способ переработки отходов алмазодобывающей промышленности (варианты)

Формула изобретения

1. Способ переработки отходов алмазодобывающей промышленности, включающий их обжиг, отличающийся тем, что обжиг отходов алмазодобывающей промышленности - шлама и/или песчано-алевролитовых пород, не содержащих примесей серы и фосфора, - осуществляют в присутствии добавок в две ступени: на первой при температуре 250-600^oС, на второй при температуре 900-1200^oС, а в качестве добавок используют соляровое масло, или лигнин, или отходы целлюлозной промышленности в количестве 0,5-10 мас.%.

2. Способ переработки отходов алмазодобывающей промышленности, включающий их обжиг, отличающийся тем, что обжиг отходов алмазодобывающей промышленности - шлама и/или песчано-алевролитовых пород, не содержащих примесей серы и фосфора, - осуществляют при температуре 750-950^oС совместно с железорудным концентратом при соотношении, мас.%:

Указанные отходы - 0,5 - 2,0

Железорудный концентрат - 98 - 99,5д

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам переработки промышленных отходов, а именно отходов алмазодобывающей промышленности и отходов добычи сопутствующих руд, с комплексным использованием минерального вещества.

Известен способ переработки отходов алмазодобывающей промышленности - карбонатных пород, включающий их обжиг при температуре 900-1150^oС. Продукт обжига используют в составе смеси для закладки выработанного пространства (RU 21000615, Е 21 F 15/00, 27.12.1997).

Однако известный способ предусматривает использование только одного вида отходов - карбонатных пород, т.е. не обеспечивает комплексное и полное использование отходов. Кроме того, обжиг в одну стадию может привести к необратимому спеканию обжигаемого материала, препятствующему получению гранулированного продукта.

Задача изобретения - комплексная и полная переработка отходов и создание безотходной технологии комплексного использования минерального сырья алмазных месторождений кимберлитового генезиса вместо существующей затратной, когда для извлечения только одного минерала - алмаза, содержание которого в самых богатых месторождениях не превышает 3 г/т, перерабатывается и выбрасывается в отвалы громадная масса руды. Например, на месторождении им. М.В. Ломоносова Архангельской алмазоносной провинции, включающем сейчас 6 (из обнаруженных 80 в данной провинции) кимберлитовых трубок, до глубины разработки карьерным способом (400 м) будет извлечено 25 млн. тонн руды и 280 млн. тонн отвальных пород.

Достигаемый технический результат - получение в данном регионе гранулированных материалов высокого качества, в частности равномерного гранулометрического состава, при исключении дополнительных транспортных расходов.

По первому варианту для решения поставленной задачи в способе переработки отходов алмазодобывающей промышленности, включающем их обжиг, обжиг отходов - шлама и/или песчано-алевролитовых пород, не содержащих примесей серы и фосфора, осуществляют в присутствии добавок в две ступени: на первой при температуре 250-600^oC, на второй при температуре 900-1200^oС, а в качестве добавок используют соляровое масло или лигнин, или отходы целлюлозной промышленности в количестве 0,5-10 мас.%.

По второму варианту для решения поставленной задачи в способе переработки отходов алмазодобывающей промышленности, включающем их обжиг, обжиг отходов - шлама и/или песчано-алевролитовых пород, не содержащих примесей серы и фосфора, осуществляют при температуре 750-950^oС совместно с железорудным концентратом при соотношении, мас.%:

Указанные отходы - 0,5-2,0

Железорудный концентрат - 98-99,5

По первому варианту введение добавок расширяет температурный интервал вспучивания гранул, повышая равномерность гранулометрического состава получаемого материала. При концентрации добавки менее 0,5 мас.% не обеспечивается достаточная вспучиваемость гранул, а повышение концентрации выше 10 мас.% не приводит к заметному улучшению качества конечного материала, поэтому экономически нецелесообразно. Обжиг в одну стадию может привести к необратимому спеканию всего материала. Выход за заявленный температурный интервал обжига приводит к значительному снижению качества конечного материала: при температуре ниже заявленных вследствие незавершения процесса термического превращения сырья, а при температурах выше заявленных доминируют различные неуправляемые процессы.

По второму варианту при увеличении содержания шлама и/или песчано-алевролитовых пород выше заявленного количества уменьшается прочность окатышей, уменьшение указанного содержания экономически нецелесообразно. При температурах обжига ниже 750^oС конечный продукт получается недостаточно прочным, а при температурах выше 950^oС происходит спекание обжигаемого материала.

Песчано-алевролитовые породы накапливаются при открытой обработке алмазных месторождений: вскрышные породы и сопутствующие руды, которые в Архангельской алмазоносной провинции по минеральному составу относятся к кварцевым песчано-алевролитовым слабосцементированным породам и не содержат примесей серы и фосфора.

Шлам является отходом обогатительных фабрик, основным компонентом шлама - сапонит (Вержак В. В. и др. "Отчет о результатах разведки кимберлитовых трубок месторождения им. М.В. Ломоносова в 1983-1987 г.г. с подсчетом запасов алмазов по состоянию на 01.03.1987 г." Северный террит. фонд геологической информации, 1987). Используемые шламы характеризуются низким содержанием крупных (более 0,5 мм) фракций, практически полным отсутствием свободного кремнезема, отсутствием вредных технологических (сульфаты кальция, растворимые соли и др.) примесей. Химический состав сапонита представлен в таблице.

Представлены примеры реализации способов переработки отходов алмазодобывающей промышленности.

Пример 1. В навеску шлама и магнезиальных песчано-алевролитовых вскрышных пород, взятых в соотношении 1:1, массой до 10 кг, добавляют воду в три приема при непрерывном перемешивании до получения формовочной влажности. Вместе с водой добавляют соляровое масло в количестве 1,0 мас.%. Формовочную влажность определяют на ощупь - пока последующая добавка воды не приведет к прилипанию массы к рукам или к посуде. Подготовленную массу помещают в эксикатор и выдерживают в течение 5 часов, после чего в металлической посуде проводят формование гранул диаметром 16 мм и длиной 20 мм. Отформованные гранулы подсушивают при комнатной температуре в течение 5-6 часов. Вспучивание гранул проводят в два этапа: на первом этапе при 500^oС, а на втором при 1200^oС.

В результате опытов получены гладкие прочные гранулы, характеризующиеся коэффициентом вспучивания 1,2, плотностью 1,2 г/см³; насыпной плотностью 700 кг/т, прочностью на сжатие 1,0-1,2 МПа, водопоглощением 3-5%. Получен керамзитовый гравий с высокой однородностью гранулометрического состава: диаметр не менее 60% гранул составляет 20 мм.

Пример 2. В навеску шлама 10 кг добавляют воду до достижения формовочной влажности и лигнин в количестве 5 мас.% и обрабатывают аналогично примеру 1. Температура первой ступени обжига 600^oС (в течение 20 мин) и 1100^oC (7 мин) - на второй ступени. Из сырцовых гранул получен гравий со следующими характеристиками; коэффициент вспучивания - 1,1, плотность гранул - 1,0 г/см³, насыпная плотность - 800 г/т, прочность на сжатие - 1,2-1,4 МПа, что соответствует параметрам аглопоритового заполнителя бетона. Диаметр не менее 80% гранул составляет 20 мм.

Пример 3. В навеску сопутствующих магнезиальных руд (содержащих песчано-алевролитовые породы и не содержащих примесей серы и фосфора) массой 10 кг добавляют воду до образования формовочной влажности и отходы целлюлозной промышленности до 10 мас.%. Далее действуют аналогично примеру 1. Температура первой ступени обжига 650^oС, на второй 900^oС. Получен керамзитовый гравий, 70% которого имеет диаметр 20 мм.

Пример 4. В навеску магнезиальных вскрышных пород, не содержащих примесей серы и фосфора, массой 9 кг добавляют воду и 10 мас. % лигнина и далее действуют аналогично примеру 1. Получен аглопорит, 65% которого имеет диаметр 20 мм.

Пример 5. В навеску убогоалмазоносных магнезиальных сопутствующих руд массой 13 кг добавляют воду и отходы целлюлозной промышленности в количестве 8 мас.%. Далее действуют, как в примере 2. Получен аглопоритовый гравий, не менее 70% которого имеет диаметр 20 мм.

Установлена возможность применения шламовых отходов в производстве железорудных окатышей ввиду близости свойств сапонита, основного компонента шламовых отходов, к свойствам бентонита, наиболее распространенного связующего при производстве окатышей, сырьевые источники которого в стране практически отсутствуют. Шлам добавляют в количестве от 0,5 до 2,0 мас.% к железорудному концентрату.

Пример 6. Пробу шлама массой до 5 кг высушивают до воздушно-сухого состояния, добавляют к железорудному концентрату в соотношении к последнему 1,0 и 99,0% соответственно, гранулируют на лабораторном барабанном грануляторе, сушат при температуре 120^oС в течение 30 мин и обжигают при 900^oС в муфельной печи в течение 15 мин. Прочность на раздавливание - 0,9 и 225 кг/ок. (окатыш) соответственно для сырых и обожженных окатышей. Обожженные окатыши имеют диаметр 20 мм и отличаются высокой однородностью состава.

Пример 7. Навеску смеси шлама и сопутствующих магнезиальных песчано-алевролитовых пород, не содержащих примесей серы и фосфора, массой 3 кг высушивают, как в примере 6, и добавляют к железорудному концентрату в соотношении к последнему 0,5 и 99,5 % соответственно. Далее действуют, как в примере 6. Обжиг проводят при 800^oС. Прочность на раздавливание полученных окатышей около 220 кг/ок. Диаметр обожженных окатышей 20 мм.

Пример 8. Навеску вскрышных магнезиальных песчано-алевролитовых руд, не содержащих примесей серы и фосфора, массой около 4 кг обрабатывают, как в примере 6. Обжиг проводят при 950^oС. Получены железорудные окатыши с прочностью на раздавливание 215 кг/ок. Диаметр обожженных окатышей 20 мм.

Пример 9. Навеску сопутствующих магнезиальных песчано-алевролитовых пород, не содержащих примесей серы и фосфора, массой 3 кг, обрабатывают аналогично примеру 7.

Получены окатыши с прочностью на раздавливание 220 кг/ок. и высокой однородностью гранулометрического состава. Обожженные окатыши имеют диаметр 20 мм.

Внедрение предлагаемого способа на алмазном месторождении им. М.В. Ломоносова позволит начать решение задачи создания безотходной технологии алмазодобычи использованием до 500 тыс. тонн в год шламовых отходов обогащения и основной массы вскрышных пород - до 200 тыс. тонн в год и при этом получить различные строительные материалы, необходимые для строительства технологических линий ГОКа и сооружения жилья в регионе.