Спосіб переробки відходів з одержанням металів та/або мінералів

1. Спосіб переробки відходів з одержанням металів та/або мінералів, який включає головний етап відокремлення, на якому руду, що містить метал та/або мінерал, суспендують з водою і розділяють на збагачену фракцію та водну фракцію відходів металів та/або мінералів, етап осадження відходів, на якому водну фракцію відходів металів та/або мінералів осаджують в одному або кількох відстійниках для забезпечення шару згущеного осаду та надосадової рідини, етап осадження відходів включає подачу водних відходів металів та/або мінералів у контактний резервуар для твердих речовин або іншу флокулюючу камеру, причому водні відходи металів та/або мінералів розводять водою, яка містить флокулянт, при концентраціях, одна з яких є принаймні у 10 разів вищою, ніж інша, у вищезгаданому контактному резервуарі для твердих речовин або іншій флокулюючій камері, флокуляцію розведених водних відходів та осадження розведених і флокульованих водних відходів для забезпечення рідкого шару надосадової рідини і закачування шару згущеного 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що одна осаду у відстійний басейн. з концентрацій є принаймні у 30 разів вищою за іншу. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що від 25 до 75 % флокулянта розводять до концентрації приблизно 0,005 % або менше за масою, 2 (19) 1 3 85067 4 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що групи промислових мінералів, яка включає хімічні два різні флокулянти обидва є аніонними. та добривні мінерали, будівельні матеріали, глину, 15. Спосіб за будь-яким з пп. 1-14, який відрізнякерамічні та вогнетривкі мінерали, і різні неметається тим, що є процесом видобування чорних леві мінерали, вибрані з групи, яка складається з металів. азбесту, природного асфальту, діатоміту, польово16. Спосіб за будь-яким з пп. 1-15, який відрізняго шпату, графі ту, гіпсу, коштовного каміння та ється тим, що є процесом видобування неблагокварцу. родних металів. 20. Спосіб за будь-яким з пп. 1-19, який відрізня17. Спосіб за будь-яким з пп. 1-16, який відрізняється тим, що є процесом видобування вугілля. ється тим, що є процесом видобування дорого21. Спосіб за будь-яким з пп. 1-20, який відрізняцінних металів. ється тим, що є процесом видобування фосфат18. Спосіб за будь-яким з пп. 1-17, який відрізняної глини. ється тим, що є процесом видобування промис22. Спосіб за будь-яким з пп. 1-21, який відрізнялових мінералів. ється тим, що флокулянт є водорозчинним полі19. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що мером, який має характеристичну в'язкість примінерал вибирають із групи, яка складається з наймні 4 дл/г. Даний винахід стосується способу видобування металів та/або мінералів та переробки відходів, який включає головний етап відокремлення та етап осадження відходів. Мета полягає в обробці осаду відходів установки для переробки металів та/або мінералів новим і ефективним способом. Флокуляція являє собою накопичення окремих частинок або невеликих груп частинок, в агрегати або "пластівці", які складаються з великої кількості частинок. Цей спосіб застосовують у багатьох промислових процесах для поліпшення відокремлення твердих речовин від рідин. Стосовно визначень необхідно провести розрізнення між коагуляцією та флокуляцією, оскільки обидва ці процеси включають накопичення частинок, але з різними механізмами. Процес коагуляції включає накопичення частинок шляхом нейтралізації поверхневого заряду, таким чином, долаючи бар'єр потенціалу сил відштовхування між частинками. Поверхневий заряд частинок незмінно є негативним, і багатовалентні неорганічні коагулянти, такі, як вапно, сірчанокисле залізо, сульфат заліза та галун, застосовують для здійснення накопичення та утворення "згустку". Флокуляція, у найбільш точному сенсі терміну, є накопиченням частинок довголанцюговими полімерами, в яких поверхневий заряд частинок може змінюватися або не змінюватися. Термін "флокуляція" походить від латинського слова "flocculus", яке означає жмуток вовни, оскільки він нагадує "пухкі" агрегати, утворені в результаті флокуляції частинок. Термін "флокулянт" іноді вживають як ознаку для опису зовнішнього вигляду флокульованих речовин. Взагалі, етап збагачення корисних копалин при видобуванні металів та/або мінералів включає низку те хнологічних операцій (див. Фігур у 1). Відразу після видобутку руди з надр вона потребує збагачення для збільшення концентрації металу або мінералу шля хом відокремлення його від породних домішок. Спосіб відокремлення може бути дуже простим або дуже складним і включати багато типових процесів. Зазвичай застосовують один або кілька таких типових процесів: Подрібнення: - складаючись із двох заходів, цей процес включає дроблення з наступним розтиранням у кульових або стрижневих млинах для зменшення розміру руди до показника, коли мінерали відокремлюються один від одного, і служить для приготування матеріалу для фізичного та/або хімічного відокремлення. Відокремлення: - відразу після надання руді певного розміру мінерали відокремлюють, застосовуючи один або кілька таких типових процесів: відокремлену розміром, при якому використовують різницю у розмірі частинок різних мінералів (наприклад, вимивання глини від піску на ситі); гравітаційне відокремлення, при якому використовують різницю у густині або питомій масі мінералів - до застосовуваного обладнання належать густі або важкі середовища, вібростенди, спіралі, барабанні промивачі або відсаджувальні машини; електричне або магнітне відокремлення, при якому використовують відповідні фізичні властивості мінералів; та пінну флотацію, при якій використовують різницю хімічного складу поверхні у мінералах. Відокремлення твердих речовин/рідин: - після відокремлення компонентів та породних домішок із застосуванням одного або кількох з вищезгаданих типових процесів одержані в результаті гідросуміші (відповідно, концентрату та відходів) потребують зневоднення для можливості їх транспортування (у разі концентрату) та вивезення у прийнятний для навколишнього середовища спосіб (у разі відходів). До типів обладнання для відокремлення твердих речовин/рідин належать концентратори, відстійники, вакуум-фільтри, напірні фільтри, багатороликові фільтри та центрифуги. По завершенню типового процесу відокремлення твердих речовин/рідин етапу збагачення корисних копалин утворюються три потоки "продукту": (1) потік видобутої води, який може потребувати або не потребувати додаткових очищувальних заходів перед поверненням до видобувних заходів процесу; (2) потік згущеного концентрату, який може потребувати або не потребувати додаткової обробки (тобто, металургійної обробки) для одержання готового металу або мінералу; і (3) потік згущених відходів, який може потребувати 5 85067 6 або не потребувати додаткової обробки (напришляхом мокрої класифікації. Після класифікації клад, регулювання рівня рН) перед поміщенням у пісок зневоднюють, застосовуючи шнеки, сепарубасейн для відходів для осадження (для видаленючі конуси або гідросепаратори. Після обробки ня та видобування залишкової води) та відведенпісок транспортують до схови щ для наступного ня. продажу. Даний винахід стосується "продуктів" етапу віФлокуляція потоку відходів (тобто, шлам) з докремлення твердих речовин/рідин збагачення метою поліпшення характеристик осадження бакорисних копалин - тобто, поліпшеного згущення сейну шламу промислового процесу пропонувалавідходів (які також називають осадом) та поліпшеся й практикувалася в існуючому рівні техніки. При ної прозорості води, видобутої для повторного флокуляції окремі частинки об'єднуються у досить застосування (яку також називають надосадовою слабкозв'язані агломерати або пластівці. Ступінь рідиною). флокуляції контролюють за ймовірністю зіткнення Залізну руду, приклад чорного металу, одерміж частинками та їх схильністю до злипання після жують шляхом видобування та обробки двох руд: зіткнення. Перемішування збільшує ймовірність гематиту (Fе2О 3) та/або магнетиту (Fе3O4). Руди зіткнення, а схильність до злипання збільшується обробляють шляхом п'ятиетапного процесу, який через додавання флокулянта. складається з: (1) видобуток - буріння та підриванВ літературі існують численні пропозиції, які ня для розбивання руди до придатного стану; (2) стосуються намагання прискорити осадження дроблення - фізичне зменшення розміру р уди до шляхом флокуляції відходів, а також існують проприблизно 9 дюймів у діаметрі; (3) розтирання позиції щодо поліпшення структури здебільшого подальше фізичне зменшення розміру руди для твердого осаду відходів шля хом додавання до вивільнення дрібного мінералу з породи; (4) конвідходів піску або інших матеріалів. Прикладами центрація - відокремлення залізних компонентів описів таких процесів видобування мінералів із від породних домішок за допомогою знешламлюзастосування флокулянтів є [патенти США №№ вальних концентраторів (якщо оброблюваною ру3,418,237, 3,622,087, 3,707,523, 4,194,969, дою є гематит) або за допомогою магнітних конце4,224,149, 4,251,363. 4,265,770, 4,342,653, нтраторів (якщо оброблюваною рудою є магнетит) 4,555,346, 4,690,752, 5,688,404, 6,077,441 та з наступним зневодненням концентрованої руди; і 6,039,189, кожен з яких є включеним авторами (5) гранулювання - утворення дрібних кульок однашляхом посилання]. кового розміру - "зелених кульок" залізної руди з Незважаючи на численні пропозиції щодо зазастосуванням хімічної зв'язувальної речовини та стосування флокулянтів, на практиці з'ясовується, термічного затверднення кульок для утворення що їх застосування часто буває економічно нетвердих гранул залізної руди для застосування на ефективним. Навіть коли флокулянт застосовують сталеплавильних заводах. для сприяння осадженню та забезпеченню надоПісок та гравій, розсипчасті гранульовані масадової рідини, яка може бути повторно застосотеріали, які утворюються в результаті природної вана, якість надосадової рідини є досить низькою, дезінтеграції породи або каміння і є прикладом оскільки надосадова рідина має схильність до запромислового мінералу, зазвичай видобувають у бруднення нефлокульованими частинками відховологому стані шляхом розробки у відкритому кадів. р'єрі або драгування. Після транспортування до Спеціалістам у галузі обробки металів та мінезбагачувальної фабрики вологий пісок та гравій ралів відомо, що застосування наземних осаджунеоброблену сировину складують або вивантажувальних колон (наприклад, трубчастих металевих ють безпосередньо у бункер, де великі булижники цистерн) дозволяє забезпечувати потрібну глибита валуни фізично відокремлюють від сировини. З ну надосадової рідини, за умови, що такі колони бункера матеріал транспортують до нерухомих мають достатню висоту. На жаль, об'єм стічних або вібраційних сит, де матеріал, що має надмірвод, які утворюються у процесі видобування метаний розмір, відокремлюють від матеріалу меншого, лів та/або мінералів, може бути настільки великим, прийнятного для промисловості розміру. Ма теріал що буває практично неможливо навіть передбачинадмірного розміру може бути застосований для ти забезпечення відстійників цього колонного типу. боротьби з ерозією, меліорації або інших цілей, Мета винаходу полягає у забезпеченні спосоабо може бути спрямований до дробильної устабу видобування металів та/або мінералів та переновки для зменшення розміру, для одержання щеробки відходів, завдяки якому можливо: (1) одербеневого заповнювача або для виробництва штужувати і повторно застосовувати надосадову чного піску. Матеріал, який проходить крізь сито, рідину поліпшеної якості для флотаційного або подають до групи грохотів, які зазвичай складаінших етапів відокремлення; (2) використовувати ються з горизонтальних або нахилених - одно- або відстійники більш ефективно і (3) використовувати багатоярусних - вібраційних сит. Обертальні сита з додавання різних концентрацій одного або кількох водяними бризкалками також застосовують для розчинів флокулянта для досягнення поліпшеної обробки та промивання вологого піску та гравію. ефективності флокуляції, причому один з розчинів Просіювання розділяє пісок та гравій на групи за флокулянта розводять, застосовуючи значно бірізними розмірами. Після просіювання гравій певльші коефіцієнти розведення водою, ніж зазвичай. ного розміру транспортують до відвалів, схови щ та Спосіб видобування металів/мінералів та пеін. для наступного продажу. Пісок звільнюють від реробки відходів згідно з винаходом включає гоглини та органічних забруднювачів за допомогою ловний етап відокремлення, на якому руду, що коритних мийок або відцентрових скруберів. Після містить метал/мінерал, суспендують з водою і скрубера пісок зазвичай сортують за розміром розділяють на збагачену фракцію та водну фрак 7 85067 8 цію відходів металів/мінералів, та етап осадження 0,005% або менше за масою для цієї дуже розвевідходів, на якому водну фракцію відходів метаденої частини розчину флокулянта. лів/мінералів осаджують в одному або кількох відЗгідно з даним винаходом, додаткової ефектистійниках для забезпечення шару згущеного осаду вності при застосуванні полімерного флокулянта та надосадової рідини; і етап осадження відходів досягають шляхом одночасного включення додатвключає завантаження водних відходів метакового, більш концентрованого розчину флокулянлів/мінералів у контактний резервуар для твердих та у SCV. Ця комбінація змішування різних конценречовин (далі - SCV) або іншу флокулюючу каметрацій флокулянта (для пристосування до змін ру, в якій водні відходи металів/мінералів розвогідросумішей, що надходять) та стратегічно суттєдять водою, що містить флокулянт у більш, ніж вих способів застосування є ключовою частиною одній концентрації, і одна з цих концентрацій є винаходу. принаймні у 10 разів вищою за іншу, у межах SCV, Зазвичай приблизно 75% розведеного флокуфлокуляцію розведених водних відходів та осалянта, наприклад, від 70 до 80%, застосовують у дження розведених і флокульованих водних відконцентрації приблизно 0,005% або менше за маходів для забезпечення рідкого шару надосадової сою (=концентрація 1), а решту застосовують на рідини та закачуваного шару згущеного осаду у ділянках у межах SCV у концентрації приблизно відстійному басейні. Згущений шар осаду після 0,05% або менше за масою (=концентрація 2), за цього подають до одного або кількох остаточних умови, що концентрація 2 є принаймні у 10 разів відстійників, таким чином, піддаючи згущений осад вищою, ніж концентрація 1, наприклад, принаймні подальшому осадженню для забезпечення праку 30 разів вищою, і ще краще - принаймні у 50 ратично твердого осаду в одному або кількох остазів вищою, ніж концентрація 1. Це співвідношення точних відстійниках (див. Фігуру 1). 75%/25% може змінюватися для пристосування до Розведення концентрованого вихідного розчирізних потоків, які надходять до SCV. Співвіднону флокулянта або суміші флокулянтів відбуваєтьшення може становити від 75% до 25% у концентся у лініях подачі та лініях розподілу (див. Фігуру рації 1 і від 25% до 75% у концентрації 2. 2). Флокулянт розводять великою кількістю води, В результаті одночасного застосування розчитаким чином, щоб різні розведені концентрації нів флокулянтів, які мають дві різні концентрації флокулянта або суміші флокулянтів можна було згідно з винаходом, загальна кількість флокулянта, завантажити до SCV. який вимагається, суттєво знижується. Фігура 1 є схематичною діаграмою промислоЩе одна перевага застосування SCV полягає вої системи переробки матеріалів. Фігура 2 є схев тому, що він надає подовжений період турбуленматичною діаграмою частини промислової систетного потоку для досягнення оптимальної флокуми переробки матеріалів згідно з винаходом. ляції, водночас підтримуючи суспензію утворених Відомо, що знизити потрібну дозу флокулянта пластівців та будь-якого присутнього крупного маможна через впровадження ефекту сильного розтеріалу для уникнення передчасного осадження в ведення у SC V. Згідно з традиційними способами, SCV. розчин флокулянта вводять безпосередньо у суВзагалі, винахід може бути застосований до спензію стічних вод і застосовують більш інтенсибудь-якого процесу, в якому відокремлення металу вне змішування у жолобі для забезпечення налета/або мінералу від сирої породи або іншого матежної контактної поверхні твердих ріалу, включає суспендування з водою, а отже, речовин/флокулянта, щоб відбувалася флокуляутворення великих об'ємів водних відходів метація. Це може викликати зниження ефективності лів/мінералів, які потім піддають осадженню у відфлокулянта. стійниках. Опис/характеризація типових потоків Згідно з даним винаходом, до однієї частини відходів, які утворюються в кожному з сегментів розчину флокулянта додають велику кількість вогірничорудної та гірничовидобувної промисловості ди для розведення. В результаті одержують велипредставлено нижче. ку кількість дуже розведеного флокулянта, який, у Типова система осадження відходів, яку засвою чергу, змішують з суспензією стічних вод, що стосовують у галузі чорної металургії, складається надходить до SCV (див. Фігур у 2). Завдяки сильз басейнів для шламу та відстійників. Потоки відному розведенню, вимоги щодо змішування зменходів, які утворюються після етапу збагачення кошуються, і контакт між твердими речовинами та рисних копалин процесу виробництва залізної руфлокулянтом збільшується, таким чином, сприяюди (чорного металу), зазвичай мають такі чи більш ефективній флокуляції і зменшуючи загахарактеристики: льну кількість застосовуваного флокулянта. У траЗагальний вміст твердих речовин: 3,0-35,0% диційних системах флокулянт розводять до (маса/об'єм) концентрації приблизно 0,05%. Згідно з даним виПитома маса: 1,0-1,3 находом, коефіцієнт розведення становить до 9 85067 10 Гранулометричний склад Діапазон розмірів (мкм) >1180 1180-600 600-300 300-212 212-106 106-53 1180 1180-600 600-300 300-212 212-106 106-53 1180 1180-600 600-300 300-212 212-106 106-53 сита 2; сита 3; сита 4; який піддавали оцінці.