СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ФЛЮОРИТОВЫХ РУД Российский патент 2006 года по МПК B03D1/02 

Предлагаемое изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотационном обогащении тонковкрапленных флюоритовых карбонатсодержащих руд. В настоящее время для удовлетворения возрастающей потребности во флюоритовых концентратах в переработку вовлекаются труднообогатимые, в частности, флюориткарбонатные руды с тонким взаимным прорастанием основного компонента и вмещающей породы и высоким содержанием кальцита. Вдобавок существует трудность флотационного разделения флюорита и кальцита, обусловленная сходством их флотируемости и кристаллохимических свойств вследствие наличия в обоих минералах катионов Са²⁺.

Известен способ флотации флюоритовых карбонатсодержащих руд [а.с. СССР №1530261, опубл. 23.12.89, БИ №47], включающий предварительное кондиционирование пульпы в щелочной среде с гуматами натрия, модифицированными триэтаноламиновой солью лаурилсульфата, в качестве модификатора и жирнокислотным собирателем и выделение флюорита. Недостатком известного способа является то, что он требует подогрева пульпы и использования многократных операций перечистки с добавлением реагентов, что ведет к дополнительным энергозатратам и значительному расходу реагентов, а при обогащении высококарбонатных руд оказывается недостаточно эффективным.

Известен способ флотации кальцитофлюоритовых руд [пат. РФ №2192314, опубл. 10.11.2002, БИ №31], включающий кондиционирование измельченной руды с жидким стеклом в качестве депрессора пустой породы и жирными кислотами таллового масла в смеси с соапстоком твердым модифицированным. Недостатком известного способа является то, что для получения марочного концентрата (ФФ-92Б) необходима пропарка (60-70°С) чернового концентрата и не менее 7 перечисток с использованием жидкого стекла, что обусловливает высокие энергозатраты и расход реагента.

Наиболее близким к заявляемому является способ обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд [пат. США №3830366, опубл. 20.08.74], включающий мокрое измельчение руды, ее кондиционирование депрессором пустой породы при 80°С и пенную флотацию, осуществляемую в две стадии в присутствии тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспарала-Ф), вводимой в количестве 0,07 фунта на тонну руды на каждой стадии, с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт. Полученный черновой концентрат разбавляют, нагревают до 80°С и подвергают не менее чем пяти перечисткам с использованием тех же самых модификатора и собирателя, при этом общий расход собирателя на тонну руды составляет не менее 0,39 фунта (около 177 г) на тонну руды.

Недостатком способа является необходимость двукратного подогрева пульпы, что обусловливает высокие энергозатраты и тяжелые санитарно-гигиенические условия труда. Кроме того, при переработке бедных флюоритовых руд (менее 50% CaF₂) известный способ не может обеспечить достаточной степени извлечения флюорита в концентрат.

Задачей изобретения является создание способа обогащения тонковкрапленных бедных флюоритовых карбонатсодержащих руд с высоким содержанием кальцита, обеспечивающего высокие технологические показатели получения флюоритового концентрата, при одновременном снижении энергозатрат и улучшении санитарно-гигиенических условий труда.

Поставленная задача решается способом обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд, включающим мокрое измельчение и контактирование руды с депрессором пустой породы, кондиционирование подготовленной руды с собирателем - тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты, пенную флотацию с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата, одновременно с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты вводят активатор, в качестве которого используют фторид щелочного металла в количестве не менее 800 г/т руды, а тетранатриевую соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты вводят в количестве не менее 300 г/т руды.

Поставленная задача оптимальным образом решается заявляемым способом при использовании в качестве активатора фторида натрия либо фторида калия.

Установлено, что заявляемый способ флотации является эффективным при его осуществлении при нормальных условиях.

Наиболее предпочтительным с точки зрения эффективности и одновременно экономичности способа является кондиционирование пульпы при температуре 18-28°С.

Способ осуществляют следующим образом.

Руду, подвергнутую мокрому измельчению в присутствии регулятора среды, например кальцинированной соды, до размера, необходимого для пенной флотации, подвергают контактированию с депрессором вмещающей породы, в качестве которого используют, например, концентрат барды твердой (КБТ), активной частью которого являются лигносульфаты.

Затем полученную пульпу кондиционируют при обычной (комнатной) температуре с собирателем - тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты в смеси с активатором (модификатором) - фторидом щелочного металла в течение 5-10 мин. В качестве фторида щелочного металла используют фторид натрия или фторид калия, преимущественно первый, что обусловлено его более низкой стоимостью. При этом экспериментально обоснованное количество собирателя составляет не менее 300 г/т руды, активатора - не менее 800 г/т руды.

Далее проводят основную флотацию во флотационной машине при обычной температуре пульпы в течение 10-12 мин. Пенный продукт основной флотации является черновым флюоритовым концентратом. Камерный продукт направляют в отходы.

Полученный черновой концентрат подвергают нескольким перечисткам без дополнительного введения реагентов, осуществляя лишь разбавление пенных продуктов водой. В зависимости от содержания флюорита в исходной руде может осуществляться от пяти до семи перечисток.

Промпродукты перечисток сгущают и подвергают дополнительной флотации (дофлотации) с введением собирателя в дозировке 10-20 г/т. Пенный продукт дофлотации подсоединяют к пенному продукту основной флотации следующей партии руды.

В заявляемом способе благодаря воздействию используемого активатора, вводимого одновременно с собирателем и подготавливающего флюорит непосредственно перед воздействием собирателя, эффективность флотации обеспечивается практически без подвода тепла извне, т.е. без нагрева пульпы, при обычной температуре.

Ионы F^- активатора различным образом взаимодействуют с поверхностью минералов флюорита и кальцита.

На поверхности флюорита в силу идентичности и, следовательно, одинаковой размерности аниона минерала (Са²⁺|F^-|₂) и аниона активатора протекает физико-химический процесс, результатом которого является частичная структурная микроперестройка. Известно, что в поверхностном слое минеральной частицы кристаллическая решетка всегда частично нарушена, поэтому имеются свободные (как положительно заряженные ионы Са²⁺, так и отрицательно заряженные ионы F^-) энергетические связи. С введением в пульпу модификатора обеспечивается наличие в ней достаточного количества анионов фтора (F^-), которые начинают притягивать положительно заряженные ионы кальция. За счет этих сил притяжения в поверхностном слое происходит некоторое смещение катионов кальция флюорита в сторону жидкой фазы. Между анионами фтора активатора и анионами фтора флюорита при этом, наоборот, наблюдается противодействие, результатом чего является отталкивание анионов фтора минерала вглубь кристаллической решетки. В итоге поверхность минерала приобретает выраженный положительный заряд, возрастает энергия свободной катионной связи. При столкновении аниона собирателя с такой поверхностью происходит быстрое взаимодействие с образованием прочного поверхностного соединения, гидрофобизирующего минеральную частицу и способствующего ее вынесению при флотации в пенный продукт.

При взаимодействии с поверхностью кальцита анионы фтора активатора, напротив, оказывают отрицательное влияние, препятствующее контакту собирателя с минералом. Анионная часть молекулы кальцита (СО₃ ^2-) по энергетической характеристике слабее, чем анион фтора, поэтому свободные поверхностные связи Са²⁺ быстро заполняются анионами фтора. Катионы кальция слоев кристаллической решетки, близлежащих к граничному (второй-третий), тоже, хотя и значительно слабее, будут притягивать более активные (в сравнении с соседствующим с ним СО₃ ^2-) анионы фтора. По этой причине возможно образование у поверхности кальцита довольно плотного фтор-анионного слоя, препятствующего доступу к поверхности минерала анионов собирателя.

При этом важную роль играет одновременная подача собирателя и активатора. В противном случае при продолжительном контакте минерала с активатором в отсутствие в растворе собирателя на поверхности кальцита возможно образование участков с относительно прочным соединением кальция и фтора (флюоритоподобных зон), что может отрицательно сказаться на селективности процесса.

К тому же, на поверхности флюорита в отсутствие собирателя может образоваться уплотненный гидратный слой, препятствующий последующему контакту собирателя с минеральной частицей.

С учетом того, что тетранатриевая соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты проявляет заметную дифференциацию собирательных свойств по отношению к флюориту и кальциту, ее применение совместно с фторидом щелочного металла обеспечивает высокую селективность процесса флотации флюорита из карбонатсодержащих флюоритовых руд и его высокую эффективность без подогрева пульпы.

Таким образом, технический результат заявляемого способа заключается в повышении степени извлечения флюорита из тонковкрапленных бедных руд с высоким содержанием кальцита с получением флюоритового концентрата высокого качества без подогрева пульпы вследствие одновременного воздействия фторида щелочного металла и тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты, вводимых в заявляемых количествах при одновременном существенном снижении энергозатрат. Кроме того, осуществление способа без подогрева позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия труда за счет уменьшения возможных испарений с жидкой фазой пульпы в окружающую атмосферу используемых реагентов, а также компонентов руды.

Примеры конкретного осуществления способа

Флотации подвергали карбонатную руду Вознесенского месторождения, перерабатываемую Ярославским ГОК. Руда содержит 38,59% CaF₂ и 8,7% СаСО₃. Флотацию осуществляли в условиях исследовательской лаборатории Ярославского ГОК.

Пример 1

Исходную навеску руды измельчают в мельнице мокрого измельчения до крупности 90-92% - 0,044 мм в присутствии карбоната натрия Na₂CO₃ - 1,5 кг/т. Затем после контактирования измельченной руды с депрессором вмещающей породы - лигносульфатами (КБТ) - 100 г/т осуществляют кондиционирование с собирателем - тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспаралом-Ф) - 450 г/т и активатором - NaF 800 г/т и проводят основную флотацию при обычной температуре пульпы (около 20°С). Концентрат основной флотации шестикратно перечищают без дополнительной подачи реагентов.

Промпродукты перечисток сгущают и подвергают дополнительной флотации (дофлотации) с дозировкой собирателя 10-20 г/т. Пенный продукт дофлотации соединяют с пенным продуктом основной флотации следующей навески руды.

Флотацию осуществляют для 10 навесок руды.

Пример 2

Флотацию осуществляли заявляемым способом, как описано в примере 1, при расходе собирателя 400 г/т.

Пример 3

Одновременно была осуществлена флотация этой же руды Вознесенского месторождения в соответствии со способом-прототипом. Условия флотации и расход реагентов указаны в таблице.

Результаты флотации заявляемым способом в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Результаты испытаний показывают, что извлечение флюорита в концентрат в заявляемом способе составляет 78,78-79,07%, в то время как в прототипе 75,87% (в среднем ниже примерно на 2,8%) при сопоставимом качестве концентрата.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотационном обогащении тонковкрапленных флюоритовых карбонатсодержащих руд. Позволяет повысить степень извлечения флюорита при высоком качестве флюоритового концентрата, обеспечиваемом без подогрева пульпы при одновременном улучшении санитарно-гигиенических условий труда. Способ включает мокрое измельчение руды в присутствии регулятора среды, контактирование с депрессором пустой породы и кондиционирование подготовленной руды с активатором - фторидом щелочного металла и собирателем - тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты, пенную флотацию при обычной температуре с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд, включающий мокрое измельчение и контактирование руды с депрессором пустой породы, кондиционирование подготовленной руды с собирателем - тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты, пенную флотацию с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата, отличающийся тем, что одновременно с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты вводят активатор, в качестве которого используют фторид щелочного металла в количестве не менее 800 г/т руды, а тетранатриевую соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты вводят в количестве не менее 300 г/т руды.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторида щелочного металла используют фторид натрия либо фторид калия.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пенную флотацию проводят при температуре пульпы 18-28°С.