СПОСОБ ФЛОТАЦИИ АПАТИТОВЫХ РУД В УСЛОВИЯХ ВОДООБОРОТА Российский патент 2003 года по МПК B03D1/08 B03D1/02 B03D103/06 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к обогащению апатитовых руд методом флотации.

Известны способы флотации апатитовых руд, например апатито-нефелиновых, апатито-карбонатных, оксигидрильным собирателем с использованием в качестве органического регулятора полиэтиленгликолевых эфиров карбоновых кислот и полиэтиленгликолевых эфиров алифатических спиртов, относящихся к классу неионогенных поверхностно-активных веществ [1-3]. Использование указанных регуляторов обеспечивает повышение активности собирателя, селективности флотации апатита из руды и улучшение параметров флотационной пены. Применяемые соединения характеризуются высокой степенью биоразлагаемости (100% при нормальной структуре углеводородной цепи). Однако данный способ имеет ограниченное промышленное использование ввиду отсутствия крупномасштабного производства указанных соединений, а также высокой стоимости отдельных из них, например, полиэтиленгликолевых эфиров алифатических спиртов.

Известен способ флотации апатито-нефелиновой руды [4-6], промышленно используемый по настоящее время в производстве апатитового концентрата в ОАО "Апатит", заключающийся в использовании совместно с оксигидрильным собирателем реагента ОП-4, представляющего собой смесь полиэтиленгликолевых эфиров моно- и диалкилфенолов формул:


где R - алкильный радикал с числом углеродных атомов 8-10, преимущественно изооктиловый;
n - число оксиэтильных групп преимущественно 3-4 [7] (прототип).

Известно применение реагентов типа ОП с более высоким содержанием в молекуле оксиэтильных групп (7-20) при флотации других минералов, где они проявляют свойства собирателя-пенообразователя по отношению к минералам с повышенной природной гидрофобностью (киноварь, антимонит, галенит, углистые минералы) [7, 9, 10] и эмульгатора при флотации окислов железа талловым маслом в кислой среде [11]. При промышленной флотации апатитовых руд в условиях водооборота указанные соединения не использовались.

Роль реагента ОП-4 при флотации апатито-нефелиновой руды сводится к усилению гидрофобизирующего действия используемого собирателя за счет совместной адсорбции на поверхности апатита, диспергации образуемых в пульпе кальциевых мыл карбоновых кислот и предотвращению их образования. Наряду с этим ОП-4 выступает как регулятор пенообразования, приводящий к снижению устойчивости флотационной пены и обеспечивающий необходимую избирательность флотации.

С переходом работы фабрики ОАО "Апатит" на 80%-ный водооборот и изменением состава оборотной воды в сторону роста общего солесодержания до 579 мг/л, катионов кальция до 16 мг/л, ионов SО₄ ^2- до 260 мг/л, взвешенных веществ до 198 мг/л, увеличились по сравнению с работой на свежей воде расходы всех реагентов: оксигидрильного собирателя в 1,3 раза, жидкого стекла в 8 раз, реагента ОП-4 в 3-4 раза [12, 13] и продолжают постепенно увеличиваться с дальнейшим изменением состава оборотной воды: содержание катионов кальция до 25 мг/л, ионов SО₄ ^2- 400 мг/л, общих солей 900 мг/л, взвешенных веществ 270 мг/л.

Одной из причин увеличения расхода собирателя является недостаточная эффективность действия ОП-4 как диспергатора кальциевых мыл. Кроме того, к недостаткам известного реагента следует также отнести и его трудную биологическую разлагаемость (не более 63%) в сточных водах и водоемах [14].

Целью настоящего изобретения является повышение технико-экономических показателей и экологической безопасности флотационного обогащения апатитовых руд.

Это достигается путем замены реагента ОП-4 реагентами типа Неонолов, представляющими собой полиэтиленгликолевые эфиры изононилфенолов с числом оксиэтильных групп 6-12 (АФ 9-6 - АФ 9-12) и массовой долей в них моноалкилфенолов не менее 98%, общей формулы:

где R - алкильный радикал с 9 углеродными атомами (изононил-);
n - число оксиэтильных групп от 6 до 12 включительно.

В отличие от ОП-4 алкильный радикал (изононил) в Неонолах присоединен преимущественно в пара-положение, что благоприятствует повышению его биологической разлагаемости в сточных водах и водоемах (~97% против 63% для ОП-4) [14, 15].

Более высокая по сравнению с ОП-4 эффективность действия указанного состава Неонолов на флотоактивность собирателя связана с:
- в 2-3 раза большей диспергирующей способностью по отношению к кальциевым мылам оксигидрильного собирателя (фиг.1, на примере олеата кальция и Неонолов АФ 9-6, АФ 9-9, АФ 9-12);
- более высокой способностью Неонолов с числом оксиэтильных групп 6-12 связывать ионы кальция, предотвращая образование кальциевых мыл [16] и их коагуляцию;
- расположением алкильного радикала в Неонолах преимущественно в пара-положении, определяющим их структуру как более предпочтительную при флотации по сравнению с орто-положением.

Флотационные испытания
Общим для примеров является следующее.

Флотации подвергалась апатито-нефелиновая руда Хибинского месторождения, содержащая 14-15% Р₂О₅. Руда измельчалась до крупности минус 0,3 мм и содержала класса +0,16 мм 21,3-22,3% и класса минус 0,063 мм 30,0-32,5%. Перед флотацией руда не обесшламливалась.

Пример 1. Флотация проводилась в замкнутом цикле по схеме, включающей основную (ОФ), контрольную (КФ) флотации и две перечистки концентрата основной флотации с направлением каждого из промпродуктов в предыдущую операцию. Основная флотация велась при содержании твердого 36%, перечистные операции 20-25%. Все операции флотации осуществлялись на оборотной воде хвостохранилища действующего предприятия (ОАО "Апатит"), содержащей (мг/л): катионов Са²⁺ 20-25, ионов SО₄ ^2- 399, взвешенных веществ 273, общих солей 907.

Флотация велась при температуре 18-20^oС и рН основной флотации 9,7-9,8, последнее создавалось добавлением 30 г/т едкого натра; в качестве депрессора сопутствующих апатиту минералов использовалось жидкое стекло 90 г/т (по силикат-глыбе). В качестве собирателя использовалась смесь (СС) натриевых солей карбоновых кислот: дистиллированного таллового масла (ДТМ) 33%, сырого таллового масла хвойного (СТМхв.) - 19%, сырого таллового масла лиственного (СТМл.) 31%, кислот рыбного жира (КРЖ) - 17%.

Время кондиционирования с едким натром 1 мин, жидким стеклом 1 мин, собирателем (ОФ) 3 мин. Время ОФ 3 мин, КФ 3 мин, перечисток 3 мин.

Известный органический регулятор (ОП-4) или заявляемый (Неонолы АФ 9-6, АФ 9-9, АФ 9-12) добавлялись перед собирателем и кондиционирование с каждым из них проводилось в течение 1 мин.

Результаты испытаний представлены в таблице. Показатели флотации оценивались по получению кондиционного апатитового концентрата с содержанием 39% P₂О₅.

Пример 2. Флотация проводилась в открытом цикле по схеме, включающей ОФ, КФ и одну перечистку концентрата ОФ. Все операции флотации проводились на воде с различной концентрацией катионов кальция (мг/л): от 7 (свежая вода) до 40, что создавалось добавлением в свежую воду соответствующего количества насыщенного раствора сульфата кальция. Условия подачи и кондиционирования реагентов аналогичны примеру 1. Собиратель представлял смесь натриевых солей: ДТМ - 40%, СТМхв. 23%, СТМл. 37%. Расход собирателя составлял 90 г/т (ОФ) и 30 г/т (КФ). В качестве органических регуляторов использовались ОП-4 и Неонолы АФ 9-6, АФ 9-9, АФ 9-12 при расходе 20 г/т. В перечистную операцию реагенты не добавлялись.

Результаты сравнительных испытаний ОП-4 и Неонола АФ 9-9 представлены на фиг. 2 и 3. Для Неонолов АФ 9-6 и АФ 9-12 получены аналогичные закономерности.

Данные флотационных испытаний показывают:
- при получении близких с прототипом технологических показателей: (извлечение в кондиционный 39% Р₂О₅ апатитовый концентрат 95,3-95,6% Р₂O₅) заявляемый способ обеспечивает повышение флотоактивности собирателя и снижение его расхода на ~15% (таблица);
- эффект действия Неонолов по сравнению с ОП-4 увеличивается с ростом содержания Са²⁺ в воде (фиг.2, 3), что связано с их более высокой диспергирующей способностью по отношению к образующимся кальциевым мылам оксигидрильных собирателей, повышением их флотоактивности, и в большей степени проявляется в перечистной операции при концентрациях катионов кальция свыше 15 мг/л.

Таким образом, использование реагентов типа Неонолов с числом оксиэтильных групп от 6 до 12 позволяет с учетом повышения флотоактивности оксигидрильного собирателя, его более высокой способности к биоразложению и меньшей стоимости по сравнению с ОП-4 повысить технико-экономические показатели и экологическую безопасность флотационного обогащения апатитовых руд в условиях водооборота.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 143745, МПК В 03 D 1/02, опубл. 27.01.1962, Б.И. 1962, 1.

2. Авторское свидетельство СССР 276843, МПК В 03 D 1/02, опубл. 22.07.1970, Б.И. 1970, 24.

3. Авторское свидетельство СССР 757196, МПК В 03 D 1/02, опубл. 23.08.1980, Б.И. 1980, 31.

4. Розанова О. А. Флотация апатито-нефелиновых руд разрушенных зон. - Тр/ГИГХС, 1962. - Вып. 8. - С. 3-28.

5. Розанова О. А. Регулирование устойчивости пены в процессе флотации апатита. Тр/ГИГХС, 1962. - Вып. 8. - С. 55-73.

6. Голованов Г.А. Флотация комплексных алатитсодержащих руд. М.: Химия, 1976. - 216 с.

7. Шубов Л.Я., Иванков С.И., Щеглова Н.К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья: Справочник: в 2-х кн. М.: Недра, 1990. Кн. 1-400 с. (см. с. 239).

8. Поверхностно-активные вещества: Справочник. Л.: Химия, 1979. 376 с. (см. с. 215, 305).

9. Авторское свидетельство СССР 106894, МПК В 03 D 1/02, опубл. Б.И. 1957, 6.

10. Дуденков С.В. Флотационные реагенты-пенообразователи. - М., 1965, 56 с.

11. Белаш Ф.Н., Путина О.В. Применение добавок ПАВ к талловому маслу при флотации окислов железа в слабокислой среде // Глубокое обогащение железных руд. - Тр. Криворожского горнорудного ин-та. М., 1963, вып. 17, с.24-39.

12. Петровский А.А., Маслов А.Д., Пахомчик А.П. Практика работы АНОФ-2 производственного объединения "Апатит" в условиях водооборота.// Теория и практика интенсификации флотации руд в условиях водооборота. Апатиты, 1989, с. 20-27.

13. Усачев П.А., Герман Т.П., Соколов Б.П. Физико-химические особенности формирования и кондиционирования оборотных вод при обогащении апатито-нефелиновых руд. // Теория и практика интенсификации флотации руд в условиях водооборота. Апатиты, 1989, с. 35-40.

14. Маркарова С. А. Анализ развития производства и сырьевой базы поверхностно-активных веществ в капиталистических странах // Хим. промышленность за рубежом. - 1978. 6, с. 19-56.

15. Технические условия ТУ 2483-077-05766801-98. Неонолы.

16. Шенфельд Н. Неионогенные моющие средства - продукты присоединения окиси этилена. М.: Химия, 1965, 487 с. (см. с.117).

Использование: селективная флотация апатитовых руд в условиях водооборота. Сущность изобретения: полиэтиленгликолевые эфиры моноалкилфенолов общей формулы

где R - алкильный радикал с числом углеродных атомов, равным 9 - изононил; n - число оксиэтильных групп от 6 до 12 включительно, используются в качестве органического регулятора для флотации апатитовых руд. Способ включает последовательную обработку пульпы едким натром, жидким стеклом, органическим регулятором, кондиционирование и последующую флотацию оксигидрильным собирателем. Технический результат - повышение технико-экономических показателей и экологической безопасности флотационного обогащения апатитовых руд. 1 табл., 3 ил.

Способ флотации апатитовых руд в условиях водооборота, включающий последовательную обработку пульпы едким натром, жидким стеклом, органическим регулятором, кондиционирование и последующую флотацию оксигидрильным собирателем, отличающийся тем, что в качестве органического регулятора используют полиэтиленгликолевые эфиры моноалкилфенолов общей формулы

где R - алкильный радикал с числом углеродных атомов, равным 9-изононил;
n - число оксиэтильных групп от 6 до 12 включительно.