Комбинированный безотходный способ переработки силикатных никелевых руд

 

Изобретение относится к области технологии переработки бедных никелевых руд и техногенных месторождений (ТМ) силикатных никелевых руд и может быть использован в горнорудной промышленности. Способ включает транспортировку руд, их экспресс анализ ядерно-физическими методами, усреднение качества никелевых руд, грохочение и дробление, мелкопорционную сортировку и покусковую ядерно-физическую сепарацию руд. Для вовлечения в переработку ТМ при помощи мелкопорционной ядерно-физической сортировки удаляют горнорудную массу с низким содержанием никеля. При помощи дробления и грохочения концентрата мелкопорционной сортировки разделяют концентрат мелкопорционной сортировки по крупности на шесть продуктов руд: обогащенные продукты класса крупностью 0 - 15 мм, промежуточные продукты ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 крупностью кусков 15 - 30 мм, 30 - 50 мм, 50 - 80 мм, 80 - 300 мм и отвальные хвосты. После покусковой рентгенорадиометрической сепарации концентраты промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3 и ПП-4 дробят до 1 - 0,14 мм и направляют на кучное бактериально-химическое выщелачивание кремнезема при помощи силикатных бактерий (группа Silucius). Из бактериальной жидкости и промывочных растворов кремния промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 удаляют никель и кобальт. Очищенный от никеля и кобальта кремний накапливают в специальных бункерах для использования кремнезема в качестве эффективного удобрения сельскохозяйственных полей. За счет безотходной переработки руд способ позволяет улучшить экологическую среду. 6 з. п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к технологии обогащения и переработке рядовых и низкосортных руд, а также к переработке старых отвалов забалансовых силикатных никелевых руд на основе использования ядерно-физической сортировки, сепарации, дробления, грохочения и разделения руд на классы крупности и кучного бактериально-химического выщелачивания силикатных никелевых руд и может быть применено в горнорудной промышленности при переработке промышленных руд и старых отвалов забалансовых никелевых руд.

Известен способ ядерно-физической сортировки и покусковой сепарации руд цвентных металлов [4].

Известен способ разделения руд на классы крупности при помощи дробления и грохочения руд [4].

Известен способ разрушения и выщелачивания силикатных минералов с помощью силикатных бактерий [3]. Это направление реализовано с помощью гетеротрофных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности.

Наиболее близким к изобретению является комбинированный способ переработки золото-серебряных руд [5], в котором разделение руд и выделение промежуточных продуктов реализовано при помощи ядерно-физической сортировки и сепарации. Никель в силикатных рудах распространен крайне дисперсно, как правило, в виде частиц менее 1 мкм. Размеры кристаллов минералов-носителей никеля также малы и обычно не превышают 10 мкм [2]. Подобное мелкодисперсное распределение никеля в силикатных рудах затрудняет выделение промежуточных продуктов [5] при помощи ядерно-физической сортировки и сепарации, но грохочение, дробление и выделение мелких классов крупности позволяют решить эту задачу.

Второй особенностью силикатных руд является наличие среди силикатных пуд продуктов выветривания относительно крупных выделений в виде плотных масс гидроокислов железа и кремнезема - кираса, железистые конкреции, кремнисто-железистые стяжения, конкреции и прожилки опала, халцедона, кварца, реликтовые обломки слабо выветренных и окремненных серпентинитов, - которые имеют низкое содержание никеля [2] и могут быть удалены из руд при помощи мелкопорционной ядерно-физической сортировки [4].

Третьей особенностью силикатных никелевых руд являются высокие содержания SiO₂ ряда промышленных типов месторождений никеля. Так, для керолит-охристошамозитового кобальт-никелевого типа руд SiO₂ равно 60%, керолит-феррисапонитнонтронитового никелевого типа руд SiO₂ равно 95%, керолит-охристоалевритового (контактно-карстового) никелевого типа руд SiO₂ равно 75% [2] . Снижение в руде содержания SiO₂ благоприятствует металлургическому процессу и повышает (косвенно) содержание никеля на 35 - 50%. При помощи силикатных бактерий кремнистость руд можно снизить с 60 - 80 до 15 - 20% [3] , для других промышленных типов руд никеля снижение SiO₂ возможно с 42 - 45 до 5 - 7%, при этом содержание MgO будет не более 11 - 12%.

Бактериальная жидкость и кремниевые растворы содержат соединения кремния, которые содержат в активной форме кремнезем, аминокислоты, органические кислоты и другие продукты деятельности микроорганизмов и могут быть использованы в сельском хозяйстве для повышения урожайности полей [1]. Такая схема представляет собой безотходную технологию.

Разработка комбинированного способа переработки силикатных никелевых руд путем совместного использования мелкопорционной ядерно-физической сортировки, дробления, грохочения и разделения концентрата ядерно-физической сортировки на классы крупности 0 - 15, 15 - 30, 30 - 80, 80 - 150, 150 - 300 мм, более 300 мм и кучного бактериально-химического выщелачивания кремнезема при помощи силикатных бактерий (группа Si - licius) позволяет повысить эффективность переработки никелевых руд.

При этом установлено, что содержание никеля увеличивается для мелких классов крупности 0 - 15, 15 - 30, 30 - 50 мм и уменьшается для крупных классов крупности 50 - 80, 80 - 300 и более 300 мм. Содержание SiO₂ увеличивается для крупных классов крупности 80 - 150, 150 - 300 и более 300 мм.

Используя установленные закономерности распределения содержаний никеля и SiO₂ в зависимости от гранулометрического состава, при помощи дробления и грохочения, концентрат мелкопорционной ядерно-физической сортировки силикатных никелевых руд разделяют на шесть сортов [5]: обогащенный продукт (ОП) - класс грохочения крупностью менее 15 мм; промежуточный продукт первой операции (ПП-1) - класс грохочения крупностью 15 - 30 мм; промежуточный продукт второй операции (ПП-2) - класс грохочения крупностью 30 - 50 мм; промежуточный продукт третьей операции (ПП-3) - класс грохочения крупностью 50 - 80 мм; промежуточный продукт четвертой операции (ПП-4) - класс грохочения крупностью 80 - 300 мм; отвальные хвосты (ОХ) - класс грохочения крупностью более 300 мм.

Бактериальную обработку промежуточного продукта ПП-1 осуществляют два раза в течение 3 - 4 сут без использования нового раствора. Для промежуточного продукта ПП-2 бактериальную обработку осуществляют четыре раза по 3 - 4 сут каждая обработка, после каждой обработки используют новый бактериальный раствор. Для промежуточного продукта ПП-3 бактериальную обработку осуществляют шесть раз по 3 - 4 сут каждая обработка, после каждой обработки используют новый бактериальный раствор. Для промежуточного продукта ПП-4 бактериальную обработку осуществляют восемь раз по 3 - 4 сут каждая обработка, после каждой обработки используют новый бактериальный раствор.

Ядерно-физическую сортировку в мелкопорционном варианте, дробление, грохочение и разделение концентрата ядерно-физической сортировки на шесть классов крупности 0 - 15, 15 - 30, 30 - 50, 50 - 80, 80 - 300 и более 300 мм осуществляют круглый год. [5].

При переработке старых отвалов забалансовых руд промежуточные продукты ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 направляют на выщелачивание кремнезема при помощи силикатных бактерий (группа Silicius), которые предусматривают осуществлять только в летнее время, а в зимнее время промежуточные продукты ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4, складируют на сортировочной площадке для его переработки кучным бактериально-химическим выщелачиванием только в летнее время [5].

При переработке бедных руд может использовано дробление классов крупностью 15 - 30, 30 - 50, 50 - 80, 80 - 300 и более 300 мм и грохочение с последующей рентгенорадиометрической сепарацией классов крупностью 15 - 30, 30 - 50, 50 - 80, 80 - 300 мм и более 300 мм. Себестоимость кучного бактериально-химического выщелачивания кремнезема при помощи силикатных бактерий (группа Silicius) в 2,4 - 4,0 раз ниже себестоимости существующей технологии [1] , поэтому экономически выгодно увеличить обмен промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4, чтобы получить более дешевый конечный продукт [5].

Однако в условиях северных и средних широт, а особенно условий Крайнего Севера, существенно сокращается летнее время, которое наиболее благоприятно для жизнедеятельности основных силикатных бактерий (при отрицательных температурах деятельность гетеротрофных микроорганизмов затухает, а при pH 5 размножение прекращается) [3]. Ускорение процесса выщелачивания кремнезема за счет интенсификации деятельности силикатных бактерий, подачи раствора под "постель" руды при помощи полихлорвиниловых труб, увеличение скорости подачи бактериального раствора и повышения давления при подаче раствора создает условия для увеличения объема переработки промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4. Поскольку вышеназванные факторы являются переменными величинами, то целесообразно осуществлять регулирование объема промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3 ПП-4, с учетом эффективности экономики и реальных условий северных и средних широт, а также условий Крайнего Севера, где реализуют переработку силикатных никелевых руд [5].

Сущность изобретения заключается в следующем.

Комбинированный безотходный способ переработки силикатных никелевых руд характеризуется тем, что он включает транспортировку руд, их экспресс анализ ядерно-физическими методами, усреднение качества никелевых руд, грохочение и дробление, покусковую ядерно-физическую сепарацию руд, при этом ядерно-физическую сортировку осуществляют порциями и удаляют плотные массы гидроокислов железа и кремнезема с низким содержанием никеля, в процессе дробления и грохочения концентрата мелкопорционной ядерно-физической сортировки разделяют концентрат по крупности на шесть продуктов - обогащенные продукты ОП, это класс крупности 0 - 15 мм, который направляют на традиционную металлургическую переработку никеля, - промежуточные продукты ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 крупностью кусков 15 - 30, 30 - 50, 50 - 80, 80 - 300 мм и отвальные хвосты ОХ, для никелевых руд с содержанием SiO₂ более 50 - 95% реализуют покусковую рентгенорадиометрическую сепарацию классов крупностью 15 - 30, 30 - 50, 50 - 80, 80 - 300 мм и более 300 мм, после покусковой рентгенорадиометрической сепарации концентраты промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 дробят до 1 - 0,14 мм и направляют на кучное бактериально-химическое выщелачивание кремнезема при помощи силикатных бактерий Silicius, для промежуточного продукта ПП-1 реализуют двухкратную бактериальную обработку силикатными бактериями без смены раствора в течение 3 - 4 сут, для ПП-2 реализуют четырехкратную бактериальную обработку, ПП-3 реализуют шестикратную бактериальную обработку, для ПП-4 реализуют восьмикратную бактериальную обработку без смены раствора в течение 3 - 4 сут при pH раствора 5 - 5,5 из бактериальной жидкости и промывочных растворов кремния промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 удаляют никель и кобальт и накапливают очищенный от никеля и кобальта кремний в специальных суммирующих бункерах для использования кремнезема в качестве эффективного удобрения сельскохозяйственных полей, кучно- бактериально-химическое выщелачивание промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 в условиях северных и средних широт, а также условий Крайнего Севера реализуют только в летнее время, а в зимнее время промежуточные продукты ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 накапливают на сортировочной площадке для их переработки только в летнее время, реализуют интенсификацию деятельности силикатных бактерий группы Silicius и определяют и регулируют объемы горнорудной массы и средневзвешенного содержания никеля в промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4.

Кроме того, в способе при помощи мелкопорционной ядерно-физической сортировки плотные массы гидроокислов железа и кремнезема - кирасы, железистые конкреции, кремнистожелезистые стяжения, конкреции и прожилки опала; халцедона, кварца, реликтовые обломки слабовыветренных и окремненных серпентинитов, которые имеют низкое содержание никеля, содержание нике6ля в концентрате мелкопорционной сортировки повышают на 24 - 28%.

Для никелевых руд керолитферрисалонит-нонтронитового типа керолит-охристого и керолит-охристошамозитового кобальто-никелевых типов с содержанием SiO₂ более 50 - 95% для снижения потерь никеля в промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 используют покусковую рентгенорадиометрическую сепарацию промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4, а для увеличения степени выщелачивания SiO₂ из никелевых руд всех промышленных типов в питательную среду силикатных бактерий добавляют азот и гидрол.

Величину регулируемого объема горнорудной массы и средневзвешенного содержания никеля в промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 с учетом экономики и условий северных, средних широт определяют по измеренным содержаниям никеля и количества горнорудной массы в суммарных товарных продуктах, обогащенных продуктах, промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 и отвальных хвостах из выражений: для промежуточных продуктов ПП-1 ядерно-физической сепарации и сортировки: Для промежуточных продуктов ПП-2 ядерно-физической сепарации и сортировки: Для промежуточных продуктов ПП-3 ядерно-физической сепарации и сортировки: Для промежуточных продуктов ПП-4 ядерно-физической сепарации и сортировки: где _CBNi - средневзвешенное содержание Ni в суммарном товарном продукте;
_OX,_оп,_пп-1,_пп-2,_пп-3,_пп-4 - выход отвальных хвостов, обогащенных продуктов и промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 сепарации и сортировки силикатных никелевых руд;
Q_oxNi, Q_опNi, Q_пп-1Ni, Q_пп-2Ni, Q_пп-3Ni, Q_пп-4Ni - средневзвешенное содержание никеля в отвальных хвостах, обогащенных продуктах и промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 сепарации и сортировки силикатных никелевых руд.

Величину регулируемого объема горнорудной массы и средневзвешенного содержания никеля в обогащенном продукте с учетом экономики и условий северных и средних широт оценивают по определению содержания никеля и объема горнорудной массы в суммарных товарных продуктах, промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 и отвальных хвостах из выражений

Величину текущего содержания никеля в отвальных хвостах оценивают по определениям содержания никеля в суммарных товарных продуктах, обогащенных продуктах и промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 из выражений

где
Q_охNi, Q_оп, Q_пп-1Ni, Q_пп-2Ni, Q_пп-3Ni, Q_пп-4Ni - средневзвешенные содержания никеля в отвальных хвостах, обогащенных продуктах и промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 ядерно-физической сепарации и сортировки силикатных никелевых руд;
_ox,_оп,_пп-1,_пп-2,_пп-3,_пп-4 - выход отвальных хвостов, обогащенных продуктов и промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 ядерно-физической сепарации и сортировки силикатных никелевых руд.

На чертеже приведена технологическая схема - комбинированный безотходный способ переработки силикатных никелевых руд для условий северных и средних широт.

Исходную силикатную никелевую руду крупностью менее 500 мм (-500) 1 подвергают грохочению 2 с целью выделить долю горнорудной массы крупнее 300 мм (+100), руду +300 мм дробят 3 и направляют на мелкопорционную ядерно-физическую сортировку 4. При помощи рудосортирующей станции 5 разделяют горнорудную массу на два сорта: концентрат 6 и отвальные хвосты 7. Концентрат ядерно-физической сортировки при помощи грохочения 8 разделяют по крупности на 6 сортов (фиг. 1; узлы 9, 10, 11, 12, 13 и 14). Класс крупностью 0 - 15 мм - обогащенный продукт 9 направляют в концентрат 21, класс крупностью 15 - 30 мм - ПП-1 (узел 10), класс 30 - 50 мм ПП-2 (узел 11), класс 50 - 80 мм ПП-3 (узел 12), класс крупностью 80 - 300 мм, ПП-4 (узел 13), класс крупностью более 300 мм - отвальные хвосты (узел 14 и 20). Концентрат промежуточных продуктов 10, 11, 12 и 13 после покусковой ядерно-физической сепарации 15, 16, 17, 18 и 19 направляют в блоки кучного бактериально-химического выщелачивания SiO₂. С помощью блока 22 - 41 выщелачивают кремнезем с двухфазовой бактериальной обработкой (узел 24). С использованием блока 42 - 61 выщелачивают кремнезем с четырехкратной бактериальной обработкой (узел 44), с помощью блока 62 - 81 выщелачивают кремнезем с шестикратной бактериальной обработкой (узел 64). С использованием блока 82 - 101 выщелачивают кремнезем с восьмикратной бактериальной обработкой (узел 84). Блок бактериально-химического выщелачивания промежуточного продукта ПП-1 (22 - 41) состоит и функционирует из следующих элементов способа: грохочение 22, дробление 23, бактериальное выщелачивание 24, сгущение 25, твердый остаток 26, бактериальная жидкость 27. Твердый остаток промывают 28, выделяют концентрат 29 и слив 30. Концентрат через узел 31 направляют в суммарный блок 102. Бактериальную жидкость 27, через узел 32 направляют на фильтрацию бактериальной массы 33, где выделяют биомассу 34 и раствор 35, раствор подвергают ионно-обменному извлечению никеля и кобальта 36 с выделением кремнийсодержащего раствора 37, который используется как удобрение для повышения урожайности полей 38. Приготовление бактериальной суспензии реализуют в специальном узле 39, куда поступает активный силикатный бактериальный штамм 40 и биомасса 41. Бактериальные блоки 42 - 61, 62 - 80, 82 - 101 состоят и функционируют идентично блоку 22 - 41. Никелевый концентрат 21, 31, 51, 71 и 91 суммируют в блоке 102 и направляют на традиционную металлургическую переработку никеля [2]. Очищенный от никеля и кобальта кремний 38, 58, 78, 98 суммируют в блоке 103 и используют как эффективное удобрение [1].

Для руд, где доля никелевых силикатов составляет 70 - 95% (картовые алевролиты, нонтрониты и др.), или доля никелевых силикатов составляет 50 - 60% (керолит-охристо-шамозитовые руды), целесообразно предлагаемый комбинированный способ использовать как для бедных, так и для рядовых никелевых руд с содержанием никеля 1,1 - 1,2%, поскольку в результате интенсификации бактериального выщелачивания и восьмикратной смены бактериального раствора, выделения в концентрат класса руд крупностью 0 - 15 мм, ядерно-физической сортировки и покусковой сепарации, содержание никеля рядовых руд с содержанием 1,1 - 1,2% косвенно возрастает до 2,0 - 2,1%, а некоторый рост себестоимости никеля за счет дополнительных операций при бактериально-химическом выщелачивании и ядерно-физической сортировке и сепарации будет частично или полностью компенсирован за счет получения попутных удобрений для сельского хозяйства [1 и 3].

Для силикатных никелевых руд используют технологическую минералогию с геолого-технологическим картированием (ГТК). Системы ГТК способны давать прогнозную технологическую оценку гипергенных никелевых руд [2]. При прогнозной оценке выщелачивания кремнезема при помощи силикатных бактерий (группа Silicius) из промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 никелевых руд необходимо учитывать результаты ГТК при прогнозной оценке и степени выщелачивания кремнезема. Это обеспечит синтезированный технологический тип, соответствующий ТУ комбината, обладающий свойством "самошихтуемости" [2].

Усреднение руд способом "максимальной контрастности" - это процесс управления качеством руд [2]. Вследствие высокой технологической неоднородности руд карстового типа (Черемшанский рудный район) возможно усреднение руд на основе детальных геолого-технологических карт [2]. Технические условия комбината для содержания основных компонентов (содержание никеля - 1,10%, SiO₂ - 42%, Fe₂O₃ - 25%, MoO - 10%) могут быть выполнены при помощи усреднения руд [2].

При переработке старых отвалов забалансовых руд никеля необходимо решать задачу - путем выщелачивания кремнезема при помощи силикатных бактерий (группа Silicius) из промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 необходимо обеспечить максимально косвенное увеличение содержания никеля в руде (косвенное увеличение содержания никеля 35-60%), при этом ТУ комбината для руд должно быть выполнено.

Пример. Рассмотрим возможность комбинированного способа переработки силикатных никелевых руд как промышленных типов, так и старых отвалов забалансовых руд Уфалейской группы месторождений.

Сводные технологические результаты по параметрам K₃ и M для Уфалейского рудного района приведены в табл. 1.

Залежи, параметры которых отклоняются от требований завода в разные стороны, нужно отрабатывать одновременно. Это правило справедливо и при переработке старых отвалов забалансовых руд. Одновременно нужно отрабатывать старые отвалы забалансовых руд залежей 4 и 5 Черемшанского месторождения, месторождений Крестовско-Тюленевское и Синарское, а также Северное и Рогожинское.

Степень выщелачивания SiO при помощи силикатных бактерий (группы Silicius) из промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 руд должна быть несколько повышенной для залежи 4 Черемшанского месторождения, Крестовско-Тюленевского и Северного месторождений и несколько пониженной для залежи 5 Черемшанского месторождения, Синарского и Рогожинского месторождений.

Распространенность различных технологических субтипов руд Уфалейной группы месторождений в контурах обработки приведена в табл. 2.

Никелевые руды рассматриваемой субформации имеют высокую изменчивость, для изучения которой нужна высокая плотность разведочной сети. Высокая технологическая неоднородность никелевых руд карстового типа требует их отработки только в режиме усреднения на основе детального ГТК. При переработке старых отвалов забалансовых никелевых руд также будет сказываться неоднородность никелевых руд и при переработке эту неоднородность необходимо учитывать.

Распределение никеля и шлакообразующих компонентов, а также параметра K₃ по вертикали сильно зависит от угла падения рудолокализующих надвигов. Для основных рудных залежей Черемшанского месторождения, имеющих крутое падение в интервалах глубин 475 - 300 м, обычно наблюдается волнообразное изменение параметра К₃ в пределах 0,66 - 0,16 [2]. Лишь на больших глубинах, где увеличивается распространственность кремнистых и кремнисто-магнезиальных руд, обладающих высоким содержанием никеля, значение K₃ падает менее 0,13 (залежь 4). Железистые руды здесь наблюдаются на значительных глубинах от дневной поверхности (до 100 м и более).

Усредненные показатели контрастности и технологические показатели мелкопорционной ядерно-физической сортировки силикатных никелевых руд Уфалейской группы месторождений приведены в табл. 3.

Установлено, что при мелкопорционной ядерно-физической сортировке силикатных никелевых руд Уфалейского рудного района для Черемшанского карьера, месторождения Кротовское и Северное, руды относятся к технологическому типу среднеконтрастных руд с показателем контрастности (M), равным 1,00 - 1,01, практически выходом отвальных хвостов для B-1 от 28,1 до 32,2%, для B-2 от 21,3 до 22,4% и коэффициентом обогащения для B-1 1,29 - 1,41, для B-2 от 1,20 до 1,25.

Руды Чусовского, Крестовско-Тюленевского и Старо-Черемшанского месторождений также относятся к технологическому типу среднеконтрастных руд с показателем контрастности (M), равным 0,80 - 0,86, практическим выходом отвальных хвостов для B-1 от 22,1 до 25,1%, для B-2 от 11 до 17,03% и коэффициентом обогащения для B-1 от 1,23 до 1,30, для B-2 от 1,11 до 1,18.

Руды Черноозерского никелевого месторождения относятся к технологическому типу слабоконтрастных руд с показателем контрастности (M, равным 0,72, практическим выходом отвальных хвостов для B-1 от 7,6 до 16,4%, для B-2 от 3,1 до 9,9% и коэффициентом обогащения для B-1 от 1,07 до 1,15, для B-2 от 1,03 до 1,08.

Таким образом, при мелкопорционной ядерно-физической сортировке основанные месторождения силикатных никелевых руд Уфалейского рудного района относятся к технологическому типу среднеконтрастных руд с оптимальным коэффициентом обогащения от 1,24 до 1,28.

В процессе комбинированной переработки силикатных никелевых руд за счет грохочения и выделения класса крупности 0 - 15 мм и выделения промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 с последующим бактериально-химическим выщелачиванием кремнезема при помощи силикатных бактерий (группа Silicius), - коэффициент косвенного обогащения силикатных никелевых руд возрастает до величин 1,80 - 1,85. Суммарный коэффициент обогащения с учетом мелкопорционной сортировки равен 2,04 - 2,13.

Оценим положительный экономический эффект заявляемого технического решения для Черемшанского карьера.

В старых отвалах забалансовых руд Черемшанского карьера в настоящее время сосредоточено 14873,2 тыс. т никелевых руд со средним содержанием никеля 0,58%, количество металла равно 66.576,1 т. При помощи комбинированной переработки силикатных никелевых руд из стартоотвалов забалансовых руд возможно извлечение 70% никеля, что для Черемховского карьера составит 46.603 т. При биржевой цене 6.800 доллара (на 01.08.95 г.) за одну тонну никеля, стоимость никеля в старых отвалах забалансовых руд будет равна 316,9 млн. долларов (1,4 триллионов рублей на состояние 01.08.95 г.).

Стоимость комбинированной переработки никеля и кучного бактериально-химического выщелачивания кремнезема при помощи силикатных бактерий (группа Silicius) в 2,5 - 4,0 раза ниже себестоимости переработки силикатных никелевых руд традиционным способом [9]. Капитальные и эксплуатационные затраты составляют соответственно 20 и 40% по сравнению с затратами при извлечении никеля традиционными методами [1 и 9].

Кроме Черемшанского карьера старые отвалы забалансовых руд никеля сосредоточены на других месторождениях Уфалейского рудного поля: Липовском, Серовском, Кемпирсайском, Сахаринском, Айдарбакском, Буруктальском районах [2] . Стоимость никеля в старых отвалах забалансовых руд семи перечисленных рудных районах будет 4 - 5 раз превышать стоимость никеля в старых отвалах Черемшанского карьера и будет равна 5,6 - 7,0 триллионов рублей (на состояние 01.08.95 г.).

При этом будут получены также эффектные удобрения от использования кремнезема с целью использования их в сельском хозяйстве для повышения урожайности полей для районов Урала, куда удобрения завозят из удаленных районов России. Экономический эффект от использования кремнезема и содержащего продукты деятельности силикатных бактерий с применением в сельском хозяйстве не оценивался.

Переработка старых отвалов забалансовых руд никеля согласно предлагаемому техническому решению позволит существенно улучшить экологическую среду [5], поскольку забалансовые руды никеля не будут складироваться, а будут поступать в безотходную переработку.

Таким образом, предлагаемое изобретение является ценным и промышленно применимым.

Источники информации
1. Александров В.Г., Терновская М.И. Силикатные бактерии - эффективное удобрение. М.: ВИНИТИ, 1968.

2. Вершинин А. С. Геология, поиски и разведка гипергенных месторождений никеля. М.: Недра, 1993, с. 304.

3. Польский С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М.: Недра, 1982, с. 288.

4. Мокроусов В. А., Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Недра, 1979, с. 192.

5. Кирпищиков С.П. , Жабин Е.Г., Паркани Е.В., Улитенко К.Я. Комбинированный способ переработки золото-серебряных руд, решение ВНИИГПЭ от 21.06.94 г. о выдаче патента на изобретение по заявке N 93026834/03, кл. B 03 B 7/00, E 21 C 41/00, приоритет от 28.05.93 г. (прототип).

6. Кирпищиков С.П., Жабин Е.Г., Паркани Е.В., Улитенко К.Я. Комбинированный способ переработки медных руд. Решение ВНИИГПЭ от 29.06.94 о выдаче патента на изобретение по заявке N 93017913/03, кл. B 03 B 7/00, E 21 C 41/00, приоритет 25.05.93 г.

7. Кирпищиков С.П., Гусев С.С., Жабин Е.Г. и др. Способ радиометрической сепарации комплексных руд цветных и редких металлов. Патент России N 1792741, кл. B 03 B 13/06, B 07 C 5/3461, приоритет 04.07.90 г.

8. Кирпищиков С. П. , Жабин Е.Г. и др. Способ усреднения качества руд, патент России N 1802130, кл. E 21 C 41/00, B 03 B 13/06, B 07 C 5/346, приоритет от 25.12.90 г.

9. Майерович А.С., Карсеев А.В., Современная практика извлечения благородных металлов из забалансовых руд и отвальных продуктов за рубежом. М., ВИЭМС, 1989, c.45.

Формула изобретения

1. Комбинированный безотходный способ переработки силикатных никелевых руд, характеризующийся тем, что он включает транспортировку руд, их экспресс-анализ ядерно-физическими методами, усреднение качества никелевых руд, грохочение и дробление, покусковую ядерно-физическую сепарацию руд, при этом ядерно-физическую сортировку осуществляют порциями и удаляют плотные массы гидроокислов железа и кремнезема с низким содержанием никеля, в процессе дробления и грохочения концентрата мелкопорционной ядерно-физической сортировки разделяют концентрат по крупности на шесть продуктов: обогащенные продукты ОП класса крупности 0 - 15 мм, который направляют на традиционную металлургическую переработку никеля, промежуточные продукты ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 крупностью кусков 15 - 30 мм, 30 - 50 мм, 50 - 80 мм, 80 - 300 мм и отвальные хвосты ОХ, для никелевых руд с содержанием SiO₂ более 50 - 95% реализуют покусковую рентгенорадиометрическую сепарацию классов крупностью 15 - 30 мм, 30 - 50 мм, 50 - 80 мм, 80 - 300 мм и более 300 мм, после покусковой рентгенорадиометрической сепарации концентраты промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4, дробят до 1 - 0,14 мм и направляют на кучное бактериально-химическое выщелачивание кремнезема при помощи силикатных бактерий Silucius, для промежуточного продукта ПП-1 реализуют двухкратную бактериальную обработку силикатными бактериями без смены раствора в течение 3 - 4 суток, для ПП-2 реализуют четырехкратную бактериальную обработку, для ПП-3 реализуют шестикратную бактериальную обработку, для ПП-4 реализуют восьмикратную бактериальную обработку без смены раствора в течение 3 - 4 суток при рН раствора 5 - 5,5, из бактериальной жидкости и промывочных растворов кремния промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 удаляют никель и кобальт и накапливают очищенный от никеля и кобальта кремний в специальных суммирующих бункерах для использования кремнезема в качестве эффективного удобрения сельскохозяйственных полей, кучное бактериально-химическое выщелачивание промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 в условиях северных и средних широт, а также условий Крайнего Севера реализуют только в летнее время, а в зимнее время промежуточные продукты ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 накапливают на сортировочной площадке для их переработки только в летнее время, реализуют интенсификацию деятельности силикатных бактерий группы Silucius и определяют и регулируют объемы горнорудной массы и средневзвешенного содержания никеля в промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при помощи мелкопорционной ядерно-физической сортировки удаляют плотные массы гидроокислов железа и кремнезема - кирасы, железистые конкреции, кремнистожелезистые стяжения, конкреции и прожилки опала, халцедона, кварца, реликтовые обломки слабовыветренных и окремненных серпентинитов, которые имеют низкое содержание никеля, содержание никеля в концентрате мелкопорционной сортировки повышают на 24 - 28%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для никелевых руд керолит-феррисапонит-нонтронитового типа, керолит-охристого и керолит-охристошамозитового кобальтоникелевых типов с содержанием SiO₂ более 50 - 95% для снижения потерь никеля в промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 используют покусковую рентгенорадиометрическую сепарацию промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения степени выщелачивания SiO₂ из никелевых руд всех промышленных типов в питательную среду силикатных бактерий добавляют азот и гидрол.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину регулируемого объема горнорудной массы и средневзвешенного содержания никеля в промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 с учетом экономики и условий северных и средних широт определяют по измеренным содержаниям никеля и количества горнорудной массы в суммарных товарных продуктах, обогащенных продуктах, промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 и отвальных хвостах из выражений:
для промежуточных продуктов ПП-1 ядерно-физической сепарации и сортировки
_пп-1= 100-_ox-_оп-_пп-2-_пп-3-_пп-4,

для промежуточных продуктов ПП-2 ядерно-физической сепарации и сортировки
_пп-2= 100-_ox-_оп-_пп-1-_пп-3-_пп-4,

для промежуточных продуктов ПП-3 ядерно-физической сепарации и сортировки
_пп-3= 100-_ox-_оп-_пп-1-_пп-2-_пп-4,

для промежуточных продуктов ПП-4 ядерно-физической сепарации и сортировки
_пп-4= 100-_ox-_оп-_пп-1-_пп-2-_пп-3,

где _свNi - средневзвешенное содержание Ni в суммарном товарном продукте;
_ох,_оп,_пп-1,_пп-2,_пп-3,_пп-4 - выход отвальных хвостов, обогащенных продуктов и промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 сепарации и сортировки силикатных никелевых руд;
Q_OxNi, Q_опNi, Q_пп-1Ni, Q_пп-2Ni, Q_пп-3Ni, Q_пп-4Ni -средневзвешенное содержание никеля в отвальных хвостах, обогащенных продуктах и промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 сепарации и сортировки силикатных никелевых руд.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину регулируемого объема горнорудной массы и средневзвешенного содержания никеля в обогащенном продукте с учетом экономики и условий северных и средних широт оценивают по определению содержания никеля и объема горнорудной массы в суммарных товарных продуктах, промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 и отвальных хвостах из выражений
_оп= 100-_ох-_пп-1-_пп-2-_пп-3-_пп-4,

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину текущего содержания никеля в отвальных хвостах оценивают по определениям содержания никеля в суммарных товарных продуктах, обогащенных продуктах и промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 из выражений
_ox= 100-_oп-_пп-1-_пп-2-_пп-3-_пп-4,

где Q_OxNi, Q_опNi, Q_пп-1Ni, Q_пп-2Ni, Q_пп-3Ni, Q_пп-4Ni - средневзвешенные содержания никеля в отвальных хвостах, обогащенных продуктах и промежуточных продуктах ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 ядерно-физической сепарации и сортировки силикатных никелевых руд;
_ox,_оп,_пп-1,_пп-2,_пп-3,_пп-4 - выход отвальных хвостов, обогащенных продуктов и промежуточных продуктов ПП-1, ПП-2, ПП-3, ПП-4 ядерно-физической сепарации и сортировки силикатных никелевых руд.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4