Способ концентрации железосодержащих минералов из руд методом обратной флотации Советский патент 1993 года по МПК B03D1/16 

Изобретение касается способов отделения желательной руды от нежелательной.

При обработке руд, содержащих полезные ископаемые, необходимо отделить нежелательные руды, называемые рудными породами, от желательных руд. Способом выполнения этой задачи является подавление флотации конкретной руды в процессе нормальной флотации. В флотационных системах принято подавлять или направлять вниз нежелательные материалы рудных пород вот время флотации желательной руды или руд. В дифференциальных или реверсивных флотационных системах принято подавлять или направлять вниз руду или руды во время флотации нежелательной рудной породы, т.е. обычная флотационная система, в которой желательная руда или руды флотируют, а рудная порода остается позади и отводится назад.

В типичной схеме флотации руды руду измельчают до размера достаточно мелкого для того, чтобы освободить желательный минерал или минералы от нежелательной рудной породы. Дополнительный этап флотационного процесса включает удаление сверхмелких частиц обесшламливанием. Сверхмелкими частицами обычно считаются частицы, имеющие менее, чем 5-10 мкц в диаметре. Процесс обесшламливания может сопровождаться флокуляцией или за ним может следовать этап флокуляции или любым другим типом этапа выделения в осадок таким, как применение циклонного сепаратора. Этот этап сопровождается этапом флотации на котором материалы рудной породы отделяются от желательного минерала или минералов в присутствии коллекторов и/или пенообразователей.

Опускание обычно выполняется благодаря применению одного или более депрессл

00

со

Jbb -ч

мпЬ

со

ы

соров на этапе флотации. Когда депрессор добавляется в флотационную систему, он усиливает специфическое воздействие на материал для его подавления, тем самым предохраняя его от флотации. Чтобы объяснить это явление выдвигались разные рии, так например, депрессоры, благодаря разным физико-химическим механизмам, таким как поверхностное поглощение, эффекты масса-действие, комплексное образование или т.п., предупреждают образование коллекторного слоя, что депрессоры действуют как растворители на активирующий слой, естественно связанный с минералом, и что депрессоры действуюткак растворители на осадительный слой. Эти теории оказываются взаимосвязанными и в конце концов может быть найдена, точная теория, чтобы включить элементы большинства или всех их и других.., .

Известно применение в несульфидных флотационных системах естественно производных веществ, таких как крахмал, декстрины и смолы в качестве депрессоров. Однако присутствие таких веществ в потоках сточной воды увеличивает потребность в биорзсщепляющем кислороде и потребность в химическом кислороде и, следовательно, создает проблемы контроля за загрязнением. Кроме того, в некоторых странах существует запрет на применение таких веществ, как крахмал, который обладает питательной ценностью в такого типа коммерческом применении, Помимо этого депрессоры типа крахмала требуют сложной предварительной подготовки реагента, способного к химическом разложению, а следовательно, в процессе его хранения требуется контроль за ним.

Для отделения породной руды от желательных материалов обычно применяют созданные синтетические депрессоры. Известно применение в качестве депрессоров при флотации минеральной руды низкомолекулярных полимеров, сополимеров и терполимеров.

Известно использование водорастворимых анионозых, линейных полимерных добавок моноэтиленоненасыщенного соединения и водорастворимых солей его для подавления флотации породной руды.

Известно, что полимеры водорастворимых акриламидных гомополимеров или их сополимеры с акриловой или метакриловой кислотой или их солями применяются в качестве депрессора рудной породы в процессе флотации пены с целью обработки кассмтеритной руды.

Одна из проблем, связанныхс наличием депрессоров, состоит в том, что депрессоры обладают разными уровнями эффективности.в зависимости от условий, в которых

они применяются и минерала, и рудной лор-оды, которые должны быть отделены. Таким образом, необходимы депрессоры, которые обычно применяются при обработке минералов, которые удовлетворяли бы

специфическим нуждам, существующим в горнорудной промышленности, Кроме того, .необходимые депрессоры, которые эффективно подавляли бы флотацию желательного минерала или минералов в процессе

обратной флотации,

Существует еще одна проблема, касающаяся применения депрессоров в реверсивных или дифференциальных флотационных

системах. Из-за несовершенства систем для осаждения минералов некоторая часть желательных минералов может неумышленно утекать вместе с породной рудой. Та часть ценного минерала или минералов, которая

утрачивается с рудной породой, навсегда выпадает из процесса и может иметь значительное экономическое воздействие, Даже небольшие потери .в количестве желательного минерала или.минералов, которые навсегда утекают с породной рудой, могли.бы, следовательно, выразиться в значительных экономических прибылях. Таким образом, особенно необходимым являются депрессоры, применяемые в реверсивной флотационной системе, которые подавляли бы флотацию желательного минерала или минералов до значительной степени, при этом с минимальным воздействием на флотации относящейся к ним рудной породы,

Изобретение представляет собой способ подавления желательного минерала или минералов в процессе флотации. Этот спо- соб включает в дополнение к флотационной системе эффективное количество поликарбоновой кислоты или ее соли для подавления флотации одного или нескольких желательных минералов, облегчая таким образом отделение минералов от нежелатель- ной рудной породы. Способ, в частности,

рекомендуется для использования полиакриловой кислоты или ее соли при отделении минералов окиси железа от силикатов и соответствующих рудных пород в процессе флотации с использованием несульфидных

коллекторов.;

Более конкретно изобретение касэется спо.соба увеличения количества железосодержащего минерала руды е системе обратной флотации, которая включает под- вержение названной руды, содержащей

рудно-породный материал и названный железосодержащий материал, в виде водной кашицы, процессу пенной флотации с добавкой в флотационную систему коллектора рудопородного материала и в качестве дифференциального депрессора для количеств железосодержащего минерала, эффективного количества полиакриловой кислоты или ее соли с целью дифференциального подавления флотации железосодержащего минерала и извлечения концентрированных величин высокожелезосодержащего минерала из нижних флотационных слоев.

Поликарбоновые кислоты или их соли, согласно изобретению, неожиданным образом селективно опускают минералы оксидов железа по сравнению с силикатами и связанной с ними рудной породы.

Поликарбоновые кислоты или их соли, применяемые согласно изобретению, включают любые соответственным образом диспергированные в жидкость полиэлектролиты, имеющие углеводородную основу, несущую множество дополнительных карбоновых групп.

Предпочтительные Поликарбоновые кислоты включают водно-дисперсные полимеры или их соли энионовых мономеров, таких как а, / -этиленоненасыщенные кисло ты, включая, например, акриловую, мета- криловую, фумаровую, малеиновую. кротоновую, итаконовую или цитраконовую кислоты и частичные эфиры а,Д-этиленоне- нзсыщенных поликарбоновых кислот, такие как кислый метилмалеат, кислый этилфума- рат. Предпочтительно, чтобы поликэрбоно- вой кислотой был полимер акриловой кислоты. Если полимер имеет форму соли, предпочтительно, чтобы ионным счетчиком был ион металла I группы или ион аммония. Целесообразно также, чтобы ионным счетчиком был Na или К. Предпочтительно также, чтобы поликарбоновая кислота была в форме соли и полиакрилата натрия.

Поликарбоновые кислотьгили их соли, используемые при осуществлении изобретения, могут иметь любой молекулярный вес, поскольку они обладают эффектом подавления флотации желательных минералов преимущественно для подавления флотации соответствующей рудной породы и поскольку они не обладают по существу флокулирующими свойствами. Имеются основания полагать, что не существует зависимости между молекулярным весом и количеством молекул, обладающих подавляющим эффектом. Целесообразно, чтобы

молекулярный нес был не более, чем 100000 и предпочтительно, чтобы молекулярный вес был не более, чем 50000. Предпочтительно, чтобы молекулярный вес был по мень- 5 шей мере 500 и еще более предпочтительно, чтобы молекулярный вес был по меньшей мере 2000. Целесообразно, чтобы молекулярный вес поликарбоновой кислоты или ее соли был между 4000 и 10000.

0

В практике может применяться любое количество депрессора, который будет подавлять флотацию желательной минеральной руды или руд. Требуемое количество

5 депрессора будет меняться в зависимости от разделяемых минерала и рудной породы и условий флотационного процесса. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере 0,01 кг депрессора использовалось на 1 т

0 флотируемой руды. Более целесообразно,

чтобы по меньшей мере 0.05 кг депрессора

. использовалось на 1 т флотируемой руды.

Предпочтительно также, чтобы не более,

чем 1 кг депрессора использовался на

5 1 т флотируемой руды и еще более предпочтительно, чтобы на 1 т флотируемой руды использовалось не мене, чем 0,5 кг депрессора.

ДепреСсор можно добавлять на любой

0 стадии процесса разделения, поскольку он добавляется до стадии флотации. Предпочтительно добавлять депрессор до или вместе с добавкой коллектора.

5 Депрессоры, используемые для осуществления изобретения эффективны, когда они используются с большим разнообразием коллекторов. Предпочтительно применять коллекторы, содержащие кислород и

0 азот. Еще более предпочтительнее применять аминовые коллекторы. Выбор коллектора будет зависеть от конкретной обрабатываемой руды и типа удаляемой рудной породы.

5 Поликарбоновые кислоты и их соли применяются вообще в качестве депрессоров флотации минералов. Однако, они гораздо более эффективны при подавлении флотации некоторых минералов, чем остальных,

0 и признание этого различия позволяет применять эти депрессоры для отделения желательных минералов от рудной породы. В частности, Поликарбоновые кислоты и их соли эффективны при отдельном подавле5 нии желательного минерала по сравнению с рудной породой. Примеры минеральных руд, которые подавлялись в присутствии поликарбоновых кислот и их солей включают порошкообразное железо, гематит (РезОз). магнетит (, пирит (FeSz). xpoмит(РеСг204),.гетит{а FeO.OH). пирротит (Fei-xS) или любые другие железосодержащие минералы. Предпочтительно, чтобы поликэрбоновые кислоты и их соли, применялись для подавления флотации железного порошка, гетита, гематита или магнетита.

В предпочтительном примере исполнения депрессоры - поликарбоновые кислоты используются для усиления отделения железосодержащих минералов, преимущественно окислов железа или железного порошка, от силикатной рудной породы дифференциальным подавлением флотации железосодержащих минералов относительно минералов силикатной рудной породы. Одной из проблем, связанных с отделением железосодержащих минералов от силикатной рудной породы является тенденция железосодержащих минералов и силикатов флотировать при подобных условиях. Таким образом, способ направлен на методику усиления разных характеристик железосодержащих минералов по сравнению с силикатной рудной породой.

Степень, до которой железосодержащие минералы подавляются, может быть любой, которая обеспечит достаточное разделение железа и силикатной рудной породы. Степень достигаемого подавления рассчитывается определением весового процента конкретного минерала или рудной породы, флотирующей в отсутствии любого депрессора и измерением весового процента в присутствии депрессора. Последнее значение высчитывается из первого, разность делится на весовой процент флотирующего без депрессора и это значение умножается на 100 для получения процента подавления. Предпочтительно, чтобы подавление флотации железосодержащих минеральных рудбыло по меньшей мере равно 5% за счет применения депрессора в процессе флотации в условиях почти близких условиям современной обработки минеральной руды. Еще предпочтительнее, чтобы подавление составляло по меньшей мере 10%, а более предпочтительно 12%. Целесообразно, чтобы флотация силикатной рудной породы подавлялась не более, чем на 7,5%. Еще предпочтительнее, чтобы флотация силикатной рудной породы подавлялась не более, чем на 5%.

Порядок проведения эксперимента для примеров 1-16..

Следующий общий порядок проведения эксперимента применяется в примерах 1- 16 для определения в лабораторных условиях подавляющего эффекта полиакрилата натрия на гематит и силикаты. :

150 мл деионизированной воды, поместили в 250 мл стеклянный химический стакан. В качестве буферного электролита добавляли 2,0 мл 0,10 молярного раствора нитрата калия. рН раствора довели до 10 добавкой 0,01 N соляной кислоты и 0.10N NaOH. Затем, для проверки добавляли 1,00 г минерала.

В взвесь прибавили дополнительно де0 ионизированную воду. В этих экспериментах, целью которых было определение эффекта депрессора в воде, содержащей ионы кальция, для доведения концентрации ионов кальция примерно до 1000 ррт было

5 достаточным введение 11,1%-ного раствора хлорида кальция в кашицу с последующим пятиминутным периодом кондиционирования. После этой добавки добавляли 0,2 мл 1,0%-ного раствора депрессора - полиакри0 лата натрия в воде с последующим вторым пятиминутным периодом кондиционирования. В этих лабораторных условиях высокая концентрация депрессора обусловлена применением чистых минералов. Наконец, до5 бавляли около 1,0 мл коллектора, также с последующим пятиминутным периодом кондиционирования. При кондиционировании проводился контроль за рН и его значение при необходимости регулировалось с

0 помощью 0,1N HCI и 0,ЮММэОН. Конечный объем взвеси после всех добавок составил 180 мл.

Кашицу поместили в трубку Halilmond, предназначенную для образования с осно-5 вании 180 мл трубки пустотелой игольчатой формы для того, чтобы в кашицу могли входить воздушные пузырьки. На спускающемся крыле, кроме того размещен пластмассовый колпак для сбора флотиру0 ющего материала,

После переноса кашицы в трубку Hallimond через отверстие трубки в течение 10 мин был создан вакуум в пять дюймов ртутного столба. Этот вакуум позволяет воз5 душным пузырькам сходить через полую иглу, вставленную в основание трубки. При флотации минералы перемешивались магнитной мешалкой, установленной на 200 об/мин, f Флотирующий и нефлотирующий мате0. риалы были отфильтрованы из кашицы и высушены в печи при 100°С, после чего они был взвешены.

После каждого испытаний все оборудование промывалось концентрированной

5 НС и прополаскивалось O.lON NaOH и деионизированной водой..

Примеры 1-10. В табл. 1 приведены данные, полученные при проведении описанного еыше порядка экспериментоз, В каждом случае 1,00 будет представлять

весь плавающий минерал. Таким образом, запись 0,75 означает, что плавающими были 75% присутствующего минерала. Уменьшение процентной флотации определяется следующим образом:

(А - В)/А х 100.

где А - количество флотирующего минерала без добавки депрессора - полиакрмлата на- трия;

В - количество флотирующего минерала с добавкой депрессора - полиакрилата натрия.

Данные, представленные в табл.1, пока- зывают эффективность полиакрилата натрия в количестве общего депрессора. В каждом случае гематит подавлялся значительно больше, чем окись кремния. Как указывалось выше; данные в табл.1 были получены в лабораторных условиях.

Примеры 11-30. Влияние депрессора полиакрилата натрия на флотацию гематита и окиси кремния.

Образцы железной руды из Северного Мичигана были разделены на 600-граммовые партии. Образцы представляют собой по существу материал - меш.(-И49 мкм), полученный, просеиванием образца шахтной выработки с последующим уменьшением размера до -10 меш. (-2 мм), используя стадийное дробление. Затем образцы измельчались в 8-10 дюймовой стержневой мельнице, содержащей 26 прутков разного диаметра:

два 1,25 дюйма

восемь 0,75 дюйма .

четыре 0,5 дюйма

десять 0,375 дюйма и два 0,25 дюйма.

Полый вес прутков составляет между 9350 г и 9450 г,

Каждый образец загружался в мельницу с повторным использованием воды для получения массы плотностью 60 мас.% твердого вещества. Затем добавили 0,447 кг/т (вес твердого вещества) NaOH раствора и 0,0447 кг/т (вес твердого вещества) раствора силиката натрия, и измельчали образец в течение 43 мин вращением мельницы с постоянной скоростью 54 оборота в мину- ту.

По окончании измельчения масса вымывается из мельницы и разбавляете в 8-литровом обесшламленном сосуде примерно до 7 мас.% твердого вещества, используя вторично мельничную воду. рН суспензии минерала контролируется и поддерживается больше, чем 10,0 добавкой 0..10N NaOH или 0.10N HCI, в зависимости от необходимости. Затем в массу добавляется 0.11 кг/т

(вес твердого вещества) раствора кускового крахмала и масса кондиционируется в течение двух минут с применением скалки. Массу оставляют для осаждения в течение 15 мин и затем плавающая сверху грань откачивается сифоном вниз до отметки уровня 0,2л.

Освобожденная от грязи хлопьевидная масса переносится в флотационный элемент Wemco и разбавляется примерно до 2500 мл вторичной мельничной водой с доведением уровня рН до 11,0 добавкой 0,10N NaOH или 0.10N HCI, при необходимости. Затем, в массу добавляется 0,447 кг/т (вес твердого вещества) раствора кускового крахмала и масса кондиционируется в течение двух минут. Температура массы около 3°С. Соответствующее количество полиакрилата натрия в виде водного раствора добавляется в массу. Затем в массу добавляют соответствующее количество коллектора амина алкилового эфира при перемешивании со скоростью в соответствующее число оборотов в минуту (об/мин). После завершения добавки коллектора воздушный клапан флотационной машины открывается и пена удаляется и собирается в течение периода более трех минут. Оставшаяся масса в флотационной машине (необработанный концентрат) и пенный концентрат фильтруются, высушиваются и взвешиваются.

Данные, полученные в примерах 11-30 представлены в таблице 2. Как и в примерах 1-10 запись 1,00 будет показывать, что все перечисленные минералы флотирующие, Снижение процента флотации определяется также, как указывалось в примерах 1-10.

Данные, приведенные в таблице 2, показывают подавляющее воздействие разных количеств полиакрилата натрия на флотацию гематита и окиси кремния в условиях, которые очень близки условиям современной обработки минерала. Подавляющее воздействие на флотацию гемати та значительно сильнее, чем воздействие на флотацию окиси кремния. Данные.пока- зывают также, что подавляющее воздействие на гематит возрастает вообще с увеличением количества депрессора. В случае окиси кремния применявшееся количество депрессора не имело соответствующего эффекта на отмеченную степень подавления.

Формула изобретения 1. Способ концентрации железосодержащих минералов из руд методом обратной флотации, включающий пульпирование руды, обработку коллектором минералов пустой породы, депрессором железосодержащих минералов и флотацию минералов пустой породы с получением железосодержащего концентрата камерным продуктом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения технологических показателей процесса, в качестве депрессора железосодержащих минералов используют полиакриловую кислоту или ее соль с мол.м, 100000 или меньше, используемой в количестве не менее 0,01 кг и не более 1 кг на t т руды,

2. Способно п.1, от п и ч а ю щ и и с я тем. что используют полиакриловую кйс0

лоту или ее соль с мол,м,25000 или меньше.

3.Способ по п;1, отличающий с я тем/что используют полиакриловую кислоту или ее соль с мол.м. от 4000 до 10000.

4.Способ по п.1. о т л и ч а ю щи и с я тем, что полиакриловую кислоту применяют в виде соли.

5.Способ по п.4, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве соли полиакриловой кислоты используют лолиакрилат натрия.

6.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что полиакриловую кислоту или ее соль используют в количестве не менее 0,005 и не более 0,5 кг на 1 т руды.

Использование: обогащение полезных ископаемых. Сущность изобретения: способ концентрации железосодержащих минералов из руд методом обратной флотации включает пульпирование руды, обработку коллектором минералов пустой породы, депрессором железосодержащих минералов и флотацию минералов пустой породы с получением железосодержащего концентрата камерным продуктом, в качестве депрессора железосодержащих минералов используют полиакриловую кислоту или ее соль с оптимальном молекулярной массой и в оптимальном количестве. 5 з.п.ф-лы, 2 табл.

Примечание, а- ЮООппмСа ;б-|000ппм Са и 2,0 кг/т раствора полиакрилата натрия; с - % уменьшения флотации с добавкой полиакрилата натрия.

Т а б л и ц а 1

Примечание, количество флотирующего минерала:

процент снижения флотации с добавкой полиакрилата натрия.

Таблица 2