книги / Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты

10.3.5. Флотаипя несульФгшных рул солеобразных минералов

Из несульфидных солеобразных минералов наиболее важ­ ное промышленное значение имеют барит BaS04 флюорит CaF2 кальцит СаСОз, магнезит MgC03) доломит СаСОзMgC03) апа­ тит Са5(Р04)з(Р, Cl, ОН), шеелит CaW04, повеллит СаМо04.

Гидрофобизация и флотация минералов довольно легко обеспечиваются в присутствии оксигидрильных собирателей (мыл, органических кислот, алкилсульфатов, алкилсульфонатов и др.), образующих с катионами щелочноземельных ме­ таллов на поверхности труднорастворимые соединения. Ксантогенаты не образуют таких соединений и не обладают соби­ рательными свойствами по отношению к несульфидным ми­ нералам. Катионными собирателями наиболее легко флоти­ руется барит. Минералы обладают близкими флотационными свойствами. Особенно трудно разделить минералы с одинако­ вым катионом в кристаллической решетке (например, кальцит, флюорит и шеелит).

Флотация барита из руд. Барит относится к легкофлотируемым минералам. Он флотируется обычно в щелочной сре­ де с олеиновой кислотой, талловым мылом в смеси с кероси­ ном, сульфатным мылом, нафтеновыми кислотами или алкилсульфатами при расходе 0,5— 1,5 кг/т. Наибольшей селек­ тивностью обладают алкилсульфаты с длиной аполярной цепи, содержащей 15— 17 атомов углерода. Силикаты легко депрессируются жидким стеклом. Расход депрессора резко увеличивается (до 1,5— 4,0 кг/т) с возрастанием в руде со­ держания карбонатов кальция и магния. Если в руде при­ сутствуют значительные количества окисленных минера­ лов железа, то флотацию барита проводят в содовой среде (при pH 11) карбоксильным собирателем с использованием в качестве депрессора окислов железа метасиликата натрия (0,5— 1,0 кг/т).

Флотация флюорита из руд. Флюорит легко флотируется с оксигидрильными собирателями: олеиновой кислотой; олеатом натрия, аэрозолями ОТ и MA (диалкилсульфосукцинатом натрия); алкилсульфатом. Максимальная сорбция собирателя и флотируемость минерала наблюдаются при pH 6.

Для повышения селективности флотации флюорита из карбонатных руд депрессия кальцита осуществляется обычно в сильнощелочной среде, создаваемой едким натром (0,4— 0,6 кг/т), последовательной загрузкой жидкого стекла и соли аммония (0,6— 0,8 кг/т).

Наибольшие трудности возникают при флотации баритофлюоритовых руд. По схеме селективной флотации вначале флотируют барит небольшими загрузками алкилсульфата (менее 0,4 кг/т), а затем — флюорит олеиновой кислотой (0,2 кг/т) в при­ сутствии жидкого стекла (0,8— 1,0 кг/т), или сначала флоти­ руют флюорит при депрессии барита хромпиком и органи­ ческими реагентами (крахмалом и декстрином), а затем — барит при депрессии минералов пустой породы лимонной кислотой.

Разделение коллективного баритофлюоритового концен­ трата по коллективно-селективной схеме флотации осуществ­ ляется путем депрессии барита танином и солью закисного железа, декстрином и бихроматом калия, КМЦ и сернокис­ лым алюминием, лигнинсульфанолом, декстрином или крах­ малом.

Флотация фосфатных минералов из руд. К основным про­ мышленным фосфатным минералам относятся апатит, фосфо­ рит и монацит.

Апатит и фосфорит обладают близкими флотационны­ ми свойствами. Они легко флотируются оксигидрильными со­ бирателями. Однако невысокая стоимость минералов требует применения дешевых реагентов. Поэтому наиболее широко ис­ пользуются заменители жирных кислот или мыл: сульфатное мыло, талловое масло, смесь жирных кислот, торфяная смо-

ла и другие реагенты, часто в смеси с аполярными собира­ телями.

Флотационное извлечение апатита из апатито-нефелино­ вых руд Хибинских месторождений осуществляется в естест­ венной щелочной среде (pH 9,3—9,7), обусловленной присут­ ствием нефелина.

При отсутствии в руде карбонатов щелочноземельных ме­ таллов разделение фосфорита и силикатной породы из обесшламленного материала может быть осуществлено или пря­ мой анионной флотацией фосфорита, или обратной флотаци­ ей силикатов аминами (0,2—0,5 кг/т) с небольшой добавкой крахмала.

При большом количестве карбонатов в фосфоритовых ру­ дах сначала флотируют их мылами жирных кислот или син­ тетическими жирными кислотами (Сю— Сю) при депрессии фос­ форитов фосфорной кислотой в слабокислой среде (pH 4,5—5,0), а затем в щелочной среде, создаваемой содой, флотируют фос­ фориты смесью жирной кислоты и аполярного собирателя.

Флотация монацита с сульфированными растительными маслами в кислой среде и алифатическими аминами с крах­ малом в щелочной среде используется для доводки гравита­ ционных моноцитовых концентратов.

Флотация шеелитовых и вольфрамитовых руд. Основ­ ные минералы вольфрама: шеелит CaW04, вольфрамит (Mn, Fe)W04, иногда побнерит MnW04, ферберит FeW04 — флотируются собирателями типа жирных кислот (0,1—0,4 кг/т) в щелочной среде (pH 9— 10), создаваемой содой (1— 5 кг/т). Для подавления пустой породы, представленной в основном силикатами (кварцем, полевыми шпатами, слюдами и други­ ми минералами), используется жидкое стекло (1—7 кг/т), крем­ нефтористый натрий, бихромат или декстрин. Удаление суль­ фидов при наличии их в исходной руде производится в голове процесса с применением сульфгидрильных собирателей.

Получаемые черновые концентраты загрязнены кальцие­ выми минералами (кальцитом, апатитом, флюоритом и др.),

некоторыми силикатами (топазом, слюдами и др.), остатками сульфидных минералов и поэтому направляются после пред­ варительного сгущения до 50—60 % твердого в цикл доводки концентрата, который осуществляется по методу Петрова. Сущность метода заключается в избирательной десорбции со­ бирателя с поверхности карбонатов кальция, магния и сили­ катных минералов в процессе обработки (пропарки) черно­ вых концентратов в 3— 4 % растворе жидкого стекла при тем­ пературе 85—90 °С в течение 30—60 мин. В результате этого минералы породы депрессируются, а шеелит и обычно сопут­ ствующий ему повеллит СаМо04 сохраняют свою флотируемость. После разбавления холодной водой до 25—30 % твер­ дого и двух-трех перечисток получают кондиционный кон­ центрат.

10.3.6. Флотаипя окислов металлов

Группа окислов весьма многочисленна и многообразна. В настоящее время флотация используется для извлечения из руд окислов железа, марганца, хрома, титана, тантала, нио­ бия, олова, алюминия, урана, тория и некоторых других ме­ таллов.

Флотация ж елезных руд. К основным промышленным минералам в железных рудах относятся магнетит Fe30 4 гема­ тит и мартит Fe20 3 гетит и водные окислы железа, объеди­ няющиеся под общим названием бурые железняки и с общей формулой Fe20 3 • Н2О0,5_э, сидерит FeC03. Все они могут фло­ тироваться с оксигидрильными собирателями.

Прямая анионная флотация окислов железа обычно про­ водится при значениях pH 6—7 в операциях основной и кон­ трольной флотации и pH 5,5—6 в перечисгных операциях. Для регулировки pH используется серная кислота (до 0,8 кг/г). Иног­ да флотация проводится в содовой среде (pH до 9,5— Ю). Для депрессии минералов породы загружается жидкое стекло или коллоидная кремневая кислота (до I кг/т).

FeTi03 рутил ТЮ2 ильменорутил (Ti, Nb, Fe)02 перовскит СаТЮ3 и сфен CaTiSi2Os. Из минералов циркония промыш­ ленное значение имеют циркон ZrSi04 и бадделеит Zr02.

Титановые и циркониевые минералы флотируют жирно­ кислотными собирателями предельного и непредельного ря­ дов, их смесями, техническими продуктами (мылонафт, окис­ ленный петролатум) часто с добавками аполярных масел. Оп­ тимальные значения pH флотации всех минералов находятся в области, близкой к нейтральной. Они могут быть сфлотированы и алкилсульфатами, но только в кислой среде. Для по­ вышения селективности процесса при флотации рутила ис­ пользуют сочетание жирных кислот с аминами.

Для разделения наиболее часто встречающейся ассоциации рутил — циркон — ильменит разработаны следующие методы:

• депрессия рутила и ильменита в содовой среде жидким стеклом до (0,5 кг/т) или крахмалом (до 0,1 кг/т) и флотация циркона жирнокислотным собирателем (до 5 кг/т). После ней­ трализации щелочности серной кислотой (до pH 7) флотируют­ ся рутил и ильменит;

•флотация циркона жирнокислотным собирателем при pH 8—9 после обработки коллективного концентрата газооб­ разным азотом, глубоко депрессирующим ильменит и рутил;

•флотация циркона мылом при pH 11,4— 11,5 после пред­ варительной промывки коллективного концентрата кислотой;

•флотация циркона при pH 1,5— 2,0 после предвари­ тельной обработки коллективного концентрата раствором мыла (0,2— 1,0 кг/т) и последующей промывки кислотой (10— 15 кг/т);

•флотация рутила и ильменита при pH 5,5—6,0 оксигидрильным собирателем (0,5— 1,0 кг/т) или при pH 2 катионным собирателем при депрессии циркона кремнефтористым натри­ ем (2— 3 кг/т). Последующее разделение рутила и ильменита может быть достигнуто путем депрессии ильменита щавеле­ вой кислотой (0,2 кг/т) и флотации рутила при pH 3,5—4,0.

Флотация танталониобиевых руд. К основным минералам тантала и ниобия относятся танталит (Fe, Мп) • Та2Об, колумбит (Fe, Мп) • ЫЬгОб, пирохлор (Na, Са)2 (Nb, Ti)2Oe [F, ОН], ми­ кролит (Na, СаНТа, TifeOe-[F, ОН] и лопариг (Na, Се, Са)• (Nb, Ti)03.

В первых циклах обычно производится удаление аполярных, сульфидных минералов, слюд, минералов щелочноземель­ ных металлов. Дальнейшие циклы включают флотацию основ­ ных ценных окислов и силикатов, доводку полученных кон­ центратов и их разделение, в процессе которых используются операции кислотной и щелочной обработок различных про­ дуктов, отмывки и обесшламливания.

Флотация оловянных руд. Основным промышленным ми­ нералом этих руд является касситерит Sn02 иногда присутст­ вуют небольшие количества станнина Cu2FeSnS4. Необходи­ мым условием селективной флотации касситерита является тщательное обесшламливание исходного питания основной оловянной флотации, иногда вторичное обесшламливание грубого концентрата перед его перечисткой или доводкой. Вместе со шламами удаляются растворимые соли, затрудня­ ющие осуществление избирательной дезактивации и депрес­ сии минералов породы. Сульфиды, если они присутствуют в исходном питании, удаляются предварительной флотацией с сульфгидрильными собирателями, обычно в слабокислой сре­ де (pH 6,0—6,5).

В качестве собирателя при флотации касситерита пред­ ложено большое количество органических соединений, одна­ ко практическое использование получили только карбоновые, арсеновые, фосфоновые, алкилгидроксамовые, сульфоянгарные кислоты и их производные.

Флотация бокситов. Бокситы представляют собой смесь гидраргишшта (А120 3 ЗН20), диаспора и бемита (разновидностей А120 3 • Н20) с каолинитом, кварцем, минералами железа и титана.

Наиболее эффективным собирателем гидратированных оки­ слов алюминия является олеиновая кислота (0,4—0,6 кг/т). На практике часто пользуются ее смесью с талловым и машин­ ным маслом (или керосином). Обязательными условиями при флотации являются снижение содержания растворимых солей

(кальция, магния, железа, алюминия) и диспергирование пуль­ пы. Для этой цели используются сода, едкий натр, сернистый натрий, фосфатные соединения (метафосфат, гексамегафос­ фат, пирофосфат натрия), жидкое стекло и крахмал, оказыва­ ющие одновременно и депрессирующее действие на минералы породы. Оптимальное значение pH 7,5—9,5.

Флотация урановых руд. Промышленное значение в ура­ новых рудах имеют окислы (уранинит, смоляная обманка, ка­ рнотит, браннерит и коффинит. Все они флотируются жир­ ными кислотами или их смесью с аминами в слабокислой (pH 5,0—5,7) или слабощелочной (pH 7,0—7,5) средах. В каче­ стве депрессоров пустой породы используются кремнефтори­ стый натрий и жидкое стекло.

10.3.7. Флотаипя силикатов

Трудности селективной флотации силикатов обусловлены близостью их флотационных свойств. Селективность флота­ ции достигается путем избирательной активации или дезак­ тивации разделяемых минералов в результате кислотной или щелочной обработки, загрузки плавиковой и серной кислот, фтористого и кремнефтористого натрия, жидкого стекла и других реагентов.

Флотация полевых шпатов. Полевые шпаты представля­ ют собой главным образом изоморфные смеси KAlSisOs, NaAlSi30 8 и CaAl2Si208. При получении полевошпатовых кон­ центратов решаются три основные задачи:

• удаление минеральных примесей в режиме коллектив­ ной флотации в слабощелочной (pH 8,5—9,2) или нейтраль­ ной средах при использовании в качестве собирателя смеси ре­ агентов разных классов;

• отделение полевых шпатов от кварца с катионным со­ бирателем (0,2—0,3 кг/т) в сильнокислой среде (pH 2—3) по­ сле обработки пульпы фтористоводородной кислотой (1—2 кг/т) с целью депрессии кварца и активации флотации полевых шпатов;

• разделение полевых шпатов. При использовании кати­ онных собирателей полевые шпаты с повышенным содержа­ нием К20 (ортоклазовые, микроклиновые) избирательно депрессируются КС1, с повышенным содержанием Na20 (альбитовые) лучше депрессируются NaCl, а с повышенным содержа­ нием СаО (анортитовые) — СаС12.

Флотация бериллиевых руд. Основной промышленный ми­ нерал — берилл Be3Al2[Si60 i8].

Флотации берилла по кислотной схеме предшествуют циклы:

•коллективной флотации сульфидных минералов сульфгидрильным собирателем в слабощелочной, нейтральной или слабокислой средах;

•флотации флюорита (при значительных количествах его в руде) небольшими добавками оксигидрильного собира­ теля с одновременной загрузкой жидкого стекла для депрес­ сии силикатов;

•флотации слюды катионным собирателем (0,2—0,3 кг/т)

вкислой среде (pH 3—4), создаваемой серной кислотой (2—4 кг/т), или в сильнощелочной среде (pH 10), создаваемой содой или едким натром;

•обработки хвостов слюдяной флотации фтористоводо­ родной (плавиковой) кислотой (1,5— 2,0 кг/т) в смеси с серной кислотой (0,5 кг/т) для активации берилла и полевого шпата и депрессии кварца.

Коллективная берилло-полевошпатовая флотация прово­ дится с катионным собирателем (0,15 кг/т) с целью получения

вкамерном продукте кварцевого концентрата. Отделение бе­ рилла от полевого шпата производится по двум вариантам:

•после трехкратной отмывки катионного собирателя с поверхности коллективного концентрата слабым раствором соды (0,04 кг/т руды) и обесшламливания по крупности 15 мк путем флотации берилла анионным собирателем (0,1—0,2 кг/т);

•после обработки коллективного концентрата в плотной пульпе (50 % твердого) гипохлоритом (0,2—0,9 кг/т) и отмыв­

ки путем флотации берилла в кислой среде (до 2 кг/т серной кислоты) нефтяным сульфонатом.

Флотация литиевых руд. Основным литиевым минералом является сподумен LiAl[Si20 6].

Сподумен легко флотируется с помощью собирателей оксигидрильного и катионного типа только после щелочной обра­ ботки руды в плотной пульпе (50—70 % твердого) и последую­ щей отмывки щелочного раствора и шламов крупностью 15 мк.

10.3.8. Флотаиия растворимых солеи

К основным минералам растворимых солей относятся силь­ вин КС1, галит NaCl, карналлит КС1 • MgCl2 6Н20, лангбейнит K2S04 • 2MgS04, бораты и некоторые др. Наибольшее распро­ странение получила флотация сильвинитовых руд, в которых кроме сильвина и галита содержатся в небольших количест­ вах хлориды магния (бишофит, карналлит) и нерастворимые минералы, представленные обычно глиной и гипсом.

Флотация растворимых солей производится анионными и катионными собирателями в насыщенных растворах, называ­ емых «маточником». При использовании жирных кислот фло­ тируется галит после предварительной активации его раство­ римой солью свинца. Вместе с галитом флотируется основная масса загрязняющих сильвин примесей — глина, гипс, ангид­ рит. Это позволяет получать в камерном продукте сильвинитовый концентрат высокой чистоты. При использовании в ка­ честве собирателя алкилсульфатов или алкиламинов флотиру­ ется, наоборот, сильвин, а галит и минералы породы депрессируются крахмалом, КМЦ и другими органическими реаген­ тами-полимерами.

10.3.9. Направления совершенствования режимов Флотации

Совершенствование режимов флотации достигается в пер­ вую очередь осуществлением автоматического контроля и ре­ гулирования ионного состава жидкой фазы пульпы, регулиро­ ванием состава продуктов и скорости взаимодействия реаген­