Применение фосфорных эфиров оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве реагента-собирателя для обогащения апатитсодержащих руд в процессе флотации Российский патент 2024 года по МПК B03D1/00 B03D1/02 B03D101/02 B03D101/04 B03D103/06 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к флотационным методам обогащения, и может быть использовано при переработке апатитсодержащих руд.

Известен способ обогащения апатитоштаффелитовых руд Ковдорского месторождения. В качестве реагентов применялись: регулятор среды - сода, депрессор - жидкое стекло, собиратель - омыленное дистиллированное таловое масло (МДТМ) с добавлением оксиэтилированного алкилфенола (ОП-4). (Сорокина Т.П., Смирнова Л.В., Павлова К.С. Технология обогащения апатитоштаффелитовых руд Ковдорского месторождения. Обогащение руд. - 1975. - № 3. - С.8-12).

Известен способ обогащения апатитсодержащих руд, включающий измельчение руды, ее обесшламливание, обработку содой, депрессором, модификатором, собирателем на основе таллового масла и флотацию апатита с использованием основной, перечистных и контрольных флотаций (Авторское свидетельство СССР №984494 от 30.12.1982).

Известен процесс флотации апатита из сложных по составу карбонатных руд в присутствии щелочного модификатора (жидкого стекла) и специальных органических реагентов регуляторов (сульфит-спиртовой барды и карбоксиметилцеллюлозы) с использованием в качестве собирателя ацилированных аминокислот (таллактама) в смеси с алкилгидроксаматами (ИМ-50) (Авторское свидетельство СССР № 1115807. 30.09.1984).

Известен способ флотации фосфатно-ниобиевых руд, а также флотации апатитовых и фосфоритовых руд. Способ включает кондиционирование пульпы содой, жидким стеклом, техническими лигносульфонатами, введение собирателя, содержащего ацилированные аминокислоты, и выделение фосфатных минералов в пенный продукт. В качестве технических лигносульфонатов вводят продукт, полученный окислением исходных технических лигносульфонатов озоном, в количестве 0,075-0,1 кг/т.

Известен способ обогащения апатитовых руд, включающий измельчение руды, последовательную обработку пульпы содой, сульфит-спиртовой бардой, модификатором, собирателем, содержащим ацилированные аминогидроксамовые кислоты, флотацию с использованием основной и перечистных флотации. Перед кондиционированием пульпу обрабатывают этилидендиаминтетраацетатом (патент RU № 2164824 С2 от 10.04.2001).

Известен способ обогащения апатитсодержащих руд, включающий измельчение руды, обработку ее содой, депрессором (окиси нитрилотриметиленфосфоновой кислоты), собирателем на основе таллового масла, флотацию пульпы до получения апатитового концентрата с использованием основной, перечистных и контрольных флотаций (Авторское свидетельство СССР № 988344 от 15.01.1983).

Известен способ флотации фосфорсодержащих руд, в котором пульпу кондиционируют с карбонатом, силикатом натрия и лигносульфонатом. Затем вводят собиратель и выделяют в пенный продукт фосфорсодержащие минералы. В кондиционирование дополнительно вводят хлориды кальция и/или магния, при этом содержание ионов кальция и/или магния в фазе пульпы составляет от 20 до 60 мг/л (Авторское свидетельство СССР № 1559506 от 20.07.1995).

Известно применение в качестве органического регулятора для флотации апатитовых руд полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов с числом углеродных атомов, равным 9 - изононил и числом оксиэтильных групп от 6 до 12 включительно. Данный способ включает последовательную обработку пульпы едким натром, жидким стеклом, органическим регулятором, кондиционирование и последующую флотацию оксигидрильным собирателем (патент RU 2207915 С2 от 07.09.2001).

Известен способ флотации апатитовых руд в условиях водооборота, который включает 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 (патент RU №2207915 от 10.07.2003 г.).

Известен способ обогащении апатитоштаффелитовых руд методом флотации апатитоштаффелитового (франкалитового) концентрата включающий обесшламливание - отмывку, измельчение, выделение магнитной сепарацией магнетитового концентрата и флотацию жирнокислотным собирателем с получением фосфатного концентрата. Перед флотацией в операцию сгущения подают анионный флокулянт на основе полиакриламида (патент RU № 2317858 С2 от 05.05.2004).

Известен способ обогащения апатитсодержащих руд, который включает измельчение руды, обесшламливание, сгущение, контактирование пульпы с содой, депрессором, собирателем на основе таллового масла, оксиэтилированными моноалкилфенолами, основную, две перечистные и две контрольные флотации. В качестве оксиэтилированных моноалкилфенолов используют смесь α-(изононилфенил)-ω-гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида при их массовом соотношении 1:1. В качестве собирателя используют жирные кислоты талловых масел. Указанную смесь и жирные кислоты талловых масел подают совместно в основную и в две контрольные флотации, а в качестве депрессора используют сульфит-спиртовую барду, которую подают в основную и две перечистные флотации (патент RU № 2342199 С1 от 16.08.2007).

Известен способ флотационного обогащения апатитсодержащих руд, включающий совместное применение собирателя на основе талловых масел и реагента-вспенивателя -оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью со степенью оксиэтилирования от 1 до 100. В качестве оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют карданол, натуральную жидкость скорлупы орехов кешью, декарбоксилированную жидкость скорлупы орехов кешью, анакардиновую кислоту, метилкардол, резидол (патент RU № 2717862 C1 от 20.09.2019)

Известен способ обогащения кремнистых несульфидных руд с использованием композиции собирателей, которая содержит фосфатное соединение формулы на рис. 1, в которой R означает линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую от 8 до 24 атомов углерода, A означает алкиленоксидное звено, Y означает H, Na, K, аммоний или алкилированный аммоний, n=1-3, p=0-25, X выбран из тех же групп, что и R-Ap или Y, или в которой R означает линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую от 1 до 12 атомов углерода, и присутствует по меньшей мере одно звено A, являющееся пропиленоксидным звеном. Фосфатное вещество используют в сочетании с анионным собирателем, выбранным из группы жирных кислот, алкилсульфосукцинатов, алкилмалеатов, алкиламидокарбоксилатов, сложных эфиров алкиламидокарбоксилатов, алкилбензолсульфонатов, алкилсульфонатов, жирных сульфокислот, или неионным собирателем из группы этоксилатов, гликозидов, этаноламидов (патент RU № 2741494 C1 от 22.06.2018).

Известен способ, согласно которому для флотации апатитсодержащих руд используют в качестве собирателя оксиэтилированные алкилфосфаты эфиры, например, реагент Phospholan PE-65, представляющий собой смесь моно- и ди-алкилэфиров в соотношении1,1-1,4, или производные саркозина, например, реагент Аркомон СО, представляющий собой олеилсаркозин. Исследования, проведенные на пробе хвостов магнитного обогащения бадделеит-апатит-магнетиовой руды Ковдорского ГОКа, показали, что оксиэтилированные алкилфосфаты и олеилсаркозин обеспечивают получение более качественных концентратов по сравнению с использованием жирных кислот таллового масла. (Лавриненко А.А., Шрадер Э.А., Харчиков А.Н., Кунилова И.В. Оценка селективности флотации апатита из комплексной руды // Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки минерального сырья: Международное совещание «Плаксинские чтения 2013». - Томск, 16-19 сентября 2013. - С. 366-368.)

Известен способ флотации фосфатных руд с использованием смеси таллового масла с реагентом Phospholan в качестве собирателя и алкилбензолсульфоновой кислоты - в качестве активатора. (Александрова Т.Н. Повышение эффективности переработки фосфатных руд флотационным методом / Т.Н. Александрова, А.М. Элбендари // Записки Горного института. 2021. Т. 248. С.260-271. DOI:10.31897/PMI.2021.2.10)

Наиболее близким к заявляемому является способ, согласно которому при флотации апатит-нефелиновых руд используют смесь талловых масел, оксиэтилированных алкилфосфатов (реагент Phospholan PE-65) и (или) гидроксиалкиламидов жирных кислот (реагент Berol 511). (Никитина И.В., Таран А.Е., Перункова Т.Н., Митрофанова Г.В. Повышение эффективности флотации труднообогатимых апатит-нефелиновых руд с использованием селективных реагентов собирателей // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - № 11. - С. 95-108. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_11_0_95).

Недостатками способа являются недостаточная эффективность собирателя при флотации сложных по минеральному составу апатитсодержащих руд и неудовлетворительное пенообразование в операциях основной и перечистных флотаций.

Основная задача изобретения заключается в расширении сырьевой базы, повышении эффективности процессов флотации при обогащении апатитсодержащих руд с использованием фосфатов оксиалкилированных фенолов.

Технический результат - повышение эффективности процессов флотации при обогащении апатитсодержащих руд фосфатами оксиалкилированных фенолов.

Поставленная задача решается применением в процессе флотации для обогащения апатитсодержащих руд фосфорных эфиров оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве реагента-собирателя.

Под фосфорными эфирами оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью понимаются монозамещенные фосфаты (монофосфаты) и дизамещенные фосфаты (дифосфаты) оксиалкилированного карданола со степенью оксиэтилирования от 5 до 45, которые относятся к фосфатам оксиэтилированных алкилзамещенных фенолов.

Структурная формула монозамещенного фосфата оксиэтилированного карданола (1):

(1)

где: m = 5-45, n = 0,1,2,3

Структурная формула дизамещенного фосфата оксиэтилированного карданола (2)

(2)

где: m = 5-45, n = 0,1,2,3

Указанные моно- и дизамещенные фосфаты оксиэтилированного карданола используют в виде смеси при их соотношении (1): (2) = 1,1-1,5.

Карданол получают из натуральной жидкости скорлупы орехов кешью (ЖОСК-Н) - жидкость, полученная холодной экстракцией или выжимкой скорлупы орехов кешью. ЖОСК-Н содержит 60-75% анакардиновой кислоты, 15-25% кардола и 3-5% карданола и 1-2% 2-метилкардола.

Путем термической обработки ЖСОК-Н получается декарбоксилированная ЖСОК (ЖСОК-Д). При термической обработке, происходит декарбоксилирование анакардиновой кислоты, в результате чего получается карданол. Остальные компоненты ЖСОК-Н при этом не изменяются. Путем вакуумной перегонки ЖСОК-Д получают карданол.

Достигаемый технический результат - повышение эффективности процесса флотации при обогащении апатитсодержащих руд.

Отличием предлагаемого способа флотационного обогащения апатитсодержащих руд от прототипа является использование в качестве реагента-собирателя фосфатов оксиалкилированного карданола.

Предлагаемый способ флотационного обогащения апатитсодержащих руд испытывали в лабораторных условиях, которые проиллюстрированы примерами.

Флотацию проводили на пробах апатит-нефелиновых руд Хибинских месторождений в открытом и замкнутом цикле. Во всех опытах в операцию измельчения подавали депрессор - жидкое стекло в количестве 90 г/т. рН флотации 9,6-9,8 создавали добавлением необходимого количества NaОН.

Результаты флотации оценивали по выходу концентрата, содержанию P₂O₅ в пенных продуктах и хвостах и извлечению P₂O₅. Также оценивали свойства флотационной пены по коэффициентам пенообразования (Кп) и устойчивости пены (Ку).

Кп - коэффициент пенообразования - отношение объема образованной пены пенного продукта флотации к сухому весу продукта, см³/г.

Ку - величина, характеризующая устойчивость пены и определяемая как отношение разницы объемов образованной и принудительно разрушенной пены к объему образованной пены.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими схемами:

На Фиг. 1 приведена схема флотации апатит-нефелиновой руды в открытом цикле.

На Фиг. 2 приведена схема флотации апатит-нефелиновой руды в замкнутом цикле.

Пример 1 (по прототипу).

Испытания проводили на пробе апатит-нефелиновой руды Хибинских месторождений с содержанием 14,1% Р₂О₅. Флотацию вели в открытом цикле с использованием оборотной воды обогатительной фабрики на лабораторной машине ФМП-Л на руде, измельченной до крупности с содержанием 29,8% класса +0,16 мм и 39% класса -0,071 мм. Флотационный цикл включал основную (ОФ) и контрольную (КФ) флотации и две перечистных операции (ПФ-1 и ПФ-2) (Фиг. 1). Реагент-собиратель - смесь талловых масел 70% мас. + 30% мас. реагент Phospholan PE-65. Расход реагента-собирателя 150 г/т.

Результаты приведены в таблице 1.

Пример 2 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру № 1, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфаты оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 40 и соотношением моно- и дизамещенные фосфаты оксиэтилированного карданола (1): (2)= 1,1. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 3 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру № 1, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфаты оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 40 и соотношением (1): (2)= 1,3. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 4 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру № 1, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфаты оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 40 и соотношением (1): (2)= 1,5. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 5 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру № 1, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфат оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 30 и соотношением (1): (2)= 1,3. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 6 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру № 1, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфат оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 10 и соотношением (1): (2)= 1,3. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 7 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру № 1, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфат оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 5 и соотношением (1): (2)= 1,3. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 8 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру № 1, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфат оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 45 и соотношением (1): (2)= 1,3. Результаты приведены в таблице 1.

Из результатов таблицы 1 видно, что использование фосфатов оксиалкилированного карданола, при флотации апатит-нефелиновых руд в открытом цикле обеспечивает прирост извлечения полезного компонента Р₂О₅ в концентрат на 1,3-8,9%. Также преимущество заявляемого способа с использованием фосфатов оксиалкилированного карданола проявляется в характеристиках пены, образующейся в операциях основной флотации и на перечистках при получении апатитового концентрата. Пена хорошо нагружена, имеет достаточный объем и легко разрушается.

Результаты, полученные в открытом цикле, подтверждаются также флотацией апатит-нефелиновой руды в замкнутом цикле, моделирующем фабричный цикл обогащения (шесть последующих примеров, осуществленных из 6 навесок).

Пример 9 (по прототипу).

Испытания проводили на пробе апатит-нефелиновой руды Хибинских месторождений с содержанием 14,1 % Р₂О₅. Флотацию вели в замкнутом цикле с использованием оборотной воды обогатительной фабрики на лабораторной машине ФМП-Л на руде, измельченной до крупности с содержанием 29,8% класса +0,16 мм и 39% класса -0,071 мм. Флотационный цикл включал основную (ОФ) и контрольную (КФ) флотации и две перечистных операции (ПФ-1 и ПФ-2) (Фиг.2). Собиратель - смесь талловых масел 70% мас. + 30% мас. реагент Phospholan PE-65. Расход реагента-собирателя 130 -150 г/т.

Результаты приведены в таблице 2.

Пример 10 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру 9, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфаты оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 5 и соотношением (1): (2)= 1,3. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 11 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру 9, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфаты оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 10 и соотношением (1) : (2) = 1,3. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 12 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру 9, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфаты оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 30 и соотношением (1) : (2) = 1,3. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 13 (по изобретению).

Проводили аналогично примеру 9, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфаты оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 40 и соотношением (1) : (2) = 1,3. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 14 (по изобретению)

Проводили аналогично примеру 9, но в составе собирательной смеси вместо реагента Phospholan PE-65 использованы фосфат оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 45 и соотношением (1) : (2) = 1,3. Результаты приведены в таблице 2.

Из результатов таблицы 2 видно, что использование фосфатов оксиалкилированного карданола, при флотации апатит-нефелиновых руд в закрытом цикле обеспечивает значимый прирост извлечения полезного компонента Р₂О₅ в концентрат. Также преимущество заявляемого способа с использованием фосфатов оксиалкилированного карданола при флотации апатит-нефелиновых руд в закрытом цикле проявляется в характеристиках пены, образующейся в операциях основной флотации и на перечистках при получении апатитового концентрата. Пена хорошо нагружена, имеет достаточный объем и легко разрушается.

Представленные примеры конкретного выполнения подтверждают получение заявленного технического результата - повышение эффективности процессов флотации при обогащении апатитсодержащих руд фосфатами оксиалкилированных фенолов с применением фосфорных эфиров оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве реагента-собирателя. Указанная эффективность обеспечивается приростом извлечения полезного компонента Р₂О₅ в концентрат в процессе флотации, а также улучшение самого процесса флотации за счет повышения качества пены и ее объема.

Таблица 1
Результаты флотации апатит-нефелиновой руды в открытом цикле Номер
примера Показатели флотации Характеристика пены Содержание Р₂О₅, в апатитовом концентрате, мас. % Извлечение в апатитовый концентрат Р₂О₅, мас.% от содержания в руде Содержание Р₂О₅ в хвостах флотации, мас.% ОФ ПФ-2 Кп Ку Кп Ку 1 40,23 81,9 0,62 0,4 0,6 0,4 0,37 2 40,61 84,9 0,57 1,7 0,7 1,3 0,77 3 40,54 84,3 0,58 2,0 0,85 1,2 0,67 4 40,49 84,2 0,59 2,4 0,91 1,1 0,82 5 40,60 85,0 0,57 2,2 0,77 1,1 0,64 6 40,89 90,8 0,55 1,3 0,86 1,6 0,56 7 40,80 88,1 0,56 1,3 0,77 1,4 0,57 8 40,47 84,2 0,60 2,7 0,81 1,2 0,66

Таблица 2
Результаты флотации апатита в замкнутом цикле Номер
примера Показатели флотации Характеристика пены Содержание Р₂О₅, в апатитовом концентрате % Извлечение в апатитовый концентрат Р₂О₅, % от содержания в руде Содержание Р₂О₅ в хвостах флотации, % ОФ ПФ-2 Кп Ку Кп Ку 9 40,09 95,8 0,9 1,6 0,62 2,1 0,66 10 40,20 96,9 0,75 2,7 0,69 2,2 0,69 11 40,22 97,0 0,74 3,2 0,70 2,5 0,73 12 40,15 96,6 0,76 4,3 0,81 2,7 0,76 13 40,12 96,4 0,78 4,4 0,82 2,8 0,80 14 40,10 96,0 0,81 5,8 0,83 2,8 0,82

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к флотационным методам обогащения, и может быть использовано при переработке апатитсодержащих руд. Для обогащения апатитсодержащих руд в процессе флотации предлагается применение фосфорных эфиров оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве реагента-собирателя. Технический результат - повышение эффективности процессов флотации при обогащении апатитсодержащих руд фосфатами оксиалкилированных фенолов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 14 пр.

1. Применение фосфорных эфиров оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве реагента-собирателя для обогащения апатитсодержащих руд в процессе флотации.

2. Применение по п.1, отличающееся тем, что в качестве фосфорных эфиров оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют монозамещенные фосфаты оксиалкилированного карданола и дизамещенные фосфаты оксиалкилированного карданола со степенью оксиэтилирования от 5 до 45.

3. Применение по п.2, отличающееся тем, что соотношение монозамещенных фосфатов оксиалкилированного карданола к дизамещенныым фосфатам оксиалкилированного карданола составляет 1,1-1,5.