Способ флотационно-химического обогащения природных фосфоритов Советский патент 1992 года по МПК B03D1/02 C05B11/04 

Изобретение относится к технологии обогащения природных труднообогатимых кварц-карбонатсодержащих фосфоритовых руд и может быть использовано прй7ТрЬиз- водстве минеральных удобрений.

Известен способ получения фосфорного удобрения длительного действия, включающий размол фосфатного сырья,

ТТWH HB Wb.,,

пульпированиё, анионную флотацию в присутствии флотореагента с последуТбщйм Сгущением суспензии и отделением Ъоды флотационного цикла, обработку сгущенно- го продукта серно.й кислотой ка тйонную флотацию с получением концен фат Го ра- ботку концентрата фосфорной кислотой, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что обработанный серной кислотой сгущенный продукт смешивают с

оборотной водой флотационного цикла, нейтрализуют содой до рН 6-8 и после отделения пенного продукта подают на катион- ную флотацию с последующей обработкой концентрата фосфорной кислотой.

Недостатками указанного способа являются необходимость расходов соды для ней- трализации жидкой фазы сгущенного продукта и необходимость больших расходов серной кислоты в операции кислотной обработки сгущенного продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ флотационно-химического обогащения природных фосфоритов, включающий размол фосфатного сырья, пульпированиё, анионную флотацию с получением чернового фосфоритового концентрата, сгущение

4

§

00 СА) О

суспензии и обработку фосфорной кислотой фосфоритового концентрата, отличающийся тем, что сгущенный черновой фосфоритовый концентрат предварительно обрабатывают серной кислотой при температуре 30-80° С, Т:Ж 1:2-3 до рН 2,5-4,0, образовавшийся при сернокислотной обработке гипс и минералы пустой породы отделяют при флотационной доводке чернового концентрата с применением катионоактивного собирателя при рН 7-8, а получаемый фосфоритовый концентрат перерабатывают на минеральные удобрения путем разложения концентрата фосфорной кислотой.

Этот способ принят нами за прототип. Недостатками прототипа является необходимость больших расходов серной кислоты в процессе кислотной обработки сгущенной суспензии после анионной флотации (расход H2S04 составляет 150-200 кг/т руды) и недостаточно высокое извлечение P20s в фосфоритовый концентрат.

Целью изобретения является сокращение расходов серной кислоты в процессе получения фосфоритового концентрата и повышение извлечения PaOs в концентрат.

Поставленная цель достигается тем, что руду после пульпирования подвергают обес- шламливанию с получением песков и шла- мов, сернокислотной обработке подвергают шламы с получением суспензии, перед кати- онной флотацией в процесс вводят суспензию после сернокислотной обработки шламов при соотношении с жидкой фазой флотационного цикла от 0,5:1,0 до 0,5:1,5.

По имеющимся у заявителя данным, в известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с отличительными признаками изобретения, что позволяет сделать вывод о их соответствии критерию существенного отличия.

Для иллюстрации преимуществ изобретения авторы приводят примеры его осуществления в условиях, сопоставимых с условиями осуществления прототипа, но при направлении в операцию кислотной обработки только шламов, получаемых при обесшламливании руды после пульпирования. Примеры осуществления изобретения приводятся при различных значениях соотношения между массой суспензии после сернокислотной обработки шламор и массой жидкой фазы флотационного цикла.

Пример 1. 1000 г фосфатного сырья с содержанием P20s 7,8% измельчают последовательно в щековой дробилке и в шаровой мельнице до крупности 65% класса 0,074 мм, перед измельчением в шаровой мельнице руду пульпируют.

Полученную суспензию подвергают обесшламливанию в гидроциклоне по классу - 0,03 мм. Шламы после гидроциклона в количестве 182 г (выход шламов составляет

18,2% от массы исходной руды) поступают в реактор для обработки серной кислотой. Кислотную обработку шламов осуществляют при 60°С, ,5, в течение 35 мин, при рН 3,2. Концентрация серной кислоты в

жидкой фазе пульпы составляет 1,40%, а расход серной кислоты составляет 6,4 кг/т исходной руды.

Пески гидроциклона поступают на анионную флотацию, которую осуществляют с

применением в качестве флотореагентов таллового масла и керосина. Количество чернового фосфоритового концентрата анионной флотации составляет 246 г, в пересчете на сухой продукт, а содержание РаОб в

черновом концентрате составляет 27%.

Черновой фосфоритовый концентрат подвергают сгущению в гидроциклоне до содержания твердого 65%, после чего черновой концентрат поступает на катионную

флотацию. Перед катионной флотацией в процесс подают часть суспензии после сернокислотной обработки шламов в количестве 245 см3 и осуществляют смешение подаваемой суспензии с жидкой фазой флотационного цикла.

Катионную флотацию осуществляют при Т:Ж 1:2, продолжительности флотации 5 мин, соотношение между массой суспензии после сернокислотной обработки шламов и массой жидкой фазы флотационного цикла 1:1. В качестве собирателя при катионной флотации применяют собиратель АНП (смесь высокомолекулярных первичных и третичных аминов с длиной цепи Ci2-Ci8). В процессе катионной флотации кварц и другие минералы пустой породы извлекаются в пенный продукт, а камерным продуктом получают фосфоритовый концентрат в количестве 210 г, в пересчете на сухое вещество. содержащий 32.0% P20s щ и 16,0% Р205ус;.

Пример 2. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но объем суспензии после сернокислотной обработки

шламов, подаваемой в операцию катионной флотации, составляет 165 см , а соотношение между массой суспензии после сернокислотной обработки шламов и массой жидкой фазы флотационного цикла составляетО,5:1,0. Масса фосфоритового концентрата катионной флотации составляет 211 г, в пересчете на сухое вещество, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составляет: 31.9% P20s° щи 16,0% Р205усв.

Пример 3. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в операцию кэтионной флотации, составляет 295 см , а соотноше- ние между массой суспензии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла составляет 1,5:1,0.

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации в пересчете на сухое вё- щество составляет 209 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составляет: 32.2% Р205общ и 16,1% Р205усв.

Пример 4. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но объем сус- пензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в операцию катионной флотации, составляет 305 см , а соотношение между массой суспензии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла составляет 1,6:1,0.

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 223 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составля- ет: 28,3% Р205общ и 13,3% Р205усв.

Пример 5. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но объем суспензии раствора после сернокислогной обработки шламов, подаваемой в операцию катионной флотации, составляет 140 см , а соотношение между массой сУс Яе нз ии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла сбСта в- ляет 0,4:1.

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации составляет 190 г, а содержанием пятиокиси фосфора в концентрате составляет: 28.6% Р205общи 13,4% Р205усв.

Пример 6. Реализуют гго методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку шламов осуществляют при 30°С, , в течение 30 мин , при рН 2,5. Концентрация серной кислоты в жиДкой фазе пульпы составляет 1,0%, а расход СерТной кислоты составляет 5,5 кг/т исходной руды.

Масса фосфоритового конЦ ёнтр ат катионной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 214 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрат е сс:Ста вл я- етЗО.0% Р205° щи 14,0% Р205усв.

Пример 7. Реализуют по метб дйкё, приведенной в примере 1, но кислотную обработку осуществляют при 30°С, , втечениеЗОмин , при рН 2,5, концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 1,0% (расход серной кислоты - 5,5 кг/т исходной руды), а объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в операцию катионной флотации, составляет

165 см3 (соотношение между массой суспензии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла 0,5:1,0).

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации в пересчете на сухое вещество, составляет 213 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате, составляет: 30,1% Р205общи 14.0% Р205усв.

ГГр и м е р 8. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку осуществляют при 30°С. , в течение 30 мин , при ph 2,5, концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 1,0% (расход серной кислоты - 5,5 кг/т исходной руды), а объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в операцию катионной флотации, составляет 295 см (соотношение между массой суспензии после сернокислотной обрабортки и массой жидкой фазы флотационного цикла -1,5:1,0)

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 214 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составляет: 30,0% Р205общ и 14,0% Р205усв.

Пример 9 Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку осуществляют при 30°С, , в течение 30 мин , при рН 2,5, концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 1,0% (расход серной кислоты - 5,5 кг/т исходной руды), а объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, поступающей в операцию катионной флотации составляет 305 см (соотношение между массой суспензии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла - 1,6:1,0).

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 226 г. а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составляет 27,9% Р205°Ьщ и 13,1 % Р205усв.

Пример 10. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку осуществляют при 30°С, . в течение 30 мин , при рН 2,5, концентрации кислоты в жидкой фазе пульпы 1,0% (расход серной кислоты - 5,5 кг/т исходной руды), а объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, поступающий в операцию катион ной флотации, составляет 140см (соотношение между массой суспензии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла 0,4:1,0).

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 188 г, а содержание

пятиокиси фосфора в концентрате составляет: 28,1% PzOs061 13,2% Р205усв.

Пример 11. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку шламов осуществляют при 80°С. , в течение 40 мин , при рН 4,0. Концентрация серной кислоты в жидкой фазе пульпы составляет 2,0%, а расход серной кислоты составляет 7,3 кг/т исходной руды.

Масса фосфоритового концентрата ка- тиОнной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 205 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составляет 34.8% Р205° щи 18.0% Р205усв.

Пример 12. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку осуществляют при 80°С, , в течение 40 мин , при рН 4,0, концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 2,0% (расход серной кислоты - 7,3 кг/т исходной руды), а объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в операцию катионной флотации, составляет 165 см (соотношение между массой суспензии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла 0,5:1,0).

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации составляет 203 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составляет: 35,0% Р205°6щ и 18,0% Р205усв.

Пример 13. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку осуществляют при 80°С, , в течение 40 мин , при рН 4,0 концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 2,0% (расход серной кислоты - 7,3 кг/т исходной руды), а объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в операцию катионной флотации, составляет 295 см (соотношение между массой суспензии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла 1,5:1,0), причем в качестве собирателя при катионной флотации применяют смесь первичных алифатических аминов с длиной цепи , с преобладанием доли фракций Сю-С14(76%).

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 206 г, а содержание лятиокиси фосфора в концентрате составляет 34,7% Р2050 щи 17,9% Р205усв.

Пример 14. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку осуществляют при 80°С, , в течение 40 мин. при рН 4,0, концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 2,0% (расход серной кислоты 7,3 кг/т исходной руды), а объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в

операцию катионной флотации, составляет 305 см3 (соотношение между массой суспензий после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного

цикла- 1,6:1.0).

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 220 г. а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составля0 ет 29,0% Р2О5°Ъщ и 13,5% Р205усв.

Пример 15. Реализуют по методике, приведенной в примере 1, но кислотную обработку осуществляют при 80°С, , в течение 40 мин, при рН 4,0 (расход серной

5 кислоты - 7,3 кг/т исходной руды), а объем суспензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в катионную флотацию, составляет 140 см3 (соотношение между массой суспензии после сернокислотной

0 обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла 0,4:1.0).

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации составляет 194 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате

5 составляет: 29.2% Р205общ и 13,7% Р205усв. Пример 16. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но в качестве собирателя при катионной флотации применяют смесь первичных алифатиче0 ских аминов с длиной цепи Св-С2о, с преобладанием доли фракций (76%).

Масса фосфоритового концентрата катионной флотации составляет 210 г, в пересчете на сухое вещество, а содержание

5 пятиокиси фосфора в концентрате составляет: 32,0% Р205общ и 16,0% Р205усв.

Пример 17. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но раствор после сернокислотной обработки шламов в

0 операцию катионной флотации не подается. Масса фосфоритового концентрата катионной флотации, в пересчете на сухое вещество, составляет 186 г, а содержание пятиокиси фосфора в концентрате составля5 ет27,7% Р205°Вщи 13,1% P2OsycB.

Результаты осуществления изобретения (данные приведенные в примерах N° 1-17), а также данные по прототипу приведены в табл.1.

0 Как видно из таблицы, осуществление изобретения позволяет получить концентрат, содержание в котором Р20506щ и Р205усв находятся на уровне,близком либо аналогичном достигаемому при получении

5 концентрата по способу - прототипу, причем расход серной кислоты при реализации настоящего изобретения значительно снижается (табл. 1).

Данные, приведенные в таблице также показывают, что оптимальное соотношение

между массой суспензии после сернокислотной обработки шламов, подаваемой в операцию катионной флотации для депрессии фосфорита, и массой жидкой фазы флотационного цикла составляет от 0,5:1,0 до 0,5:1.5. Осуществление процесса катионной флотации при более высоких либо при более низких значениях этого соотношения приводит к снижению качества концентрата.

Из таблицы видно, что при осуществле- нии изобретения в оптимальной области соотношения между массой суспензии после сернокислотной обработки и массой жидкой фазы флотационного цикла (от 0,5:1,0 до 1,5:1,0) происходит увеличение извлечения P2U5 в концентрат на 2-6%.

Данные, приведенные в примерах № 13, 1 б и п других представленных примерах (см. табл.) показывают, что настоящее изобретение реализуется при применении в качестве собирателя катионной флотации аминов различного состава.

Таким образом, как видно из представленных данных, осуществление изобретения позволяет резко сократить расход серной кислоты, по сравнению со способом-прототипом, при сохранении высокого качества пол- учаемых фосфоритовых концентратов (содержание в концентраторе PaOs щ 30- 35%; содержание Р20бусв 14-18%) и повыше- нии извлечения РаОз в концентрат.

Получаемые по предлагаемому способу фосфоритовые концентраты имеют химический состав (содержание Р205общ и Р205усв), позволяющие переработать данные кон- центраты в фосфорные удобрения длительного действия известными способами, например тем, который предлагается в прототипе.

Экономический эффект от внедрения изобретения будет получен за счет сокращения расходов серной кислоты в процессе пол: учения фосфоритового концентрата, достигаемого путем исключения стадии кислотной обработки чернового фосфоритового концентрата анионной флотации и введения взамен операции кислотной обработки шламов, требующей значительно меньших расходов H2S04. Экономический эффект от внедрения изобретения будет получен также за счет повышения извлечения PzOs в фосфоритовый концентрат.

Формула изобретения Способ флотационно-химического обогащения природных фосфоритов, включающий размол фосфатного сырья, пульпирование, анионную флотацию с получением чернового фосфоритового концентрата, доводку чернового фосфоритового концентрата катионной флотацией и сернокислотную обработку, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода серной кислоты и повышения извлечения PaOs в фосфоритовый концентрат, после пульпирования руду подвергают обесшламливанию с получением песков и шламов, сернокислотной обработке подвергают шламы с получением суспензии, перед катионной флотацией в процесс вводят суспензию после сернокислотной обработки шламов при соотношении с жидкой фазой флотационного цикла от 0,5:1,0 до 0,5:1,5.

Осувествление изобретения

Использование: при производстве минеральных удобрений. Способ флотацион- но-химического обогащения природных фосфоритов включает размол фосфатного сырья, пульпированиё, анионную флотацию с получением чернового фосфоритового концентрата и доводку чернового фосфоритового концентрата катионной флотацией, сернокислотную обработку. После пульпирования руду подвергают обесшламливанию с получением песков и шламов, сернокислотной обработке подвергают шламы с получением суспензии, перед катионной флотацией в процесс вводят суспензию после сернокислотной обработки шламов при соотношении с жидкой фазой флотационного цикла от 0,5:1 до 0,5:1,5 1 табл. Ј