Tehnologia de recuperare a diamantelor include, de obicei, următoarele procese: dezintegrarea materiei prime pentru a elibera diamantele de legătura lor cu alte componente; producerea de concentrate primare în care sunt concentrate diamantele; extragerea diamantelor din concentratele primare.
25.12.2019 Rubrica: Minerit și materii prime chimice Autor: Paxey
În acest articol
Conținut
Caracteristici ale diamantelor
Diamantul este una dintre modificările cristalografice ale carbonului pur. Varietățile incolore de diamante conțin foarte puține impurități (0,001-0,06 %), în cazul diamantelor colorate și opace conținutul acestora poate ajunge la câteva procente. Cristalele de diamant cu formă corectă sunt relativ rare, majoritatea lor având o formă deformată. În ciuda durității sale ridicate (10 pe scara Mohs), diamantul este fragil. Densitatea medie a diamantelor este de 3520 kg/m 3 .
Natura apolară a carbonului predetermină umectabilitatea redusă a diamantului cu apa, adică hidrofobicitatea sa. Diamantele provenite din zăcăminte primare au, de obicei, o suprafață curată cu o hidrofobicitate semnificativă, iar diamantele provenite din zăcăminte aluviale sunt mai des acoperite cu o peliculă, ceea ce explică buna lor umectabilitate cu apa.
Diamantele absolut transparente — cristale alb-albăstrui sau diamantele „apă pură” — sunt destul de rare și foarte scumpe. În prezent, diamantele pot fi colorate în albastru în mod artificial — prin bombardarea corespunzătoare cu electroni sau raze gamma.
Sub influența unor raze, diamantele emit lumină vizibilă — luminescență. În practica îmbogățirii, se utilizează în principal razele X, care asigură o selectivitate ridicată și luminescența aproape completă a cristalelor de diamant din acestea.
Diamantul nu este magnetic, dar unele dintre varietățile sale au proprietăți paramagnetice slabe, similare cu cele ale cuarțului.
Diamantele obișnuite nu sunt conductoare de electricitate, dar unele soiuri au proprietăți piroelectrice și piezoelectrice. Ca urmare a iradierii cristalelor individuale de diamant cu raze ultraviolete sau alte raze, acestea dobândesc proprietatea de fotoconductivitate — încep să conducă vizibil electricitatea. Atunci când cristalele se freacă de pânză, ele se electrizează cu o sarcină pozitivă.
Diamantele nu se dizolvă în acizi și vodcă regală nici măcar atunci când sunt încălzite. În topirea sodei sau a nitratului de potasiu sau la fierbere cu un amestec de bicarbonat de potasiu și acid sulfuric, suprafața diamantului este oxidată. Diamantul conduce bine căldura. Când este încălzit fără acces la aer până la 2000-3000 °C, diamantul se transformă în grafit.
Grosimea diamantului este măsurată în carate metrice; un carat metric este egal cu 0,2 g. Cristalele mai mari de 1 carat sunt rare.
Diamantele sunt împărțite în diamante de bijuterie și diamante tehnice.
Diamantele de bijuterie trebuie să aibă o formă perfectă, o transparență ridicată, o colorare frumoasă și uniformă, fără fisuri și incluziuni. După tăiere, diamantele prețioase se numesc diamante șlefuite.
Diamantele tehnice includ diamantele nepotrivite pentru bijuterii. Printre acestea se disting mai multe grade: bort, carbonado, ballas. Diamantele tehnice includ, de asemenea, diamantele de mărimea unei pietre prețioase, dar care nu au calități care să le permită să fie utilizate ca diamante de bijuterie.
Borts sunt pietre insuficient de curate sau grupuri de cristale. Carbonado este un tip de diamant cu o structură cristalină fină și o culoare închisă: de la negru la gri închis. Ballasses sunt aceleași laturi, dar de formă sferică.
Proprietățile optice excepționale ale diamantelor le-au plasat pe primul loc între celelalte pietre prețioase.
Diamantele și-au găsit o largă aplicare în industria constructoare de mașini, aviatică, auto, constructoare de mașini-unelte, electronică, electrică, minieră și în alte industrii, unde este necesară o viteză și o precizie ridicate în prelucrarea metalelor și a altor materiale, iar uneltele fabricate din cel mai dur oțel aliat nu sunt suficient de rezistente.
În prezent, se stăpânește producția de diamante artificiale cu rezistență ridicată pentru fabricarea de unelte diamantate adecvate pentru tăierea materialelor deosebit de dure.
Caracteristicile minereurilor și ale zăcămintelor de diamante
Diamantele sunt extrase din zăcăminte primare și aluvionare. Printre depozitele primare există două tipuri — kimberlite și peridotite. Toate zăcămintele de diamante comerciale cunoscute aparțin tipului de kimberlite. Kimberliții apar în depozite în principal sub formă de corpuri tubulare, venele și dike-urile fiind mai puțin frecvente. Diametrul tuburilor variază de la 40 la 60 de metri.
Tuburile sunt umplute cu o rocă ultramafică densă și adâncă de tip tuf — kimberlita, al cărei principal constituent este olivina. În plus față de olivină, kimberlita include piropă (granat roșu-violet), diopside de crom (piroxen monoclinic), spinel, cromit, corindon, rutil, ilmenit, calcit, dolomit, calcedonie și alte roci eruptive, metamorfice și sedimentare.
Conținutul de diamant din părțile individuale ale conductelor este supus unor fluctuații mari. În cele mai bogate conducte, acesta ajunge la câteva carate pe 1 m 3 de rocă. Conținutul de diamante scade de obicei cu adâncimea.
Zăcămintele de diamante includ: zăcămintele eluviale, dealluviale, cu linguri și marine. Placurile moderne constau în principal din roci libere — pietriș, nisip și argilă.
Principala sursă de exploatare a diamantelor din placeri sunt placeri aluvionare. Lungimea lor nu depășește de obicei câțiva kilometri, cu o lățime de 100-200 m. Grosimea stratului diamantifer este mică: 0,2-0,8 m și rareori mai mare de 1 m. Calitatea medie în placeriile exploatate nu este de obicei mai mică de 0,1 car/m 3 .
Plăcile marine de coastă sunt răspândite de-a lungul coastei atlantice a Africii. În unele locuri, conținutul de diamante ajunge la 100-200 car/m 3 . De obicei, în zăcămintele miniere, acesta este mai mic de 0,5 car/m 3 .
Diamantele din fiecare zăcământ sunt caracterizate de o formă tipică a cristalelor. Culorile și nuanțele pietrelor sunt, de asemenea, tipice.
O caracteristică importantă este conținutul de sateliți din materialul diamantifer al zăcământului. Sateliții sunt minerale și roci cu o densitate mai mare de 2950 kg/m 3 . Compoziția sateliților influențează alegerea procedeelor și poate afecta gradul de concentrare atunci când se îmbogățesc minereuri și placide prin aceste metode.
Metode de recuperare a diamantelor
Extracția diamantelor se deosebește de extracția altor minerale prin anumite particularități datorate conținutului extrem de scăzut al componentei valoroase, comparativ cu alte tipuri de materii prime minerale, și proprietăților sale. În minereuri și placeri, o parte de diamant reprezintă în medie 20 de milioane de părți de minereu. În procesul de prelucrare a minereului, operațiunile de zdrobire și măcinare trebuie aplicate cu atenție din cauza fragilității diamantelor și a scăderii accentuate a valorii lor odată cu scăderea dimensiunii cristalelor; diamantele nu pot fi încălzite în aer la temperaturi ridicate și, prin urmare, nu se poate recurge la prăjire, topire, aprindere etc. pentru extragerea lor.
Costul ridicat al diamantelor necesită utilizarea unor astfel de procese care să asigure un grad ridicat de recuperare. Uneori, cristalele de înaltă calitate rămase singure în reziduuri reprezintă o pierdere majoră.
Tehnologia de recuperare a diamantelor implică de obicei următoarele procese: dezintegrarea materiei prime pentru a elibera diamantele de legătura lor cu alte componente; producerea de concentrate primare în care diamantele sunt concentrate; și extragerea diamantelor din concentratele primare. Procesele utilizate pentru valorificarea kimberliților și a nisipurilor aluvionare sunt în esență aceleași.
Procesele gravitaționale sunt utilizate pentru a produce concentrate grosiere bazate pe densitatea ușor mai mare a diamantelor în comparație cu mineralele din rocile reziduale.
Concentratele gravitaționale sunt prelucrate prin diverse metode pentru a le reduce volumul și a recupera diamantele. În acest scop, se utilizează îmbogățirea pe suprafețe lipicioase (procesul de grăsime), separarea electrică, măcinarea selectivă, separarea prin luminescență cu raze X, flotarea peliculei, separarea în lichide grele, sortarea manuală și alte metode de îmbogățire.
Procesul de grăsime se bazează pe capacitatea diamantelor de a adera la unguentele cu care este acoperită suprafața de captură. Acest proces permite recuperarea diamantelor cu dimensiuni de la 16 la 0,5 mm. Pentru cristalele cu o suprafață contaminată, eficiența procesului scade dramatic. Dacă materialul care urmează să fie îmbogățit conține multe minerale grele, gradul de concentrare este redus semnificativ.
Separarea electrică utilizează diferența de conductivitate electrică dintre diamante, rocile reziduale și mineralele asociate. Este utilizată pentru recuperarea diamantelor cu dimensiuni cuprinse între 6 și 0,1 mm. Acest proces nu produce întotdeauna un grad suficient de ridicat de concentrare și nu este definitiv. În plus, dacă concentratul conține diamante cu o suprafață de staniu, eficiența procesului este redusă.
Măcinarea selectivă se bazează pe rezistența diferită la abraziune a diamantelor și a mineralelor asociate. Acest proces este utilizat pe scară largă în finisarea concentratelor primare. Nu numai că realizează o reducere semnificativă a volumului de concentrat, dar îmbunătățește și eficiența proceselor ulterioare ca urmare a curățării suprafeței diamantului.
Separarea prin luminescență cu raze X, un proces care utilizează capacitatea diamantelor de a străluci selectiv în raze X, este eficientă atunci când conținutul de minerale luminescente din roca reziduală este nesemnificativ și când materialul care urmează să fie prelucrat nu conține diamante de calitate carbonado și cristale slab luminescente. Atunci când diamantele mai mici de 1 mm sunt prelucrate prin această metodă, rata de recuperare este foarte scăzută, iar productivitatea aparatelor este scăzută.
Flotarea cu spumă și cu film și separarea cu spumă sunt utilizate pentru recuperarea diamantelor mai mici de 0,5 mm. Până în prezent, acestea nu au fost utilizate pe scară largă în aplicații industriale.
Separarea în lichide grele are o aplicare limitată, dar perspectivele de utilizare atât ca proces de sine stătător, cât și în combinație cu procesul de îmbogățire în suspensii grele sunt foarte ridicate.
Sortarea manuală este utilizată pe scară largă pentru recuperarea finală a diamantelor, în timp ce separarea radiometrică este utilizată pentru îndepărtarea deșeurilor și a diamantelor din minereul inițial.
Niciuna dintre metodele menționate mai sus nu este universală. Recuperarea suficient de completă a diamantelor poate fi obținută numai ca rezultat al utilizării mai multor metode.
Regimuri de prelucrare și îmbogățire a minereurilor și nisipurilor
Dezintegrarea nisipurilor și minereurilor din zăcămintele primare
În nisipurile din depozitele aluviale, componentele constitutive sunt în stare liberă. Prin urmare, prelucrarea se limitează, de obicei, la metode simple de dezintegrare, cum ar fi scrubbers, butars și, mai rar, mori de pietriș.
Dezintegrarea nisipurilor este combinată cu operația de clasificare pe dimensiuni (înainte de îmbogățirea lor pe mașini de decantare, pe mese de degresare etc.) cu separarea simultană a claselor neproductive (deșeuri) — glia grosieră și nămolul — de materialul îmbogățit. În acest scop, se utilizează cribluri vibratoare, cu tambur și cu grătar.
Dezintegrarea rocilor de bază este un proces mai complicat, deoarece cristalele de diamant sunt strâns legate de roca reziduală. Există două metode cunoscute de dezintegrare a rocilor de bază: intemperiile și concasarea mecanică. În funcție de rezistența rocilor, durata procesului de alterare variază de la câteva săptămâni la un an și jumătate. Intemperiile în scopul dezintegrării au fost utilizate pe scară largă în tratarea minereurilor kimberlite din Africa de Sud, în special pentru minereurile din orizonturile superioare ale conductelor. După o anumită perioadă de timp, minereul se descompune și devine un amestec friabil. Dezintegrarea rocii de bază prin intemperii garantează integritatea diamantelor și asigură faptul că diamantele sunt suficient de libere de orice legătură cu alte minerale. Metoda meteorizării este cea mai eficientă, dar este puțin productivă și nu este utilizată în întreprinderile de mare capacitate.
Zdrobirea este asociată cu riscul de fisurare și zdrobire a diamantelor. Pentru a nu deteriora diamantele, nu este permis un grad ridicat de zdrobire, care variază de la 2 la 5. Necesitatea păstrării complete a cristalelor de diamant face necesară realizarea zdrobirii în mai multe etape, cu includerea operațiunilor de îmbogățire după fiecare etapă, datorită cărora o parte din material este exclusă de la prelucrarea ulterioară. De regulă, concasarea este un proces în trei etape. Concasoarele cu con sunt utilizate de obicei pentru concasarea grosieră și medie. Zdrobirea fină se realizează în concasoarele cu conuri și cu role. La zdrobirea pe role, gradul de zdrobire este minim — nu mai mult de 1,5-2.
Roca kimberlitică în timpul zdrobirii se despică de-a lungul planurilor de clivaj ale componentelor individuale, ca urmare a faptului că diamantele pot precipita cu ușurință din ea. Cu toate acestea, suprafața diamantelor după zdrobire nu este întotdeauna curată. Măcinarea în mori cu tambur este utilizată atât pentru dezintegrarea minereului inițial, cât și pentru prelucrarea concentratelor. În ambele cazuri, regimul de măcinare trebuie să asigure menținerea integrității diamantelor. Din cauza naturii fragile a diamantelor, nu se utilizează măcinarea convențională.
Diamantul, fiind cel mai dur dintre toate mineralele, rezistă bine la abraziune, în timp ce deșeurile de rocă și mineralele asociate sunt materiale mai moi care se abrazează ușor. Această diferență în proprietățile minerale este utilizată pentru măcinarea selectivă în modul de abraziune. Acest lucru se realizează prin reducerea vitezei morii la 30-50% din viteza critică și prin măcinarea într-o suspensie mai densă. Ca corpuri de măcinare se folosesc bile metalice de dimensiuni mici, pietricele și bucăți din componentele mai dure ale minereului.
Utilizarea măcinării selective a materialului inițial cu spălarea ulterioară a suspensiei rezultate asigură, pe lângă conservarea materialului și curățarea suprafeței diamantului de peliculele de săruri minerale, dezvăluirea suplimentară a diamantelor mici și condiții mai favorabile pentru îmbogățirea în suspensii grele.
Pentru dezintegrarea selectivă a minereurilor diamantifere din Rusia au fost propuse următoarele metode:
- instalație cu utilizarea de mori cu jet instalate secvențial cu dispunere în contracurent a ejectoarelor ca aparate de măcinare. Dispozitivul de evacuare al fiecărei râșnițe anterioare este integrat ca dispozitiv de alimentare în râșnița următoare. Suprafețele de lucru ale aparatelor incluse în instalație sunt căptușite cu material elastic — cauciuc sau plastic;
- moară centrifugă. Moara constă dintr-un cilindru amplasat vertical în care este introdus un rotor, în celulele căruia sunt instalate corpuri de măcinare sub formă de role de oțel, care distrug roca sub acțiunea forțelor centrifuge dezvoltate în timpul rotirii rotorului. Suprafața de lucru a cilindrului este căptușită cu cauciuc.
Procese gravitaționale
Printre procedeele gravitaționale pentru recuperarea diamantelor, se utilizează sedimentarea și îmbogățirea în medii grele. Separatoarele cu șurub, ecluzele vibratorii și mesele de concentrare pot fi utilizate pentru recuperarea diamantelor mici. Cu toate acestea, diferența de densitate dintre diamante și rocile reziduale nu este suficient de mare pentru o îmbogățire eficientă prin aceste metode.
Materialul îmbogățit este supus unei clasificări pe scară îngustă înainte de sedimentare. Coeficientul scării de clasificare nu depășește, de obicei, 2, ceea ce se datorează diferenței foarte mici dintre densitatea diamantelor și cea a mineralelor din rocile reziduale. Toate mineralele cu o densitate mai mare de 3000 kg/m 3 sunt separate în concentrat în timpul decapării.
Diametrul orificiilor grilajului din camerele mașinilor de jigging are o influență semnificativă asupra performanței sedimentării; acesta trebuie să fie doar puțin mai mare decât limita superioară de dimensiune a materialului îmbogățit. Astfel, pentru gradel e-16 + 8, -8 + 4, -4 + 2 ș i-2 + 0,5 mm, diametrul orificiilor grilajului trebuie să fie de 20, 10-12, 6-8 și, respectiv, 3-4 mm. Pe măsură ce diametrul găurii crește, concentratul este de obicei mai slab.
Procesul de îmbogățire a suspensiei grele este utilizat în prezent în multe fabrici. Datorită simplității, eficienței ridicate și rentabilității sale, acest proces a înlocuit în multe cazuri sedimentarea și concentrarea în cuvă. În procesul de îmbogățire a suspensiei grele, toate mineralele cu densități mai mari de 3000 kg/m 3 sunt separate în fracția grea.
Conventional separation under static conditions is used up to a coarseness of 1.5-2 mm. Enrichment in heavy suspensions of finer material is carried out in hydrocyclones. Ground or granulated ferrosilicon with density 6700-7200 kg/m 3 is used as a weighting agent. Grinding coarseness of ferrosilicon for static conditions of separation should be about 80 % -80 microns. The slurry viscosity should not exceed 20 mPa-s for static separation and 30 mPa-s for hydrocyclone separation. Addition of up to 1 % of bentonite clay to ferrosilica slurry increases its stability 3-4 times without significant increase in viscosity.
Îmbogățirea suspensiilor grele poate fi efectuată în separatoare de diferite tipuri, dintre care separatoarele cu con și cu tambur sunt cele mai comune. Randamentul fracției grele variază, de obicei, de la o fracțiune la câteva procente din materie primă. La îmbogățirea materialului fin (mai mic de 1,5-2 mm) în hidrocicloane pentru a obține o densitate de separare egală cu 3200 kg/m 3 , este suficientă o densitate a suspensiei cuprinsă între 2150 și 2200 kg/m 3 . Hidrociclonele sunt utilizate cu succes și pentru îmbogățirea nisipurilor extrase din fundul mării. Spre deosebire de alte aparate, procesul în hidrocicloane nu este afectat de mișcarea și legănarea navei, deoarece forțele centrifuge care acționează în hidrocicloane sunt mult mai mari decât forțele de gravitație.
Procesul de îmbogățire în nămoluri grele, datorită consumului specific redus de apă, prezintă un avantaj la extragerea diamantelor din minereuri și placeri în zonele în care este dificil să se asigure aprovizionarea cu apă a instalațiilor de îmbogățire.
Procesul de gresare
Atunci când pulpa care conține diamante ajunge pe suprafața unsuroasă, particulele de minerale hidrofile (cuarț, calcit etc.) nu aderă la aceasta și sunt antrenate de fluxul de apă, în timp ce diamantele hidrofobe aderă ferm la suprafața unsuroasă și sunt reținute pe aceasta.
Pentru creșterea hidrofobicității diamantelor, se recomandă utilizarea reactivilor heteropolari și apolari.
Diamantele, care sunt numite diamante încăpățânate, se găsesc în principal în depozitele aluvionare. Acestea nu aderă la grăsime deoarece suprafața lor este acoperită cu o peliculă subțire de compuși hidrofili de oxid de fier, hidrați de oxid de calciu și silicați. Îndepărtarea acestor compuși de pe suprafața diamantelor (prin dizolvare, spălare etc.) sau tratarea cu reactivi sporește recuperarea lor. Reactivul cel mai potrivit în acest scop este uleiul înalt. De exemplu, grăsimea de balenă cu 40-80 % acid gras liber s-a dovedit a fi reactivul cel mai ușor de obținut pentru condițiile din Africa de Sud.
Materialul din alimentator se deplasează perpendicular pe direcția benzii. Diamantele aderă la grăsime și sunt transportate de bandă la racletă, în timp ce reziduurile sunt spălate cu apă și eliminate în groapa de gunoi.
Îndepărtarea continuă a diamantelor și refacerea stratului de grăsime se realizează cu un răzuitor, sub care este instalată o cutie metalică cu o grilă detașabilă introdusă în ea. Stratul subțire de grăsime tăiat cu diamante este introdus în receptor, sub care este instalat un încălzitor electric pentru a topi grăsimea îndepărtată de pe bandă. Diamantele și particulele de minerale asociate eliberate din grăsime rămân în plasă, care este înlocuită cu alta pe măsură ce mineralul se acumulează în ea.
Separarea electrică a diamantelor
Separarea electrică este utilizată pentru recuperarea diamantelor din concentratele brute obținute prin procese gravitaționale sau pe suprafețe lipicioase. Se bazează pe utilizarea diferenței mici de conductivitate electrică dintre diamante și mineralele asociate. Diamantul are o conductivitate slabă, în timp ce majoritatea mineralelor de rocă sunt conductoare relativ bune.
Pentru îmbogățirea diamantelor, se utilizează în mod predominant separarea în domeniul descărcării corona pe separatoare cu tambur care funcționează la o tensiune de 20-25 kV. Datorită faptului că o singură trecere a particulelor nu duce la o separare completă, procesul de separare generează produse intermediare care trebuie curățate. Prin urmare, în unele cazuri se utilizează separatoare cu două, trei sau mai multe trepte, iar în alte cazuri materialul este trecut în mod repetat printr-un separator cu o singură treaptă.
Pentru a crește eficiența procesului înainte de utilizarea electroseparării:
- reglarea conținutului de umiditate al materialului. Umiditatea optimă, la care diferența de conductivitate electrică a mineralelor separate atinge valori maxime, are limite destul de înguste. Temperatura de încălzire depinde de proprietățile materialului care urmează să fie îmbogățit;
- tratarea materialului înainte de electroseparare cu diferiți reactivi. De exemplu, la tratarea concentratului de sedimente din zăcământul aluvionar Bakwanga (Congo, Kinshas) cu o granulație de 6,68-2,84 mm, cea mai bună separare a diamantelor și a rocilor reziduale se realizează utilizând soluții care conțin 0,5 % NaCl;
- pretratarea materialului într-o moară care funcționează în modul abraziv, ceea ce îmbunătățește procesul de electroseparare.
Separarea fotometrică a diamantelor
Separarea fotometrică utilizează capacitatea ridicată de reflexie și împrăștiere a diamantelor, care le diferențiază clar de mineralele asociate. În timpul separării, un fascicul de lumină, sau un fascicul laser, este îndreptat spre materialul care conține diamante, care, atunci când este reflectat, lovește o fotocelulă, care face parte dintr-un circuit electric. Un curent este excitat în circuit și un dispozitiv automat este declanșat pentru a separa diamantele cu o anumită cantitate de granule de rocă reziduală de materialul care nu conține diamante.
Metoda de separare fotometrică poate fi utilizată ca proces de recuperare de sine stătător atunci când conținutul de diamante întunecate este scăzut.
Separarea diamantelor prin luminescență cu raze X (RLS)
Culoarea și intensitatea luminescenței cu raze X variază de la diamant la diamant. Culoarea variază de la albastru și galben la roz. Pe măsură ce dimensiunea cristalelor de diamant crește, intensitatea luminescenței crește, dar există diamante care nu se supun acestui model. Diamantele negre, opace (ballas, carbonado), formate din cristale mici, orientate aleatoriu, nu luminesc.
Alături de diamante, unele minerale asociate (zircon, scheelit, varietăți de calcit etc.) sunt de asemenea luminescente. În cazul unui număr mare de alte minerale luminescente, această metodă de extracție a diamantelor devine nepotrivită.
Flotarea diamantelor
Pentru recuperarea diamantelor mici, începe să se utilizeze flotarea: separarea prin spumă și flotarea convențională prin spumă. Procesul de flotare se bazează pe faptul că diamantele pure sunt hidrofobe și flotează bine la o dimensiune de până la 1,65 mm. Uneori se utilizează clorură de sodiu și sticlă lichidă pentru a crește activitatea diamantelor și a reduce mineralele reziduale.
În Republica Ghana, procesul de flotare cu peliculă a diamantelor cu dimensiunea de până la 1 mm este aplicat la scară industrială.
Scheme tehnologice pentru recuperarea diamantelor
Schemele tehnologice de îmbogățire a minereurilor și nisipurilor diamantifere includ patru etape:
- dezintegrarea sau zdrobirea și măcinarea materiei prime;
- îmbogățirea primară pentru a obține un concentrat grosier cu extracția maximă a tuturor componentelor valoroase; .
- Finisarea concentratelor primare brute și obținerea cristalelor naturale de diamant;
- purificarea și clasificarea cristalelor de diamant în funcție de mărime, culoare etc.
Diferențele dintre schemele de extracție a diamantelor din nisipuri aluviale și din kimberlite se regăsesc în principal în etapele inițiale ale procesului: dezintegrarea și spălarea sunt utilizate la îmbogățirea nisipurilor pentru a descoperi mineralele, în timp ce concasarea și măcinarea sunt utilizate la prelucrarea kimberlitelor dense. Pentru nisipurile aluvionare în care diamantele sunt în stare liberă, îmbogățirea primară se poate realiza prin îndepărtarea unei părți semnificative a materialului sub formă de pietricele grosiere și subțire la groapa de gunoi folosind cea mai simplă metodă — cernerea. Kimberliții, pe de altă parte, necesită procese mai complexe.
Nisipurile cu un conținut scăzut de argilă sunt trimise direct la cernere. Nisipurile argiloase sunt supuse spălării, care separă materialul cu pietricele nisipoase de argilă și, în același timp, separă pietricelele mari.
Limita superioară a grosimii în prelucrarea nisipurilor din depozite aluviale este determinată de necesitatea trecerii libere a celor mai mari diamante prin sită. Grosimea maximă a nisipurilor îmbogățite nu depășește de obicei 25 mm. Limita inferioară a grosimii este determinată de factori economici. Extracția diamantelor mici necesită o schemă complexă cu utilizarea unor procese speciale și a unor echipamente suplimentare. Majoritatea fabricilor străine limitează de obicei dimensiunea minimă a diamantelor recuperabile la 1 mm, dar la unele întreprinderi această dimensiune este mai mică, de exemplu, la mina Premier este de 0,59 carate.
Calitatea productivă este trimisă pentru o prelucrare ulterioară, în timp ce calitățile neproductive — pietricele grosiere și nămoluri — sunt trimise la groapa de gunoi.
În schemele de prelucrare a kimberliților, spre deosebire de nisipurile aluvionare, deschiderea se realizează prin zdrobire și măcinare sau autozdrobire în mai multe etape, de obicei cu grade mici de mărunțire.
Combinația de metode de îmbogățire și succesiunea acestora în schema tehnologică depind de natura diamantelor brute prelucrate.
Pentru a obține grade ridicate de îmbogățire, de până la 20 000 000 sau mai mult, cu condiția ca integritatea cristalelor de diamant să fie păstrată, prelucrarea se realizează în etape. În fiecare etapă, materialul care conține diamante este separat de roca reziduală, care este îndepărtată la groapa de gunoi, iar fracțiunea îmbogățită trece la următoarea etapă de prelucrare.
În comparație cu sedimentarea și îmbogățirea pe separatoare cu șurub, procesul cu unsoare asigură un grad excepțional de îmbogățire. De exemplu, la uzina Jagersfontein, îmbogățirea kimberlitei folosind o schemă relativ simplă care cuprinde trei etape de îmbogățire (concentrarea în boluri, procesul de degresare și sortarea manuală pentru selectarea diamantelor) a oferit un grad ridicat de îmbogățire de 60 000 000.
Înainte de îmbogățirea pe mesele cu grăsime, schemele includ operațiuni de clasificare grosieră. Fiecare clasă este tratată separat. În cazul recuperării diamantelor încăpățânate, sistemele includ o operațiune de condiționare înainte de procesul de ungere.
Includerea procesului de îmbogățire a suspensiilor grele în schemă permite prelucrarea mai favorabilă din punct de vedere economic a nisipurilor din zăcăminte sărace în diamante, a căror exploatare era considerată anterior neprofitabilă, în timp ce utilizarea hidrociclonelor pentru îmbogățirea suspensiilor grele permite recuperarea ieftină și eficientă a diamantelor mici. Combinația proceselor de îmbogățire în nămoluri grele și pe mese de gresare avansate permite, la rândul său, reducerea costurilor de prelucrare și asigurarea unui control eficient al procesului.
În funcție de compoziția materiei prime, procesul de îmbogățire a nămolurilor grele poate fi realizat în două etape. În cea de-a doua etapă, concentratul este curățat în separatoare mai mici folosind o suspensie cu densitate mai mare. Diamantele pot fi separate în fracție grea sau ușoară, în funcție de conținutul relativ de minerale cu densitate mai mare sau mai mică de 3,5 g/cm 3 în concentratul primar.
Un proces de separare concurent în suspensii grele este separarea radiometrică (fotometrică, luminescență cu raze X). Aceasta este, de asemenea, utilizată în schemele de finisare a concentratelor de diamante împreună cu procesul de îmbogățire pe suprafețe lipicioase și separarea electrică utilizată pentru materiale cu dimensiuni de până la 6 mm. Înainte de finisare, concentratul este supus măcinării selective, spălării, uscării și desprăfuirii.
Fig. 8.1 prezintă o schemă a procesului de finisare, incluzând procesul de degresare, separarea electrică și sortarea manuală.
Schemele de spălare și decapare (a), de îmbunătățire a suspensiei grele (b) și de finisare a concentratului (c) la uzina de extracție a diamantelor Premier (Africa de Sud) sunt prezentate în figura 8.2, iar la uzinele de îmbunătățire Yakutalmaz — în figura 8.3.
