СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ФОРСТЕРИТСОДЕРЖАЩИХ РУД Российский патент 1995 года по МПК B03D1/02 B03D101/06 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к извлечению форстерита из силикат-карбонат-фосфатных руд и продуктов их комплексной переработки.

Известен способ получения оливино-форстеритовых концентратов из комплексных руд, содержащих форстерит, оливин, доломит, кальцит, апатит, магнетит, слюду [1] По этому способу дробленую руду измельчают; измельченный материал направляют на трехстадийную магнитную сепарацию. В магнитные фракции выделяют оливино-форстеритовые продукты, содержащие MgO 32,67- 35, 36% Далее проводят доводку оливино-форстеритового продукта путем концентрации на столах, в результате чего содержание окиси магния в оливино-форстеритовых продуктах повышается до 38,01-40,35% MgO. Однако этот способ не эффективен при обогащении силикат-карбонат-фосфатных руд; близость магнитных свойств форстерита, диопсида и флогопита не позволяет селективно разделять эти минералы магнитной сепарацией и, следовательно, получать форстеритовые концентраты высокого качества.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения форстеритового концентрата из комплексных редкометалльных апатит-магнетитовых руд [2] В этом способе измельченную руду после выделения магнетитового и редкометалльного концентратов подвергают магнитной сепарации в сильном поле при напряженности Н 9,58˙10⁵ А/м, в результате чего в магнитную фракцию выделяют форстеритовый концентрат.

Однако этот способ не позволяет получать форстеритовые концентраты с высоким содержанием MgO из комплексных силикат-карбонат-фосфатных руд, содержащих апатит, кальцит, диопсид, флогопит. Диопсид и флогопит имеют магнитную восприимчивость, близкую к магнитной восприимчивости форстерита, что не позволяет селективно осуществлять магнитную сепарацию. Другим недостатком является то, что в случае присутствия в руде хрупких минералов (апатит, карбонаты), концентрирующихся преимущественно в тонких классах, неизбежно происходит электростатическое налипание мелких частиц апатита и карбонатов на поверхности магнитного форстерита и, следовательно, перевод их в магнитную фракцию. Следствием этого является ухудшение качества форстеритового продукта. Действительно, содержание MgO в форстеритовом концентрате после магнитной сепарации не превышает 47,8%
Сущность изобретения заключается в следующем. Форстеритсодержащую руду измельчают и подвергают последующему разделению с получением форстеритового концентрата; измельченную руду обесшламливают и подвергают флотации жирнокислотным собирателем с использованием в качестве депрессора сульфит-спиртовой барды, при этом во флотацию дополнительно вводят 1-оклиалкилиден-1,1-дифосфоновые кислоты, или алкилбензосульфонат, или алкилгидроксамовые кислоты. Известно, что форстерит, карбонат и апатит как минералы, содержащие в кристаллической решетки ионы щелочноземельных металлов (Са²⁺, Mg²⁺) обладают флотационной активностью по отношению к жирнокислотным собирателям. При этом скорость флотации в щелочной среде последовательно убывает в ряду апатит-карбонаты-форстерит. Эффективность флотации форстерита повышается при снижении рН пульпы (нейтральные и кислые среды), когда происходит растворение апатита и карбонатов, связанное с выщелачиванием ионов СА²⁺ с поверхности этих минералов. Растворение форстерита, содержащего в кристаллической решетке ионы Mg²⁺ и Fe²⁺ происходит при рН < 2. Таким образом, флотация форстерита возможна в нейтральных и кислых (рН > 2) средах. При этом эффективность флотации форстерита жирнокислотным собирателем, способным образовывать прочные адсорбционные соединения лишь с ионами Mg²⁺ на поверхности, может быть повышена за счет дополнительной подачи в пульпу поверхностно-активных веществ (ПАВ), способных образовывать труднорастворимые поверхностные соединения не только с ионами Mg²⁺, но и Fe²⁺.

В качестве таких ПАВ могут быть использованы 1-оксиалкилиден-1,1-дифосфоновые кислоты, алкилбензолсульфонаты или алкилгидроксамовые кислоты.

Так, 1-оксиалкилиден-1,1-дифосфоновые кислоты (ОДФК) имеют общую формулу
R где R углеводородный радикал, содержащий от 7 до 9 атомов углерода. Более сильная поляризуемость связи Р-О (по сравнению с С-О в структуре жирных кислот), а также наличие дополнительного атома кислорода, способного к координации, обуславливают высокую избирательность действия по отношению к ряду катионов, в том числе Fe²⁺ и Mg²⁺. Кроме того, ОДФК обуславливают кислую среду, а также создают в пульпе некоторую концентрацию сильно гидратированных ионов Н₂РО₄^-, способных вытеснять жирнокислотный собиратель с поверхности кальцийсодержащих минералов апатита и карбонатов. Указанные особенности действия ОДФК предопределяют возможность их использования как дополнительного собирателя при флотации форстерита. Так, опытами по микрофлотации установлено, что извлечение чистой разности форстерита при флотации его ОДФК при рН 3,5-4,0 составляет 7-10% Применение жирнокислотного собирателя (олеат натрия) при рН < 6 позволяет извлекать до 25% форстерита. Совместное применение жирнокислотного собирателя и ОДФК позволяет активизировать флотацию форстерита. Так, при расходе ОДФК до 90 м/л и сульфатного мыла 15 мг/л извлечение форстерита составляет 76% апатита 36% карбонатов лишь 18% Высокомолекулярные алкилбензолсульфонаты (ВАС) общей формулы
R-S-OH(Me) дополняют коллектирующее действие жирных кислот при флотации форстерита в основном за счет образования на поверхности труднорастворимых комплексов Mg(RSO₃)₂ и Fe(RSO₃)₂.

Кроме того, известно, что эти соединения нечувствительны к солям жесткости, и в кислых и нейтральных средах обладают лучшей, чем у жирных кислот, растворимостью. Это приводит к улучшению флотируемости форстерита: извлечение форстерита составляет 52,9% при флотации смеси ВАС (180 мг/л) и жирнокислотного собирателя сульфатного мыла (20 мг/л). При флотации ВАС как монореагентом извлечение форстерита составляет лишь 9,2%
Известно, что алкилгидроксамовые кислоты общей формулы
R-C обладают способностью образовывать прочные комплексные соединения с ионами как железа, так и магния. Это дает возможность использовать их как дополнительный собиратель к жирным кислотам для селективной флотации форстерита. При флотации сочетанием алкилгидроксамовых кислот (100 мг/л) и сульфатного мыла (15 мг/л) извлечение форстерита составило 71,2% При флотации алкигидроксамовыми кислотами (50 мг/л 200 мг/л), как монореагентом извлечение форстерита не превышает 9,3-15,2%
В качестве депрессора апатита и карбонатов при флотации форстерита может быть использована сульфит-спиртовая барда (ССБ) смесь кальциевых солей лигносульфоновых кислот. Действие этого реагента при разделении форстерит-апатит-карбонатного комплекса сводится к следующему. Известно, что в кислых и нейтральных средах ионы Са²⁺ выщелачиваются с поверхности карбонатов и апатита и замещаются на ионы водорода. В результате поверхность минералов приобретает положительный заряд, что обуславливает адсорбцию анионов лигносульфоната. За счет этого поверхность апатита и карбонатов становится гидрофильной.

В структуре форстерита двойная связь между О и Mg носит ионный характер и на поверхности скола обнажаются ионы О^2-. В водном растворе ион водорода присоединяется к О^2- с образованием на поверхности гидроксилионов. В результате поверхность приобретает отрицательный заряд, и адсорбция ионов лигносульфоната становится невозможной.

В таблице представлены результаты лабораторных технологических опытов по флотации форстерита из обесшламленного форстеритсодержащего сырья с применением в качестве собирателя жирных кислот (сульфатного мыла или технических жирных кислот (ТЖК), ОДФК (реагентом флотол 7,9 смесью ОДФК с 7-9 атомами углерода в углеводородном радикале), ВАС и алкилгидроксамовыми кислотами (реагентом ИМ-50 смесью алкилгидроксамовых кислот) как в качестве самостоятельных реагентов, так и при их сочетании.

Анализ данных, приведенных в таблице, свидетельствует о том, что в результате флотации с использованием жирных кислот (сульфатное мыло и ТЖК), флотола-7,9, ВАС и ИМ-50 как самостоятельных собирателей качество форстеритового концентрата не превышает 36,6-45,2% MgO.

Применение сочетания собирателей обеспечивает получение концентратов более высокого качества: 48,7-50,5% MgO при использовании жирных кислот и флотола-7,9; 46,7-48,9% MgO в опытах с применением жирных кислот и ИМ-50; 46,3-46,9% MgO при флотации жирными кислотами и ВАС.

Способ осуществляют следующим образом.

П р и м е р 1. Обогащению подвергают форстеритсодержащее сырье хвосты флотации апатита апатито-бадделеитовой фабрики Ковдорского ГОКа следующего состава, вес. MgO 28,1; Р₂О₅ 2,2; СО₂ 9,7.

Сначала проводят обесшламливание измельченного материала по классу 0,063 мм. Обесшламленную пульпу флотируют в лабораторной флотомашине ФМЛ с объемом камер 1 л, при соотношении Т:Ж 1:2.8. Во флотацию подают технические жирные кислоты ТЖК (100 г/т), ВАС 250 г/т, ССБ 300 г/т. Продолжительность контактирования с реагентами устанавливают: с ТЖК 1 мин, с ВАС 1 мин, с ССБ 3 мин. ТЖК и ВАС подают в виде 1%-ых растворов, ССБ в виде 2%-ного раствора. Флотацию проводят по схеме, включающей основную, контрольную флотацию и две перечистки пенного продукта основной флотации. Продолжительность основной флотации 4 мин, контрольной 3 мин, перечисток 2 мин и 1 мин. 30 сек. Флотацию осуществляют по схеме замкнутого цикла, предусматривающей заворот камерного продукта I перечистки и ионного продукта контрольной в основную флотацию; камерного продукта II перечистки в I перечистку. Пенный продукт II перечистки содержит 46,8% MgO и является окончательным форстеритовым концентратом.

П р и м е р 2. Обогащению подвергают форстеритсодержащее сырье хвосты флотации апатита апатито-бадделеитовой фабрики Ковдорского ГОКа следующего состава, вес. MgO 28,1; Р₂О₅ 2,2; СО₂ 9,7.

Исходное сырье измельчают и обесшламливают по классу -0,063 мм. Обесшламленный материал флотируют в лабораторной флотомашине ФМЛ с объемом камеры 1 л при соотношении Т: Ж1:2.8. Во флотацию подают сульфатное мыло (50 г/т), ИМ-50 (50 г/т) и сульфат-спиртовую барду (100 г/т). Продолжительность контактирования устанавливают с сульфатным мылом 1 мин, с ИМ-50 1 мин, с ССБ 3 мин. Сульфатное мыло и ИМ-50 готовят в виде 1%-ных растворов, ССБ в виде 2% -ного раствора. Флотацию осуществляют по схеме, включающей основную, контрольную флотации и две перечистки пенного продукта основной флотации. Продолжительность основной флотации 2 мин, контрольной 1 мин,30 с, перечисток 1 мин 30 с и 1 мин. Флотацию проводят по схеме замкнутого цикла.

Пенный продукт II перечистки содержит MgO 48,9% и является окончательным форстеритовым концентратом.

П р и м е р 3. Предлагаемый способ осуществлен в опытно-промышленных условиях на опытной обогатительной фабрике Ковдорского ГОКа.

Исходным питанием опытной фабрики являлись хвосты конусных сепараторов отделения гравитации апатито-бадделеитовой фабрики следующего состава, MgO 25,1; Р₂О₅ 3,3; СО₂ 13,4.

Сначала проводят обесшламливание исходного питания в две стадии с использованием гидроциклона ГЦ-350 и полочного сгустителя. Пески гидроциклона и пески полочного сгустителя являются питанием флотации. Питание флотации направляют в контактный чан, в который подают ССБ. Собиратель сульфатное мыло, а также флотол 7,9 подают в карман 1 камеры основной флотации. Флотацию осуществляют на оборотной воде апатито-бадделеитовой фабрики во флотомашинах ФМ-0,4 с объемом камеры 0,38 м³. Флотацию осуществляют по схеме, включающей основную и контрольную флотации и одну перечистку пенного продукта основной флотации. Пенный продукт контрольной флотации и камерный продукт перечистки направляют в 1 камеру основной флотации.

Реагенты подают при расходах ССБ 142 г/т, флотола 7,9 марки "Б" 215 г/т, сульфатного мыла 37 г/т.

Пенный продукт флотации содержит MgO 50,7%

Использование: обогащение форстеритсодержащих руд. Сущность изобретения: форстеритсодержащую руду измельчают и подвергают последующему разделению с получением форстеритового концентрата; измельченную руду обесшламливают и подвергают флотации жирно-кислотным собирателем с использованием в качестве депрессора сульфит-спиртовой барды, при этом во флотацию дополнительно вводят 1-оксиалкилиден-1,1-дифосфоновые кислоты или алкилбензосульфонат, или алкилгидроксамовые кислоты. Пенный продукт флотации выводят в виде форстеритового концентрата, 1 табл.

СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ФОРСТЕРИТСОДЕРЖАЩИХ РУД, включающий измельчение и последующее разделение с получением форстеритового концентрата, отличающийся тем, что измельченную руду обесшламливают и подвергают флотации жирно-кислотным собирателем с использованием в качестве депрессора сульфит-спиртовой барды, при этом во флотацию дополнительно вводят 1-оксиалкилиден-1,1 -дифосфоновые кислоты, или алкилбензосульфонаты, или алкилгидроаксамовые кислоты.