Введение к работе
Актуальность работы. Одной из основных технологий первичного обогащения алмазного сырья за рубежом и в России стал в последние годы процесс тяжелосредного обогащения. Это обусловлено тем, что данный процесс эффективнее отсадки, поскольку характеризуется высоким коэффициентом обогащения и более точным регулированием разделительного признака - плотности рабочей суспензии, однако. В условиях оборотного водоснабжения процесс тяжелосредного обогащения характеризуется повышенными потерями алмазов и значительным расходом утяжелителя — ферросилиция.
Вследствие этого важным направлением повышения эффективности тяжелосредного обогащения алмазосодержащих кимберлитов с применением ферросилициевой суспензии является повышение извлечения алмазов и уменьшение непроизводительного расхода применяемого утяжелителя.
Перспективным путем решения поставленной задачи является применение современных способов воздействия на тяжелую среду, обеспечивающих снижение интенсивности процессов окисления и износа утяжелителя. Для решения поставленной задачи предложено использование технологии электрохимического кондиционирования, не предполагающей использования токсичных или дорогих реагентов, дефицитного или энергоемкого оборудования.
Основной научной задачей являлись расширение знаний о процессах, протекающих на поверхности ферросилициевого утяжелителя, и выбор условий наиболее эффективного применения электрохимического кондиционирования для предотвращения или ослабления деструктивных окислительных процессов. Решение поставленной задачи требует использования накопленных знаний и проведения новых исследований механизма окислительно-восстановительных и фазообразующих процессов на границе раздела минерал - раствор.
Цель работы. Повышение эффективности тяжелосредной сепарации алмазосодержащих кимберлитов за счет поддержания реологических свойств суспензии и магнитных свойств утяжелителя посредством снижения интенсивности окисления ферросилиция с применением электрохимического кондиционирования оборотной воды.
Идея работы. Применение катодного продукта диафрагменной обработки оборотной воды для регулирования окисления поверхности ферросилиция и интенсификации образования на ней пленок магнетита, обладающих отрицательным электрокинетическим потенциалом и значительной магнитной восприимчивостью, обеспечивающих высокую агрегативную устойчивость суспензии и регенерационную способность ферросилиция.
Методы исследований. В работе использованы методы
термодинамических расчетов окислительно-восстановительных систем,
V; Ч
потенциометрических, потенциодинамических, электрокинетаческих и
магнитометрических исследований дисперсных систем, лабораторных и промышленных технологических исследований, математического планирования и обработки результатов экспериментов.
Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна
1. У становлень! причины и механизм интенсивного окисления утяжелителя
суспензии - ферросилиция в оборотной воде (рН=7,4; ОВП = 344 мВ; [OJ = 9 мг/л),
заключающийся в том, что под воздействием оборотной воды на поверхности
ферросилиция образуется оксид железа Fe203, а в жидкой фазе - гидроксид железа
Fe(OH)3 по реакциям: 2Fe + 3/202 + 2Н20 -» Fe203; 2Fe + 3/202 + ЗН20 -> 2Fe(OH)3.
Кремниевая составляющая ферросилиция переходит в форму гидратированного
оксида по реакции: mSi + m02 + пН20 -» {mSi02nH20}.
2. Научно обоснован и экспериментально подтвержден механизм
электрохимического воздействия католита на ферросилиций с целью улучшения его
технологических свойств, заключающийся в образовании на его поверхности оксида
железа Fe304 по реакции 3Fe + 2( + -> Fe304, и переходе гидратированных
соединений кремния в кристаллическую форму по реакции: {тЭЮгпНгО} -> mSi02 +
nH20.
-
Установлен интервал значений физико-химических параметров электрохимического кондиционирования суспензии, приготовленной с использованием католита (рН = 9,5-10,5, Ефс < -300 мВ, ОВП < -320 мВ, [Ог] = 0-2 мг/л), обеспечивающих протекание процесса окисления ферросилиция с малой скоростью и образование мапнитовосприимчивых окислов железа типа Fe30.4, обеспечивающих высокую агрегативную устойчивость суспензии и ее способность к эффективной регенерации.
-
Обоснована технологическая схема тяжелосредной сепарации алмазосодержащих кимберлитов, предполагающая использование в цикле регенерации суспензии катодного продукта диафрагменной электрохимической обработки оборотной воды с целью поддержания оптимальных условий эксплуатации ферросилициевой суспензии и повышения технико-экономических показателей обогащения.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментально измеренных значений параметров процесса (коэффициент детерминированности R2=0,85-0,96), соответствием результатов лабораторных, опытно-промышленных и промышленных испытаний, положительными результатами внедрения в производство.
Научное значение заключается в установлении закономерностей влияния продуктов электрохимического кондиционирования технической воды на фазовый
состав, электрохимические, магнитные свойства ферросилициевого утяжелителя и реологические свойства суспензии в процессе тяжелосредного обогащения алмазосодержащих кимберлитов.
Практическое значение работы заключается в разработке технологической схемы тяжелосреднои сепарации, обеспечивающей повышение эффективности обогащения алмазосодержащих кимберлитов, что выражается в росте извлечения алмазов на 1,5% и сокращении расхода ферросилициевого утяжелителя на 43%.
Реализация результатов работы. Разработанная схема тяжелосредного обогащения алмазосодержащих кимберлитов с применением катодного продукта диафрагменной электрохимической обработки оборотной воды прошла опытно-промышленные испытания и рекомендована к внедрению на обогатительных фабриках АК «АЛРОСА» с экономическим эффектом 2,5 млн. руб. в год.
Апробация работы. Основные . положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2003-2009), Международной научно-практической конференции «Плаксинские чтения», Чита, 2008 г., Международном конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, МИСиС, 2009), семинарах кафедры "Обогащение полезных ископаемых" МГГУ (2008-2009).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 работах, в т.ч. три статьи - из перечня ВАК.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 113 наименований, содержит 31 рисунок и 15 таблиц.
