книги из ГПНТБ / Александрович Х.М. Основы применения реагентов при флотации калийных руд

с формальдегидом в присутствии серной кислоты. Структур­ ная формула его имеет вид

ОН ОН

\ j / \ ^

он

При расходе синтана ПС 15 мг/г глины скорость осветле­ ния глинистой суспензии снижается в 20 раз. Влияние доба-

0 100 ZOO t,MUH

Рис. 98. Изменение скорости осветления (V) 5%-ной глинистой суспензии во времени при различных расходах синтана ПС: 1 — 0; 2 — 3; 3 — 5; 4 — 10; 5 — 15 г/кг н.о.

вок этого реагента на изменение скорости осветления 5%-ной суспензии во времени показано на рис. 98.

Органические реагенты-стабилизаторы эффективно адсор­ бируются на поверхности глинистых частиц. При этом коли­ чество адсорбированного реагента возрастает с ростом кон­ центрации солей в растворе. Это увеличение связано с пере­ ходом на поверхность не только молекул реагента, но и его мицелл. При этом чем выше ионная сила раствора, тем боль­ шая часть реагента переходит в мицеллярное состояние. Ад­ сорбируясь на поверхности глинистых частиц, мицеллы зани­ мают меньшую поверхность, чем то же количество реагента в виде ионов и молекул.

Высокие концентрации синтана и солей в растворе создают условия для укрупнения мицелл, так как последние дегидра­ тируются, теряют защитную оболочку и при столкновении друг с другом агрегируют. Увеличение содержания реагента в растворе также повышает вероятность столкновения мицелл

между собой, вследствие чего растет скорость их укрупнения и высаливания из раствора.

Адсорбируясь на глинистых частицах, органические реа­ генты создают на их поверхности защитные оболочки. Прони­ кая между частицами агрегатов, мицеллы реагента ослаб­ ляют прочность сцепления частиц и служат барьером против коагуляции первичных частиц. В результате этого дисперс­ ность суспензий заметно возрастает, а прочность их структуры падает.

Большинство органических реагентов-пептизаторов наря­ ду с хорошим стабилизирующим и пептизирующим дейст­ вием проявляет также и депрессирующее действие. Некото­ рым недостатком ряда исследованных органических низко­ молекулярных реагентов-стабилизаторов (сульфит-спиртовая барда, синтаны) является повышенное ледообразование в со­ левых растворах.

5. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЕСШЛАМЛИВАНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКОЙ ИХ РЕАГЕНТАМИ-ПЕПТИЗАТОРАМИ

Для достижения высоких показателей флотации обесшламленной руды и снижения расхода реагентов необходимо, чтобы в ходе измельчения калийных солей основная масса глинистого материала диспергировала до тонкодисперсных частиц, а дисперсность оставшегося в руде нерастворимого остатка в дальнейших технологических операциях не изменя­ лась. Высокие концентрации солей в растворе существенно снижают скорость диспергации глинистого материала.

Для предотвращения переизмельчения солей время мокро­ го измельчения руды не может быть большим. Поэтому необ­ ходимо создать такие условия подготовки руды для обес­ шламливания, чтобы за короткое время преобладающая часть глинистого материала перешла в тонкодисперсные частицы, не взаимодействующие с солевыми, а минимальная крупность последних была бы выше крупности глинистых частиц.

В связи с этим представлялось целесообразным повысить эффективность обесшламливания глинистых руд путем пред­ варительной обработки их реагентами-пептизаторами с целью гидрофилизации поверхности глинистых частиц и уменьше­ ния их взаимодействия с солевыми. При подборе реагентовпептизаторов нужно, чтобы они наряду с хорошими диспер­ гирующими свойствами обладали депрессирующим действием и не препятствовали последующему флотационному разделе­ нию солей.

Наиболее эффективно действующими реагентами в насы­ щенном растворе КС1 и NaCl оказались ортофосфаты и поли­ фосфаты натрия, синтаны, щелочные растворы гуминовых кислот, галловая кислота и некоторые другие [396, 397].

Результаты седиментационного анализа смесей тонкодисперсных фракций солевых и глинистых частиц в насыщен­ ном по КС1 и NaCl растворе с добавкой реагентов-пептизато- ров показывают, что последние способствуют раздельному осаждению солевых и глинистых частиц в растворе (рис. 99).

Это подтверждается наличием двух максимумов на дифферен­ циальных кривых распределения

у частиц по крупности. Осаждение глинисто-солевой смеси без пред­ варительной стабилизации глини­

стых частиц реагентами приводит

^2

Рис. 99. Дифференциальные кривые рас­ пределения по крупности глинисто-соле­ вой дисперсии: 1 — исходной; 2 — с до­ бавкой различного количества галловой кислоты

1224 г с р , м »

ксовместному осаждению их с солевыми частицами, что ха­ рактеризуется одним максимумом на кривой распределения.

Очевидно, реагенты-пептизаторы уменьшают степень взаимодействия солевых и глинистых частиц в солевом раст­ воре, способствуя их раздельному осаждению. Отстаивание руды без обработки реагентами происходит с образованием однородного осадка вследствие совместного осаждения частиц, тогда как после обработки реагентами происходит образование двух слоев осадка; солевого и глинистого.

Реагенты-пептизаторы, адсорбируясь на поверхности гли­ нистых частиц, увеличивают их гидрофильность. Образую­ щиеся гидрофильные оболочки разрывают контакт глинистых частиц е солевыми, благодаря чему последние начинают сравнительно быстро осаждаться, отделяясь от стабилизо­ ванной глинистой суспензии. Увеличению скорости осаждения солевых частиц способствует снижение вязкости и прочности структуры при добавках реагентов-пептизаторов.

Все исследованные фосфаты не оказывают влияния на дисперсность солевых суспензий, в то время как при больших добавках синтанов и гуминовых кислот происходит частичная коагуляция солевых частиц. Дисперсность глинистых суспен­ зий, обработанных реагентами-пептизаторами, существенно возрастает, при этом также увеличивается скорость диспер-

Влияние добавок реагентов-петизаторов на скорость диспергации глины в течение 3 мин (Ж : Т=0,6). Выход глинистой фракции <0,1 мм без реагентов 73,25%

гирования зерен глинистых минералов. Этот процесс особен­ но усиливается, если измельчение или оттирка проводится в суспензии с низким соотношением жидкость — твердое (Ж : Т). В табл. 49 представлены результаты по определению скорости диспергации соленосной глины Старобинского калий­ ного месторождения крупностью — 2+ 0,5 жж в насыщенном растворе солей при Ж : Т = 0,6.

Все исследованные реагенты увеличивают скорость дис­ пергации соленосной глины. Проникая в поры и трещины глины, они образуют гидратные оболочки, обладающие рас­ клинивающим действием и способствующие разрыву кон­ такта между частицами.

Из таблицы видно, что меньшая скорость диспергации на­ блюдается в случае применения в качестве пептизатора синтана. Его молекулы и мицеллы имеют значительно большие размеры, чем фосфата натрия, поэтому скорость проникно­ вения их в дефекты частиц глины меньшая, чем у фос­ фатов.

Результаты обесшламливания высокоглинистых калийных солей в зависимости от добавок тринатрийфосфата при одно­ кратном отмучивании глинистых частиц и от добавок щелоч­ ного раствора гуминовых кислот при двукратном отмучива­ нии приведены в табл. 50. Опыты проводили следующим об­

мешалки перемешивали в течение 10 мин. После этого на­ сыщенным солевым раствором разбавляли пульпу до Ж : Т= = 7 и переносили в цилиндр на 500 мл. Спустя 7 мин после начала отстаивания с глубины 25 см сливался слой глинистой суспензии, который отфильтровывался на воронке Бюхнера. В кеке фильтра определялось содержание нерастворимого остатка и хлористого калия.

Характеристика сливов суспензий при отмучивании руды Старобинского месторождения (по твердой фазе)- Ж :Т = 7

Результаты опытов показали, что при введении реагентов-

мового продукта и извлечение из него глинистых частиц уве­ личивается при одновременном снижении содержания хлори­

ливания калийных солей используются центробежные клас­ сификаторы — гидроциклоны. Однако наличие в гидроцикло­ не турбулентных потоков и частичная сепарация в нем зерен по удельному весу, особенно в плотных пульпах, ведут к зна­ чительным потерям хлористого калия в верхнем сливе (со­ держание КС1 ~30% при извлечении его ~10% ).

Применение реагентов-пептизаторов для обесшламлива­ ния глинистых калийных солей в гидроциклоне увеличивает извлечение нерастворимого остатка в слив и снижает потери хлористого калия со шламовым продуктом, что показано в табл. 51.

Приведенные результаты показывают перспективность применения реагентов-пептизаторов для улучшения обес­ шламливания калийных солей в поле центробежных сил. Сравнение этих данных с показателями обесшламливания в классификаторах статического действия показывает, что в аппаратах центробежного действия эффективность реагентовпептизаторов несколько ниже эффекта, получаемого отмучиванием калийной соли в статических условиях. Это обуслов­ лено, вероятно, повышенной турбулентностью потоков в гидроциклоне.

Влияние пептизаторов на обесшламливание руды в гидроциклоне (диаметр гидроциклона 75 мм)

Опыты по флокуляции глинистых суспензий, полученных при механическом обесшламливании в присутствии реаген- тов-пептизаторов, показали, что эти реагенты заметно изме­ няют скорость их осветления. Добавки в суспензию кислых реагентов-пептизаторов усиливают флокулирующее действие ПАА, в то время как пептизаторы со щелочной реакцией спо­ собствуют снижению эффективности ПАА как флокулянта. Исследованные фосфаты пс их способности снижать скорость осветления суспензий глин под действием добавок высоко­ молекулярных флокулянтов можно расположить в ряд:

Ыа3Р04 > Na4P20 7 > (NaP03)e>

> Na2HP04 > Na?H2P20 7 > NaH2P04.

30 60 0,мг/г н.о.

На рис. 100 показано изменение коэффициента эффектив­ ности флокуляции 5%-ной глинистой суспензии под действием ПАА в присутствии некоторых из приведенного выше ряда реагентов. Коэффициент эффективности флокуляции (К) принят нами как отношение скорости осветления исходной, не содержащей пептизатора суспензии к скорости осветления суспензии, обработанной реагентами-пептизаторами, при одних и тех же расходах ПАА.

Применение растворов синтанов для повышения эффек­ тивности обесшламливания калийных солей несколько сни­

показывает, что при одних и тех же расходах ПАА в первом случае достигаются более высокие скорости сгущения гли­ нистых суспензий, чем при применении КМЦ.

Флотация руды, обесшламленной с добавками реагентовпептизаторов, идет при меньших расходах реагенгов-депрес- соров, чем флотация руды, обесшламленной в отсутствие пептизаторов. Пептизаторы, гидрофилизируя поверхность глинистых частиц, сами обладают депрессирующим дейст­ вием.

Таким образом, метод обесшламливания с добавками реагентов-пептизаторов может оказаться весьма эффектив­ ным при переработке калийных руд с высоким содержанием глинистых шламов.

Возможность применения реагентов-пептизаторов в схемах флотационного обогащения калийных руд с повышенным со­ держанием глинистых примесей имеется на ряде предприя­ тий. Так, флотационное обогащение калийных руд Старобинского месторождения, содержащих 5—8% глинистых шламов, на 1-м и 2-м рудоуправлениях комбината «Белорускалий» про­ водится по схеме с предварительным обесшламлизанием руды.

Исходная руда после измельчения в стержневой мельнице до крупности —0,8 мм и классификации на дуговом сите на­ правляется самотеком на двухстадийное обесшламливание в гидроциклоны. Пески гидроциклонов первой стадии (0 500 мм) идут в гидроциклоны второй стадии (0350 мм). Сливы гидро­ циклонов первой и второй стадии направляются в гидроцикло­ ны ( 0 350 мм) для улавливания солевого шлама, а пески гидроциклонов второй стадии после обработки их реагентомдепрессором поступают на флотацию. Сливы гидроциклонов второй стадии направляются на сгущение в радиальные сгус­ тители. С целью повышения эффективности обесшламливания в последнее время вторая стадия обесшламливания проводит­ ся в аппаратах статического действия. Для обработки глини­

стых шламов предполагается использовать противоточную их промывку. В результате этого существенно повысится извле­ чение хлористого калия при обогащении.

По схеме с предварительным обесшламливанием калийных руд и с последующей депрессией глинистых шламов работает ряд зарубежных обогатительных фабрик, в частности фабрика «Теодор» во Франции, перерабатывающая сильвинитовые ру­ ды с содержанием 10% глинистых шламов. Обесшламливание этих руд производится по крупности 50 мк в гидросепарато­ рах-отстойниках с последующей противоточной промывкой глинистого шлама.

ЛИТЕРАТУРА

6.Соликамские карналлиты. Под общ. ред. Н. С. Курнакова. М., 1935.

7.А. Н. А н д р е и ч е в, А. Б. Н у д е л ь м а н . Добыча и переработка

М—Л„ 1936.

12.Е. Э. Р а з у м о в с к а я . Описание соленосной толщи Соликамского

месторождения. Труды ГГРУ ВСНХ СССР, вып. 54. М,—Л., 1931.

т.4, 1960, № 1, 15—19.

16.Сб. «Центры окраски в щелочно-галоидных кристаллах». М., 1958, 12—25.

30.В. Д. К у з н е ц о в . Кристаллы и кристаллизация. М., 1953.

31.О. Д. К а ш к а р о в. Журнал Всесоюзн. хим. общества им. Менде­ леева, т. VII, № 1, 1962.

32.С. И. В о л ь ф к о в и ч, И. Н. Л е п е ш к о в. В сб. «Развитие общей,

Шламы во флотационном процессе. М., 1969.

37. И. А. А н д р ю к о в , А. С. Л е о н т и ч у к, Ю. В. М о р а ч е в с к и й. Добыча и переработка калийных солей. М., 1943.

38.М. М. В и к т о р о в . Графические расчеты в технологии неорганиче­ ских веществ. М., 1972.

39.А. Б. 3 д а н о в с к и й. Галургия. Л., 1972.

44.A. H e i n z. Chemische Technik, 1961, H. 9, 533.

45.O. K r u 11. Bergbautechnik, 1956, 6, N 1.

46. К. Л. C a 3 e p л e H д, И. В. У о p к. Принципы флотации. M., 1958.

47.M. А. Э й г е л е с. Теоретические основы флотации несульфидных минералов. М., 1950.

48.Г. С. Б е р г е р . Флотируемость минералов. М., 1962.

49.X. Ш у б е р т, В. Ш н е й д е р. О роли ассоциации аполярных групп

при адсорбции собирателей. VIII Международный конгресс по обогаще­ нию полезных ископаемых. Л., 1968.

50.Л. И. С т p е м о в с к и й. Горный журнал, 1959, № 2.

51.А. P r e h n . Bergbautechnik, 1956, H. 12, 663.

52.R. В а с h m а n. Internationaler Kongress f. Erzaufbereitung in Goslai. Erzmetall, Beiheft, 1955.

56. В. А. Г л е м б о ц к и й, В. И. К л а с с е н, И. Н. П л а к с и н. Фло­ тация. М., 1961.

57. В. И. К л а с с е н, В. А. М о к р о у с о в. Введение в теорию флота­ ции. М., 1953.

58. С.,И. М и т р о ф а н о в. Селективная флотация. М., 1967.