способ переработки калийных руд

Формула изобретения

Способ переработки калийных руд, включающий дробление руд рабочими органами горных комбайнов, доставку руд конвейерами к шахтным стволам, подъем в скипах на поверхность, дополнительное измельчение и обогащение с выделением хлористого калия и каменной соли, отличающийся тем, что перед подъемом руды на поверхность производят ее радиометрическую сортировку, для чего горную массу подают конвейером в зону измерения, где оценивают радиометрической аппаратурой по величине гамма-излучения концентрацию в ней хлористого калия и по результатам измерения формируют сигналы, управляющие работой исполнительных механизмов, при этом калийную руду пропускают в общешахтный бункер, а каменную соль с содержанием хлористого калия не более 5% с помощью плужковых сбрасывателей направляют во вспомогательный бункер, далее руду из общешахтного бункера поднимают на поверхность для последующей переработки, а полученную в результате сортировки каменную соль из вспомогательного бункера направляют для закладки отработанных очистных камер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к различным технологическим процессам, в частности к способам сортировки материалов с помощью устройств, приводимых в действие автоматически в результате измерения их радиоактивности, и может быть использовано для переработки калийных руд.

В настоящее время предварительная концентрация горной массы на обогатительных фабриках осуществляется, в основном, методами разделения в тяжелых средах и сухой магнитной сепарации.

Однако наиболее перспективна рудоподготовка на основе радиометрических методов опробования, сортировки и сепарации. В этом случае все операции цикла строятся на единой основе - использовании в качестве критерия распознавания состава и разделения ядерно-физических свойств минерального вещества. В арсенале радиометрии имеются более 20 различных по физической основе методов (от гамма-излучений до радиоволн), из которых для каждой руды может быть подобран наиболее эффективный [1].

Изучение обогатимости руд цветных, черных и редких металлов, горно-химического сырья показало, что радиометрической сепарацией можно удалить от 20 до 50% отвального продукта, который может быть использован в качестве строительного материала, и в 1,3-1,9 раза повысить содержание ценных компонентов, поступающих на обогащение, снизить в 1,2-1,5 раза количество отходов и вовлечь в переработку забалансовые руды. Данная технология эффективно работает, например, на АК "АЛРОСА" при обогащении алмазов (рентгено-люминесценция) и была реализована на ряде объектов России. На универсальные сепараторы (РСМ), содержащие электромагнитное шиберное устройство, разработана техническая документация и обеспечено их производство на Волжском машиностроительном заводе, окупаемость новой технологии 6 месяцев.

Другим примером является посамосвальная сортировка вывозимой из карьера фосфоритной руды, осуществляемая с помощью передвижной рудоконтрольной станции. Отработанная в производственных условиях методика радиометрической сепарации добытой руды сводится к измерению радиометром суммарного гамма-излучения по двум боковым поверхностям самосвалов с рудой и соответствующему пересчету показаний радиометра на содержание Р₂О ₅. В результате сортировки в отвал удаляется до 15% по выходу бедной минерализованной массы, содержащей менее 10% Р ₂О₅. Таким наиболее дешевым способом сокращается масса руды, направляемой на дальнейшее обогащение достаточно дорогими и энергоемкими методами. Одновременно уменьшается количество примесей и повышается содержание Р₂О₅ в отсортированной кондиционной руде, чем облегчается ее последующая обогатимость.

Облагороженная радиометрической сепарацией руда вначале обогащается сухими приемами, которые примерно вдвое дешевле водных процессов обогащения. Последовательность технологических процессов комбинированной схемы отвечает принципу "от простого и дешевого к более сложному и дорогостоящему".

Радиометрическая сортировка на транспортных емкостях или на конвейере дает возможность также использовать отходы в качестве закладочного материала в горном производстве.

Руды калийных месторождений, к которым относится прежде всего сильвинит, содержат в своем составе радиоактивные элементы, образующие в процессе своего распада радиоактивные эманации и радиоактивные альфа, бета и гамма-излучения.

Вместе с тем, целый ряд химических элементов, входящих в состав сильвинита, имеет активные изотопы - К⁴⁰, Fe⁵⁹ , Са⁴⁵, Pb⁸⁷. Преобладающим активным изотопом калийных руд является изотоп К⁴⁰, содержание которого в природной смеси изотопов составляет 0,11% [2].

Каменная соль, являющаяся вмещающей сильвинит пустой породой и не содержащая как хлористого калия, так и радиоактивных элементов и изотопов, попадает в отбитую горную массу при проходке зон замещения (галитизации) сильвинитов, подготовительных горных выработок, находящихся ниже калийных пластов, например уклонов, при снижении мощности продуктивных горизонтов и т.д. [3].

Различие естественной радиоактивности сильвинита и вмещающей его каменной соли, а также корреляционная связь между содержанием радиоактивного изотопа К⁴⁰ и KCl служат предпосылкой для применения радиометрического метода сортировки калийных руд.

Сущность процесса радиометрической сортировки заключается в разделении добытой горной массы на кондиционные руды с различным содержанием изотопа К⁴⁰ и каменную соль на основе радиометрических измерений интенсивности гамма-излучения ее порции на конвейере.

Известен способ переработки калийных руд, включающий дробление руд рабочими органами горных комбайнов, доставку руд конвейерами к шахтным стволам, подъем в скипах на поверхность, дополнительное измельчение и обогащение с выделением хлористого калия и каменной соли [4, 5].

Недостатком известного способа является то, что в процессе обогащения участвуют калийные руды, содержащие значительное количество каменной соли.

Задачей изобретения является снижение содержания каменной соли в калийных рудах.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки калийных руд, включающем дробление руд рабочими органами горных комбайнов, доставку руд конвейерами к шахтным стволам, подъем в скипах на поверхность, дополнительное измельчение и обогащение с выделением хлористого калия и каменной соли, согласно изобретению, перед подъемом руды на поверхность производят ее радиометрическую сортировку, для чего горную массу подают конвейером в зону измерения, где оценивают радиометрической аппаратурой по величине гамма-излучения концентрацию в ней хлористого калия и по результатам измерения формируют сигналы, управляющие работой исполнительных механизмов, при этом калийную руду пропускают в общешахтный бункер, а каменную соль с содержанием хлористого калия не более 5% с помощью плужковых сбрасывателей направляют во вспомогательный бункер, далее руду из общешахтного бункера поднимают на поверхность для последующей переработки, а полученную в результате сортировки каменную соль из вспомогательного бункера направляют для закладки отработанных очистных камер.

Таким образом, в процессе переработки нерадиоактивная каменная соль, добытая при проходке горных выработок, с помощью радиометрической сортировки, отделяется от горной массы до подъема на поверхность и направляется в отработанные камеры.

Способ осуществляется следующим образом.

Производят дробление руд рабочими органами горных комбайнов. Затем ее доставляют конвейерами к шахтным стволам. Перед подъемом руды на поверхность производят ее радиометрическую сортировку, для чего горную массу подают конвейером в зону измерения, где оценивают радиометрической аппаратурой по величине гамма-излучения концентрацию в ней хлористого калия. По результатам измерения формируют сигналы, управляющие работой исполнительных механизмов, при этом калийную руду пропускают в общешахтный бункер, а каменную соль с содержанием хлористого калия не более 5% с помощью плужковых сбрасывателей направляют во вспомогательный бункер. Далее руду из общешахтного бункера поднимают на поверхность для последующей переработки, а полученную в результате сортировки каменную соль из вспомогательного бункера направляют для закладки отработанных очистных камер.

Источники информации

1. Чантурия В.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России // М., МГГУ, Международная конференция "Неделя горняка", 1999.

2. Патент РФ №2198696.

3. Методическое руководство по ведению горных работ на рудниках Верхнекамского калийного месторождения // АГРОХИМ, УФ ВНИИГ, М.:, Недра, 1992, 468 с.

4. Пермяков Р.С. и др. Технология добычи солей // М., Недра, 1981, 272 с.

5. Переработка природных солей и рассолов: Справочник // Соколов И.Д. и др. Л.: Химия, 1985, 208 с.