СПОСОБ ФЛОТАЦИИ НЕФЕЛИНСОДЕРЖАЩИХ РУД Российский патент 2002 года по МПК B03D1/02 B03D1/16 B03D1/04 B03D103/04 

Изобретение относится к флотационному обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на предприятиях, обогащающих нефелинсодержашие руды.

Флотацией называется процесс разделения тонкоизмельченных полезных ископаемых, осуществляемый в водной среде и основанный на различии их способности, естественной или искусственно создаваемой, смачиваться водой, что определяет избирательное прилипание частиц минералов к поверхности раздела двух фаз.

Флотационный процесс осуществляется чаще всего в трехфазной системе, включающей твердую, жидкую и газообразные фазы. Из всех разновидностей флотационного обогащения наиболее широкое распространение получила пенная флотация, которая основана на способности несмачиваемых /гидрофобных/ минералов прилипать к пузырькам воздуха, образующимся в результате аэрации пульпы, и всплывать вместе с ними на поверхность пульпы, образуя пенный продукт, а смачиваемых /гидрофильных/ минералов оставаться взвешенными в пульпе, образуя камерный продукт.

Для увеличения естественного различия в смачиваемости поверхности минералов или для искусственного создания такого различия минеральную поверхность обрабатывают особыми веществами, называемыми флотационными реагентами. С помощью подбора флотационных реагентов модно достигнуть условий, при которых одни минералы будут флотироваться, а другие нет, т.е. создать условия для их селективного разделения.

Горно-химическое сырье отечественных месторождений имеет сложный минеральный состав с близкими физико-химическими свойствами разделяемых компонентов. В связи с этим одним из определяющих условий получения высоких показателей флотационного обогащения руд сложного минерального состава является повышение качества и расширение ассортимента используемых флотореагентов, а также разработка новых реагентных режимов.

В настоящее время флотация широко применяется для обогащения большинства руд цветных и редких металлов, апатитовых, фосфоритовых, баритовых, флюоритовых и других руд.

Известен способ обогащения флюоритсодержащих руд, 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. В 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 нефелинсодержащих руд, включающий кондиционирование пульпы с модификаторами, жирнокислотным собирателем и разделение пульпы на пенный и камерный продукты /SU 1304891, кл. В 03 D 1/02, 1985 г./. В известном способе апатитонефелиновую пульпу кондиционируют с жидким стеклом, оксиэтилированным алкилфенолом /условно названным реагентом ОП-4/ и жирнокислотным собирателем. В известном способе апатитовый концентрат, являющийся основным продуктом обогащения, выделяют в пенный продукт.

Однако апатитовые руды являются рудами комплексного состава и содержат кроме апатита [Ca₅(PО₄)₃F(Cl)] нефелин [(Na, K)AlSiO₄], извлечение которого в известном способе составляет около 22% Al₂O₃. Такая низкая эффективность извлечения нефелина обусловлена тем, что применяемый реагентный режим отработан применительно для эффективной флотации апатита, но неэффективен по отношению к нефелину. В известном способе в пену /вместе с темноцветными минералами/ переходит и большое количество нефелина, особенно мелких частиц. В связи с этим потери нефелина с пенным продуктом /хвостами/ весьма значительны, а в камерном /нефелиновом/ продукте извлечение невысокое. Известный способ предусматривает последующую доводку до кондиции нефелинового концентрата путем последовательной флотации сначала темноцветных минералов /сфен, титаномагнетит, биотит/, а затем методами пенной и магнитной сепарации, что существенно увеличивает себестоимость нефелинового концентрата.

В рамках данной заявки решается задача повышения эффективности извлечения нефелина, снижение себестоимости процесса извлечения, а такие расширение ассортимента нетоксичных реагентов.

Поставленная задача решается тем, что в способе флотации нефелинсодержащих руд, включающем кондиционирование пульпы с модификаторами, жирнокислотным собирателем и разделение пульпы на пенный и камерный продукты, 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 в камерный продукт переводят нефелин, а процесс ведут в сильнощелочной среде.

При этом рН среди составляет 11,2-11,35.

При этом расход продукта составляет не менее 2 г/т питания пульпы.

При этом пульпу готовят из хвостов апатитовой флотации.

Сущность данного способа флотации нефелинсодержащих 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, клетчатку, 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^oС. 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, полученные 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 1У класса опасности.

Авторами экспериментально установлено, что повышение эффективности флотации нефелина достигается за счет введения продукта окислительной модификации растительного сырья /условно названный - ОКР/.

Решаемая техническая задача реализуется только в рамках найденного экспериментально качественного и количественного состава продукта окислительной модификации растительного сырья, последовательности действий и значения водородного показателя среды рН.

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^oС добавляют NаOH. Смесь активно перемешивают и одновременно начинают барботировать кислород. В процессе обработки поддерживают температуру на уровне 70±2^oс. Время обработки 4 ч. 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 с регулятором среды, затем предлагаемым флотореагентом ОКР, собирателем и разделение пульпы на пенный и камерный продукты.

Сущность данного способа поясняется примером его реализации.

Пример. Флотацию нефелина осуществляют в замкнутом цикле на оборотной воде по схеме основной флотации с одной перечисткой пенного продукта. Текущие хвосты апатитовой флотации кондиционируют со щелочью в течение 2 мин, для чего в пульпу подают 610 г/т (питания пульпы) каустической соды /рН 11,3/, затем вводят продукт реакции окислительной модификации растительного сырья /реагент ОКР/ в количестве 2 г/т питания. Затем пульпу подвергают кондиционированию собирателем /омыленным сырым талловым маслом - ОСТМ/. Расход собирателя составляет 980 г/т питания пульпы.

Введение флотореагента ОКР в количестве не менее 2 г/т обеспечивает получение в камерном продукте нефелинового концентрата с содержанием 28,4-28,6% Al₂O₃ общ при извлечении Аl₂О₃ общ в концентрат 69,11-74,27% по сравнению с нефелиновым концентратом, содержащим 27,9% Аl₂О₃ общ при извлечении 62,23% Аl₂О₃ общ по способу, взятому в качестве прототипа.

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 раздела, т.е. способность проявлять функции собирателя, гидрофобизатора поверхности, регулятора пенообразования и разрушения пены, а так же эмульгатора, позволяет сделать вывод о том, что данный нетоксичный реагент может быть применен при флотации нефелинсодержащих руд. Высокая эффективность ОКР подтверждается его малыми расходами при флотации. Избирательность данного способа флотации увеличивается за счет полифункциональности свойств данного флотореагента ОКР. Способ флотации нефелина на оборотной воде характеризуется высокой эффективностью извлечения сопутствующего компонента - нефелина в присутствии шламов.

Изобретение относится к флотационному обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при переработке руд комплексного состава с получением концентратов сопутствующего компонента нефелина. Технический результат - повышение эффективности флотации нефелина в условиях оборотного водоснабжения. Способ флотации нефелинсодержащих руд включает кондиционирование пульпы с модификаторами, жирнокислотным собирателем и разделение пульпы на пенный и камерный продукты. 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. В камерный продукт переводят нефелин, а процесс ведут в сильнощелочной среде. рН среды составляет 11,2-11,35, расход продукта составляет не менее 2 г/т. Пульпу готовят из хвостов апатитовой флотации. 3 з.п.ф-лы.

1. Способ флотации нефелинсодержащих руд, включающий кондиционирование пульпы с модификаторами, жирнокислотным собирателем и разделение пульпы на пенный и камерный продукты, 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 в камерный продукт переводят нефелин, а процесс ведут в сильнощелочной среде. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водородный показатель среды рН= 11,2-11,35. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход продукта составляет не менее 2 г/т питания пульпы. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пульпу готовят из хвостов апатитовой флотации.