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

Подождите немного. Документ загружается.

241

сыщенной углеводородной цепью при соотношении их 3:1; нормальный од-

ноосновной алифатический спирт с содержанием в молекуле 4–20 атомов уг-

лерода или смесь таких спиртов; смесь уксуснокислой соли первичных

алкиламинов (С

–С

) и одноосновного спирта, например, метилизобутил-

карбинол; омыленное хлопковое масло; алкогольсульфаты с 8–12 атомами

углерода типа С

2n+1

Me; сульфатоктадецил натрия; алкилзамещен-

ные соли гаунидина (алкильный остаток содержит С

–С

, например, ок-

тиламингидрохлорид или децилгуанидингидрохлорид), ацилпроизвод-

ные этилендиамина (ацилгруппа содержит С

–С

); сложные эфиры со-

лянокислого глицина; сульфатпроизводные лауриновой кислоты или

лауринового алкоголя, например, лаурилсульфат; продукты реакции

аминов с хлористой серой; хлорированные и аминированные углеводо-

роды; полисахариды. Рекомендуется также проводить флотацию силь-

вина ступенчато с добавлением в последующих ступенях собирателя с

большим молекулярным весом. В превую очередь добавляется октила-

минацетат и в следующую – смесь гексадецила, октадецила и октадеце-

ниламина.

Несколько менее селективным гидрофобизирующим действием на

KCl обладают также анионактивные алкилсульфаты Na с длиной цепи от

до С

. Для флотации сильвинитовых руд в отечественной и зарубеж-

ной калийной промышленности наиболее широко используются амины.

Других ПАВ, обладающих сравнимым с аминами и алкилсульфатами

гидрофобизирующим на KCl действием, практически пока неизвестно,

хотя предложено много других. Так, в работе [61] показано, что флота-

ция сильвина возможна также жирными кислотами (С

–С

) в насыщен-

ных растворах с высоким содержанием магния или же анионным реаген-

том – окисленным уайт-спиритом.

Указанные выше реагенты являются одновременно собирателями

и вспенивателями. Однако для экономии дорогостоящих собирателей

рекомендуют применять следующие вспениватели: крезилкислоты и

крезол, сосновое масло, смесь терпеновых спиртов.

В качестве реагента-собирателя применяют также смеси первич-

ных алифатических аминов с четным и нечетным числом атомов углеро-

да в углеводородном радикале, содержащем 8–28 атомов углерода. Фло-

тация хлористого калия из фракции руды крупностью –0,3+0 мм осуще-

ствляется амином с добавкой полиакриламида (ПАА) при соотношении

1:0,05–0,3 или амином с добавкой органических углеводородов (ОУ) па-

рафинового, ароматического, нафтеного ряда или их смесей при соот-

ношенни 1:0,5–3,0 соответственно или совместно с органическими угле-

водородами и полиакриламидом

242

В качестве реагента-собирателя для флотации шламов использу-

ют полиоксиэтиленгликолевые эфиры моноалкилфенолов, имеющие 8–

14 атомов углерода в алкильной группе, с количеством оксиэтильных

групп в радикале 20–30.

Для сильвиновой флотации в качестве реагента депрессора при-

меняется модифицированная карбамидоформальдегидная смола с весо-

выми соотношениями мочевины:формальдегида:полиэтилен-полиамина,

соответственно, в интервале 1:1,12:0,05–1:2,70:0,30 .

В качестве депрессора используют также модифицированную карба

мидоформальдегидную смолу с массовым соотношениями мочеви-

на:формальдегид:полиэтиленполиамин, соответственно, в интервале

1:2,70:0,30 .

Важное значение имеют регуляторы пульпы. В качестве послед-

него, применяют тетралин, декалин, производные маннозы или галакто-

зы, тетрагидронафталин, введение которых способствует установлению

резкой границы между пеной и раствором, диметилсиликон, фенилсили-

кон, акрилнитрилполимер, в котором нитрильная группа находится в со-

ляной форме, полигликоли и их эфиры с молекулярным весом М > 300,

особенно метоксиполиэтиленгликоль с М = 750.

В качестве селективного подавителя сильвина рекомендуются ка-

тионоактивные вещества; вторичные амины типа R

–NH–R

, где R

па-

рафиновый углеводород с цепью от С

до С

, а R

– короткий радикал

(метил или этилгруппа) и четвертичные алкиламины, алкиламиды и др.

При обогащении каинито-лангбейнитовых руд для флотации

сульфатов калия и магния (лангбейнита и полигалита) применяются кар-

боновые кислоты с С

–С

(0,3–0,6 кг/т), а для флотации хлоридов (силь-

вина, каинита) катионные реагенты (20–40 г/т). Когда в этих рудах хло-

риды присутствуют в сравнительно небольшом количестве, предпочи-

тают вести коллективную флотацию всех калиевых минералов, применяя

карбоновые кислоты и амины одновременно.

Для уменьшения слеживаемости концентратов стараются не пере-

измельчать руду и флотировать частицы максимальной крупности. При-

менение неполярных или малополярных добавок в сочетании с аминами

позволяет повысить крупность флотируемых зерен сильвина с 0,5–0,8 до

2,0–2,5 мм. Кроме того, для улучшения флотируемости крупных зерен

калийных солей предлагается обработать их в сухом состоянии маслами,

а затем флотировать обычным способом. Имеются сообщения о возможно-

сти флотации сильвинитовой руды более крупного помола (0,5–6,4 мм).

В качестве реагентов предложены собиратель – ацетат Н-лазуриламин,

вспениватель – метилизобутилкарбанол с добавкой для увеличения се-

243

лективности и выхода сильвина высокопарафинистых нефтяных фрак-

ций [46].

Для флотации каинито-лангбейнитовой руды эффективными в

качестве собирателей являются энантовая и каприловая жирные кисло-

ты, смесь жирных кислот С

–С

или их мыла, а также смесь омыленного

асидола с жирными кислотами, а для флотации шенита-некаль (смесь

натриевых солей моно- и дитрибутилнафталинсульфокислот) [46]. Эти

реагенты обладают одновременно собирательным и вспенивающим дей-

ствием. Однако для экономии дорогостоящих собирателей применяются

в качестве вспенивателей крезил-кислоты и крезолы, сосновое масло,

смесь терпеновых спиртов, поливиниловый спирт и др.

Флотация галита и примесей из сильвинитовой руды происходят

в присутствии активаторов: солей свинца и висмута, жидкого стекла. В

качестве реагентов-собирателей применяются жирные кислоты и их со-

ли, смоляные кислоты и их соли, нафтеновые кислоты, омыленные

пальмовое и кокосовое масла, кислые производные продуктов окисления

нефти.

Карналлит флотируется лауриламином.

В последнее время во флотационной практике все большее при-

менение находят аполярные собиратели типа различных масел и углево-

дородов.

Отрицательное влияние на флотацию оказывает присутствие в ру-

де глины.

Тонкодисперсный состав соленосной глины во флотационной

пульпе – одна из главных причин отрицательного действия ее на процесс

флотации калийных солей. Оно проявляется в снижении селективности

процесса и резком уменьшении извлечения KCl в концентрат даже при

относительно низком содержании нерастворимого остатка в руде. Се-

лективность флотации снижается частично из-за механического выноса

шламистых частиц в пенный продукт, а также из-за совместной флота-

ции коагулятов, включающих наряду с мелкодисперсными частицами

KCl, NaCl и частицы глинисто-карбонатных шламов. Механический вы-

нос обусловлен захватом минерализованной пеной некоторого количест-

ва жидкой фазы, содержащей наряду с солевыми минералами также

шламистые частицы нерастворимого остатка.

Повышение селективности процесса флотации может быть дос-

тигнуто предварительным обесшламливанием калийной руды перед

сильвиновой флотацией, а также изменением физико-химических

свойств соленосной глины и ее поверхности перед обогащением руды.

Это может быть достигнуто как обработкой глинисто-солевых диспер-

244

сий эффективными реагентами специфического состава, так и термиче-

ским воздействием на соляную породу, которое обеспечивает увеличе-

ние прочностных и изменение коллоидно-химических свойств глини-

стых примесей.

Необходимым условием успешной флотации минералов калия из

руд является устранение вредного действия глинистых шламов, нару-

шающих селекцию и увеличивающих расход собирателя за счет его ад-

сорбции. Это достигается несколькими путями:

 флотацией глинистых шламов окисленным уайт-спиритом (реа-

гентом ФР-2) 0,25 кг/т после предварительной коагуляции их щелочным

раствором крахмала (0,06–0,08 кг/т) или другими коагулянтами;

 подавление флотации глины производными целлюлозы, крем-

ниевой кислотой, полиакриламидом, AlCl

, Al

(SO

)

, известью;

 гидрофобизацией глины органической жидкостью с последую-

щим отстаиванием и отделением;

 механическим выводом глинистых шламов.

В качестве реагентов для предварительной флотации глинистых

шламов и их депрессии применяются также [46] метиловый эфир цел-

люлозы, щелочные соли карбоновых кислот, крахмал и его производные,

особенно гликолят крахмала, алкилцеллюлоза, сульфитно-целлюлозный

щелок; акриломидполимеризат, декстрин, производные лигнина, жела-

тина, казеин, клей, соляная кислота, полигликоли и их эфиры с молеку-

лярным весом М > 300, ксантогенаты крахмала и полисахариды, водно-

растворимый акрилонитриловый полимер в количестве 0,009 кг/т. Фло-

тация калийных солей, содержащих 1–10 % CaSO

, успешно осуществ-

ляется при снижении рН соляной кислотой до 2–3,5, в этом случае со-

держание KCl повышается c 95,7 % при рН = 3,5 до 96,5 % при рН = 2,5.

Для уменьшения потерь сильвина со шламами последние подвер-

гаются сгущению и поступают на доизвлечение KCl методом галургии.

Хорошие результаты дает использование ультразвука при меха-

ническом диспергировании суспензии перед флотационным обесшлам-

ливанием (эффект увеличивается в 2 раза).

В СНГ флотационный метод обогащения успешно применяется на

Березниковском, Соликамском, Стебниковском и других калийных ком-

бинатах. При обогащении сильвинитовых руд флотацией достигается

извлечение 88–92 %, содержание K

O в концентратах равно 57–61 %.

В сравнении с химическим методом флотация имеет следующие пре-

имущества: резкое сокращение расхода топлива, меньшую коррозию ап-

паратуры, уменьшение слеживаемости концентратов при складировании,

упрощение схемы, улучшение условий труда.

245

Большое значение при флотации калийных руд имеет тип и кон-

струкция флотомашин. Испытания показали, что пульсационная флота-

ция позволяет упростить технологию за счет сокращения перечистных

операций, повысить качество готовой продукции без снижения извлече-

ния, а иногда при его повышении, снизить расход энергии на флотацию

[49]. На опытной фабрике АО «Уралкалий» испытана флотационная ко-

лонна со струйным аэратором .

10.2.6. Электрическая сепарация

Поскольку калийные соли добываются сухими, а их обычное обо-

гащение осложняется необходимостью ведения процесса в насыщенных

растворах, то значительную перспективность имеют сухие методы обо-

гащения и в том числе электрическая сепарация. В Советском Союзе

этот процесс применительно к калийным рудам детально изучался

А.А. Смирновым [46].

В зарубежной литературе также имеются сообщения о возможно-

сти электросепарации калийных руд.

Развитие электрических методов в применении к калийным рудам

идет в двух направлениях. Первый путь – зарядка частиц при трении

друг о друга в условиях определенного режима термообработки (нагре-

вания и охлаждения смеси в оптимальном диапазоне температур) и по-

следующее разделение смеси в электрическом поле постоянного напря-

жения при свободном падении частиц. Второй путь – метод коронно-

барабанной сепарации, при которой смесь подвергается предваритель-

ной обработке поверхностно-активными веществами, обеспечивающими

значительную разницу в электропроводности частиц минералов с после-

дующим разделением на коронном сепараторе. Имеющиеся сообщения

свидетельствуют о наличии ряда вариантов этих методов.

Для обогащения калийных руд (сильвинита, лангбейнита) первым

путем их измельчают и нагревают до температуры 300–700 °С. Заряжен-

ный и охлажденный до 39–218 °С материал пропускают через электро-

статическое поле высокого напряжения. Оптимальное разделение дости-

гается при 65–120 °С.

Руда также может заряжаться на вибрационном желобе, который

сообщает различные электростатические заряды частицам галита и силь-

вина.

Образование заряда возможно путем соприкосновения с электро-

проводящими электродами, ионизированными газами или свободными

зарядами. На частицах солей образование заряда возможно при их кон-

тактном трении. Для этого необходимо наличие хотя бы двух различных

246

частиц. По правилу Коэна, частицы с большой диэлектрической посто-

янной (NaCl ≈ 6,0) заряжаются положительно, с меньшей (KCl ≈ 4,8) –

отрицательно.

Показано, что оптимальный контактный заряд образуется при

столкновении частиц при их встряхивании [46]. При этом большое влия-

ние на величину заряда оказывает природа подкладки, на которой произ-

водится встряхивание образцов. При зарядке частиц NaCl на подкладке

из KCl или наоборот оказалось, что частицы NaCl и KCl получают оди-

наковые заряды, однако величина их зависит от температуры нагрева-

ния. Такое же положение наблюдалось и с другими галогенидами. Одна-

ко при совместном встряхивании частиц NaCl и KCl, например на под-

кладке из NaCl, они приобретают противоположные заряды и поэтому

могут быть разделены. Разделение их зависит от подкладки, на которой

происходит встряхивание. Например, оно не достигается при встряхива-

нии на слюде. Большое влияние на величину зарядов оказывает влага.

Крупный класс обогащается лучше. Целесообразность раздельно-

го обогащения классов крупности обусловливается различием опти-

мальных условий их сепарации. При этом отмечено большое влияние не

только температуры нагрева руды, но и влажности воздуха .

С повышением влажности воздуха результаты сепарации ухуд-

шаются (при влажности 60 % разделение сильвина и галита практически

не происходит).

Опыты сепарации сильвинитовой руды Соликамского месторож-

дения (класса –1+0 мм), содержащей около 40 % KCl, позволили полу-

чить концентрат с содержанием 80–85% KCl при извлечении его 86 %

или с содержанием 90 % KCl при извлечении его 75–77 %.

Применяемые в настоящее время поверхностно-активные вещест-

ва для предварительной обработки частиц существенно увеличивают

возможности зарядки солевых частиц при более низкотемпературном

режиме их нагрева.

В качестве реагентов при сепарации солей возможно применение

многих органических анионно-активных веществ и поливалентных орга-

нических соединений. Первые благодаря отщеплению катионов метал-

лов или водорода образуют отрицательно заряженные радикалы. Они

должны содержать не менее шести атомов углерода и большое число

функциональных групп. К таким веществам относятся карбоксиметил-

целлюлоза, декстрин, пирогаллол и др. К поливалентным электролитам

относятся нафтеновые кислоты, смесь жирных кислот С

–С

, сульфиро-

ванные амины жирных кислот, фталевая кислота и др.

Органические реагенты при расходе 50–150 г/т, избирательно за-

247

крепляясь на поверхности частиц различных минералов, резко понижают

электропроводность, увеличивая тем самым разницу в зарядах разделяе-

мых частиц.

При электростатическом обогащении сильвинитовой руды Верх-

некамского месторождения реагенты добавлялись в сухом виде перед

нагревательным барабаном. Из руды, содержащей 26,4 % KCl, получен

концентрат с содержанием 94 % KCl при извлечении 89,4 %.

Сильвинитовые руды, содержащие глинистые шламы, требуют

предварительной их промывки органическими веществами. Это значи-

тельно осложняет технологию и существенно повышает стоимость гото-

вого продукта.

Полупромышленные установки действуют в США на Карлсбад-

ском месторождении и в Западной Германии.

10.2.7. Схемы обогащения и фабрики

В зависимости от характера руд схемы обогащения калийных руд

имеют свои особенности (рис. 10.1- 10.3).

Основные обогатительные фабрики СНГ, перерабатывающие ка-

лийные руды, расположены на Урале, в Беларусии и Прикарпатье.

Фабрики ПО «Уралкалий»

В его состав входят пять действующих рудоуправлений: Первое и

Второе Соликамские, Первое, Второе и Третье Березниковские, а также

Ново-Соликамский и Четвертый Березниковский заводы.

Фабрика Первого Березниковского рудоуправления построена в

две очереди. Первая очередь, введенная в эксплуатацию в 1954 г., имеет

флотационное отделение и отделение растворения-кристаллизации. Вто-

рая очередь – чисто флотационная.

Фабрика Второго Березниковского рудоуправления введена в экс-

плуатацию в 1969 г. и перерабатывает более труднообогатимые руды,

содержащие до 7% глинисто-карбонатных шламов. Содержание сильви-

на составляет 30–32 %, галита 61–64 %.

Фабрики ПО «Белорускалий»

В его состав входят Первое, Второе и Третье рудоуправления, пе-

рерабатывающие руды Старобинского месторождения.

В рудах содержится около 22–27 % хлористого калия и 3–6 % не-

растворимого остатка. Схемы всех трех фабрик сходны.

248

Рис. 10.1. Схема обогащения сильвинитовой руды

249

Рис. 10.2. Схема обогащения каинито-лангбейнитовой руды

250

Рис. 10.3. Технологическая схема обогащения сильвинитовой руды

на фабрике Первого Березниковского рудоуправления