Способ обогащения слюды и полевого шпата Российский патент 2024 года по МПК B03B7/00 B03D1/02 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых флотацией.

Способ может быть использован в промышленности переработки нерудного минерального сырья при обогащении полевошпатового сырья, содержащего пегматиты, граниты и слюду, методом флотации.

Полевой шпат является распространенным минералом земной коры и занимает около 50% ее состава. В промышленности переработки нерудного минерального сырья он занимает одно из ведущих мест. Полевой шпат применяется в стекольной, строительной, фарфорофаянсовой, литейной, электротехнической, абразивной, электродной и других отраслях промышленности. Слюда также является одним из востребованных полезных ископаемых. Слюдяной концентрат, полученный из флогопита и мусковита, применяется в производстве различных электроизоляционных материалов, например, микалекса и слюдобумаги.

Долгое время полевой шпат добывался без обогащения, так как разрабатывались месторождения без примесей, которые в настоящее время отработаны. Слюда ранее использовалась только крупноразмерная, более +20 мм. Основной метод ее обогащения - это сухая воздушная сепарация по форме. Более мелкая слюда поступала в отвалы предприятий, что значительно снижало показатели ее извлечения.

Обогащение полевых шпатов из пегматитов и гранитов, содержащих слюды, отличается особенностями как с точки зрения технологии, так и по аппаратурному оформлению, причем каждая отрасль промышленности предъявляет свои специфические требования к качеству полевого шпата и слюды.

Источниками получения полевого шпата служат несколько генетических типов пород, для обогащения каждой из которых существует своя технология. Основные генетические типы полевошпатовых пород - это пегматиты, граниты, измененные пегматиты и граниты, полевошпатовые пески и нефелиновые сиениты. Содержание слюд - флогопита, биотита, мусковита характерно для всех перечисленных типов руд, но особенно присуще пегматитам и гранитам, в том числе измененным.

Технологические схемы обогащения полевых шпатов, содержащих слюду, предусматривают дробление и мокрое измельчение, сочетающееся с мокрой классификацией и обесшламливанием, а также с различными операциями гравитационного, воздушного обогащения по форме, флотационного и магнитного обогащения.

Известен способ получения полевошпатового концентрата из хвостов гравитационного обогащения нефелиновых сиенитов (Ревнивцев В.И. Обогащение полевых шпатов и кварца / Ревнивцев В.И., М: Недра, 1970, с. 128). Хвосты гравитационного обогащения измельчаются, обесшламливаются, классифицируются и поступают сначала на слюдяную, а затем на полевошпатовую флотацию. Слюдяная флотация проводится в содовой среде при значении рН=8,5. Полевошпатовая флотация проводится с использованием смеси таллового масла и олеиновой кислоты (в соотношении 2:1).

К числу существенных недостатков известного способа следует отнести низкое извлечение оксида натрия в полевошпатовый концентрат (55%) и высокое содержание железосодержащих примесей, которые после магнитной сепарации высушенного концентрата составляют 0,3-0,5% по содержанию Fe₂O₃.

Также известен способ флотационного выделения железосодержащих слюд из полевошпатовых продуктов (патент SU 1713655 класс B03D 1/01, авторы: Т.Е. Пономарева, К.Е. Рыков, С.А. Зеленая, А.А. Павлов. 23.02.1992 г.). Способ флотационного выделения железосодержащих слюд из полевошпатовых продуктов, включающий обработку продуктов в виде пульпы в щелочной среде смесью анионного и катионного собирателей, подачу алкилдиметилацетаммонийхлоридов в качестве катионного собирателя и отделение железосодержащих слюд в пенный продукт флотации.

К числу существенных недостатков указанного способа следует отнести:

- высокое содержание Fe₂O₃ в полевошпатовом концентрате в пределах 0,46-0,5%.

- недостаточно высокий выход полевошпатового концентрата (до 80%).

Наиболее близким способом обогащения полевого шпата является (патент RU 2744654 С1 класс B03D 1/02 и класс В03В 7/00, авторы: Газалеева Г.И., Назаренко Л.Н., Шихов Н.В., Шишлов О.Ф., Дождиков С.А., 12.03.2021 г.). Способ обогащения полевых шпатов, содержащих нефелиновые сиениты, включающий дробление, измельчение, обесшламливание полевошпатового сырья, при этом флотацию полевошпатового сырья проводят в щелочной среде, создаваемой добавлением кальцинированной соды при значении рН 9,0-9,2, и при добавлении реагентов в следующей последовательности: реагент-депрессор жидкое стекло с расходом 120 г/т, реагент - калийная соль 6-алкилсалициловой кислоты с расходом 450 г/т, реагент - катионный собиратель - ацетат первичного алкиламина с расходом 100 г/т. После флотации проводят двухстадиальную высокоградиентную мокрую магнитную сепарацию камерного продукта, в котором концентрируется полевой шпат, с магнитной индукцией в первой стадии - 1,0 Тл, во второй стадии - 1,4 Тл.

Существенными недостатками данного способа являются:

- его непригодность для обогащения пегматитового и гранитного сырья, содержащего слюды;

- отсутствие возможности выделения слюдяного концентрата методом флотации с заданными реагентными режимами и значением РН;

- необходимость проведения дополнительной высокозатратной магнитной сепарации.

Учитывая отмеченные недостатки прототипа, была разработана и предложена более эффективная технология, отличающаяся тем, что в ней решается техническая задача повышения выхода полевошпатового концентрата при флотации пегматитов и гранитов, содержащих слюду, с одновременным снижением содержания Fe₂O₃ до значения 0,13% и повышением качества и сортности как полевошпатового, так и слюдяного концентратов, повышение содержания SiO₂ в кварцевом концентрате с повышением его качества и сортности.

Указанный результат в заявляемом изобретении достигается тем, что после дробления, измельчения, обешламливания и темноцветной флотации (применяется для выведения в отвальные хвосты минералов пустой породы в голове процесса) пегматитово-гранитного сырья первоначально проводят флотацию слюды в кислой среде, создаваемой подачей серной кислоты при значениях рН 2,4-2,7, и добавлении катионного реагента - собирателя ацетат первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина модифицированный калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты с расходом 180 г/т, с получением пенного и камерного продуктов.

Пенный продукт поступает на перечистную флотацию, проводимую в кислой среде, создаваемой подачей серной кислотой при значениях рН 2,4-2,7, без добавления реагента-собирателя. В результате получают готовый слюдяной концентрат.

Камерный продукт поступает на полевошпатовую флотацию, проводимую в кислой среде, создаваемой плавиковой кислотой при значениях рН - 2,5, и добавлении катионного реагента - собирателя ацетата первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина модифицированного калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты с расходом 180 г/т. В результате полевошпатовой флотации получают полевошпатовый и кварцевый концентраты. Предлагаемый способ флотации слюды и полевого шпата отличается добавлением нового реагента - катионного собирателя - ацетат первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина модифицированный калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты, который отличаются от известных реагентов химическими формулами:

Калийная соль 6-алкилсалициловой кислоты:

Ацетат первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина:

СН₃(СН₂)_nCH₂NH₃CH₃COO, где n=10-12.

Способ осуществляется следующим образом.

Полевошпатовое сырье, содержащее слюду, из пегматитов и гранитов после дробления и измельчения обесшламливают с выделением и отходов крупностью менее 0,042 мм.

Пески гидроциклонов (обесшламленный продукт) подают на темноцветную флотацию. Темноцветную флотацию проводят в следующих режимах: - плотность пульпы - 30-35% твердого, рН - 8,2, талловое масло - 400 г/т, дизельное топливо - 92 г/т, температура пульпы - не менее +15°С, с получением пенного и камерного продуктов

Пенный продукт темноцветной флотации направляется в отвальные хвосты.

Камерный продукт темноцветной флотации после двух операций обесшламливания поступает на основную слюдяную флотацию.

Основная слюдяная флотация производится при содержании твердого в пульпе 25%, рН 2,4-2,7 (создается подачей серной кислоты с расходом 1190 г/т) при подаче реагента - катионного собирателя (ацетат первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина модифицированный калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты) с расходом - 180 г/т.

После основной слюдяной флотации пенный продукт поступает на три последовательные перечистные слюдяные флотации.

Пенный продукт последней перечистной флотационной операции является слюдяным концентратом, камерный продукт всех перечисток выводится в отвальные хвосты. В первую перечистную слюдяную флотацию подается 110 г/т серной кислоты для обеспечения рН 2,4.

Камерный продукт основной слюдяной флотации подается на полевошпатовую флотацию. В полевошпатовой флотации для достижения массовой доли БегОз менее 0,2% без магнитной сепарации обеспечивается содержание твердого в пульпе 24-27 и рН пульпы 2,5 с подачей 2800 г/т плавиковой кислоты (HF). В полевошпатовую флотацию подается реагент - катионный собиратель (ацетат первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина модифицированный калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты) с расходом 180 г/т. Пенный продукт полевошпатовой флотации является полевошпатовым концентратом, камерный продукт - это кварцевый концентрат.

Схема обогащения полевого шпата слюды методом флотации представлена на фиг. 1.

Примеры осуществления способа:

Пример 1

Флотацию полевошпатового сырья, содержащего слюду, проводили с 3-мя реагентами - катионными собирателями:

УКД-84 - ацетат первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина, содержащего 5% масс. калийной соли 6-алкилсалициловой кислоты,

УКД-86 - ацетат первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина, содержащего 15% масс. калийной соли 6-алкилсалициловой кислоты,

УКД-87 - ацетат первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина, содержащего 10% масс. калийной соли 6-алкилсалициловой кислоты,

в сравнении с используемым на предприятии в настоящее время реагентом Флон-2 - ацетат первичного С₈-С₁₈-алкиламина.

Опыт проводили в соответствии со схемой, представленной на фиг. 1. Результаты представлены в таблице 1:

1. Реагенты - катионные собиратели УКД-84, УКД-86 и УКД-87 и реагент Флон - 2 отличаются друг от друга химическим составом.

2. Основная слюдяная флотация и полевошпатовая флотация проведена с расходом исследуемых реагентов - 180 г/т.

3. Наилучшие технологические показатели получены при использовании реагента - катионного собирателя УКД-84. Повысился выход полевошпатового концентрата по отношению к реагенту Флон - 2 с 47,93% до 51,20%, снизилось содержание Fe₂O₃, с 0,15 до 0,13%, повысилось содержание SiO₂ в кварцевом концентрате с 96,50 до 98,13%.

Пример 2

Флотацию полевошпатового сырья, содержащего слюду проводили с 3-мя реагентами - катионными собирателями: УКД-84, УКД-86 и УКД-87 в сравнении с флоном-2, используемым на предприятии в настоящее время.

Опыт проводили в соответствии со схемой, представленной в приложении, фиг. 1. Результаты представлены в таблице 2:

1. Основная слюдяная флотация и полевошпатовая флотация проведена с расходом исследуемых реагентов - 180 г/т.

2. Наилучшие технологические показатели получены при использовании реагента - катионного собирателя УКД-84. Повысился выход полевошпатового концентрата по отношению к реагенту Флон - 2 с 47,96% до 51,00%, снизилось содержание Fe₂O₃, с 0,15 до 0,14%, повысилось содержание SiO₂ в кварцевом концентрате с 96,62 до 98,26%.

Предложенное изобретение относится к обогащению полезных ископаемых флотацией, может быть использовано в промышленности переработки нерудного минерального сырья при обогащении слюды и полевого шпата, содержащего пегматиты и граниты. Способ обогащения слюды и полевого шпата, содержащих пегматиты и граниты, включает дробление, измельчение, обесшламливание и темноцветную флотацию полевошпатового сырья. Осуществляют флотацию слюды в кислой среде, создаваемой подачей серной кислоты при значениях рН 2,4-2,7, и при добавлении катионного реагента-собирателя ацетата первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина, модифицированного калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты с расходом 180 г/т, с получением пенного и камерного продуктов. Направление пенного продукта на перечистную флотацию в кислой среде, создаваемой подачей серной кислоты при значениях рН 2,4-2,7 для получения слюдяного концентрата. Направление камерного продукта на полевошпатовую флотацию в кислой среде, создаваемой подачей плавиковой кислотой при значении рН - 2,5, и при добавлении катионного реагента-собирателя ацетата первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина, модифицированного калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты с расходом 180 г/т, для получения полевошпатового и кварцевого концентратов. Технический результат – повышение выхода полевошпатового концентрата с одновременным снижением содержания Fe₂O₃ до значения 0,13% с повышением качества и сортности как полевошпатового, так и слюдяного концентратов, повышение содержания SiO₂ в кварцевом концентрате на 1,63-1,64% с улучшением его качества и сортности. 1 ил., 2 табл., 2 пр.

Способ обогащения слюды и полевого шпата, содержащих пегматиты и граниты, включающий дробление, измельчение, обесшламливание и темноцветную флотацию полевошпатового сырья, отличающийся тем, что первоначально проводят флотацию слюды в кислой среде, создаваемой подачей серной кислоты при значениях рН 2,4-2,7, и при добавлении катионного реагента-собирателя ацетата первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина, модифицированного калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты с расходом 180 г/т, с получением пенного и камерного продуктов и последующим направлением пенного продукта на перечистную флотацию в кислой среде, создаваемой подачей серной кислоты при значениях рН 2,4-2,7 для получения слюдяного концентрата, направлением камерного продукта на полевошпатовую флотацию в кислой среде, создаваемой подачей плавиковой кислотой при значении рН - 2,5, и при добавлении катионного реагента-собирателя ацетата первичного С₁₂-С₁₄-алкиламина, модифицированного калийной солью 6-алкилсалициловой кислоты с расходом 180 г/т, для получения полевошпатового и кварцевого концентратов.