Брагина В.И., Брагин В.И. Технология обогащения полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

181

рН = 4 (вторая стадия) с последующей флотацией доломита при низких

значениях рН.

Особый интерес представляют предложенные фирмой Сеса Pro-

chinor (Франция) катионные собиратели, существенно упрощающие тех-

нологический процесс при обогащении фосфатно-карбонатных руд

США. Особенность этих реагентов состоит в том, что они представляют

собой смеси аминов с этераминами.

Заслуживают внимания и японские реагенты фирмы КАО Corpo-

ration, которая предлагает в цикле катионной флотации при обогащении

флоридских руд эфирные амины и диамины, а также новые высокоиз-

бирательные собиратели, представляющие собой амфотерные соедине-

ния типа N-алкилсаркоцинатов.

В качестве депрессоров фосфата при флотации карбонатных руд

Флориды [46] предложены алкилфосфоновые кислоты (моноалкилфос-

фоновые, диалкилфосфоновые и оксиэтилированные дифосфоновые ки-

слоты). Эти депрессоры используются совместно с жирнокислотным со-

бирателем.

Предложен способ повышения селективности флотации магний-

содержащей фосфатно-карбонатной руды [46], использующий неорга-

нические активаторы прямой флотации магнийсодержащих карбонатов:

соду, гидроокись аммония, карбонат аммония, известь, углекислый газ.

Расходы реагентов бывают следующие, кг/т: соды 0,45, гидроокиси ам-

мония – 0,45, жирнокислотного собирателя – 1,1–1,6, кремнефтористо-

водородной кислоты – 0,4–0,6, катионного собирателя – 0,1–0,2. Полу-

чены концентраты с содержанием 28,4–32,0 % P

и 0,37–0,5 % окиси

магния при извлечении до 70 % P

. Извлечение окиси магния в карбо-

натный продукт достигает 92 %.

Повысить селективность флотации апатита можно с помощью со-

бирателей флотола 7,9, аспарала, азотсодержащих реагентов, оксиэтили-

рованных аминов и др. [46].

Высокую селективность разделения апатита и карбонатов

каль-

ция и магния обеспечивает сочетание реагента-собирателя таллактама и

солей лигносульфоновых кислот в присутствии соды и жидкого стекла.

Для повышения эффективности флотации апатита из карбонатных руд

предложена собирательная смесь таллактама с ИМ-50, таллактама с тал-

ловым маслом и керосином.

Установлено, что селективными собирателями апатита являются

реагенты класса дифосфоновых кислот (ОАДФК) – флотол 7,9, флотол

10,13 и др. [46] . Изучена возможность применения N-алкил- и N-

ациламинокарбоновых кислот при флотации различных типов фосфатных

182

руд . Показано, что N-ацилированные аминокислоты являются эффек-

тивными реагентами при обогащении апатит-карбонатных руд одного из

месторождений Украины, Селигдарского, а также при флотации хвостов

магнитного обогащения ковдорской руды. Предложены в качестве соби-

рателя при обогащении апатит-карбонатно-силикатных руд моноэфиры

алкил (алкенил) янтарных кислот и одноатомных алифатических спир-

тов.

Наибольший эффект достигается при использовании селективных

депрессоров. Так, установлено, что апатит депрессируется фосфатом ка-

лия при всех значениях рН, а кальцит только в узком диапазоне в ще-

лочной среде [46].

Для руд месторождения Сокли советскими исследователями раз-

работана технология флотации апатита. Флотация апатита осущест-

влялась в присутствии жидкого стекла в щелочной среде собирательной

смесью, состоящей из лёгкого мазута и различных реагентов,таких как

алканоламиды, оксиэтилированные спирты, Enulsoqеv S TH (ФРГ) и

Flootore R 500 (Англия). Лучшие результаты получаются, когда флотация

апатита осуществляется в нейтральной среде (pH = 7,2) с подачей в основ-

ную операцию жидкого стекла (300–400 г/т), талового масла (400 г/т), соля-

рового масла (1500 г/т) и финского реагента Та-Урат (70 г/т). Возможно

получение апатитового концентрата с содержанием 37,7 % P

и 3,07 %

(Fe

+ Al

) при извлечении 70–72 % P

Лекция 17

План лекции: 1.Обогащение. Обжиг с последующим гашением [46 c 25-26]

2. Радиометрические методы обогащения [46 c26-27]

3. Схемы обогащения и фабрики [10 c 251-254,46 с27-33]

4. Комплексное использование апатитиовых руд [46 с33-45]

8.4.2. Обжиг с последующем гашением водой

Этот способ используется для обогащения карбонатных руд с не-

большим содержанием железа и кремния и интенсивно развивается в ря-

де стран.

Несмотря на то что это дорогостоящий процесс, для некоторых

руд он вполне применим и экономичен. Например, руды, содержащие

большое количество карбонатов и тонкую вкрапленность апатита, обыч-

ными методами обогащаются плохо, а обжиг с последующим гашением

водой и отделением извести дает хорошие показатели [46].

При применении этого метода достигается расчленение фосфат-

183

ных агрегатов до размера мономинеральных зерен без тонкого измель-

чения.

Доломит и кальцит при обжиге разлагаются с выделением углеки-

слоты, давая твердые продукты в виде извести (CaO) и периклаза (MgO):

CaMg (CO

)

→ CaCO

+ MgCO

MgCO

→ MgO + CO

CaCO

→ CaO + CO

900–1000 °C

Диссоциация кальцита происходит при температуре 930–1000 °C,

диссоциация карбонатов магния протекает при меньшей температуре

(700–800 °C). Обжиг успешно проходит в шахтных печах, во вращаю-

щихся печах и в печах с кипящим слоем.

Реакция разложения карбоната является эндотермической и со-

провождается потерей в весе обжигаемой руды. Потери при прокалива-

нии в основном слагаются из выделяющейся при диссоциации карбона-

тов углекислоты. Эти потери включают испаряющуюся воду, выгораю-

щую органику, серу и частично фтор.

Обожженный материал подвергается гашению, а известковое мо-

локо удаляется декантацией и отмывкой свежей водой.

Гашение обожженной руды должно производиться в аппаратах,

обеспечивающих сохранение постоянного теплового режима.

Гашение водой переводит окись кальция и магния в гидроокиси:

CaO + H

O → Ca(OH)

MgO + H

O → Mg(OH)

Обе реакции имеют экзотермический характер.

Гидроокиси кальция и магния мало растворимы в воде. Объемный

вес портландита – Ca(OH)

значительно меньше объемного веса извести –

CaO, т.е. при гашении увеличивается объем рудной массы. Благодаря

силам, возникающим при этом, расщепляются агрегаты, состоящие из

зерен апатита, извести и периклаза, и создаются благоприятные условия

для выделения отдельных зерен полезного минерала, т.е. происходит

раскрытие сростков.

Удельный вес портландита составляет 2,25, а апатита – 3,2 г/см

поэтому их легко разделить дешламацией.

Операция обесшламливания наиболее эффективно происходит в

гидроциклоне, т.к. частицы пустой породы, представляющие из себя из-

весть, имеют размер порядка нескольких микрон. Благодаря разнице в

удельном весе и крупности между зернами апатита и извести в слив гид-

роциклона можно выделить бедный по содержанию пятиокиси фосфора

750–800°C

184

продукт.

8.4.3. Радиометрические методы обогащения

Вовлечение в переработку бедных руд требует изыскания спосо-

бов их предварительного обогащения. Таковыми могут стать радиомет-

рические методы обогащения.

В работе [46] показана перспективность использования для пред-

варительного обогащения руд Ковдорского месторождения фотометри-

ческого, радиорезонансного, рентгенолюминесцентного методов и их

комбинаций, а также рассмотрена возможность предварительного обо-

гащения апатитовых руд Хибинских месторождений рентгенолюминес-

центным методом.

Бедные апатитовые руды Ханинского рудного поля можно эффек-

тивно обогащать фотометрической сепарацией. Выделены светло-

окрашенная (хвостовая) фракция, темноцветная (концентрат) и две про-

межуточные фракции.

8.4.4. Схемы обогащения и фабрики

Обогащение апатитовых руд чаще всего производится с примене-

нием флотации (рис. 8.1 - 8.2).

Для ряда апатитовых руд целесообразно предварительное обо-

гащение радиометрическими методами. На рис. 8.2 приведена схема

обогащения бедных апатитовых руд Ханинского рудного поля с исполь-

зованием фотометрической сепарации.

Перспективными, но не достигшими еще достаточно широкого

применения как у нас, так и за рубежом, являются схемы тяжелосреднего

обогащения в сочетании с флотацией [46].

Широко распространены магнитно-флотационные схемы. Так, для

апатитовой руды месторождения Сокли (Финляндия) разработана схема

обогащения, включающая дезинтеграцию и глубокое обесшламливание

руды, измельченной до 0,2 мм, магнитную сепарацию в слабом магнит-

ном поле для выделения магнетита, раздельную флотацию немагнитной

фракции и доизмельченных промежуточных продуктов контрольной и

перечистных операций, доводку полученных флотационных концентра-

тов в сильном магнитном поле.

Флотация осуществлялась в присутствии жидкого стекла в ще-

лочной среде собирательной смесью, состоящей из легкого мазута и раз-

личных реагентов, таких как алконоламиды, оксиэтилированные

185

Рис. 8.1. Схема флотации ошурковской руды

186

Рис 8.2. Схема обогащения руды с предварительной

фотометрической сепарацией

187

спирты, Emulsogev S TH (ФРГ) и Flootore R 500 (Англия). Возможно по-

лучение концентрата с содержанием 37 % P

и 3 % Fe

при извлече-

нии 66 % P

. По магнитно-флотационным схемам обогащаются и руды

месторождения Мо-U-Раnа (Норвегия), руды, добываемые и перераба-

тываемые в северной части Швеции (Кируна, Мальмьерчет,

Cbannobaara) компанией L КАВ, а также нашего Ковдорского месторож-

дения. Из исходной руды магнитной сепарацией извлекается магнетито-

вый концентрат. Из немагнитной фракции флотацией получают апатито-

вый концентрат.

В США из гематит-магнетит-апатитовой руды по комбинирован-

ной магнитно-флотационной схеме получают четыре концентрата: пер-

воначально из исходной руды магнитной сепарацией – магнетитовый и

последовательно флотацией – пиритный, апатитовый и гематитовый.

Обогащение руд месторождения Якупиранга ведется методом

флотации, хвосты которой направляются на магнитную сепарацию. Не-

магнитная фракция используется для производства цемента.

В Уганде месторождение Сукулу содержит апатит-магнетитовые

руды. Схема обогащения руды включает первичную промывку, магнит-

ную сепарацию для отделения магнетита, обесшламливание и флотацию

апатита. Готовый продукт содержит 40,5– 41,5 % P

и 0,7–1,2 % Fe

В Родезии есть руды, имеющие примесь магнетита, которые обо-

гащаются по магнитно-флотационной схеме. Для руды апатитового ком-

плекса Палабора в ЮАР также применяется магнитно-флотационная

технология обогащения, предусматривающая магнитную сепарацию для

получения магнетитового концентрата и две стадии флотации для разде-

ления медного и фосфатного концентрата.

8.4.5. Комплексное использование апатитовых руд

Часто апатитовые руды содержат, кроме апатитов, ряд ценных

минералов, которые практически могут быть полностью использованы

для различных производств.

Для структуры минерально-сырьевой базы бывшего СССР харак-

терна узкая сырьевая специализация регионов, ориентированная на экс-

плуатацию крупных месторождений при низкой комплексности исполь-

зования недр.

В современных условиях дезинтеграции страны вопросы устране-

ния узкой сырьевой специализации регионов, повышения ресурсного по-

тенциала по видам сырья, которое ранее ввозилось из других республик,

приобретают особое значение.

188

Наиболее быстрый и малозатратный способ частичного, а иногда и

полного решения этой проблемы – это повышение комплексности исполь-

зования сырья отрабатываемых месторождений. Так, из Хибинских апа-

титовых руд можно помимо апатита извлекать нефелин, сфен, эгирин и

титаномагнетит.

Нефелиновый концентрат, содержащий 29 % алюминия, 20 %

окислов натрия и калия и 43 % кремнезема, является ценнейшим сырьем

для получения алюминия, производства стекла, цемента, бесхлорных

удобрений, кальцинированной соды. Почти все эти продукты получают-

ся в процессе производства главного компонента нефелина – алюминия.

Для этой цели разработан и уже успешно применяется на ряде заводов

метод спекания с попутным получением цемента и содопродуктов.

Кольским филиалом АН СССР разработан также азотно-кислотный спо-

соб комплексной переработки нефелинового концентрата с одновремен-

ным получением глинозема, кальцинированной соды, поташа и кремне-

земистого остатка, который может найти применение в производстве

цемента, строительных материалов и др.

Сфеновый концентрат – это исходное сырье для получения дву-

окиси титана, себестоимость которой в данном случае может быть ми-

нимальной. Кроме того, этот концентрат может быть использован для

производства нового стеклокерамического материала – ситалла и хими-

чески стойкого стекла.

В настоящее время достигнуты хорошие показатели переработки

сфенового концентрата на титановые пигменты и наполнители.

Эгириновый концентрат может быть полезен как добавка при про-

изводстве керамических изделий, глазурей, стекловолокна, новых строи-

тельных материалов (пенокерамзита и др.).

Титаномагнетитовый концентрат, содержащий около 15 % TiO

может быть переработан предварительным восстановлением и затем

электроплавкой с получением чугуна и титанового шлака, пригодного

для получения пигментной TiO

Возможны две схемы флотационного выделения нефелина из хво-

стов апатитовой флотации: обратная флотация (с переводом в пену при-

месей и получением нефелинового концентрата в виде камерного про-

дукта) и прямая флотация (с получением нефелинового концентрата в

виде пенного продукта).

Хвосты апатитовой флотации после классификации и частичного

обесшламливания флотируются в сильнощелочной среде (рН = II),созда-

ваемой едким натром. В качестве собирателя используют мыло сырого

талового масла (МСТМ). Иногда к нему добавляют сульфатное мыло.

189

В хвостах обратной флотации концентрируется нефелин, разу-

боженный продуктами его разрушения и полевыми шпатами.

Близкая флотируемость минералов, содержащих в разных коли-

чествах алюминий,– нефелина, гидрослюд и полевого шпата – обуслови-

ла зависимость содержания глинозема в нефелиновом концентрате от

отношения количества кислоторастворимого алюминия (содержащегося

в нефелине) к общему количеству алюминия.

Кроме содержания полевых шпатов, получение нефелина обрат-

ной флотацией ухудшается при повышении крупности хвостов апатито-

вой флотации. Этим дополнительно осложняются условия ведения по-

следней. Чем бедней хвосты апатитовой флотации по нефелину, тем

тоньше они должны быть измельчены.

Определенный эффект достигается при дофлотации чернового

концентрата с переводом в пену нефелина. После активации нефелина

ионами Ca

(при добавлении хлористого кальция в сильно щелочной

среде – pH > 11,0), флотация осуществляется с помощью МСТМ. Здесь

от нефелина отделяется значительная часть полевых шпатов.

Одним из наиболее перспективных способов выделение нефели-

на является его прямая флотация собирателем катионного типа при до-

бавлении кремнефтористого натрия и небольшого времени его контакта

с пульпой.

Разделить сфен и эгирин с помощью флотации очень трудно.

Исследовательские работы, проведенные на предприятии «Апатит» Г.А. Го-

ловановым, А.Д. Масловым и др., показали, что удовлетворительные ре-

зультаты разделения могут быть получены при оптимальном рН среды и

применении определенных сочетаний реагентов-регуляторов. Селектив-

ной флотации сфена удается достичь при использовании в качестве реа-

гентов-регуляторов (рН = 7–9) уксусно-кислого свинца, кремнефтори-

стого натрия или магния и сульфитно-целлюлозного щелока. При фло-

тации в кислой среде (рН = 2–2,5) избирательно действуют алкилсульфат

натрия и хлористый натрий. Удовлетворительно флотирует сфен от эгирина

собиратель ИМ-50 в присутствии кремнефтористового натрия или магния.

При этом получают сфеновый концентрат, содержащий 25–28 % TiO

при

извлечении 85 %.

Был решен вопрос комплексного обогащения ийолит-уртитовых

руд [38] (содержание P

было меньше 1,5 %, а сфена – около 5 %).

Причем, применение обычного реагентного режима с использованием

МСТМ в щелочной среде при активации темноцветных минералов ка-

тионами кальция не позволило получить нефелиновый концентрат с со-

держанием глинозема 27,5 % из-за большого количества здесь эгирина

190

(более 40 %). Только предлагаемая технологическая схема с предвари-

тельным выделением апатита и использованием при обратной флотации

нефелина сульфонатов в сочетании с МСТМ позволила получить качест-

венные нефелиновый и сфеновый концентраты. Аналогичная технология

проверена при комплексном обогащении текущих хвостов АНОФ-2. Ре-

зультаты положительны.

Нами проведены исследования по комплексному использованию

эгирин -апатитового типа руды и апатизированных ийолитов Маймеча-

Котуйской провинции.

Эгирин-апатитовые руды представляют собой новый, ранее неиз-

вестный, перспективный тип фосфатного сырья. В исследуемых эгири-

нитах содержится 8–32 % апатита, превалирующим нерудным минера-

лом является моноклинный пироксен (58–62 %). Часть руд содержит еще

до 28 % полевого шпата. Пироксен представлен эгирин-авгитом и эгирином.

Апатитизированные ийолиты содержат до 40 % апатита, иссле-

дуемая проба – 6,4 % апатита. Преобладающими минералами являются

нефелин (28–30 %), слюда (21–22 %) и пироксен (31–33 %). В обломках

измененных ийолитов зерна апатита слегка замещаются франколитом.

Основная масса пироксена представлена эгирин-диопсидом.

Особенности физических и физико-химических свойств поверх-

ностей минералов эгирин-апатитового типа руд, а также тонкая вкрап-

ленность апатита обусловили необходимость применения флотационно-

го способа обогащения.

Удовлетворительное раскрытие зерен апатитовых эгиринитов

происходит при измельчении до 50 % класса –0,074 мм. В качестве регу-

лятора флотации принята сода, в качестве депрессора – жидкое стекло.

Испытаны такие собиратели, как мыло дистиллированного талло-

вого масла, кубовые остатки спиртов, высшие жирные спирты, техниче-

ские жирные кислоты. Последний оказался наиболее эффективным.

С целью повышения показателей основной флотации и эффектив-

ности перечисток исследовали действие оксиэтилированных алкифено-

лов (ОП-4) и оксиэтилированных синтетических спиртов (ОКС-1).

Применение 0П-4 и ОКС-1 в основной флотации резко снижает

устойчивость флотационной пены, повышает ее минерализацию, а также

увеличивает селективность процесса в основной и перечистных операциях и

обеспечивает получение концентратов с содержанием 34–39,9 % P

при

извлечении 81–96 %.

Проведены исследования по замене токсичного и трудно биоло-

гически разлагаемого реагента ОП-4, используемого в цикле апатитовой

флотации при обогащении апатито-нефелиновой руды. Показана эффек-