СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ СИЛЬВИНИТОВЫХ РУД Российский патент 2022 года по МПК B03D1/02 B03B1/00 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может использоваться в химической промышленности, в частности, в технологии флотационного обогащения сильвинитовых руд для повышения эффективности флотации и/или снижения расхода флотационных реагентов.

Из уровня техники известен способ получения хлористого калия из сильвинитовой руды (RU2366607, МПК: C01D 3/08, B03D 1/00, опубликовано: 10.09.2009), принятый за прототип, при котором осуществляют дробление, измельчение, обесшламливание сильвинитовой руды, для крупной фракции осуществляют кондиционирование с использованием водного раствора, содержащего гидрохлорид высокомолекулярного амина, оксаль и каталитический газойль, с последующей флотацией всей массы руды, включая также мелкую фракцию, с добавлением дополнительного количества флотореагентов, с которыми осуществлялось кондиционирование крупной фракции руды. Недостатком указанного способа является его технологическая сложность, обусловленная осуществлением операций по разделению фракций руды для отдельного кондиционирования крупной фракции с последующим смешиванием разных фракций в единую массу, при этом извлечение хлорида калия является недостаточно высоким, а также осуществляется повышенный расход флотореагентов.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение заключается в повышении эффективности флотации сильвинитовых руд, а именно, увеличение степени извлечения хлорида калия во флотоконцентрате при заданном расходе флотореагентов, и/или снижение расхода и концентрации флотационных реагентов при заданной степени извлечения хлористого калия.

Решение задачи осуществляется за счёт использования реагента депрессора, новой композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» и предварительной ультразвуковой обработки указанных флотационных реагентов.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в повышении сорбции собирателя на кристалле хлорида калия, увеличении пенообразующих свойств и устойчивости пен флотационной композиции «собиратель-вспениватель-активатор», а также в повышении эффективности депрессора.

Технический результат достигается за счёт того, что в заявляемом способе флотационного обогащения сильвинитовых руд, включающем дробление, измельчение, обесшламливание руды, кондиционирование рудной суспензии флотационными реагентами, с последующим проведением пенной флотации и разделением пенного и камерного продуктов флотации, в качестве флотационных реагентов используют депрессор и композицию реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор», которые подвергают обработке ультразвуком перед их добавлением в рудную суспензию и началом флотации. Активацию депрессора проводят ультразвуком акустической мощностью 168-336 Вт (оптимальный 252 Вт) длительностью 1,5-2,5 мин., а активацию композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» ультразвуком акустической мощностью 168-420 Вт (оптимальный – 336 Вт) длительностью 2,5-3 мин, при этом частота ультразвуковых колебаний составляет 22±1,65 кГц.

Под действием ультразвуковой кавитации происходит диспергирование флокул/агломератов реагентов, которое изменяет физико-химические параметры реагентов: уменьшаются размеры флокул/агломератов, повышается сорбция собирателя на кристалле хлорида калия, увеличиваются пенообразующие свойства и устойчивость пен флотационных композиции состава «собиратель-вспениватель-активатор», что приводит в итоге повышению содержания хлористого калия во флотоконцентрате, увеличению извлечения хлорида калия, а также уменьшению расхода и концентрации реагентов.

Существенным признаком изобретения является последовательность введения в рудную суспензию флотационных реагентов, а именно сначала в рудную суспензию подают депрессор, а затем – композицию реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор». Депрессор «экранирует» шламы, тем самым способствует тому, что собиратель сорбируется на KCl, а не на шламе. То есть депрессор усиливает селективность флотации, а также способствует повышению эффективности флотации. С помощью ультразвуковой обработки депрессора уменьшаются агломераты депрессора, в связи с чем депрессор эффективнее сорбируется на поверхности шламов – лучше их «экранирует».

В качестве депрессора используют крахмал растворимый 4-% водный раствор.

Для композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» в качестве собирателя используют амин солянокислый, в качестве вспенивателя – гликолевый эфир состава 2,2,4-триметил-пентадиол-1,3-моноизобутират, в качестве активатора – газойль каталитический при следующем соотношении компонентов, % масс.:

- амин солянокислый (собиратель): 0,8;

- гликолевый эфир состава 2,2,4-триметил-пентадиол-1,3-моноизобутират (вспениватель): 0,20-0,30;

- газойль каталитический (активатор): 0,30;

- вода: остальное.

Гликолевый эфир является более эффективным вспенивателем, а также уменьшает расход собирателя по сравнению с используемым в прототипе оксалем.

Раствор депрессора вводят в рудную суспензию в количестве не менее 120 г/т руды, а композицию реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» - в количестве не менее 60 г/т руды.

Способ флотационного обогащения сильвинитовых руд осуществляют следующим образом: осуществляют дробление, измельчение, обесшламливание сильвинитовой руды, далее депрессор - крахмал растворимый 4-% водный раствор, в течение 1,5-2,5 минут подвергают обработке ультразвуком с частотой ультразвуковых колебаний 22±1,65 кГц, акустической мощностью 168-336 Вт (оптимальный 252 Вт ), после чего добавляют депрессор в рудную суспензию из расчёта не менее 120 г/т руды, проводят кондиционирование рудной суспензии с раствором депрессора в течение не менее трёх минут, после этого в рудную суспензию вводят композицию реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор», из расчёта не менее 60 г/т руды, предварительно в течение 2,5-3 минут обработанную ультразвуком с частотой ультразвуковых колебаний 22±1,65 кГц, акустической мощностью 168-420 Вт (оптимальный – 336 Вт ) и продолжают кондиционирование рудной суспензии в течение не менее одной минуты. По завершении кондиционирования проводят процесс пенной флотации с отделением пенного концентрата от камерного продукта флотации.

Изобретение поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР №1

Для осуществления способа обогащения сильвинитовых руд проводили её дробление, измельчение, обесшламливание, далее готовили депрессор – крахмал растворимый (4 % масс.), и композицию реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор»: в качестве собирателя – амин солянокислый (0,80 % масс.), в качестве вспенивателя – гликолевый эфир состава 2,2,4-триметил-пентадиол-1,3-моноизобутират (0,30 % масс.), в качестве активатора – газойль каталитический (0,30 % масс.). После приготовления реагентов сначала проводили ультразвуковую обработку депрессора с частотой 22±1,65 кГц, акустической мощностью 252 Вт и длительностью 2,5 мин., который затем добавляли в рудную суспензию при расходе 160 г/т руды и кондиционировали в течение 3 мин. Далее проводили ультразвуковую обработку композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» с частотой 22±1,65 кГц, акустической мощностью 336 Вт и длительностью 3 мин. Затем добавляли в рудную суспензию при расходе 65 г/т руды и кондиционировали в течение 1 мин. После чего проводили процесс пенной флотации в течение 6 минут и отделяли пенный концентрат от камерного продукта, высушивали до постоянной массы и определяли с помощью пламенного фотометра содержание KCl в пенном концентрате и извлечение KCl из сильвинитовой руды.

При этом извлечение KCl в концентрате составило 86,53 % (см. таблицу 1, пример №1).

В качестве источника ультразвуковых колебаний использовали ультразвуковой генератор с пьезоэлектрической колебательной системой развитой излучающей поверхностью из титанового сплава в металлическом корпусе с принудительным воздушным охлаждением модели УЗТА-0,8/22-ОМУ серии «Волна». Установка имеет номинальную рабочую частоту 22±1,65 кГц, интенсивность излучения не менее 3,5 Вт/см². Электронный генератор с таймером и регулятором мощности (40-100%).

ПРИМЕР №2

Способ обогащения сильвинитовых руд осуществляется аналогично примеру №1 с тем отличием, что расход депрессора составлял 120 г/т руды, расход композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» – 60 г/т руды, концентрация вспенивателя в композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» – 0,20 % масс. То есть, расход депрессора снизился на 25 %, расход композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» - на 7,7 %, концентрация вспенивателя в композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» – на 0,10 % масс.

При этом извлечение KCl в концентрате составило 81,94 %, (см. таблицу 1, пример №2).

ПРИМЕР №3

Способ обогащения сильвинитовых руд осуществляли аналогично примеру №1 с тем отличием, что мощность ультразвуковой обработки депрессора составляла 336 Вт.

При этом извлечение KCl в концентрат составило 82,10 % (см. таблицу 1, пример №3).

ПРИМЕР №4

Способ обогащения сильвинитовых руд осуществляется аналогично примеру №1 с тем отличием, что мощность ультразвуковой обработки депрессора составляет 168 Вт.

При этом извлечение KCl в концентрат составило 85,10 % (см. таблицу 1, пример №4).

ПРИМЕР №5

Способ обогащения сильвинитовых руд осуществляется аналогично примеру №1 с тем отличием, что мощность ультразвуковой обработки композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» составляла 420 Вт.

При этом извлечение KCl в концентрат снизилось и составило 82,73 % (см. таблицу 1, пример №5).

ПРИМЕР №6

Способ обогащения сильвинитовых руд осуществляли аналогично примеру №1 с тем отличием, что мощность ультразвуковой обработки композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» составляла 252 Вт.

При этом извлечение KCl в концентрат составило 83,83 % (см. таблицу 1, пример №6).

ПРИМЕР №7

Способ обогащения сильвинитовых руд осуществляли аналогично примеру №1 с тем отличием, что ультразвуковая обработка реагентов не производилась.

При этом извлечение KCl в концентрате составило 74,31 % (см. таблицу 1, пример №7).

Таблица 1 – Влияние различных технологических режимов ультразвуковой обработки и расхода реагентов на извлечение KCl

Из анализа таблицы 1 видно, что при осуществлении способа обогащения сильвинитовых руд с использованием ультразвуковой обработки реагентов (по примеру 1) извлечение KCl увеличивается на 12,22 %, по сравнению с примером 7, осуществляемым без ультразвуковой обработки реагентов. Повышение или снижение мощности ультразвуковой обработки флотореагентов от оптимального значения ведёт к снижению извлечения KCl (примеры 3-6).

Оптимальные значения мощности ультразвуковой обработки флотореагентов определены на основании достигнутых показателей извлечения KCl, приведённых в таблице 1. Так оптимальное значение для депрессора – мощность 252 Вт, (результаты извлечения KCl для примера 1 (мощность 252 Вт) лучше, чем для примера 3 (мощность 336 Вт) и чем для примера 4 (мощность 168 Вт)), а оптимальное значение мощности для композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» составляет 336 Вт.

Кроме того, применяя ультразвуковую обработку, можно существенно снизить расход реагентов без снижения извлечения KCl (пример 2) в сравнении с примером 7, осуществляемым без ультразвуковой обработки реагентов. При этом расход депрессора можно снизить на 25,0 % (со 160 г/т до 120 г/т руды), общий расход композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» на 7,7 % отн. (с 65 г/т до 60 г/т руды), концентрацию вспенивателя в композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» на 0,10 % масс., извлечение KCl по примеру 2 (со сниженными расходами и концентрацией реагентов) будет выше на 7,63 % в сравнении с примером 7.

Таким образом, использование ультразвуковой обработки реагентов позволяет снизить расход реагентов на следующие величины: для депрессора – 25 % отн. для композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» - 7,7 % отн. по сравнению с прототипом, а извлечение повысить на 7,63-13,09 %.

Предложенное изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может использоваться в химической промышленности, в частности в технологии флотационного обогащения сильвинитовых руд для повышения эффективности флотации и/или снижения расхода флотационных реагентов. Способ флотационного обогащения сильвинитовой руды включает дробление, измельчение, обесшламливание, кондиционирование рудной суспензии флотореагентами, проведение процесса пенной флотации с последующим отделением пенного и камерного продуктов флотации. При кондиционировании рудной суспензии флотореагентами сначала в неё вводят депрессор, предварительно обработанный ультразвуком, осуществляют кондиционирование с раствором депрессора. После в рудную суспензию вводят композицию реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор», предварительно обработанную ультразвуком, продолжают кондиционирование, после чего проводят процесс пенной флотации. Обработку ультразвуком раствора депрессора проводят с частотой 22±1,65 кГц, мощностью 168-336 Вт, длительностью 1,5-2,5 минуты. Обработку ультразвуком композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» проводят с частотой 22±1,65 кГц, мощностью 252-420 Вт, длительностью 2,5-3 минуты. Композиция реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» содержит следующее соотношение компонентов, % масс.: собиратель - эмульсия гидрохлорида высокомолекулярного амина 0,80; вспениватель - гликолевый эфир состава 2,2,4-триметил-пентадиол-1,3-моноизобутират 0,20-0,30; активатор - каталитический газойль 0,30; вода - остальное. Технический результат - повышение эффективности флотации сильвинитовых руд, а именно увеличение степени извлечения хлорида калия во флотоконцентрат при снижении расхода флотореагентов. 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

1. Способ флотационного обогащения сильвинитовой руды, включающий дробление, измельчение, обесшламливание, кондиционирование рудной суспензии флотореагентами, проведение процесса пенной флотации с последующим отделением пенного и камерного продуктов флотации, отличающийся тем, что при кондиционировании рудной суспензии флотореагентами сначала в неё вводят депрессор, предварительно обработанный ультразвуком, осуществляют кондиционирование с раствором депрессора, после чего в рудную суспензию вводят композицию реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор», предварительно обработанную ультразвуком, продолжают кондиционирование, после чего проводят процесс пенной флотации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку ультразвуком раствора депрессора проводят с частотой 22±1,65 кГц, мощностью 168-336 Вт, длительностью 1,5-2,5 минуты.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку ультразвуком композиции реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» проводят с частотой 22±1,65 кГц, мощностью 252-420 Вт, длительностью 2,5-3 минуты.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кондиционирование рудной суспензии с раствором депрессора осуществляют в течение не менее 3 минут.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кондиционирование рудной суспензии с композицией реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» осуществляют в течение не менее 1 минуты.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве депрессора используют крахмал растворимый в виде 4-% водного раствора.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что композиция реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» содержит следующее соотношение компонентов, % масс.:

собиратель - эмульсия гидрохлорида высокомолекулярного амина: 0,80;

вспениватель - гликолевый эфир состава 2,2,4-триметил-пентадиол-1,3-моноизобутират: 0,20-0,30;

активатор - каталитический газойль: 0,30;

вода: остальное.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что раствор депрессора вводят в рудную суспензию в количестве не менее 120 г/т руды.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что композицию реагентов состава «собиратель-вспениватель-активатор» вводят в рудную суспензию в количестве не менее 60 г/т руды.