Патент на изобретение №2346749

(54) СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ФЛЮОРИТОВЫХ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩИХ РУД

(57) Реферат:

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотационном обогащении тонковкрапленных флюоритовых карбонатсодержащих руд. Способ обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд включает мокрое измельчение, контактирование руды с депрессором вмещающей породы, кондиционирование подготовленной руды с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты и фторидом щелочного металла, последующую пенную флотацию с выделением концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата. На стадии кондиционирования руды одновременно с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты и фторидом щелочного металла дополнительно вводят жирнокислотные фракции таллового масла в количестве не менее 200 г/т. Тетранатриевую солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты используют в количестве 200-300 г/т руды. Фторид щелочного металла вводят в количестве 500-600 г/т руды на стадии кондиционирования и дополнительно 100-200 г/т на каждой из двух первых перечистных операций. Технический результат – повышение эффективности обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд за счет обеспечения непрерывности и стабильности процесса обогащения, снижения объема и устойчивости образующейся в процессе флотации пены. 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.

Известен способ флотации кальцитофлюоритовых руд, включающий кондиционирование измельченной руды с жидким стеклом в качестве депрессора пустой породы и жирными кислотами таллового масла в смеси с соапстоком твердым модифицированным [1].

Недостатком известного способа является то, что для получения марочного концентрата (ФФ-92Б) необходима пропарка (60-70°С) полученного чернового концентрата и не менее 7 перечисток с использованием жидкого стекла, что обусловливает высокие энергозатраты и расход реагента, а также тяжелые санитарно-гигиенические условия труда.

Известен способ обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд, 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 [2]. Полученный черновой концентрат разбавляют, нагревают до 80°С и подвергают не менее чем пяти перечисткам с использованием упомянутого 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.

Наиболее близким к заявляемому способу является 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 (аспаралом Ф), вводимым в количестве не менее 300 г/т руды, и активатором, в качестве которого используют фторид щелочного металла в количестве не менее 800 г/т руды, последующую пенную флотацию с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата [3].

Недостатком известного способа является образование в ходе пенной флотации большого объема устойчивой пены, которая накапливается в приемных желобах, что затрудняет транспортировку продукта от операции к операции, сопровождается потерей пенных продуктов, не позволяет обеспечить равномерную загрузку технологической схемы. Для нормализации технологического процесса необходима установка специальных пеногасящих устройств, значительное увеличение объемов приемных желобов и транспортирующих труб, использование дополнительных блок-насосов. Однако это усложняет осуществление способа и не позволяет полностью обеспечить непрерывность и стабильность процесса обогащения.

Задачей изобретения является разработка способа обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд, обеспечивающего непрерывность и стабильность процесса обогащения за счет снижения объема и устойчивости образующейся в процессе флотации пены.

Технический результат – повышение эффективности обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд за счет обеспечения непрерывности и стабильности процесса обогащения, снижения объема и устойчивости образующейся в процессе флотации пены.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд, включающем мокрое измельчение и контактирование руды с депрессором пустой породы, кондиционирование подготовленной руды с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты и фторидом щелочного металла, последующую пенную флотацию с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата, на стадии кондиционирования руды одновременно с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты и фторидом щелочного металла дополнительно вводят жирнокислотные фракции таллового масла в количестве не менее 200 г/т руды, при этом тетранатриевую соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты используют в количестве 200-300 г/т руды, фторид щелочного металла вводят в количестве 500-600 г/т руды на стадии кондиционирования и дополнительно в количестве 100-200 г/т руды на каждой из двух первых перечистных операций.

Экспериментально установлено, что оптимальный результат достигается при использовании в качестве фторида щелочного металла фторида натрия либо фторида калия.

Также экспериментально установлено, что 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, обеспечивающего оптимальное раскрытие минеральных зерен, подвергают контактированию с депрессором вмещающей породы, в качестве которого используют, например, концентрат барды твердой, активной частью которого являются лигносульфаты.

Затем полученную пульпу кондиционируют без подогрева, предпочтительно при температуре 18-28°С, в течение 5-10 мин с собирательной смесью, включающей тетранатриевую соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспарал Ф) и жирнокислотные фракции таллового масла в сочетании с активатором – фторидом щелочного металла, преимущественно натрия или калия. Экспериментально обоснованное количество жирнокислотных фракций таллового масла в составе собирательной смеси составляет не менее 200 г/т руды, тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты – 200-300 г/т, фторида щелочного металла – 500-600 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 перечистным операциям с дополнительным введением фторида щелочного металла в количестве 100-200 г/т концентрата на каждой из первых двух перечистных операций. В зависимости от содержания в исходной руде флюорита и кальцита может осуществляться от пяти до семи перечистных операций. Промпродукты перечистных операций сгущают и подвергают дополнительной флотации (дофлотации) с возможным введением собирательной смеси (по необходимости) в дозировке до 20 г/т и фторида щелочного металла до 50 г/т. Пенный продукт дофлотации подсоединяют к пенному продукту основной флотации следующей партии руды.

Высокая избирательность действия тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспарала Ф) по отношению к флюориту обеспечивает необходимую селективность разделения флюорита и кальцита в процессе флотации.

Повышенная устойчивость пенных продуктов при флотации с применением тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспарала Ф) обусловлена гетерополярной структурой ее молекулы: длинный углеводородный радикал ориентируется на границе вода-воздух в воздушную среду и препятствует разрушению воздушного пузырька, а разветвленная полярная группа, состоящая из четырех ветвей (-SO₃Na, -CO-CH₂-CH-COONa, -CHCOONa, -CH₂COONa), удерживает возле себя достаточное количество диполей воды, препятствуя коалесценции (слиянию) воздушных пузырьков. В результате образующийся под воздействием тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспарала Ф) пенный слой обладает высокой устойчивостью.

Жирнокислотные фракции таллового масла представляют собой продукт вакуум-ректификации с водяным паром сырого таллового масла, обогащенный высшими жирными кислотами. Введение в собирательную смесь жирнокислотных фракций таллового масла приводит к «разбавлению» слоя тетранатриевой соли N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспарала Ф) на границе жидкость-воздух, снижению его плотности, а поскольку в составе вводимых жирнокислотных фракций таллового масла отсутствуют кислоты сложного молекулярного строения с несколькими функциональными группами, способными удерживать значительное количество диполей воды, это делает пенный слой более восприимчивым к механическим воздействиям и в конечном итоге обеспечивает снижение объема и устойчивости пены.

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. Способ решает задачу эффективного флотационного разделения флюорита и кальцита в условиях сходства их кристаллохимических и флотационных свойств вследствие наличия в обоих минералах катионов Са²⁺.

Экспериментальными исследованиями установлено, что введение в состав собирательной смеси жирнокислотных фракций таллового масла, действующих на стадии кондиционирования одновременно тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты (аспаралом Ф) и фторидом щелочного металла и выполняющих помимо основной функции функцию пеногасителя, не снижает селективных качеств аспарала Ф как собирателя. На примере карбонатной руды Пограничного месторождения Приморского края было установлено, что концентраты, получаемые предлагаемым способом, содержат не менее 92% флюорита CaF₂ при его извлечении до 77% и не более 1,5% кальцита СаСО₃, при этом извлечение кальцита в хвостовые продукты составляет более 96%.

Кроме того, проведенные экспериментальные исследования показали, что при практически равном качестве флюоритового концентрата (92,45 и 92,65%, соответственно в предлагаемом и известном способе) извлечение флюорита в концентрат по предлагаемому способу несколько выше (77,07% в сравнении с 76,48%).

Предлагаемый способ позволяет легко регулировать показатели обогащения: при снижении извлечения флюорита в концентрат на 1,5-2,5% возможно повышение качества концентрата до содержания флюорита 93,43-93,58%, что в производственных условиях имеет существенное значение.

Таким образом, обеспечивается непрерывность и стабильность процесса обогащения за счет снижения объема и устойчивости образующейся на стадии пенной флотации пены при высоких показателях качества флюоритового концентрата и степени его извлечения. При этом улучшаются и упрощаются условия обслуживания технологической линии обогащения, упрощается аппаратурное оснащение способа за счет выведения из схемы части транспортирующего оборудования (блокнасосов).

Примеры конкретного осуществления способа

Флотации подвергали карбонатную руду Пограничного месторождения Приморского края, перерабатываемую ОАО «Ярославский ГОК» (Русская горнорудная компания). Руда содержит 34,66-35,05% CaF₂ и 9,07-9,30% СаСО₃.

Пример 1

Исходную навеску руды измельчают в мельнице мокрого измельчения до крупности 90-92% – 0,044 мм в присутствии карбоната натрия Na₂СО₃ в количестве 1,0 кг/т. Затем после контактирования измельченной руды с депрессором вмещающей породы – концентратом барды твердой в количестве 150 г/т осуществляют кондиционирование с собирательной смесью, включающей аспарал-Ф – 300 г/т, жирнокислотные фракции таллового масла – 200 г/т, фторид натрия NaF – 600 г/т, и проводят основную флотацию при обычной (комнатной) температуре пульпы (около 20°С). Концентрат основной флотации шестикратно перечищают, при этом в первую и вторую перечистные операции подают фторид натрия в количестве 200 г/т и 100 г/т соответственно.

Промпродукты перечисток сгущают и подвергают дополнительной флотации (дофлотации) с дозировкой собирательной смеси до 20 г/т, фторида натрия до 50 г/т. Пенный продукт дофлотации соединяют с пенным продуктом основной флотации следующей навески руды.

Флотацию осуществляют для 10 навесок руды.

Пример 2

Флотацию осуществляют заявляемым способом, как описано в примере 1, при следующем составе собирательной смеси: аспарал Ф – 200 г/т, жирнокислотные фракции таллового масла – 200 г/т, фторид натрия – 600 г/т. Концентрат основной флотации шестикратно перечищают, при этом в первую и вторую перечистные операции подают фторид натрия в количестве 100 г/т в каждую.

Пример 3

Флотацию осуществляют заявляемым способом, как описано в примере 1, при следующем составе собирательной смеси: аспарал Ф – 200 г/т, жирнокислотные фракции таллового масла – 250 г/т, фторид натрия – 500 г/т. Концентрат основной флотации шестикратно перечищают, при этом в первую и вторую перечистные операции подают фторид натрия в количестве 200 г/т и 100 г/т соответственно.

Пример 4

Одновременно была осуществлена флотация этой же руды Пограничного 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, в которой показаны средние значения содержания и извлечения из 10 опытов.

Условия дофлотации в таблице не представлены.

Источники информации

1. Пат. РФ №2192314, МПК⁷ B03D 1/02; Способ флотации кальцито-флюоритовых руд. Адосик Г.М. и др. Заявитель – Иркутский государственный технический университет; опубл. 10.11.2000 г.

2. Пат. США №3830366, МПК B03D 1/06 (2006.01); Mineral flotation with sulfosuccinamate and depressant. Day А. и др. Заявитель – American Cyanamid Company; опубл. 20.08.74 г.

3. Пат. РФ №2286850, МПК B03D 1/02 (2006.01); Способ обогащения флюоритовых руд. Киенко Л.А. и др. Заявитель – Институт горного дела дальневосточного отделения российской академии наук; опубл. 10.11.2006 г.

Формула изобретения

1. Способ обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд, включающий мокрое измельчение и контактирование руды с депрессором вмещающей породы, кондиционирование подготовленной руды с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты и фторидом щелочного металла, последующую пенную флотацию с выделением флюоритового концентрата в пенный продукт и перечистные операции флотации концентрата, отличающийся тем, что на стадии кондиционирования руды одновременно с тетранатриевой солью N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты и фторидом щелочного металла дополнительно вводят жирнокислотные фракции таллового масла в количестве не менее 200 г/т руды, при этом тетранатриевую соль N-n-октадецил-N-сукциноиласпарагиновой кислоты используют в количестве 200-300 г/т руды, фторид щелочного металла вводят в количестве 500-600 г/т руды на стадии кондиционирования и дополнительно в количестве 100-200 г/т руды на каждой из двух первых перечистных операций.

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.