способ лазерного формообразования и обогащения благородными металлами минеральных ассоциаций

Формула изобретения

Способ лазерного формообразования и обогащения благородными металлами минеральных ассоциаций, включающий облучение частиц минеральных ассоциаций с возможностью управления режимами скоростного нагрева и охлаждения путем изменения параметров лазерного излучения, отличающийся тем, что обрабатываемые минеральные ассоциации размещают слоем до 1-3 мм, облучение осуществляют прямым падающим расфокусированным излучением с диаметром лазерного луча 2-5 мм, а управление режимами скоростного нагрева и охлаждения частиц осуществляют изменением длительности импульсов излучения, длину волны излучения варьируют в пределах от 1 до 10 мкм, соответствующих области поглощения породообразующих компонентов в ультрадисперсных минеральных ассоциациях с выделением более крупных гранул и последующим их разделением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к лазерной технологии и металлургии благородных металлов, в частности к рациональному использованию труднообогатимого минерального сырья, содержащего ультрадисперсные минеральные ассоциаты комплексных руд и концентраты благородных металлов, и может быть использовано с помощью лазерного высокоскоростного прецизионного управления нагревом и охлаждением.

Известны способы извлечения ценных компонентов из руд цветных и благородных металлов плавкой /1/.

Все эти способы требуют высокого расхода энергии и сложного оборудования для реализации технологического процесса.

Известен также способ извлечения благородных металлов из руд и концентратов, включающий смешивание исходного материала с алюминиевым порошком в объеме 5-40% от массы исходного материала и плавку в тигле с использованием запала, инициируемого лазером /2/.

Недостатком этого способа является необходимость добавления большого количества алюминиевого порошка для протекания термической реакции.

Наиболее близким по существу решаемой задачи является способ лазерной обработки дисперсных материалов, включающий распыление дисперсных материалов в несущем газе и облучение частиц материала прямым падающим и обратным отраженным лазерным излучением, при этом длину волны лазерного излучения выбирают отличной от длины волны интенсивной линии поглощения несущего газа, а обработку материала ведут с возможностью управления режимами скоростного нагрева и охлаждения частиц путем изменения параметров лазерного излучения /3/.

Недостатком указанного способа, принятого за прототип заявляемому способу, является необходимость распыления частиц в несущем газе, подбора длины волны лазерного излучения, не совпадающей с линией поглощения несущего газа, и наличия оптического плоского, устойчивого или неустойчивого конфокального резонатора, что усложняет процесс и конструкцию, ограничивает применимость в технологических процессах и не обеспечивает гомогенности обрабатываемых дисперсных материалов.

Техническая задача изобретения - формообразование гранул и обогащение благородными металлами минеральных ассоциаций с доведением их содержания до промышленно значимых концентраций, повышение экологичности процесса обогащения благородных металлов.

Технический результат достигается тем, что в способе лазерного формообразования и обогащения благородными металлами минеральных ассоциаций, включающий облучение частиц минеральных ассоциаций с возможностью управления режимами скоростного нагрева и охлаждения путем изменения параметров лазерного излучения, согласно изобретению обрабатываемые минеральные ассоциации размещают слоем до 1-3 мм, облучение осуществляют прямым падающим расфокусированным излучением с диаметром лазерного луча 2-5 мм, а управление режимами скоростного нагрева и охлаждения частиц осуществляют изменением длительности импульсов излучения, длину волны излучения варьируют в пределах от 1 до 10 мкм, соответствующих области поглощения породообразующих компонентов в ультрадисперсных минеральных ассоциациях с выделением более крупных гранул и последующим их разделением.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что при облучении минеральные смеси размещают на подложку в насыпном виде, а не распыляют в газе, что позволяет воздействовать в заданном режиме на выделенный объем материала. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения "новизна". При изучении других решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, выявлены не были, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 - фотография исходного минерального сырья глины, содержащей благородные металлы с размерами частиц менее 10 мкм; на фиг.2 - фотография обожженных частиц сферической формы глины с осаждением на их поверхности частиц расплавленного золота сферической формы с размером от 100-500 мкм после обработки лазерным излучением.

На фиг.3 - фотография исходной шлиховой пробы с золотом пластинчатой формы с размерами частиц менее 100 мкм, на фиг.4 - фотография частиц сферической формы с золотом пластинчатой формы после лазерной обработки с размером от 100-500 мкм после обработки лазерным излучением.

На фиг.5 - фотография химически восстановленного золота с размерами частиц с субмикронными размерами, на фиг.6 - фотография частиц сферической формы с золота после лазерной обработки с размером до 500 мкм.

Пример 1. При воздействии прямого падающего расфокусированного лазерного излучения с диаметром луча 2 мм частотой 5 Гц в течение 40 с на минеральную смесь с частицами размером -100+10 мкм, содержащую 1 грамм глины и 10 мг золота пластинчатой формы, помещенную слоем толщиной 1-3 мм на подложку, зарегистрировано образование обожженных сфер из глинистых частиц размером 500-1000 мкм, с осаждением на их поверхности частиц расплавленного золота сферической формы с размером от 100-500 мкм. Таким образом, золото не только было выделено из минеральной смеси, но и получило сферическую форму, что позволяет его в дальнейшем легко выделять обычными гравитационными методами.

Пример 2. При воздействии прямого падающего расфокусированного лазерного излучения с диаметром луча 3 мм частотой 5 Гц в течение 50 с на шлиховую пробу фракции -100+50 мкм, содержащую золото пластинчатой формы, а также кварц, цеолит, циркон и другие минералы, зарегистрировано образование обожженных сфер с осаждением на их поверхности расплавленного золота сферической формы, размер частиц составил 400-800 мкм.

Пример 3. При воздействии прямого падающего расфокусированного лазерного излучения с диаметром луча 3 мм частотой 5 Гц в течение 50 с на химически восстановленное золото фракцией менее 50 мкм образовывалось золото сферической формы с размером частиц от 200 до 1000 мкм.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает формообразование и обогащение благородными металлами минеральных ассоциаций, интеграцию частиц минеральной смеси в более крупные гранулы с минимальной поверхностью, что позволяет в последующем их разделять известными способами (гравитационным, электростатическим), в соответствии с поставленной целью.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки

1. Манабаева С.К., Быстров В.П. и др. Переработка упорных золотосодержащих пиритов с использованием плавки на саморассыпающийся шлак. /Цветные металлы. - 1993, №5. С.8.

2. Патент РФ №2078840, С 22 В 11/02, 1997.

3. Патент РФ №2196023, В 22 F 1/00, 2003. /прототип/