u_lectures

рН = 4 (вторая стадия) с последующей флотацией доломита при низких значениях рН.

Особый интерес представляют предложенные фирмой Сеса Prochinor (Франция) катионные собиратели, существенно упрощающие технологический процесс при обогащении фосфатно-карбонатных руд США. Особенность этих реагентов состоит в том, что они представляют собой смеси аминов с этераминами.

Заслуживают внимания и японские реагенты фирмы КАО Corporation, которая предлагает в цикле катионной флотации при обогащении флоридских руд эфирные амины и диамины, а также новые высокоизбирательные собиратели, представляющие собой амфотерные соединения типа N-алкилсаркоцинатов.

В качестве депрессоров фосфата при флотации карбонатных руд Флориды [46] предложены алкилфосфоновые кислоты (моноалкилфосфоновые, диалкилфосфоновые и оксиэтилированные дифосфоновые кислоты). Эти депрессоры используются совместно с жирнокислотным собирателем.

Предложен способ повышения селективности флотации магнийсодержащей фосфатно-карбонатной руды [46], использующий неорганические активаторы прямой флотации магнийсодержащих карбонатов: соду, гидроокись аммония, карбонат аммония, известь, углекислый газ. Расходы реагентов бывают следующие, кг/т: соды 0,45, гидроокиси аммония – 0,45, жирнокислотного собирателя – 1,1–1,6, кремнефтористоводородной кислоты – 0,4–0,6, катионного собирателя – 0,1–0,2. Получены концентраты с содержанием 28,4–32,0 % P2O5 и 0,37–0,5 % окиси магния при извлечении до 70 % P2O5. Извлечение окиси магния в карбонатный продукт достигает 92 %.

Повысить селективность флотации апатита можно с помощью собирателей флотола 7,9, аспарала, азотсодержащих реагентов, оксиэтилированных аминов и др. [46].

Высокую селективность разделения апатита и карбонатов кальция и магния обеспечивает сочетание реагента-собирателя таллактама и солей лигносульфоновых кислот в присутствии соды и жидкого стекла. Для повышения эффективности флотации апатита из карбонатных руд предложена собирательная смесь таллактама с ИМ-50, таллактама с талловым маслом и керосином.

Установлено, что селективными собирателями апатита являются реагенты класса дифосфоновых кислот (ОАДФК) – флотол 7,9, флотол 10,13 и др. [46] . Изучена возможность применения N-алкил- и N- ациламинокарбоновых кислот при флотации различных типов фосфатных

181

руд . Показано, что N-ацилированные аминокислоты являются эффективными реагентами при обогащении апатит-карбонатных руд одного из месторождений Украины, Селигдарского, а также при флотации хвостов магнитного обогащения ковдорской руды. Предложены в качестве собирателя при обогащении апатит-карбонатно-силикатных руд моноэфиры алкил (алкенил) янтарных кислот и одноатомных алифатических спиртов.

Наибольший эффект достигается при использовании селективных депрессоров. Так, установлено, что апатит депрессируется фосфатом калия при всех значениях рН, а кальцит только в узком диапазоне в щ е- лочной среде [46].

Для руд месторождения Сокли советскими исследователями разработана технология флотации апатита. Флотация апатита осуществлялась в присутствии жидкого стекла в щелочной среде собирательной смесью, состоящей из лёгкого мазута и различных реагентов,таких как алканоламиды, оксиэтилированные спирты, Enulsoqеv S TH (ФРГ) и Flootore R 500 (Англия). Лучшие результаты получаются, когда флотация апатита осуществляется в нейтральной среде (pH = 7,2) с подачей в осно в- ную операцию жидкого стекла (300–400 г/т), талового масла (400 г/т),солярового масла (1500 г/т) и финского реагента Та-Урат (70 г/т). Возможно получение апатитового концентрата с содержанием 37,7 % P2O5 и 3,07 % (Fe 2O3+ Al2O3) при извлечении 70–72 % P2O5.

Лекция 17

План лекции: 1.Обогащение. Обжиг с последующим гашением [46 c 25-26]

2.Радиометрические методы обогащения [46 c26-27]

3.Схемы обогащения и фабрики [10 c 251-254,46 с27-33]

4.Комплексное использование апатитиовых руд [46 с33-45]

8.4.2. Обжиг с последующем гашением водой

Этот способ используется для обогащения карбонатных руд с небольшим содержанием железа и кремния и интенсивно развивается в ряде стран.

Несмотря на то что это дорогостоящий процесс, для некоторых руд он вполне применим и экономичен. Например, руды, содержащие большое количество карбонатов и тонкую вкрапленность апатита, обычными методами обогащаются плохо, а обжиг с последующим гашением водой и отделением извести дает хорошие показатели [46].

При применении этого метода достигается расчленение фосфат-

182

ных агрегатов до размера мономинеральных зерен без тонкого измельчения.

Доломит и кальцит при обжиге разлагаются с выделением углекислоты, давая твердые продукты в виде извести (CaO) и периклаза (MgO):

CaMg (CO3)2 → CaCO3	+ MgCO3	750–800°C
MgCO3 → MgO + CO2
CaCO3 → CaO + CO2		900–1000 °C

Диссоциация кальцита происходит при температуре 930–1000 °C, диссоциация карбонатов магния протекает при меньшей температуре

(700–800 °C). Обжиг успешно проходит в шахтных печах, во вращающихся печах и в печах с кипящим слоем.

Реакция разложения карбоната является эндотермической и сопровождается потерей в весе обжигаемой руды. Потери при прокаливании в основном слагаются из выделяющейся при диссоциации карбонатов углекислоты. Эти потери включают испаряющуюся воду, выгорающую органику, серу и частично фтор.

Обожженный материал подвергается гашению, а известковое молоко удаляется декантацией и отмывкой свежей водой.

Гашение обожженной руды должно производиться в аппаратах, обеспечивающих сохранение постоянного теплового режима.

Гашение водой переводит окись кальция и магния в гидроокиси:

CaO + H2O → Ca(OH)2

MgO + H2O → Mg(OH)2

Обе реакции имеют экзотермический характер.

Гидроокиси кальция и магния мало растворимы в воде. Объемный вес портландита – Ca(OH)2 значительно меньше объемного веса извести – CaO, т.е. при гашении увеличивается объем рудной массы. Благодаря силам, возникающим при этом, расщепляются агрегаты, состоящие из зерен апатита, извести и периклаза, и создаются благоприятные условия для выделения отдельных зерен полезного минерала, т.е. происходит раскрытие сростков.

Удельный вес портландита составляет 2,25, а апатита – 3,2 г/см3, поэтому их легко разделить дешламацией.

Операция обесшламливания наиболее эффективно происходит в гидроциклоне, т.к. частицы пустой породы, представляющие из себя известь, имеют размер порядка нескольких микрон. Благодаря разнице в удельном весе и крупности между зернами апатита и извести в слив гидроциклона можно выделить бедный по содержанию пятиокиси фосфора

183

продукт.

8.4.3. Радиометрические методы обогащения

Вовлечение в переработку бедных руд требует изыскания способов их предварительного обогащения. Таковыми могут стать радиометрические методы обогащения.

В работе [46] показана перспективность использования для предварительного обогащения руд Ковдорского месторождения фотометрического, радиорезонансного, рентгенолюминесцентного методов и их комбинаций, а также р ассмотрена возможность предварительного обогащения апатитовых руд Хибинских месторождений рентгенолюминесцентным методом.

Бедные апатитовые руды Ханинского рудного поля можно эффективно обогащать фотометрической сепарацией. Выделены светлоокрашенная (хвостовая) фракция, темноцветная (концентрат) и две промежуточные фракции.

8.4.4. Схемы обогащения и фабрики

Обогащение апатитовых руд чаще всего производится с применением флотации (рис. 8.1 - 8.2).

Для ряда апатитовых руд целесообразно предварительное обогащение радиометрическими методами. На рис. 8.2 приведена схема обогащения бедных апатитовых руд Ханинского рудного поля с использованием фотометрической сепарации.

Перспективными, но не достигшими еще достаточно широкого применения как у нас, так и за рубежом, являются схемы тяжелосреднего обогащения в сочетании с флотацией [46].

Широко распространены магнитно-флотационные схемы. Так, для апатитовой руды месторождения Сокли (Финляндия) разработана схема обогащения, включающая дезинтеграцию и глубокое обесшламливание руды, измельченной до 0,2 мм, магнитную сепарацию в слабом магнитном поле для выделения магнетита, раздельную флотацию немагнитной фракции и доизмельченных промежуточных продуктов контрольной и перечистных операций, доводку полученных флотационных концентратов в сильном магнитном поле.

Флотация осуществлялась в присутствии жидкого стекла в щелочной среде собирательной смесью, состоящей из легкого мазута и различных реагентов, таких как алконоламиды, оксиэтилированные

184

Рис. 8.1. Схема флотации ошурковской руды

185

Рис 8.2. Схема обогащения руды с предварительной фотометрической сепарацией

186

спирты, Emulsogev S TH (ФРГ) и Flootore R 500 (Англия). Возможно по-

лучение концентрата с содержанием 37 % P2O5 и 3 % Fe2O3 при извлечении 66 % P2O5. По магнитно-флотационным схемам обогащаются и руды месторождения Мо-U-Раnа (Норвегия), руды, добываемые и перерабатываемые в северной части Швеции (Кируна, Мальмьерчет, Cbannobaara) компанией L КАВ, а также нашего Ковдорского месторождения. Из исходной руды магнитной сепарацией извлекается магнетитовый концентрат. Из немагнитной фракции флотацией получают апатитовый концентрат.

ВСША из гематит-магнетит-апатитовой руды по комбинированной магнитно-флотационной схеме получают четыре концентрата: первоначально из исходной руды магнитной сепарацией – магнетитовый и последовательно флотацией – пиритный, апатитовый и гематитовый.

Обогащение руд месторождения Якупиранга ведется методом флотации, хвосты которой направляются на магнитную сепарацию. Немагнитная фракция используется для производства цемента.

ВУганде месторождение Сукулу содержит апатит-магнетитовые руды. Схема обогащения руды включает первичную промывку, магнитную сепарацию для отделения магнетита, обесшламливание и флотацию апатита. Готовый продукт содержит 40,5– 41,5 % P2O5 и 0,7–1,2 % Fe2О3.

ВРодезии есть руды, имеющие примесь магнетита, которые обогащаются по магнитно-флотационной схеме. Для руды апатитового комплекса Палабора в ЮАР также применяется магнитно-флотационная технология обогащения, предусматривающая магнитную сепарацию для получения магнетитового концентрата и две стадии флотации для разделения медного и фосфатного концентрата.

8.4.5. Комплексное использование апатитовых руд

Часто апатитовые руды содержат, кроме апатитов, ряд ценных минералов, которые практически могут быть полностью использованы для различных производств.

Для структуры минерально-сырьевой базы бывшего СССР характерна узкая сырьевая специализация регионов, ориентированная на эксплуатацию крупных месторождений при низкой комплексности использования недр.

В современных условиях дезинтеграции страны вопросы устранения узкой сырьевой специализации регионов, повышения ресурсного потенциала по видам сырья, которое ранее ввозилось из других республик, приобретают особое значение.

187

Наиболее быстрый и малозатратный способ частичного, а иногда и полного решения этой проблемы– это повышение комплексности использования сырья отрабатываемых месторождений. Так, из Хибинских апатитовых руд можно помимо апатита извлекать нефелин, сфен, эгирин и титаномагнетит.

Нефелиновый концентрат, содержащий 29 % алюминия, 20 % окислов натрия и калия и 43 % кремнезема, является ценнейшим сырьем для получения алюминия, производства стекла, цемента, бесхлорных удобрений, кальцинированной соды. Почти все эти продукты получаются в процессе производства главного компонента нефелина – алюминия. Для этой цели разработан и уже успешно применяется на ряде заводов метод спекания с попутным получением цемента и содопродуктов. Кольским филиалом АН СССР разработан также азотно-кислотный способ комплексной переработки нефелинового концентрата с одновременным получением глинозема, кальцинированной соды, поташа и кремнеземистого остатка, который может найти применение в производстве цемента, строительных материалов и др.

Сфеновый концентрат – это исходное сырье для получения двуокиси титана, себестоимость которой в данном случае может быть минимальной. Кроме того, этот концентрат может быть использован для производства нового стеклокерамического материала – ситалла и химически стойкого стекла.

В настоящее время достигнуты хорошие показатели переработки сфенового концентрата на титановые пигменты и наполнители.

Эгириновый концентрат может быть полезен как добавка припроизводстве керамических изделий, глазурей, стекловолокна, новых строительных материалов (пенокерамзита и др.).

Титаномагнетитовый концентрат, содержащий около 15 % TiO2,

может быть переработан предварительным восстановлением и затем электроплавкой с получением чугуна и титанового шлака, пригодного для получения пигментной TiO2.

Возможны две схемы флотационного выделения нефелина из хвостов апатитовой флотации: обратная флотация (с переводом в пену примесей и получением нефелинового концентрата в виде камерного продукта) и прямая флотация (с получением нефелинового концентрата в виде пенного продукта).

Хвосты апатитовой флотации после классификации и частичного обесшламливания флотируются в сильнощелочной среде (рН = II),создаваемой едким натром. В качестве собирателя используют мыло сырого талового масла (МСТМ). Иногда к нему добавляют сульфатное мыло.

188

В хвостах обратной флотации концентрируется нефелин, разубоженный продуктами его разрушения и полевыми шпатами.

Близкая флотируемость минералов, содержащих в разных количествах алюминий,– нефелина, гидрослюд и полевого шпата – обусловила зависимость содержания глинозема в нефелиновом концентрате от отношения количества кислоторастворимого алюминия (содержащегося в нефелине) к общему количеству алюминия.

Кроме содержания полевых шпатов, получение нефелина обратной флотацией ухудшается при повышении крупности хвостов апатитовой флотации. Этим дополнительно осложняются условия ведения последней. Чем бедней хвосты апатитовой флотации по нефелину, тем тоньше они должны быть измельчены.

Определенный эффект достигается при дофлотации чернового концентрата с переводом в пену нефелина. После активации нефелина ионами Ca2+ (при добавлении хлористого кальция в сильно щелочной среде – pH > 11,0), флотация осуществляется с помощью МСТМ. Здесь от нефелина отделяется значительная часть полевых шпатов.

Одним из наиболее перспективных способов выделение нефелина является его прямая флотация собирателем катионного типа при добавлении кремнефтористого натрия и небольшого времени его контакта с пульпой.

Разделить сфен и эгирин с помощью флотации очень трудно. Исследовательские работы, проведенные на предприятии «Апатит» Г.А. Головановым, А.Д. Масловым и др., показали, что удовлетворительные результаты разделения могут быть получены при оптимальном рН среды и применении определенных сочетаний реагентов-регуляторов. Селективной флотации сфена удается достичь при использовании в качестве реа- гентов-регуляторов (рН = 7–9) уксусно-кислого свинца, кремнефтористого натрия или магния и сульфитно-целлюлозного щелока. При флотации в кислой среде (рН = 2–2,5) избирательно действуют алкилсульфат натрия и хлористыйнатрий. Удовлетворительно флотирует сфен от эгирина собиратель ИМ-50 в присутствии кремнефтористового натрия или магния. При этом получают сфеновый концентрат, содержащий 25–28 % TiO2 при извлечении 85 %.

Был решен вопрос комплексного обогащения ийолит-уртитовых руд [38] (содержание P2O5 было меньше 1,5 %, а сфена – около 5 %). Причем, применение обычного реагентного режима с использованием МСТМ в щелочной среде при активации темноцветных минералов катионами кальция не позволило получить нефелиновый концентрат с содержанием глинозема 27,5 % из-за большого количества здесь эгирина

189

(более 40 %). Только предлагаемая технологическая схема с предварительным выделением апатита и использованием при обратной флотации нефелина сульфонатов в сочетании с МСТМ позволила получить качественные нефелиновый и сфеновый концентраты. Аналогичная технология проверена при комплексном обогащении текущих хвостов АНОФ-2. Результаты положительны.

Нами проведены исследования по комплексному использованию эгирин -апатитового типа руды и апатизированных ийолитов МаймечаКотуйской провинции.

Эгирин-апатитовые руды представляют собой новый, ранее неизвестный, перспективный тип фосфатного сырья. В исследуемых эгиринитах содержится 8–32 % апатита, превалирующим нерудным минералом является моноклинный пироксен (58–62 %). Часть руд содержит еще до 28 % полевого шпата. Пироксен представлен эгирин-авгитом и эгирином.

Апатитизированные ийолиты содержат до 40 % апатита, исследуемая проба – 6,4 % апатита. Преобладающими минералами являются нефелин (28–30 %), слюда (21–22 %) и пироксен (31–33 %). В обломках измененных ийолитов зерна апатита слегка замещаются франколитом. Основная масса пироксена представлена эгирин-диопсидом.

Особенности физических и физико-химических свойств поверхностей минералов эгирин-апатитового типа руд, а также тонкая вкра п- ленность апатита обусловили необходимость применения флотационного способа обогащения.

Удовлетворительное раскрытие зерен апатитовых эгиринитов происходит при измельчении до 50 % класса –0,074 мм. В качестве регулятора флотации принята сода, в качестве депрессора – жидкое стекло.

Испытаны такие собиратели, как мыло дистиллированного таллового масла, кубовые остатки спиртов, высшие жирные спирты, технические жирные кислоты. Последний оказался наиболее эффективным.

С целью повышения показателей основной флотации и эффективности перечисток исследовали действие оксиэтилированных алкифенолов (ОП-4) и оксиэтилированных синтетических спиртов (ОКС-1).

Применение 0П-4 и ОКС-1 в основной флотации резко снижает устойчивость флотационной пены, повышает ее минерализацию, а также увеличивает селективность процесса в основной и перечистных операциях и обеспечивает получение концентратов с содержанием 34–39,9 % P2O5 при извлечении 81–96 %.

Проведены исследования по замене токсичного и трудно биологически разлагаемого реагента ОП-4, используемого в цикле апатитовой флотации при обогащении апатито-нефелиновой руды. Показана эффек-

190