СПОСОБ ФЛОТАЦИИ НЕСУЛЬФИДНЫХ РУД Российский патент 2001 года по МПК B03D1/02 B03D1/04 B03D1/16 B03D103/04 

Изобретение относится к флотационному обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на предприятиях, обогащающих фосфоритовые, апатитовые, флюоритовые и другие несульфидные руды.

Флотация является способом, широко используемым в горнодобывающей и горнообогатительной промышленностях для концентрирования минералов из бедных руд. В этих процессах руда сначала измельчается до относительно мелкого порошка, а затем смешивается с водой до получения суспензии или пульпы. Затем специальные химические добавки смешиваются с пульпой для создания различного поверхностного натяжения между различными видами минералов, содержащихся в ней. Затем пульпу аэрируют, при этом предпочтительные гидрофобные виды минералов прилипают к поднимающимся пузырькам и флотируют в виде обогащенной минеральной пены. Затем пену удаляют и извлекают желаемые минералы в более концентрированном виде. Водная среда, в которой распределены взвешенные измельченные минеральные частицы /пульпа/, представляет собой сложную коллоидно-дисперсную систему. Ее физико-химические и технологические свойства оказывают существенное влияние на обогатительные процессы разделения и обезвоживания полученных продуктов. В связи с истощением запасов богатого фосфором сырья и вовлечением в переработку все более бедных и труднообогатимых руд становится актуальной проблема создания новых химических реагентов.

Одним из основных реагентов для промышленной флотации являются талловые масла и собирательные смеси на их основе сложного и непостоянного состава, что является одной из главных причин сравнительно низких показателей обогащения.

Апатито-нефелиновая руда легко обогащается методом флотации с помощью простой рецептуры реагентов, состоящей из таллового масла и небольших количеств жидкого стекла /50-75 г/т/ /"Обогащение фосфатных руд " под ред. И. А.Афанасьева. Труды ГИГХС, вып. 8, М.,1962 г./.

Так, известен способ флотации фосфоритных руд, включающий предварительное кондиционирование исходного сырья с регуляторами /сода, жидкое стекло/, карбоксильным /талловым маслом/и аполярным /керосином /собирателями /SU, 1 717236, кл. B 03 D 1/02, 1988 г./.

Известный способ характеризуется сравнительно невысокой степенью извлечения целевого продукта. P₂O₅ /90,7 мас.% /, индекса селективности /72,0 мас. %/, высоким содержанием в сточных водах хлоридов.

Известен способ флотации несульфидных минералов, в частности баритсодержащих руд, с применением в качестве собирателя продукта, полученного сульфированием хлопковых соапстоков разбавленной серной кислотой с последующим окислением выделенных кислот и их омылением, содержащего до 75 - 90 /жирных кислот, в том числе мас.%/: ненасыщенных 35 - 50; насыщенных 18 - 20; гидроперекисей 20- 25/SU, 1 711978, кл. B 03 D 1/02, 1992 г./.

Однако этот собиратель /условно названный реагентом ВС-4/ также не обеспечивает высоких показателей обогащения, особенно при флотации руд с кальцитовой вмещающей породой.

Известен способ обогащения руд, содержащих несульфидные минералы, такие как флюорит и барит, включающий кондиционирование руды в виде пульпы с модификатором для депрессии барита и флотацию флюорита карбоксильным собирателем /SU, 731884, кл. В 03 D 1/02, 1977 г./. Депрессию барита осуществляют такими модификаторами, как полисахариды /крахмал, декстрин/. Полисахариды, однако, недостаточно селективны.

Известен способ флотации фосфорсодержащих минералов из руд силикатно карбонатного типа с высоким содержанием доломита жирнокислотным собирателем в щелочной среде, кондиционированной желатинированным крахмалом в смеси с алкилгидроксаматом, оксиэтилированным алкилфенолом и аполярным маслом /SU, 688235, кл. B 03 D 1/02, 1975 г./. Способ позволяет увеличить степень извлечения фосфора, однако он базируется на применении дорогого пищевого продукта - крахмала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному способу является способ флотации несульфидных руд, включающий кондиционирование пульпы с модификаторами, жирнокислотным собирателем и выделение в пенный продукт концентрата /SU, 1 304 891, кл. B 03 D 1/02, 1985 г. /. В известном способе рудную пульпу кондиционируют с жидким стеклом, оксиэтилированным алкилфенолом /условно названный реагентом ОП - 4/ и жирнокислотным собирателем. Известный способ позволяет повысить извлечение пятиокиси фосфора, снизить расход флотационных реагентов.

Недостатком известного способа является недостаточная эффективность при флотации в оборотной воде, а также большие расходы токсичного реагента оксиэтиллированного алкилфенола /реагент ОП - 4/.

В рамках данной заявки решается задача повышения эффективности флотации в условиях оборотного водоснабжения, а также расширение ассортимента нетоксичных реагентов.

Поставленная задача решается тем, что в способе флотации несульфидных руд, включающем кондиционирование пульпы с модификаторами, жирнокислотным собирателем и выделение в пенный продукт концентрата, в пульпу после кондиционирования с модификаторами подают продукт реакции окислительной модификации растительного сырья состава, мас:
Модифицированный карбоксильными группами крахмал - 50-80
Частично гидролизованный белок - 7 - 30
Гидролизованные жиры - 0,9 - 12
Сахара - 1-8
Клетчатка - 1,5-12
Минеральные вещества - Остальное
При этом продукт реакции подают в пульпу в количестве не менее 1 г/т руды.

Сущность данного способа флотации несульфидных руд состоит в применении в качестве флотационного реагента модифицированного растительного сырья, содержащего в своей основе окисленные полисахариды, а именно модифицированный карбоксильными группами крахмал, частично гидролизованный белок и гидролизованные жиры.

В отличие от флотореагентов, приготовленных на основе чистого крахмала, в новом экологически чистом реагенте - модифицированном растительном сырье /реагент ОКР/ - используют все его компоненты: крахмал, белки, жиры, клетчатка, что обеспечивает его специфические свойства.

За счет проявляющегося при данном оптимальном составе флотореагента /условно названного ОКР/ синергетического эффекта удается повысить селективность процесса и качество концентрата.

Продукт реакции окислительной модификации растительного сырья получают в процессе обработки сырья щелочным раствором в присутствии катализатора, в качестве которого используют водные растворы двухвалентных соединений меди, при постоянном перемешивании с одновременным аэрированием. Процесс ведут при температуре 70 - 75^oC. В качестве растительного сырья могут быть использованы зерна кукурузы, рисовая мучка, семена зерновых и ряд других отходов сельского хозяйства. В процессе обработки происходит модификация всех компонентов растительного сырья.

Полисахариды /крахмал, целлюлоза/ подвергаются окислению с образованием карбоксильных групп, и происходит частичный разрыв глюкозидных связей с уменьшением молекулярной массы крахмала. В результате окислительной модификации полисахарид приобретает высокую растворимость в воде, а водные растворы солей полимерных кислот, полученных из природных полисахаридов, проявляют себя как высокоэффективные поверхностно-активные вещества /ПАВ - вещества/.

Под действием щелочи происходит гидролиз жиров и белков с образованием глицероподобных веществ, солей жирных кислот и аминокислот.

Клетчатка в присутствии оснований и соединений меди окисляется кислородом до карбоксилсодержащих производных.

Конечным продуктом являются суспензии, содержащие в качестве растворимой части жирные кислоты, аминокислоты и карбоксилсодержащие производные углеводов/в виде солей/. Суспензии могут быть высушены с применением стандартных методов, а флотореагент может быть использован как в сухом виде, так и в виде суспензии. Он является экологически чистым продуктом, т.к. относится к веществам IV класса опасности.

Авторами экспериментально установлено, что повышение эффективности флотации достигается при введении продукта окислительной модификации растительного сырья /условно названный ОКР/ в количестве не менее 1 г/т руды.

Решаемая техническая задача реализуется только в рамках найденного экспериментально качественного и количественного состава продукта окислительной модификации растительного сырья.

Продукт окислительной модификации получают следующим образом. В стальной реактор емкостью 10 л, помещенный в термостат и снабженный механической мешалкой, заливают 6 л воды и загружают 20 г CuSO₄•5H₂O. Раствор перемешивают до полного растворения катализатора. Затем засыпают 1,5 кг кукурузного зерна. Включают нагрев и механическую мешалку. После достижения температуры 70^oC добавляют NaOH. Смесь активно перемешивают и одновременно начинают барботировать кислород. В процессе обработки поддерживают температуру на уровне 70 ± 2^oC. Время обработки 4 часа. Процесс ведут до достижения заданного значения вязкости 400 - 1000 сантипуаз. Полученную суспензию используют в качестве флотореагента.

Данный способ флотации включает следующие операции: последовательное кондиционирование исходной пульпы регулятором среды, депрессором, затем предлагаемым флотореагентом ОКР, собирателем и выделение в пенный продукт концентрата.

Сущность данного способа поясняется примерами его реализации.

Пример 1 /базовый/. В лабораторных условиях обогащают апатито-нефелиновую руду /с содержанием 14% P₂O₅/. Руду измельчают до содержания класса - 0,071 мм 53,2%. Затем осуществляют флотацию апатита по схеме замкнутого цикла на оборотной воде по схеме основной флотации с тремя перечистками пенного продукта и контрольной флотации. Измельченную руду кондиционируют со щелочью в течение 2 мин, для чего в пульпу подают 80 г/т NaOH, /pH 8,5 - 9,3/, затем пульпу подвергают кондиционированию с жидким стеклом /расход 200 г/т /, затем флотореагентом ОП - 4/20 г/т руды/, а затем с собирателем / четырехкомпонентной фабричной собирательной смесью, содержащей талловое масло/. Расход собирателя - 180 г/т руды.

Эффективность процесса флотации характеризуется выходом апатитового концентрата, его качеством - содержанием в нем апатита и извлечением апатита из руды в концентрат, а также характеристикой пенного продукта, в котором в процессе обогащения получается апатитовый концентрат.

В примере 1 извлечение P₂O₅ в концентрат составляет 95,5% при качестве 39,08%.

Пример 2. Способ флотации осуществляют аналогично примеру 1, но перед собирателем в пульпу вводят продукт реакции окислительной модификации растительного сырья /реагент ОКР/ в количестве 20 г/т руды. Извлечение составляет 96,1% P₂O₅ в концентрат при качестве 39,55%. Таким образом, введение предложенного реагента в пульпу перед кондиционированием ее собирателем позволяет увеличить селективность процесса при одновременном повышении извлечения. Повышение эффективности процесса флотации составляет 0,6 - 0,7%.

Термодинамический анализ физико-химических явлений, протекающих на границах раздела твердое-жидкое, жидкое-газообразное, твердое-газообразное, а также свойство реагента ОКР как высокоэффективного ПАВ менять поверхностное натяжение одновременно на всех указанных выше границах, т.е. способность проявлять функции собирателя, гидрофобизатора поверхности, регулятора пенообразования и разрушения пены, а также эмульгатора, позволяют сделать вывод о том, что данный нетоксичный реагент может быть применен при флотации флюоритсодержащей и баритсодержащей руды. Высокая эффективность ОКР подтверждается его малыми расходами при флотации. Избирательность данного способа флотации увеличивается за счет полифункциональности свойств данного флотореагента ОКР. Способ флотации несульфидных руд на оборотной воде характеризуется высокой эффективностью извлечения основного компонента в присутствии шламов.

Изобретение относится к флотационному обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на предприятиях, обогащающих фосфоритовые, апатитовые, флюоритовые и другие несульфидные руды. Технический результат - повышение эффективности извлечения основного компонента в присутствии шламов. Способ включает кондиционирование пульпы с модификаторами, жирнокислотным собирателем и выделение в пенный продукт концентрата. В пульпу после кондиционирования с модификаторами подают продукт реакции окисленной модификации растительного сырья состава, мас.%: модифицированный карбоксильными группами крахмал 50 - 80, частично гидролизованный белок 7 - 30, гидролизованные жиры 0,9 - 12, сахара 1 - 8, клетчатка 1,5 - 12, минеральные вещества - остальное. Расход продукта составляет не менее 1 г/т руды.

Способ флотации несульфидных руд, включающий кондиционирование пульпы с модификаторами, жирнокислотным собирателем и выделение в пенный продукт концентрата, отличающийся тем, что в пульпу после кондиционирования с модификаторами подают продукт реакции окислительной модификации растительного сырья состава, мас.%:
Модифицированный карбоксильными группами крахмал - 50 - 80
Частично гидролизованный белок - 7 - 30
Гидролизованные жиры - 0,9 - 12
Сахара - 1 - 8
Клетчатка - 1,5 - 12
Минеральные вещества - Остальное
при этом расход продукта составляет не менее 1 г/т руды.