СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ РУД Российский патент 1995 года по МПК B03D1/04 B03D1/18 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при переработке тонкодисперсных руд и шламов, в частности при флотации ниобиевых, редкоземельных и апатитовых руд.

Известны способы селективной флотации тонкодисперсных материалов, например шламов гравитационного обогащения оловянных, редкометалльных и др. руд, включающий кондиционирование пульпы с регуляторами ионного состава, модификатором и собирателем [1]
Недостатком таких способов являются низкие технологические показатели обогащения из-за необходимости предварительного удаления наиболее тонких частиц (класс -20, -15 мкм).

Наиболее близким к предложенному является способ селективной флотации тонкодисперсных руд, включающий последовательное кондиционирование пульпы с регуляторами ионного состава, модификатором, собирателем и пенообразователем и выделение ценного компонента в пенный продукт [2]
Недостатком способа являются низкие технологические показатели при флотации тонкодисперсных руд, содержащих более 50-80% класса -20 мкм. При таком содержании тонких частиц для эффективной флотации необходимы не только предварительное агрегирование частиц и развитая поверхность тонких воздушных пузырьков, но и определенные поверхностные свойства воздушных пузырьков и агрегатов частиц, создаваемые специально вводимыми реагентами.

Цель изобретения повышение технологических показателей за счет усиления аэрофлокуляции тонких частиц и их агрегатов с тонкими воздушными пузырьками.

Цель достигается тем, что в способе селективной флотации тонкодисперсных руд, включающем последовательное кондиционирование пульпы с регуляторами ионного состава, модификатором, собирателем и пенообразователем и выделение ценного компонента в пенный продукт, в кондиционирование дополнительно вводят смесь гидрофобного кремнийорганического соединения ГКЖ-94 и пенообразователя в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом.

В качестве собирателя при флотации ниобиевых руд вводят ИМ-50, а в качестве пенообразователя сосновое масло, при этом соотношение ИМ-50, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1:0,1:0,02:0,0005 до 1:0,3:0,12: 0,006.

В качестве собирателя при флотации редкоземельных руд вводят аспарал, а в качестве пенообразователя сосновое масло, при этом соотношение аспарала, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1:0,5:0,05:0,00125 до 1: 1:0,25:0,0125.

В качестве собирателя при флотации апатитовых руд вводят флотол-7,9, в качестве пенообразователя сосновое масло, при этом соотношение флотола-7,9, соснового масла. ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1:0,25:0,1:0,0025 до 1: 0,5:0,3:0,015.

Совместное введение ГКЖ-94 и пенообразователя в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом, обеспечивает получение потока воздушных пузырьков с развитой поверхностью и благодаря высокой поверхностной активности ГКЖ-94 на границе жидкость-газ способствует образованию агрегатов, состоящих из тонких воздушных пузырьков и тонких частиц (и их агрегатов). Агрегированию тонких частиц способствует адсорбция ГКЖ-94 на поверхности минералов после их обработки собирателем. При приготовлении эмульсии ГКЖ-94 и пенообразователя расход стабилизатора-сульфонола определяется природой и концентрациями эмульгируемых веществ. Сульфонол способствует стабилизации эмульсии и соответственно сохранению ее в диспергированном виде в течение достаточно длительного времени.

Селективность агрегирования и флотации обеспечивается тем, что собиратель, а также смесь ГКЖ-94 и пенообразователя вводят в пульпу, когда предварительно достигнута высокая степень физико-химического диспергирования тонкодисперсной пульпы за счет удаления или связывания ионов пульпы в труднорастворимые соединения и введения модификатора.

Реагенты, использованные в способе флотации.

Для регулирования ионного состава пульпы применены сода и едкий натр, либо их сочетания для связывания ионов жидкой фазы в труднорастворимые соединения, а также обменная сорбция на катионите Ку-2-8 в Н⁺ форме.

Сода Na₂CO₃ карбонат натрия, порошок, применяется в виде водного раствора.

Едкий натр NaOH гидроксид натрия выпускается в виде кристаллов и гранул, применяется в виде водного раствора.

КУ-2-8 относится к монофункциональным сильнокислотным катионитам поляризационного типа. Содержит один вид ионогенных групп SO₃H. Использование катионита в Н⁺ форме дало возможность одновременно регулировать значение рН пульпы и ее ионный состав.

В качестве модификаторов использованы гексаметафосфат натрия Na₆P₆O₁₈ представитель конденсированных полифосфатов, образует комплексные соединения с ионами многовалентных металлов, выпускается в виде плава, используется в виде водного раствора.

Жидкое стекло Na₂O ˙ mSiO₂ растворимый силикат натрия, m модуль жидкого стекла, выпускается в виде 40%-ных растворов, наиболее эффективно жидкое стекло с модулем 2,6-2,8
В качестве собирателя использованы аспарал, талловое масло, флотол-7,9, ИМ-50, бутиловый ксантогенат калия.

Аспарал тетранатриевая соль N-алкил-N-сульфосукциноиласпаргиновой кислоты на основе смеси технических аминов, выпускается в виде 36%-ных коллоидизированных растворов.

Талловое масло, в основном, смесь карбоновых и смоляных кислот, а также нейтральных веществ. Из карбоновых кислот содержит олеиновую, линолевую, линоленовую, стеариновую, пальмитиновую кислоты. Используется в виде мыла или водной эмульсии.

Ксантогенаты калиевые или натриевые соли ксантогеновой кислоты, твердый порошок, используется в виде водных растворов.

ИМ-50 смесь алкилгидроксамовых кислот С₇-С₉ или их солей. Выпускается промышленностью со следующим составом: 72-75% гидроксамовых, 8-12% карбоновых кислот, 10-15% влаги и 2,5-4% неорганических примесей. Используется во флотации в виде натриевых солей после омыления. Обладает сильными пенообразующими свойствами.

Флотол-7,9 смесь дифосфоновых кислот, выпускается в виде пасты.

В качестве пенообразователя использованы сосновое масло, Т-80, ОП-7.

Сосновое масло наиболее активной частью является терпинеол. Прозрачная жидкость.

Т-80 смесь диоксановых спиртов. Состав: одно- и многоатомные спирты 30-50% простые эфиры 40-50% сложные эфиры щавелевой кислоты 1-10% легколетучие компоненты 5-10% Прозрачная нерасслаивающаяся жидкость.

ОП-7 моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля, выпускается в виде пасты или порошка.

Для повышения эффективности флотации тонких частиц использовано кремнийорганическое соединение гидрофобизирующая жидкость ГКЖ-94 моноэтилсилоксан [-C₂H₅Si(H)O-] _n^-, где n 9-14. Не смешивается с водой. В процесс вводится в виде водной эмульсии, приготовленной в присутствии сульфонола.

Сульфонол натрийбензолсульфонат на основе тетрамеров пропилена, порошок, хорошо растворим в воде.

П р и м е р 1 (по прототипу). Флотации подвергают тонкодисперсную оловосодержащую руду, содержание Sn 0,9% Олово представлено касситеритом, минералы породы кварц, полевой шпат, гидроксиды железы. Гранулометрический состав измельченной руды приведен в табл. 1.

В классе -20 мкм сосредоточено 62,4% олова. Измельченную руду кондиционируют с катионитом Ку-2-8 в Н⁺ форме (рН среды 5,0-5,5) в течение 10 мин, жидким стеклом, собирателем аспаралом, техническими изоспиртами и пенообразователями ОП-7.

Флотацию осуществляют во флотационной машине механического типа с объемом камеры 3 л, твердого в пульпе 25. Проводится одна перечистка пенного продукта основной флотации, промежуточный продукт перечистки объединяется с хвостами основной флотации.

Реагентный режим прототипа: Ку-2-8 в Н⁺ форме 1,2˙10^-3 кг/кг,
рН 4,0-4,5 Жидкое стекло 0,5˙10^-3 кг/кг Аспарал 0,2˙10^-3 кг/кг Технические изоспирты С₁₂-С₁₆ 0,1˙10^-3 кг/кг ОП-7 0,5˙10^-4 кг/кг Общая жесткость 0,42 мгэкв/л
Степень дисперсности по классу -5 мкм 89,2%
Результаты флотации оловянной руды приведены в табл. 2.

По способу-прототипу получен концентрат, содержащий 6,3% олова при извлечении 48,4% Седиментационный анализ продуктов флотации показал, что извлечение олова из классов +20, -20+5 и -5 мкм соответственно составляет 70, 51,0 и 25,2% т.е. низкое извлечение олова в концентрат определяется слабой флотируемостью частиц -20+5 и -5 мкм.

П р и м е р 2 (по предложенному способу). Флотации подвергают оловянную руду (пример 1), измельченную в тех же условиях, гранулометрический состав приведен в табл. 1.

Реагентный режим предложенного способа: Ку-2-8 в Н⁺ форме 1,2˙ 10^-3 кг/кг
рН 4,0-4,5 Жидкое стекло 0,5˙ 10^-3 кг/кг Аспарал 0,2˙ 10^-3 кг/кг ователь 0г
В качестве пенообразователя могут быть использованы ОП-7, сосновое масло, Т-80.

Остаточная общая жесткость пульпы 0,4 мгэкв/л; степень дисперсности по классу -5 мкм 88,6%
Результаты флотации оловосодержащей руды по предложенному способу приведены в табл. 3.

По предложенному способу получены концентраты, содержащие 7,9-8,22% олова при извлечении 81,3-84,2% (опыты 1-3). В отсутствие ГКЖ-94 (опыт 4) извлечение олова в концентрат резко снижается, если же эмульсия ГКЖ-94 и пенообразователя готовится без стабилизатора сульфонола (опыт 5), наблюдается низкое извлечение олова в концентрат.

Предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет повысить извлечение полезного компонента на 35,8% при этом качество концентрата повышается на 1,8%
Эффективность предложенного способа флотации подтверждается и на других типах тонкодисперсных руд флюоритовых и сульфидных (примеры 3 и 4).

П р и м е р 3. Флотации подвергали тонкодисперсную флюоритовую руду, содержащую 12,1% СaF₂. Минералы породы кварц, полевой шпат и другие силикаты. В классе -20 мкм сосредоточено около 52% СaF₂.

Измельченную руду кондиционируют с содой и жидким стеклом, собирателем талловым мылом, после чего дополнительно вводят смесь гидрофобного кремнийорганического соединения ГКЖ-94 и пенообразователя Т-80 в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом.

Реагентный режим предложенного способа, кг/кг: Сода 3,5˙ 10^-3 Жидкое стекло 2,0˙ 10^-3 Талловое масло 0,2˙ 10^-3 ГКЖ-94 2˙ 10^-5 Т-80 1˙ 10^-4 Сульфонол 2,5˙ 10^-6
Результаты флотации приведены в табл. 4.

По предложенному способу получен флюоритовый концентрат, содержащий 95,3% CaF₂ при извлечении 86,1%
П р и м е р 4. Флотации подвергали тонкодисперсную медную руду. Основным полезным минералом является халькопирит. В классе -20 мкм сосредоточено 56,3% Cu.

Реагентный режим предложенного способа, кг/кг: NaOH 2˙ 10^-4 Na₂S 1,5˙ 10^-5 Жидкое стекло 1˙ 10^-4 Бутиловый ксантогенат калия 2˙ 10^-5масло
Результаты флотации приведены в табл. 5.

По предложенному способу получен медный концентрат, содержащий 33,8% Cu при извлечении 91,2%
Таким образом приведенные данные экспериментальных исследований показывают, что высокие показатели флотации тонкодисперсных руд различных типов получены в условиях, когда после кондиционирования пульпы с регуляторами ионного состава, модификатором и собирателем в кондиционирование дополнительно вводят смесь гидрофобного кремнийорганического соединения ГКЖ-94 и пенообразователя в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом.

П р и м е р 5. Флотации подвергали тонкодисперсную ниобиевую руду, содержание пентаксида ниобия 1,34% Ниобий представлен пирохлором. Основные минералы пород: сидерит, франколит, силикаты, гидроксиды железа. Гранулометрический состав измельченной руды (Т:Ж:Ш 1:1:6) приведен в табл. 6. В классе -20 мкм сосредоточено 76,2% пентаксида ниобия.

Реагентный режим предложенного способа, кг/кг: Сода 4˙ 10^-3 Едкий натр 1˙ 10^-3 Гексаметафосфат натрия 0,8˙ 10^-3 ИМ-50 0,8˙ 10^-3 масло
Остаточная общая жесткость жидкой фазы пульпы после обработки содой и едким натром составила 0,6 мгэкв/л.

Степень дисперсности пульпы по классу -5 мкм составила 89,7%
Результаты флотации руды по предложенному способу с доказательством выбранного диапазона изменений расхода реагентов приведены в табл. 7.

Опыты 1-3 показывают результаты флотации по предложенному способу в пределах оптимальных соотношений дополнительных реагентов. Извлечение пентаксида ниобия в концентраты, содержащие 9,25-10,3% Nb₂O₅, составило 78,4-83,4%
При выходе за пределы заявленного соотношения дополнительно вводимых реагентов (опыты 4 и 5) показатели флотации снижаются.

Если соотношение реагентов ниже заявленного, извлечение Nb₂O₅ резко падает (опыт 4). Если, наоборот, соотношение выше заявленного, существенно падает качество концентрата (опыт 5). При исключении одного из дополнительных реагентов падает извлечение пентаксида ниобия в концентрат (опыты 6-8). При этом в отсутствие стабилизатора эмульсии снижается также и качество концентрата (опыт 6). Снижение извлечения определяется низкой эффективностью флотации тонких частиц в отсутствии реагентов, способствующих аэрофлокуляции тонких частиц и тонких воздушных пузырьков.

Таким образом приведенные данные экспериментальных исследований показывают, что оптимальные результаты селективной флотации тонкодисперсных ниобиевых руд получены в условиях, когда после введения в пульпу регуляторов ионного состава, модификатора, собирателя ИМ-50 дополнительно в кондиционирование вводят смесь гидрофобного кремнийорганического соединения ГКЖ-94 и соснового масла в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом, при этом соотношение ИМ-50, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1:0,1: 0,002:0,0005 до 1:0,3:0,12:0,006.

П р и м е р 6. Флотации подвергали тонкодисперную редкоземельную руду, содержание Σ ТR₂O₃ 10,8% Редкоземельные минералы представлены монацитом, ксенотимом и др. Минералы породы кальцит, силикаты, гидроксиды железа.

Гранулометрический состав измельченной руды (Т:Ж:Ш 1:1:6) приведен в табл. 8.

В классе -20 мкм сосредоточено 81,1% TR₂O₃.

Реагентный режим предложенного способа, кг/кг: Сода 4˙ 10^-3 Жидкое стекло 3˙ 10^-3 Аспарал 2˙ 10^-4
Остаточная общая жесткость жидкой фазы пульпы составила 0,6 мгэкв/л, степень дисперсности по классу -5 мкм 84,7%
Результаты флотации руды по предложенному способу с доказательствами выбранного диапазона реагентов приведены в табл. 9.

Опыты 1-3 показывают результаты флотации по предложенному способу в пределах оптимальных соотношений реагентов. Извлечение ТR₂O₃ в концентраты, содержащие 26,9-28,4% TR₂O₃, составляет 80-85,1%
При выходе за пределы заявленного соотношения дополнительно вводимых реагентов (опыты 4 и 5) показатели флотации снижаются. Если соотношение реагентов ниже заявленного, извлечение ТR₂O₃ существенно снижается и составляет 66,3% (опыт 4). Если, наоборот, соотношение реагентов выше заявленного, снижается качество концентрата (опыт 5) за счет флотации минералов, близких по своим поверхностным свойствам к редкоземельным минералам. При исключении одного из дополнительных реагентов падает извлечение ТR₂O₃ в концентрат (опыты 6-8).

Снижение извлечения определяется низкой эффективностью флотации тонких частиц в отсутствии реагентов, способствующих аэрофлокуляции тонких частиц и тонких воздушных пузырьков.

Таким образом, приведенные данные экспериментальных исследований показывают, что оптимальные результаты селективной флотации тонкодисперсных редкоземельных руд получены в условиях, когда после кондиционирования пульпы с регуляторами ионного состава, модификатором и собирателем дополнительно вводят смесь гидрофобного кремнийорганического соединения ГКЖ-94 и соснового масла в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом, а в качестве собирателя аспарал, при этом соотношение аспарала, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1:0,5: 0,05:0,00125 до 1:1:0,25:0,0125.

П р и м е р 7. Флотации подвергали тонкодисперсную апатитовую руду, содержание Р₂O₅ 19,3% Основные минералы апатит, франколит. Минералы породы кальцит, сидерит, силикаты, гидроксиды железа. Гранулометрический состав измельченной руды (Т:Ж:Ш 1:1:6) приведен в табл. 10.

В классе -20 мкм сосредоточено 72,3% Р₂O₅.

Реагентный режим предложенного способа, кг/кг: Сода 3˙10^-3 Едкий натр 1,5˙10^-3 Жидкое стекло 2˙10^-3 Флотол-7,9 4˙10^-4масло
Остаточная общая жесткость жидкой фазы пульпы после обработки содой и едким натром составила 0,58 мгэкв/л. Степень дисперсности пульпы по классу -5 мкм составила 96,4%
Результаты флотации руды по предложенному способу с доказательством выбранного диапазона изменений расхода реагентов приведены в табл. 11.

Опыты 1-3 показывают результаты флотации по предложенному способу в пределах оптимальных соотношений дополнительных реагентов. Извлечение Р₂O₅ в концентраты, содержащие 38,0% P₂O₅, составило 82,1-85,9% При выходе за пределы заявленного соотношения дополнительно вводимых реагентов (опыты 4 и 5) показатели флотации снижаются.

Если соотношение реагентов ниже заявленного, извлечение P₂O₅существенно снижается и составляет 67,2% (опыт 4). Если, наоборот, соотношение реагентов выше заявленного, значительно снижается качество концентрата (опыт 5) за счет флотации минералов, близких по поверхностным свойствам к апатиту (карбонаты и др.). При исключении одного из дополнительных реагентов падает извлечение P₂O₅ в концентрат (опыты 6-8). В отсутствие стабилизатора эмульсии (опыт 8) снижается качество концентрата (опыт 8). Снижение извлечения определяется низкой эффективностью флотации тонких частиц в отсутствии реагентов, способствующих аэрофлокуляции тонких частиц и тонких воздушных пузырьков.

Таким образом приведенные данные экспериментальных исследований показывают, что оптимальные результаты селективной флотации тонкодисперсных апатитовых руд получены в условиях, когда после введения в пульпу модификатора в щелочной среде, собирателя флотола-7,9 дополнительно вводят смесь гидрофобного кремнийорганического соединения ГКЖ-94 и соснового масла в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом, при этом соотношение флотола-7,9, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1:0,25:0,1:0,0025 до 1:0,5: 0,3:0,015.

В целом предложенный способ селективной флотации тонкодисперсных руд позволяет на 25-30% повысить извлечение ценных компонентов благодаря эффективной флотации частиц менее 20 мкм.

Использование: обогащение полезных ископаемых, переработка тонкодисперсных руд и шламов, в частности при флотации ниобиевых, редкоземельных и апатитовых руд. Сущность изобретения: пульпу подвергают последовательному кондиционированию с регуляторами ионного состава, модификатором, собирателем и пенообразователем и выделяют ценный компонент в пенный продукт; в кондиционирование дополнительно вводят гидрофобное кремнийорганическое соединение ГКЖ-94, которое подают с пенообразователем в смеси в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом; при флотации ниобиевых руд в качестве собирателя вводят ИМ-50, а в качестве пенообразователя сосновое масло, при этом соотношение ИМ-50, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1 0,1 0,02 0,0005 до 1 0,3 0,12 0, 006; при флотации редкоземельных руд в качестве собирателя вводят аспарал, а в качестве пенообразователя сосновое масло, при этом соотношение аспарала, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1 0,5 0,05 0,00125 до 1 1 0,25 0,0125; при флотации апатитовых руд в качестве собирателя вводят флотол7,9, в качестве пенообразователя - сосновое масло, при этом соотношение флотола 7,9, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет от 1 0,25 0,1 0,0025 до 1 0,5 0,3 0,015, 3 з. п. ф-лы, 11 табл.

1. СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ РУД, включающий последовательное кондиционирование пульпы с регуляторами ионного состава, модификатором, собирателем и пенообразователем и выделение ценного компонента в пенный продукт, отличающийся тем, что при кондиционировании дополнительно вводят гидрофобное кремнийорганическое соединение ГКЖ-94, которое подают с пенообразователем в смеси в виде эмульсии, стабилизированной сульфонолом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при флотации ниобиевых руд в качестве собирателя вводят ИМ-50, а в качестве пенообразователя сосновое масло, при этом соотношение ИМ-50, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет 1 0,1 0,02 0,0005 1 0,3 0,12 0,006. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при флотации редкоземельных руд в качестве собирателя вводят аспарал, а в качестве пенообразователя сосновое масло, при этом соотношение аспарала, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет 1 0,5 0,05 0,00125 1 1 0,25 0,125. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при флотации апатитовых руд в качестве собирателя вводят флотол-7,9, а в качестве пенообразователя - сосновое масло, при этом соотношение флотола-7,9, соснового масла, ГКЖ-94 и сульфонола составляет 1 0,25 0,1 0,0025 1 0,5 0,3 0,015.