Патент на изобретение №2286850

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2286850 (13) C1
(51) МПК

B03D1/02 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.12.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2005119586/03, 23.06.2005

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

23.06.2005

(46) Опубликовано: 10.11.2006

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
US 3830366 А, 20.08.1974. SU 784926 A1, 07.12.1980. SU 1058136 A1, 15.04.1985. SU 1027885 A1, 20.05.1986. SU 1323121 A1, 15.07.1987. RU 2048922 C1, 27.11.1995. RU 2192314 C1, 10.11.2002. СА 2415988 А, 22.08.2003.

Адрес для переписки:

680000, г.Хабаровск, ул. Тургенева, 51, ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДВО РАН

(72) Автор(ы):

Киенко Лидия Андреевна (RU),
Саматова Луиза Андреевна (RU),
Плюснина Людмила Николаевна (RU),
Воронова Ольга Васильевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СТАТУС ГОСУДАРСТВЕННОГО УЧРЕЖДЕНИЯ) (RU)

(54) СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ФЛЮОРИТОВЫХ РУД

(57) Реферат:

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотационном обогащении тонковкрапленных флюоритовых карбонатсодержащих руд. Позволяет повысить степень извлечения флюорита при высоком качестве флюоритового концентрата, обеспечиваемом без подогрева пульпы при одновременном улучшении санитарно-гигиенических условий труда. Способ включает мокрое измельчение руды в присутствии регулятора среды, контактирование с депрессором пустой породы и кондиционирование подготовленной руды с активатором – фторидом щелочного металла и собирателем – тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты, пенную флотацию при обычной температуре с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотационном обогащении тонковкрапленных флюоритовых карбонатсодержащих руд. В настоящее время для удовлетворения возрастающей потребности во флюоритовых концентратах в переработку вовлекаются труднообогатимые, в частности, флюориткарбонатные руды с тонким взаимным прорастанием основного компонента и вмещающей породы и высоким содержанием кальцита. Вдобавок существует трудность флотационного разделения флюорита и кальцита, обусловленная сходством их флотируемости и кристаллохимических свойств вследствие наличия в обоих минералах катионов Са2+.

Известен способ флотации флюоритовых карбонатсодержащих руд [а.с. СССР №1530261, опубл. 23.12.89, БИ №47], включающий предварительное кондиционирование пульпы в щелочной среде с гуматами натрия, модифицированными триэтаноламиновой солью лаурилсульфата, в качестве модификатора и жирнокислотным собирателем и выделение флюорита. Недостатком известного способа является то, что он требует подогрева пульпы и использования многократных операций перечистки с добавлением реагентов, что ведет к дополнительным энергозатратам и значительному расходу реагентов, а при обогащении высококарбонатных руд оказывается недостаточно эффективным.

Известен способ флотации кальцитофлюоритовых руд [пат. РФ №2192314, опубл. 10.11.2002, БИ №31], включающий кондиционирование измельченной руды с жидким стеклом в качестве депрессора пустой породы и жирными кислотами таллового масла в смеси с соапстоком твердым модифицированным. Недостатком известного способа является то, что для получения марочного концентрата (ФФ-92Б) необходима пропарка (60-70°С) чернового концентрата и не менее 7 перечисток с использованием жидкого стекла, что обусловливает высокие энергозатраты и расход реагента.

Наиболее близким к заявляемому является способ обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд [пат. США №3830366, опубл. 20.08.74], включающий мокрое измельчение руды, ее кондиционирование депрессором пустой породы при 80°С и пенную флотацию, осуществляемую в две стадии в присутствии тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспарала-Ф), вводимой в количестве 0,07 фунта на тонну руды на каждой стадии, с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт. Полученный черновой концентрат разбавляют, нагревают до 80°С и подвергают не менее чем пяти перечисткам с использованием тех же самых модификатора и собирателя, при этом общий расход собирателя на тонну руды составляет не менее 0,39 фунта (около 177 г) на тонну руды.

Недостатком способа является необходимость двукратного подогрева пульпы, что обусловливает высокие энергозатраты и тяжелые санитарно-гигиенические условия труда. Кроме того, при переработке бедных флюоритовых руд (менее 50% CaF2) известный способ не может обеспечить достаточной степени извлечения флюорита в концентрат.

Задачей изобретения является создание способа обогащения тонковкрапленных бедных флюоритовых карбонатсодержащих руд с высоким содержанием кальцита, обеспечивающего высокие технологические показатели получения флюоритового концентрата, при одновременном снижении энергозатрат и улучшении санитарно-гигиенических условий труда.

Поставленная задача решается способом обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд, включающим мокрое измельчение и контактирование руды с депрессором пустой породы, кондиционирование подготовленной руды с собирателем – тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты, пенную флотацию с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата, одновременно с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты вводят активатор, в качестве которого используют фторид щелочного металла в количестве не менее 800 г/т руды, а тетранатриевую соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты вводят в количестве не менее 300 г/т руды.

Поставленная задача оптимальным образом решается заявляемым способом при использовании в качестве активатора фторида натрия либо фторида калия.

Установлено, что заявляемый способ флотации является эффективным при его осуществлении при нормальных условиях.

Наиболее предпочтительным с точки зрения эффективности и одновременно экономичности способа является кондиционирование пульпы при температуре 18-28°С.

Способ осуществляют следующим образом.

Руду, подвергнутую мокрому измельчению в присутствии регулятора среды, например кальцинированной соды, до размера, необходимого для пенной флотации, подвергают контактированию с депрессором вмещающей породы, в качестве которого используют, например, концентрат барды твердой (КБТ), активной частью которого являются лигносульфаты.

Затем полученную пульпу кондиционируют при обычной (комнатной) температуре с собирателем – тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты в смеси с активатором (модификатором) – фторидом щелочного металла в течение 5-10 мин. В качестве фторида щелочного металла используют фторид натрия или фторид калия, преимущественно первый, что обусловлено его более низкой стоимостью. При этом экспериментально обоснованное количество собирателя составляет не менее 300 г/т руды, активатора – не менее 800 г/т руды.

Далее проводят основную флотацию во флотационной машине при обычной температуре пульпы в течение 10-12 мин. Пенный продукт основной флотации является черновым флюоритовым концентратом. Камерный продукт направляют в отходы.

Полученный черновой концентрат подвергают нескольким перечисткам без дополнительного введения реагентов, осуществляя лишь разбавление пенных продуктов водой. В зависимости от содержания флюорита в исходной руде может осуществляться от пяти до семи перечисток.

Промпродукты перечисток сгущают и подвергают дополнительной флотации (дофлотации) с введением собирателя в дозировке 10-20 г/т. Пенный продукт дофлотации подсоединяют к пенному продукту основной флотации следующей партии руды.

В заявляемом способе благодаря воздействию используемого активатора, вводимого одновременно с собирателем и подготавливающего флюорит непосредственно перед воздействием собирателя, эффективность флотации обеспечивается практически без подвода тепла извне, т.е. без нагрева пульпы, при обычной температуре.

Ионы F активатора различным образом взаимодействуют с поверхностью минералов флюорита и кальцита.

На поверхности флюорита в силу идентичности и, следовательно, одинаковой размерности аниона минерала (Са2+|F|2) и аниона активатора протекает физико-химический процесс, результатом которого является частичная структурная микроперестройка. Известно, что в поверхностном слое минеральной частицы кристаллическая решетка всегда частично нарушена, поэтому имеются свободные (как положительно заряженные ионы Са2+, так и отрицательно заряженные ионы F) энергетические связи. С введением в пульпу модификатора обеспечивается наличие в ней достаточного количества анионов фтора (F), которые начинают притягивать положительно заряженные ионы кальция. За счет этих сил притяжения в поверхностном слое происходит некоторое смещение катионов кальция флюорита в сторону жидкой фазы. Между анионами фтора активатора и анионами фтора флюорита при этом, наоборот, наблюдается противодействие, результатом чего является отталкивание анионов фтора минерала вглубь кристаллической решетки. В итоге поверхность минерала приобретает выраженный положительный заряд, возрастает энергия свободной катионной связи. При столкновении аниона собирателя с такой поверхностью происходит быстрое взаимодействие с образованием прочного поверхностного соединения, гидрофобизирующего минеральную частицу и способствующего ее вынесению при флотации в пенный продукт.

При взаимодействии с поверхностью кальцита анионы фтора активатора, напротив, оказывают отрицательное влияние, препятствующее контакту собирателя с минералом. Анионная часть молекулы кальцита (СО3 2-) по энергетической характеристике слабее, чем анион фтора, поэтому свободные поверхностные связи Са2+ быстро заполняются анионами фтора. Катионы кальция слоев кристаллической решетки, близлежащих к граничному (второй-третий), тоже, хотя и значительно слабее, будут притягивать более активные (в сравнении с соседствующим с ним СО3 2-) анионы фтора. По этой причине возможно образование у поверхности кальцита довольно плотного фтор-анионного слоя, препятствующего доступу к поверхности минерала анионов собирателя.

При этом важную роль играет одновременная подача собирателя и активатора. В противном случае при продолжительном контакте минерала с активатором в отсутствие в растворе собирателя на поверхности кальцита возможно образование участков с относительно прочным соединением кальция и фтора (флюоритоподобных зон), что может отрицательно сказаться на селективности процесса.

К тому же, на поверхности флюорита в отсутствие собирателя может образоваться уплотненный гидратный слой, препятствующий последующему контакту собирателя с минеральной частицей.

С учетом того, что тетранатриевая соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты проявляет заметную дифференциацию собирательных свойств по отношению к флюориту и кальциту, ее применение совместно с фторидом щелочного металла обеспечивает высокую селективность процесса флотации флюорита из карбонатсодержащих флюоритовых руд и его высокую эффективность без подогрева пульпы.

Таким образом, технический результат заявляемого способа заключается в повышении степени извлечения флюорита из тонковкрапленных бедных руд с высоким содержанием кальцита с получением флюоритового концентрата высокого качества без подогрева пульпы вследствие одновременного воздействия фторида щелочного металла и тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты, вводимых в заявляемых количествах при одновременном существенном снижении энергозатрат. Кроме того, осуществление способа без подогрева позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия труда за счет уменьшения возможных испарений с жидкой фазой пульпы в окружающую атмосферу используемых реагентов, а также компонентов руды.

Примеры конкретного осуществления способа

Флотации подвергали карбонатную руду Вознесенского месторождения, перерабатываемую Ярославским ГОК. Руда содержит 38,59% CaF2 и 8,7% СаСО3. Флотацию осуществляли в условиях исследовательской лаборатории Ярославского ГОК.

Пример 1

Исходную навеску руды измельчают в мельнице мокрого измельчения до крупности 90-92% – 0,044 мм в присутствии карбоната натрия Na2CO3 – 1,5 кг/т. Затем после контактирования измельченной руды с депрессором вмещающей породы – лигносульфатами (КБТ) – 100 г/т осуществляют кондиционирование с собирателем – тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспаралом-Ф) – 450 г/т и активатором – NaF 800 г/т и проводят основную флотацию при обычной температуре пульпы (около 20°С). Концентрат основной флотации шестикратно перечищают без дополнительной подачи реагентов.

Промпродукты перечисток сгущают и подвергают дополнительной флотации (дофлотации) с дозировкой собирателя 10-20 г/т. Пенный продукт дофлотации соединяют с пенным продуктом основной флотации следующей навески руды.

Флотацию осуществляют для 10 навесок руды.

Пример 2

Флотацию осуществляли заявляемым способом, как описано в примере 1, при расходе собирателя 400 г/т.

Пример 3

Одновременно была осуществлена флотация этой же руды Вознесенского месторождения в соответствии со способом-прототипом. Условия флотации и расход реагентов указаны в таблице.

Результаты флотации заявляемым способом в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Результаты испытаний показывают, что извлечение флюорита в концентрат в заявляемом способе составляет 78,78-79,07%, в то время как в прототипе 75,87% (в среднем ниже примерно на 2,8%) при сопоставимом качестве концентрата.

Формула изобретения

1. Способ обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд, включающий мокрое измельчение и контактирование руды с депрессором пустой породы, кондиционирование подготовленной руды с собирателем – тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты, пенную флотацию с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата, отличающийся тем, что одновременно с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты вводят активатор, в качестве которого используют фторид щелочного металла в количестве не менее 800 г/т руды, а тетранатриевую соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты вводят в количестве не менее 300 г/т руды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторида щелочного металла используют фторид натрия либо фторид калия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пенную флотацию проводят при температуре пульпы 18-28°С.

Categories: BD_2286000-2286999