СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ РУД Российский патент 1998 года по МПК B03D1/02 

Предлагаемое изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотационном обогащении руд.

Интенсификация флотационного процесса направлена, в первую очередь, на повышение разницы в скоростях флотации разделяемых минералов. Решение данной задачи осложняется крайне неоднородным распределением частиц по флотируемости и перекрыванием этих спектров (функций) у разделяемых минералов. И, как правило, в завершающий период флотации скорость флотации загрязняющих минералов становится выше скорости извлечения труднофлотирующихся полезных частиц.

Известен способ обогащения руд, включающий обработку пульпы реагентами, аэрационное кондиционирование с выделением пенного продукта и его возвращением в аэрируемый камерный продукт и последующую флотацию [1] (аналог).

В данном способе интенсифицируется флотация труднофлотирующихся полезных минералов, повышается их извлечение и снижается вынос в пенный продукт флотации загрязняющих депрессируемых минералов.

Недостатком данного способа является недостаточная эффективность при обогащении труднофлотирующихся руд.

Известен способ обогащения руд, включающий разделение руды на несколько потоков и их последующую флотацию с получением пенных продуктов, при этом пенный продукт одного потока объединяется с рудной пульпой другого потока [2] (аналог).

Данный способ позволяет повысить качество получаемого пенного продукта и извлечение полезных компонентов благодаря увеличению в питании содержания полезных минералов и проявления механизма флотации на носителе.

Недостатком данного способа является также получение недостаточно высоких показателей обогащения. Действие вводимого в рудную пульпу пенного продукта проявляется в основном на начальном периоде флотации, способствуя интенсификации и так хорошо флотирующихся минеральных частиц. Кроме того, обогащение одного потока руды проводится без интенсификации - по схеме традиционной флотации, а также данный способ сложен в управлении при обогащении руд переменного вещественного состава.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ обогащения руд, включающий обработку пульпы реагентами и последующую флотацию с непрерывным возвращением в зону аэрации части получаемого пенного продукта [3] (прототип).

Данный способ за счет многократного увеличения внутрикамерной циркуляции гидрофобизированных частиц позволяет интенсифицировать флотацию труднофлотирующихся полезных минералов при более высоком повышении селективности процесса.

Недостатком данного способа является также недостаточно высокая эффективность вследствие последовательного уменьшения по фронту флотации количества возвращаемых в камерный продукт активных гидрофобных комплексов.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение извлечения ценных компонентов при одновременном улучшении качества концентрата путем интенсификации флотационного процесса.

Повышение технологических показателей обогащения достигается тем, что в зону аэрации камерного продукта возвращают весь пенный продукт, полученный на начальном фронте флотации, продолжительностью от 5 до 50% от общего времени флотации.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

На начальном этапе флотации, который может достигать 50% от общей продолжительности флотации, руда разделяется на пенный и камерный продукты, после чего пенный продукт возвращается обратно в зону аэрации камерного продукта.

Казалось бы, что флотация опять начинается с нуля. Вместе с тем различия состояний системы существенны. Минеральные частицы возвращаемого пенного продукта являются особой фазой, т.к. они представлены аэрофлокулами, флокулами с повышенной концентрацией реагентов вспенивателей и собирателей. При этом флотационная система, состояние которой необратимо изменяется во времени, стремится вытолкнуть из себя подготовленные на данный момент времени частицы. При возврате интенсифицирующих частиц в процесс они не составляют конкуренции, а наоборот служат катализатором как в элементарном акте флотации, так и в извлечении флотируемых частиц в целом. В данном случае будет отмечаться кооперативный синергический эффект от совместного нахождения в системе извлеченных и оставшихся в камере частиц.

Существенное ускорение флотации гидрофобизированных частиц, а также повышение эффективности использования транспортных пузырьков воздуха приводят к более значительному повышению разницы в скоростях флотации полезных и депрессируемых (загрязняющих) минералов.

Эффективность использования минеральных частиц пенного продукта определяется кинетическими закономерностями флотации. Частицы должны при введении в камерный продукт полностью извлечься в пенный продукт на оставшемся фронте флотации. Поэтому фронт флотации, с которого выделяются интенсифицирующие минеральные частицы, не должен превышать 1\2 от всего фронта флотации. В то же время минимальный период выделения пенного продукта может не дать ощутимого преимущества перед известным способом.

При реализации предлагаемого способа не требуется изменение принятого ассортимента и расхода реагентов и модификации действующего оборудования. Данный способ флотации эффективен для различных рудных и перечистных операций.

Сравнительные испытания проводились на вкрапленной сульфидной медно-никелевой руде, файнштейне, на хвостах апатитовой флотации - обратная нефелиновая флотация.

Медно-никелевые руды.

Известный способ. Опыты 1, 6.

Руда измельчалась в щелочной среде, создаваемой содой (3 кг/т), в присутствии бутилового ксантогената калия (120 г/т) до 85% кл. - 0,074 мм. Перед флотацией пульпа обрабатывалась в течение 1 мин медным купоросом (30 г/т) и бутиловым аэрофлотом (120 г/т), затем проводилась флотация в течение 30 мин с получением концентрата (пенный продукт) и отвальных хвостов. Флотация осуществлялась в модели (V=0,75 л), описанной в [3], позволяющей непрерывно возвращать в зону аэрации получаемый пенный продукт. В опытах использовался оптимальный режим известного способа: непрерывное возвращение в зону аэрации 50% получаемого пенного продукта в течение 50% (т.е. в течение 15 мин) от общей продолжительности флотации. Результаты опытов приведены в табл. 1.

Предлагаемый способ. Опыты 2, 3, 4, 5, 7
Условия подготовки руды к флотации аналогичны опытам 1, 6.

Опыт 2. Пенный продукт, полученный в течение 1,5 мин, что составляет 5% от общей продолжительности флотации, возвращается в зону аэрации камерного продукта и продолжается флотация в течение 28,5 мин с получением концентрата и отвальных хвостов.

Опыт 3. Пенный продукт, полученный за 5 мин флотации (16,7% от общей продолжительности флотации), возвращается в зону аэрации камерного продукта и проводится флотация в течение 25 мин с получением концентрата и хвостов.

Опыт 4. Пенный продукт, полученный за 10 мин (33,3% от общей продолжительности флотации), возвращается в зону аэрации камерного продукта, последующая флотация составляет 20 мин.

Опыт 5. Пенный продукт, полученный за 15 мин флотации (50% от общей продолжительности флотации), возвращается в зону аэрации камерного продукта, последующая флотация составляет 15 мин.

Опыт 7. Пенный продукт, полученный за 10 мин флотации (33,3% от общей продолжительности флотации), возвращается в зону аэрации камерного продукта, последующая флотация составляет 20 мин.

Анализ результатов флотации тонковкрапленной медно-никелевой руды показал, что эффективность предлагаемого способа выше, чем известного. При этом наиболее высокие технологические показатели получаются при рециркуляции пенного продукта, выделенного с трети фронта флотации. Так, эффективность обогащения в опыте 4 выше на 5,79%, чем в опыте 1 (см. табл. 1). При реализации данного способа повышается извлечение никеля и меди в концентрат при одновременном улучшении качества концентрата. Границами использования данного способа являются 5 и 50% от общей продолжительности флотации: рециркуляция пенного продукта, полученного на начальном фронте флотации (от 0 до 5% от общего фронта флотации), не дает преимущества перед известным способом, а возвращение пенного продукта, выделенного с фронта флотации более 50% от общей продолжительности флотации, приводит к снижению извлечения никеля.

Результаты сравнительных испытаний на оталькованной медно-никелевой руде показали, что рециркуляция пенного продукта, полученного с трети фронта флотации, повышает эффективность обогащения по никелю на 4,88%, извлечение в концентрат никеля на 2,16%, меди - 0,91% при улучшении качества концентрата в сравнении с известным способом (см. табл. 1).

Хвосты апатитовой флотации
Хвосты апатитовой флотации на АНОФ АО "Апатит" являются сырьем для получения нефелинового концентрата, который получается методом обратной флотации с выделением в пенный продукт темноцветных минералов (в частности сфена) и остатков апатита.

Пример 1. Известный способ. Хвосты апатитовой флотации обрабатываются едким натром при pH 11, вводится собиратель МДТМ (250 г/т) и проводится флотация в течение 10 мин. При этом 50% получаемого пенного продукта непрерывно возвращается в зону аэрации в течение 5 мин (50% от времени флотации), и далее флотация (5 мин) заканчивается традиционным способом. В результате получается пенный и камерный (концентрат) продукты (табл. 2).

Пример 2. Предлагаемый способ. Условия подготовки питания флотации и реагентный режим аналогичны условиям 1 опыта. В ходе флотации выделяется пенный продукт за 2 мин, что составляет 20% от общего времени флотации, и возвращается в зону аэрации камерного продукта, последующая флотация с получением конечных продуктов составляет 8 мин.

Флотация темноцветных минералов и апатита проходит с высокой скоростью, и за первую минуту флотации их извлечение составляет около 75% от массы компонентов общего пенного продукта.

В связи с этим в известном способе основная масса флотирующихся частиц извлекается в пенный продукт в течение первых двух минут флотации, что снижает ее эффективность на последующем фронте флотации.

Использование предлагаемого способа в сравнении с известным позволяет повысить извлечение в пенный продукт TiO₂ на 7,02%, P₂O₅ на 7,51%, при этом качество нефелинового концентрата становится выше по Al₂O₃ на 1,74% (см. табл. 2).

Файнштейн
Опыт 1. Известный способ. Измельченный до крупности 90% кл.- 0,045 мм медно-никелевый файнштейн обрабатывали едким натром (pH 12,5), вводили собиратель бутиловый ксантогенат калия (700 г/т) и флотировали 8 мин. В ходе флотации непрерывно возвращали в зону аэрации 50% получаемого пенного продукта в течение 4 мин и дальнейшую флотацию (4 мин) заканчивали по традиционному способу. В результате получили медный концентрат с выходом 58,3% при извлечении меди 91,0% и никелевый концентрат с извлечением никеля 83,18% (см. табл. 3).

Опыт 2. Предлагаемый способ. Подготовленную, как в опыте 1, пульпу флотировали в течение 8 мин, при этом пенный продукт, полученный за первые 3 мин флотации, возвращался в зону аэрации камерного продукта и последующая флотация, в результате которой получили медный и никелевый концентраты, составила 5 мин.

Предлагаемый способ в сравнении с известным позволил повысить извлечение меди в медный концентрат на 2,15%, никеля в никелевый концентрат - на 2,14% (см. табл. 3).

Использование: обогащение полезных ископаемых и может быть использовано при флотационном обогащении руд. Сущность изобретения: на начальном этапе флотации, который может достигать от 5 до 50% от общего времени флотации, руда разделяется на пенный и камерный продукт, после чего весь пенный продукт возвращается обратно в зону аэрации. В этом случае минеральные частицы возвращаемого пенного продукта не составляют конкуренцию, а наоборот служат катализатором как в элементарном акте флотации, так и в извлечении флотируемых частиц в целом. Происходит существенное ускорение флотации гидрофобизированных частиц, а также повышение эффективности транспортируемых пузырьков воздуха, что приводит к более значительному повышению разницы в скоростях флотации полезных и депрессируемых (загрязняющих) минералов. 3 табл.

Способ обогащения руд, включающий обработку пульпы реагентами и последующую флотацию с непрерывным возвращением в зону аэрации камерного продукта получаемого пенного продукта, отличающийся тем,что в зону аэрации возвращают весь пенный продукт, получаемый с начального фронта флотации за время от 5 до 50% от общего времени флотации.