 г/т золота, что существенно ниже промышленно значимой концентрации (Определение микроколичеств золота в природных образцах и химических соединениях / Картаев В.И. // Письма в ЖТФ. 2008. том. 34. вып. 24. С. 90-94).It is known the use of laser radiation to affect precious metals, in particular gold, including that included in the composition of mineral raw materials. So, in a typical mass spectrometer, the use of laser radiation focused into a spot of 20 μm at a depth of about 1 μm allows one to vaporize the analyzed compositions and detect the presence of up to 5 ÷ 10 g / t of gold, which is significantly lower than the industrially significant concentration (Determination of microquantities of gold in natural samples and chemical compounds / Kartaev V.I. // Letters in ZhTF. 2008. vol. 34. issue 24. S. 90-94).
Лазерное излучение используется для инициирования алюмотермической реакции горения смеси алюминиевого порошка в объеме 5÷40% от массы исходных руд и концентратов, в ходе которой удается извлекать входящие в них благородные металлы (Патент РФ №2078840, С22В 11/02, 1997).Laser radiation is used to initiate the aluminothermic reaction of burning a mixture of aluminum powder in a volume of 5–40% by weight of the initial ores and concentrates, during which it is possible to extract noble metals included in them (RF Patent No. 2078840, С22В 11/02, 1997).
Наиболее близким к заявляемой установке по существу решаемой задачи является комплекс оборудования, в котором осуществляется лазерная обработка дисперсных материалов, распыленных несущим газом, прямым падающим и обратным отраженным лазерным излучением, при этом длина волны лазерного излучения выбирается отличной от длины волны интенсивной линии поглощения несущего газа, управление режимами скоростного нагрева и охлаждения частиц достигается путем изменения параметров лазерного излучения (Патент РФ №2196023, B22F 1/00, 2003).The closest to the claimed installation essentially solved the problem is a complex of equipment in which laser processing of dispersed materials sprayed by a carrier gas, direct incident and reverse reflected laser radiation is carried out, while the wavelength of the laser radiation is selected different from the wavelength of the intense absorption line of the carrier gas, control of the modes of high-speed heating and cooling of particles is achieved by changing the parameters of laser radiation (RF Patent No. 2196023, B22F 1/00, 2003).
Недостатком указанной установки, принятой за прототип, является сложность конструкции, ограниченные технологические возможности, недостаточное качество.The disadvantage of this installation, taken as a prototype, is the complexity of the design, limited technological capabilities, insufficient quality.
Аналогичным по существу решаемой задачи является способ лазерного формообразования и обогащения золота в минеральных ассоциациях, включающий облучение частиц минеральных ассоциаций, размещенных слоем до 1-3 мм, расфокусированным до 2-5 мм пучком излучения, в котором предусмотрены изменения режима скоростного нагрева и охлаждения путем варьирования длительности импульсов, длины волны излучения, в пределах от 1 до 10 мкм в соответствии с областями поглощения породообразующих компонентов (Патент РФ №2255995, B22F 1/00, 2005).Essentially analogous to the problem being solved is a method of laser shaping and enrichment of gold in mineral associations, including irradiation of particles of mineral associations placed in a layer of up to 1-3 mm, a defocused beam of radiation up to 2-5 mm, which provides for changes in the regime of high-speed heating and cooling by pulse duration, radiation wavelength, in the range from 1 to 10 μm in accordance with the absorption regions of rock-forming components (RF Patent No. 2255599, B22F 1/00, 2005).
Прототипом заявляемого способа является способ переработки дисперсных золотосодержащих минеральных ассоциаций из высокоглинистого минерального сырья, размещаемого в виде слоя частиц толщиной 1-3 мм на конвейерной ленте с термоустойчивым покрытием, под действием расфокусированных пучков пространственно-разнесенных источников с диаметром лазерного луча 2-5 мм (Патент РФ 2413779. С22В 11/02, B22F 1/00, 2010). В этом способе применяется ручное управление режимами скоростного нагрева и охлаждения путем изменения параметров лазерного излучения регулированием линейной скорости движения конвейерной ленты, и/или толщиной слоя частиц минерального сырья с помощью распределителя-отсекателя дозаторов для подачи исходного дисперсного материала из бункера с исходным сырьем. Продукты лазерной агломерации подаются транспортером в бункер для последующего извлечения агломерированного золота гравитационным методами.The prototype of the proposed method is a method of processing dispersed gold-bearing mineral associations from highly clay mineral raw materials placed in the form of a layer of particles 1-3 mm thick on a conveyor belt with a heat-resistant coating, under the action of defocused beams of spatially separated sources with a laser beam diameter of 2-5 mm (Patent RF 2413779. С22В 11/02, B22F 1/00, 2010). This method uses manual control of the modes of high-speed heating and cooling by changing the parameters of the laser radiation by adjusting the linear speed of the conveyor belt and / or the thickness of the layer of particles of mineral raw materials using a dispenser-cutter dispenser to feed the dispersed material from the hopper with the feedstock. Laser agglomeration products are conveyor fed into the hopper for subsequent extraction of agglomerated gold by gravity methods.
К недостаткам данного способа относятся сложность технического решения, отсутствие автоматического управления параметрами и режимами лазерной обработки, технико-экономическая необоснованность, что затрудняет практическое применение предлагаемого технологического решения.The disadvantages of this method include the complexity of the technical solution, the lack of automatic control of the parameters and modes of laser processing, technical and economic groundlessness, which complicates the practical application of the proposed technological solution.
Технической задачей является устранение недостатков прототипа путем применения автоматизированной установки, основанной на применении лазерного излучения для выделения ультрадисперсных и коллоидно-ионных благородных включений из минерального сырья и техногенных продуктов путем полной дефрагментации исходных продуктов высокоуровневого термокапиллярного извлечения и агломерации благородных включений.The technical task is to eliminate the disadvantages of the prototype by using an automated installation based on the use of laser radiation to isolate ultrafine and colloidal ion noble inclusions from mineral raw materials and industrial products by completely defragmenting the starting products of high-level thermocapillary extraction and agglomeration of noble inclusions.
Для решения поставленной задачи предлагается:To solve this problem, it is proposed:
1. Способ извлечения ультрадисперсных и коллоидно-ионных благородных включений из минерального сырья и техногенных продуктов, включающий обработку исходных продуктов лазерным излучением с интенсивностью, достаточной для их высокоскоростного нагрева, отличающийся тем, что обработку ведут рассеянным лазерным излучением с обеспечением полной дефрагментации исходных продуктов на подвижной графитовой подложке путем постепенного оплавления без испарения, при этом извлечение ультрадисперсных и коллоидно-ионных благородных включений осуществляют термокапиллярным выделением с их агломерацией до размеров, достаточных для выделения путем гравитации.1. The method of extraction of ultrafine and colloidal ionic noble inclusions from mineral raw materials and industrial products, including processing the starting products with laser radiation with an intensity sufficient for their high-speed heating, characterized in that the processing is carried out by scattered laser radiation to ensure complete defragmentation of the starting products on a mobile graphite substrate by gradual melting without evaporation, while the extraction of ultrafine and colloidal ion noble inclusions fected thermocapillary release their agglomeration to a size sufficient to separate by gravity.
2. Установка для извлечения ультрадисперсных и коллоидно-ионных благородных включений из минерального сырья и техногенных продуктов, содержащая источник лазерного излучения, бункер с дозатором для исходных продуктов, отличающаяся тем, что она содержит графитовую подвижную подложку, выполненную с цилиндрическим желобом для обрабатываемых лазерным излучением исходных продуктов и установленную выше области лазерного излучения и ориентированную перпендикулярно поперечному сечению упомянутого желоба цифровую камеру со щелевым коллиматором и устройством обратной связи, соединенным с персональным компьютером.2. Installation for the extraction of ultrafine and colloidal ionic noble inclusions from mineral raw materials and industrial products, containing a laser source, a hopper with a dispenser for the initial products, characterized in that it contains a graphite movable substrate made with a cylindrical groove for the laser-processed source products and the above laser radiation region and oriented perpendicular to the cross-section of said trough a digital camera with a slotted collim torus and feedback device connected to a personal computer.
Работа установки и предлагаемый способ иллюстрируется схемами и фотографиями.The operation of the installation and the proposed method is illustrated by diagrams and photographs.
Фиг. 1 - блок-схема установки для выделения ультрадисперсных и коллоидно-ионных благородных включений из минерального сырья и техногенных продуктов: 1 - лазерный источник, 2 - бункер с исходными продуктами (ИП), 3 - дозатор, 4 - буртик с ИП, 5 - графитовая подложка с цилиндрическим желобом, 6 - щелевой коллиматор, 7 - CCD-камера, 8 и 9 - устройство обратной связи с персональным компьютером и направлениями управляющих команд, 10 - управление работой лазерного источника; 11 - управление работой дозатора; 12 - управление перемещениями графитовой подложки с ИП, I0 и λ - интенсивность падающего лазерного излучения и его длина волны, Vc - скорость подачи исходных продуктов ИП, Vп - скорость перемещения подложки, ИП - исходные продукты, ИР - излучение рассеянное.FIG. 1 - block diagram of the installation for the separation of ultrafine and colloidal-ion noble inclusions from mineral raw materials and industrial products: 1 - a laser source, 2 - a hopper with initial products (IP), 3 - a dispenser, 4 - a flange with IP, 5 - graphite substrate with a cylindrical groove, 6 — slotted collimator, 7 — CCD camera, 8 and 9 — feedback device with a personal computer and directions of control commands, 10 — laser source operation control; 11 - dispenser operation control; 12 — control of the movements of a graphite substrate with a PI, I 0 and λ — intensity of the incident laser radiation and its wavelength, V c — feed rate of the initial products of the IP, V p — velocity of the substrate, IP — initial products, IR — scattered radiation.
Фиг. 2, а - ход лучей в подложке с продуктами лазерной обработки: 5 -подложка с цилиндрическим желобом из графита, 4 - буртик с ИП, I0 и λ - интенсивность падающего лазерного излучения и его длина волны, ИО - излучение отраженное и сфокусированное в центре насыпного буртика; б - схематическое изображение подложки с продуктами для лазерной обработки.FIG. 2a - the path of rays in a substrate with laser processing products: 5 - a substrate with a cylindrical groove made of graphite, 4 - a shoulder with a PI, I 0 and λ - the intensity of the incident laser radiation and its wavelength, IO - radiation reflected and focused in the center bulk flange; b - a schematic representation of a substrate with products for laser processing.
Фиг. 3 - схематическое изображение продуктов на разных стадиях лазерной обработки;FIG. 3 is a schematic representation of products at different stages of laser processing;
Фиг. 4 - электронно-микроскопическое изображение фрагмента исходных продуктов обработки;FIG. 4 is an electron microscopic image of a fragment of the starting processing products;
Фиг. 5 - электронно-микроскопическое изображение и данные энергодисперсионного анализа поверхности агломерата из техногенных продуктов;FIG. 5 is an electron microscopic image and energy dispersive analysis of the surface of an agglomerate from technogenic products;
Фиг. 6 - электронно-микроскопическое изображение и данные энергодисперсионного анализа поверхности агломерата из концентрата.FIG. 6 is an electron microscopic image and energy dispersive analysis of the surface of an agglomerate from a concentrate.
Для выполнения способа используется установка, включающая лазерный источник - 1, бункер - 2, дозатор - 3, исходные продукты насыпанные буртиком - 4, графитовую подложку с цилиндрическим желобом - 5, щелевой коллиматор - 6, CCD-камеру - 7, устройство обратной связи с персональным компьютером - 8. Установка работает в режиме импульсной или импульсно-периодической (с длительностями импульсов не менее 10 мкс с энергией порядка 1 Дж), или непрерывной (с мощностью не менее 100 Вт) генерации в ближнем инфракрасном диапазоне (с длиной волны порядка 1 мкм).To perform the method, a setup is used that includes a laser source - 1, a hopper - 2, a dispenser - 3, initial products filled with a shoulder - 4, a graphite substrate with a cylindrical groove - 5, a slotted collimator - 6, a CCD camera - 7, a feedback device with personal computer - 8. The installation operates in the mode of pulse or pulse-periodic (with pulse durations of at least 10 μs with an energy of the order of 1 J), or continuous (with a power of at least 100 W) generation in the near infrared range (with a wavelength of about 1 μm).
Работа установки и способ осуществляется следующим образом.The operation of the installation and the method is as follows.
Минеральное сырье и техногенные продукты (фиг. 1 - ИП), содержащие ультрадисперсные и коллоидно-ионные благородные включения для обработки лазерным излучением, насыпанное (со скоростью Vc) из бункера (2) с дозатором (3) (или вручную) равномерно в форме буртика (фиг. 1 и фиг. 2, а - 4) с размерами 8×6 мм на подложку из графита (фиг. 1 и фиг. 2, а - 5), имеющую по всей длине цилиндрический желоб (фиг. 2, б - 5), подвергается лазерной обработке как падающим (фиг. 1 и фиг. 2, а - I0 λ), так и отраженным излучением (фиг. 2, а - ИО)Mineral raw materials and industrial products (Fig. 1 — IP) containing ultrafine and colloidal ionic noble inclusions for laser irradiation, sprinkled (at a speed of V c ) from a hopper (2) with a dispenser (3) (or manually) uniformly in the form shoulder (Fig. 1 and Fig. 2, a - 4) with dimensions of 8 × 6 mm on a graphite substrate (Fig. 1 and Fig. 2, a - 5) having a cylindrical groove along the entire length (Fig. 2, b - 5), is subjected to laser processing as incident (Fig. 1 and Fig. 2, a - I 0 λ), and reflected radiation (Fig. 2, a - IO)
Величина интенсивности (I0) и длина волны (λ) источника лазерного излучения (1), его режимы работы (10), скорость подачи (Vc) продуктов обработки на подложку через дозатор (11) и скорость перемещения кюветы (Vп) (12), выбираются, либо автоматически по сигналу (9) с CCD-камеры - 7 с помощью устройств обратной связи (8) и персонального компьютера оператора (13), либо вручную. Основным элементом, задающим управляющие параметры (10-12), служит CCD-камера (7) со щелевым коллиматором (6), ориентируемым перпендикулярно поперечному сечению цилиндрического желоба в области лазерного воздействия. Цифровые изображения регистрируемых поперечных профилей (9) рассеянного излучения (ИР) позволяют определять уровень наиболее полного переплава продуктов обработки и вносить с помощью устройства обратно связи (8) соответствующие корректирующие изменения в управление параметрами (10-12) работы установки, либо автоматически, либо вручную.The intensity value (I 0 ) and the wavelength (λ) of the laser source (1), its operating modes (10), the feed rate (V c ) of the processed products onto the substrate through the dispenser (11) and the velocity of the cell (V p ) ( 12), are selected either automatically by signal (9) from the CCD camera - 7 using feedback devices (8) and the operator’s personal computer (13), or manually. The main element that sets the control parameters (10-12) is a CCD camera (7) with a slit collimator (6) oriented perpendicular to the cross section of the cylindrical groove in the laser irradiation region. Digital images of recorded transverse profiles (9) of scattered radiation (IR) make it possible to determine the level of the most complete remelting of the processed products and, using the feedback device (8), make appropriate corrective changes to the control of parameters (10-12) of the plant operation, either automatically or manually .
Фиг. 3 демонстрирует временную последовательность протекающих процессов от его начала t=0, Т=20°С через t=5-10 с, Т=600°С; t=10-15 с, Т=900°С; t=15-20 с, Т=1100°С до его завершения: t=25-30 с, Т=1100-1200°С. Цифрами (15-18) на больших окружностях, соответствующих оплавленным сферам из алюмосиликатов, условно обозначены возрастающие по размерам золотосодержащие агломераты. Данные на фиг. 1 представлены в соответствии с видеозаписями процессов, протекающих при лазерной обработке. Характерно, что на стадии обработки от 5 с до 30 с размеры агломератов (15-18) увеличиваются, а скорость их хаотического движения замедляется.FIG. 3 shows the time sequence of ongoing processes from its beginning t = 0, T = 20 ° C after t = 5-10 s, T = 600 ° C; t = 10-15 s, T = 900 ° C; t = 15-20 s, T = 1100 ° C until its completion: t = 25-30 s, T = 1100-1200 ° C. The numbers (15-18) on large circles corresponding to the fused spheres of aluminosilicates, conventionally designated increasing in size gold-containing agglomerates. The data in FIG. 1 are presented in accordance with video recordings of processes occurring during laser processing. It is characteristic that at the processing stage from 5 s to 30 s, the sizes of agglomerates (15-18) increase, and the speed of their chaotic motion slows down.
Описание качественной физической модели гидродинамических процессов, действующих в процессе лазерной обработки продуктов.Description of a qualitative physical model of hydrodynamic processes operating in the process of laser processing of products.
Применение предлагаемой установки и способа позволяет комплексно решать указанные задачи: дефрагментации исходных фазовых включений путем постепенного оплавления (без испарения), термокапиллярное выделение и агломерацию благородных включений. Выполнимость всех этих гидродинамических процессов подтверждена следующим качественным физическим анализом. На начальной стадии лазерного облучения продуктов обработки достигается их полная дефрагментация за счет высокоскоростного переплава. В расплавленной массе совокупность гидродинамических явлений: термокапиллярности, смачиваемости и других /6/, обеспечивает высокоуровневое извлечение и агломерацию благородных включений. В основе способа лежит тот факт, что лазерное излучение играет роль высокоэффективного источника тепла, действие которого обобщенно вызывает процессы нагрева (С - теплоемкость), плавление и испарение (Lпл и Lи - теплота плавления и испарения) и описывается уравнением теплового баланса:The application of the proposed installation and method allows you to comprehensively solve these problems: defragment the initial phase inclusions by gradual melting (without evaporation), thermocapillary isolation and agglomeration of noble inclusions. The feasibility of all these hydrodynamic processes is confirmed by the following qualitative physical analysis. At the initial stage of laser irradiation of the processed products, their complete defragmentation due to high-speed remelting is achieved. In the molten mass, the totality of hydrodynamic phenomena: thermocapillarity, wettability, and others / 6 /, provides high-level extraction and agglomeration of noble inclusions. The method is based on the fact that laser radiation plays the role of a highly efficient heat source, the action of which generally causes heating processes (C - heat capacity), melting and evaporation (L PL and L and - heat of fusion and evaporation) and is described by the heat balance equation:
Здесь ρ - плотность, Т0 и Тпл - температура среды и плавления, I0 - плотность мощности. Для оценочных расчетов на основе (1) все физические параметры с учетом гетерофазности продуктов обработки и массовой доли отдельных компонент усредняются. Режим обработки должен исключать испарение. Технологически важными параметрами, которые могут быть получены из (1), является величина стационарной скорости распространения волны плавления вглубь обрабатываемых продуктов (Vпл) и время проплавления насыпного слоя (t). Оценка Vпл дает:Here ρ is the density, T 0 and T PL is the temperature of the medium and melting, I 0 is the power density. For estimates based on (1), all physical parameters, taking into account the heterophasicity of the processed products and the mass fraction of individual components, are averaged. The treatment regime should exclude evaporation. Technologically important parameters that can be obtained from (1) are the value of the stationary velocity of the propagation of the melting wave deep into the processed products (V PL ) and the penetration time of the bulk layer (t). Assessment V PL gives:
Vпл=I0A/ρ(Lпл+С(Тпл-Т0)) ~ 300 м/с,V pl = I 0 A / ρ (L pl + C (T pl -T 0 )) ~ 300 m / s,
что меньше усредненной скорости звука в обрабатываемых продуктах, а значит, нестационарные процессы в процессе плавления продуктов обработки исключаются, так как Vпл<<Vзв ~ 2×103 м/с, и можно уверенно говорить о выполнимости условия:which is less than the average speed of sound in the processed products, which means that non-stationary processes in the process of melting of the processed products are excluded, since V PL << V Sv ~ 2 × 10 3 m / s, and we can confidently say that the conditions are satisfied:
С учетом а - усредненной для всех составляющих материалов температуропроводности, и Iпл - толщины насыпного слоя материала для обработки, примерно равной его поперечному размеру (8 мм), можно определить второй важный параметр обработки - время проплавления насыпного слоя:Taking into account a - thermal diffusivity averaged for all constituent materials, and I PL - thickness of the bulk layer of material for processing, approximately equal to its transverse size (8 mm), it is possible to determine the second important processing parameter - the time of penetration of the bulk layer:
величина которого оказывается очень малой (~ 10-8÷10-6 с). Это делает эффективной и экономически оправданной импульсную лазерную обработку (с длительностями до сотни мкс). Оптимальным временем проплавления является время, совпадающее с длительностью импульса излучения, что позволяет легко установить оптимальные параметры подачи (Vc) и перемещения продуктов обработки (Vп) в зоне лазерного излучения.whose value turns out to be very small (~ 10 -8 ÷ 10 -6 s). This makes pulsed laser processing (with durations up to hundreds of microseconds) efficient and economically justified. The optimal penetration time is the time coinciding with the duration of the radiation pulse, which makes it easy to establish the optimal parameters of the feed (V c ) and the movement of the processed products (V p ) in the laser radiation zone.
Плавное нарастание интенсивности лазерного излучения в зоне обработки за счет постепенного попадания продуктов обработки (со скоростью Vп) в зону фокусировки излучения обусловливает реализацию отмеченной последовательности процессов: дефрагментацию исходных фазовых включений путем постепенного оплавления (без испарения), термокапиллярный механизм выделения и агломерацию благородных включений. Агломерации расплавленных благородных металлов способствуют характерные именно для них большие, по сравнению с другими металлами и расплавами минеральных соединений, силы поверхностного натяжения.A smooth increase in the intensity of laser radiation in the treatment zone due to the gradual penetration of the processed products (with a speed of V p ) into the focusing zone of radiation determines the implementation of the noted sequence of processes: defragmentation of the initial phase inclusions by gradual reflow (without evaporation), thermocapillary release mechanism and agglomeration of noble inclusions. Agglomerations of molten precious metals are promoted by the large surface tension forces characteristic of them, in comparison with other metals and melts of mineral compounds.
Пример 1. Техногенные продукты, содержащие включения минералов тяжелых металлов типа ильменит, сфен, гранат, пирит, циркон (фиг. 4, а, б) с указанием 8 областей с номерами от 19 до 26. Данные энергодисперсионного анализа в каждой из областей (весовой исходного состава техногенного продукта, %): 19 - алюмосиликат-кальций-магний-железо: O - 59.72, Si - 31.47, Al - 2.59, Fe - 2.50, Ca - 2.04, Mg - 1.59; 20 - циркон: O - 49.28, Si - 11.57, Zr - 39.15; 21 - амальгамированное золото (золото ртуть): Hg - 9.46; 22 - золотина игольчатая: O - 30.12, Si - 5.01, Au - 64.87; 23 - золото ажурное: Au - 100.00; 24 - железо-молибден-ртуть: О - 11.77, Cl - 1.19, Fe - 5.29, Мо - 28.84, Hg - 52.91; 25 и 26 - железо сера и железо: S - 57.54, Fe - 42.46 и Fe - 76.46, О - 23.54.Example 1. Technogenic products containing inclusions of heavy minerals such as ilmenite, sphene, garnet, pyrite, zircon (Fig. 4, a, b) indicating 8 areas with numbers from 19 to 26. Data of energy dispersive analysis in each of the areas (weight initial composition of the technogenic product,%): 19 - aluminosilicate-calcium-magnesium-iron: O - 59.72, Si - 31.47, Al - 2.59, Fe - 2.50, Ca - 2.04, Mg - 1.59; 20 - zircon: O - 49.28, Si - 11.57, Zr - 39.15; 21 - amalgamated gold (gold mercury): Hg - 9.46; 22 - needle gold: O - 30.12, Si - 5.01, Au - 64.87; 23 - openwork gold: Au - 100.00; 24 - iron-molybdenum-mercury: O - 11.77, Cl - 1.19, Fe - 5.29, Mo - 28.84, Hg - 52.91; 25 and 26 - iron sulfur and iron: S - 57.54, Fe - 42.46 and Fe - 76.46, O - 23.54.
Обработка лазерным расфокусированным излучением (с диаметром пучка до 8 мм от оптоволоконного лазера ЛС-06 мощностью до 200 Вт) позволяет получать лазерные спеки, приведенные на фиг. 5, а. Элементный анализ (в точке 27) характерных агломератов золота на поверхности спеков приведен на фиг. 5, б, согласно которому: Au - 91.71, С - 8.29, то есть обеспечивается высокий уровень извлечения золота, представленного в техногенных продуктах в не извлекаемом виде, который составляет не менее 90%.Processing by laser defocused radiation (with a beam diameter of up to 8 mm from the LS-06 fiber-optic laser with a power of up to 200 W) allows one to obtain laser specs shown in FIG. 5 a. Elemental analysis (at point 27) of characteristic gold agglomerates on the surface of the cakes is shown in FIG. 5b, according to which: Au - 91.71, C - 8.29, that is, a high level of gold recovery is provided, which is present in technogenic products in an unrecoverable form, which is at least 90%.
Пример 2. Концентрат железной руды, содержащей ультрадисперсные золотые включения, весьма сложный по структурно-минералогическому составу, представлен кварцитами гематит-магнетитовыми с сульфидами, кварцитами гематит-магнетитовыми, жильным кварцем с сульфидами в гематит-магнетитовых кварцитах, кварцитами биотит-магнетитовыми с эмульсионным пиритом, конгломерато-брекчия, гематит-мартитовыми рудами и так далее. Выбран концентрат с наибольшим содержанием ультрадисперсных включений золота (вплоть до 40 г/т), который не поддается извлечению всеми существующими способами. Типичное электронно-микроскопическое изображение концентрата представлено на фиг. 6, а, энергодисперсионный элементный анализ такого концентрата в темной области показал наличие: С - 2.95, О - 29.77, Si - 38.01, Al - 0.89, Fe - 28.02, К - 0.36. То есть фактически во всех значимых структурных образованиях золото не обнаруживается вообще. Анализ агломерата из отмеченной на фиг. 6, б точке 28 показал следующие данные: С - 16.14, О - 19.61, Si - 15.05, Al - 16.42, Fe - 20.75, Ca - 0.84, Mg - 0.95; К - 1.17, Au - 7.96. Этот результат подтверждает применимость предлагаемой технологии, даже к столь сложным рудным проявлениям золота.Example 2. An iron ore concentrate containing ultrafine gold inclusions, which is very complex in structural and mineralogical composition, is represented by hematite-magnetite quartzites with sulfides, hematite-magnetite quartzites, vein quartz with sulfides in hematite-magnetite quartzites, biotite-magnetite quartzites with emulsions , conglomerate-breccia, hematite-martite ores and so on. A concentrate with the highest content of ultrafine inclusions of gold (up to 40 g / t) was selected, which cannot be extracted by all existing methods. A typical electron microscopic image of the concentrate is shown in FIG. 6a, the energy dispersive elemental analysis of such a concentrate in the dark region showed the presence of: C - 2.95, O - 29.77, Si - 38.01, Al - 0.89, Fe - 28.02, K - 0.36. That is, in virtually all significant structural formations, gold is not detected at all. Agglomerate analysis from the one indicated in FIG. 6b, point 28 showed the following data: C - 16.14, O - 19.61, Si - 15.05, Al - 16.42, Fe - 20.75, Ca - 0.84, Mg - 0.95; K - 1.17, Au - 7.96. This result confirms the applicability of the proposed technology, even to such complex ore manifestations of gold.
Установка и способ выделения ультрадисперсных и коллоидно-ионных благородных включений из минерального сырья и техногенных продуктов в процессе лазерной дефрагментации, термокапиллярного извлечения и агломерации, величина которого достаточна как для точного определения, так и последующего обогащения традиционными гравитационными методами. На этой основе существенно расширяется минерально-сырьевая база за счет вовлечения в отработку техногенных дражных полигонов и отвалов действующих добывающих производств, с преимущественно мелким золотом, месторождений, не разрабатываемых из-за отсутствия технологий значимого выделения такого золота и других благородных металлов, с характерной для них аномально высокой величиной поверхностного натяжения. Дальнейшее расширение масштабов применения предложенной установки и способ позволит исключить повышение экологической нагрузки на окружающую среду, а при использовании для рекультивации отвальных накоплений устранять их последствия.Installation and method for isolating ultrafine and colloidal ionic noble inclusions from mineral raw materials and industrial products during laser defragmentation, thermocapillary extraction and agglomeration, the value of which is sufficient for accurate determination and subsequent enrichment with traditional gravitational methods. On this basis, the mineral and raw material base is expanding due to the involvement in the development of technogenic pelleted landfills and dumps of existing mining industries, mainly with small gold, of deposits not developed due to the lack of technologies for the significant extraction of such gold and other noble metals, with their characteristic abnormally high surface tension. Further expansion of the scope of application of the proposed installation and the method will eliminate the increase in environmental load on the environment, and when used for reclamation dump accumulations to eliminate their consequences.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130446/02A RU2541248C2 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Method for extraction of ultrafine and colloidal-ionic precious inclusions from mineral raw material and technogenic products, and plant for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130446/02A RU2541248C2 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Method for extraction of ultrafine and colloidal-ionic precious inclusions from mineral raw material and technogenic products, and plant for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012130446A RU2012130446A (en) | 2014-01-27 |
| RU2541248C2 true RU2541248C2 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=49956789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012130446/02A RU2541248C2 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Method for extraction of ultrafine and colloidal-ionic precious inclusions from mineral raw material and technogenic products, and plant for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2541248C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3799334A (en) * | 1972-03-06 | 1974-03-26 | W Collins | Method and apparatus for recovering gold |
| GB2052566A (en) * | 1979-03-30 | 1981-01-28 | Rolls Royce | Laser aplication of hard surface alloy |
| US4468847A (en) * | 1982-08-31 | 1984-09-04 | Aluminum Company Of America | Method of segregating metallic components |
| RU2255995C1 (en) * | 2003-12-04 | 2005-07-10 | Государственное учреждение Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук и Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Хабаровский государственный технический университет | Method of laser treatment for enriching mineral associations with noble metals |
| RU2413779C1 (en) * | 2010-04-07 | 2011-03-10 | Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук | Procedure for extracting gold out of gold containing high-clayey mineral raw stock |
-
2012
- 2012-07-17 RU RU2012130446/02A patent/RU2541248C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3799334A (en) * | 1972-03-06 | 1974-03-26 | W Collins | Method and apparatus for recovering gold |
| GB2052566A (en) * | 1979-03-30 | 1981-01-28 | Rolls Royce | Laser aplication of hard surface alloy |
| US4468847A (en) * | 1982-08-31 | 1984-09-04 | Aluminum Company Of America | Method of segregating metallic components |
| RU2255995C1 (en) * | 2003-12-04 | 2005-07-10 | Государственное учреждение Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук и Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Хабаровский государственный технический университет | Method of laser treatment for enriching mineral associations with noble metals |
| RU2413779C1 (en) * | 2010-04-07 | 2011-03-10 | Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук | Procedure for extracting gold out of gold containing high-clayey mineral raw stock |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУЗЬМЕНКО А.П. и др. Термокапиллярный механизм лазерной агломерации ультрадисперсного и коллоидно-ионного золота. Письма в ЖТФ, 2009, том 35, вып. 18, с. 1-11. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012130446A (en) | 2014-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| de Araújo et al. | Recycling of electric arc furnace (EAF) dust for use in steel making process | |
| CA2752217C (en) | Method and system for reusing materials and/or products by pulsed power | |
| Ebert et al. | Geochemical processes between steel projectiles and silica-rich targets in hypervelocity impact experiments | |
| Martino et al. | Electro dynamic fragmentation of printed wiring boards as a preparation tool for their recycling | |
| Aleksandrova et al. | Microwave treatment to reduce refractoriness of carbonic concentrates | |
| RU2541248C2 (en) | Method for extraction of ultrafine and colloidal-ionic precious inclusions from mineral raw material and technogenic products, and plant for its implementation | |
| US4814003A (en) | Apparatus and method for extraction and recovery of precious metal using coherent radiation | |
| CA2928107A1 (en) | Method for fragmenting and/or pre-weakening material by means of high-voltage discharges | |
| Klyushnikov et al. | Kinetics and mechanism of oxidation for nickel-containing pyrrhotite tailings | |
| CN103237908B (en) | Method and equipment for crushing ore | |
| RU2255995C1 (en) | Method of laser treatment for enriching mineral associations with noble metals | |
| CN119876619A (en) | Preparation method of TC4 titanium alloy cast ingot with high recovery ratio and high uniformity | |
| US20160186291A1 (en) | Continuous Ore Process and Apparatus Using Plasma | |
| Ivashchenko et al. | Laser-Induced-Electro-Explosion Synthesis of Powder Materials (LIEES) | |
| RU2413779C1 (en) | Procedure for extracting gold out of gold containing high-clayey mineral raw stock | |
| Karasev et al. | Quantitative analysis of total and insoluble elements and inclusion composition in metal by laser ablation ICP-MS method | |
| RU2283956C1 (en) | Method for directional rock property change by subjecting thereof to laser emission and hydraulic complex with laser initiation | |
| Kuz’menko et al. | Thermocapillary extraction and laser-induced agglomeration of fine gold out of mineral and waste complexes | |
| US1278166A (en) | Method and apparatus for subliming and sintering ores. | |
| BE1030126B1 (en) | Improved Process for Recycling Zinc (Zn) | |
| Kuzmenko et al. | Defragmentation, Thermocapillary Extraction and Agglomeration of Ultradispersed Inclusions of Noble Metals in Laser Processing | |
| Klemettinen | Behaviour of trace elements in copper smelting processes-LA-ICP-MS as a tool for sample characterisation | |
| Rämä et al. | Experimental investigation of pyrometallurgical treatment of zinc residue | |
| RU2636212C1 (en) | Method of producing titanium master alloy for aluminium alloys | |
| Gauthier et al. | Small scale reduction of argentiferous galena: first experimental approach to ores assaying techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150228 |