CC BY
129
УДК 622.7
Долгих Ольга Леонидовна Olga Dolgikh
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАГЕНТА ПЕРЛАСТАНА КАК АЛЬТЕРНАТИВЫ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЕ ПРИ ФЛОТАЦИИ ФЛЮОРИТА
THE USE OF A REAGENT PERLASTAN AS AN ALTERNATIVE OF OLEIN ACID AT FLOTATION OF FLUORITE
Представлен метод низкотемпературной флотации флюоритовых руд Шахматного месторождения с применением нового реагента перластана. Приведены сравнительные данные по флотации флюорита с применением реагентного режима фабрики и использованием реагента перластана с дополнительной операцией регулирования окислительно-восстановительного состояния пульпы. Получены результаты, превышающие показатели действующей технологии и выявлена возможность ускорения процесса флотации на основе аэрофлокуляции
Ключевые слова: флюорит, флотация, реагент, реагентный режим, перластан
Method of low temperature flotation of fluorite ores of the Chess deposit with application of a new reagent «perlastan» is presented. Comparative data on fluorite flotation with application of a reagentny mode of factory and reagent use of perlastan with additional operation of regulation okislitelno — a regenerative condition of a pulp are provided. The results exceeding parameters of operating technology are received and acceleration possibility of flotation process on the basis of an aeroflocullation is revealed
Key words: fluorite, flotation, reagent, reagentny mode, perlastan
В настоящее время остро стоит вопрос, связанный с совершенствованием технологии обогащения флюоритовых руд. Современные направления обогащения плавикошпатовых руд основаны на обеспечении нужд металлургической промышленности в кусковом концентрате и потребностей химической, алюминиевой, атомной и других отраслей промышленности в высококачественном концентрате, содержащем 96...99 % флюорита [1]. В металлургии флюорит используется в качестве флюса, позволяющего снизить температуру при плавке. Большая доля получаемого флюорита расходуется в химической промышленности для производства фтористого водорода и плавиковой кислоты, из которой получают фторированные органические вещества и искусственный криолит для нужд алюминиевой промышленности. Рас-
тет потребление флюорита и в виде компонента присадок сварочных электродов, которые повышают качество и прочность сварочных швов [2].
Особенностью развития большинства отечественных обогатительных фабрик является получение низкосортных флюорито-вых концентратов марок ФФ — 90, ФФ — 92 (например, в Приморском крае на ООО «РГРК» (Русская горно-рудная компания). Вместе с тем, забайкальские горные предприятия выпускали более богатые флюори-товые концентраты марки ФФ — 95, окатыши ( на Калангуйской обогатительной фабрике) и кусковые концентраты, получаемые методами рудоразборки и гравитации.
Ввиду дефицита кусковых металлургических сортов флюорита, который перекрывается импортом из Монголии, Китая,
Ирана и других стран и низким качеством выпускаемого товарного сырья в условиях растущего спроса на высококачественную флюоритовую продукцию, необходимо разрабатывать более современное оборудование, технологии и заниматься поиском высокоэффективных селективно действующих реагентов, которые по технологическим показателям не уступали бы существующим.
Основными методами обогащения флюоритовых руд являются рудоразборка, гравитация (отсадка, обогащение в тяжелых средах), электростатическая сепарация, флотация и комбинированные технологии, сочетающие перечисленные методы или совместно с пиро- и гидрометаллургическими процессами.
Рудоразборка как самостоятельный метод потеряла свое значение ввиду истощения запасов богатых мономинеральных флюоритовых руд.
Гравитационные методы обогащения используются для получения металлургических сортов плавикошпатового концентрата (кусковой концентрат) или как вспомогательный метод перед флотацией.
Флотация — наиболее распространенный и современный метод обогащения флюоритовых руд, который дает возможность перерабатывать тонковкрапленные и сложные по составу руды с размером частиц менее 0,2 мм и при этом позволяет получать чистые продукты обогащения, содержащие 97...99 % флюорита, при высоком его извлечении в концентрат.
По запасам флюоритовых руд Россия занимает второе место после ЮАР, из которых 50,6 % сосредоточено в Забайкальском крае и 49,4 % — в Приморском крае [3].
Запасы флюоритовых руд Забайкальского края составляют около 150 млн т. Все месторождения пространственно входят в Забайкальскую флюоритоносную провинцию и сконцентрированы в двух флюорито-вых поясах северо-восточного простирания — Забайкальском и Монголо-Забайкальском [4].
Особенности технологии обогащения флюоритовых руд определяются их мине-
ральным составом. Все плавикошпатовые руды делятся на следующие типы [5]: флю-оритовый, кварц-флюоритовый (Усуглинс-кое, Семилетнее, Улунтуйское и другие месторождения), сульфидно-флюоритовый (Калангуйское месторождение), карбонат-но-флюоритовый (Начирское, Олимпийское, Гарсонуйское и др.), барито-флюо-ритовый, барито-кальцито-флюоритовый. Последние три типа руд, которые в настоящее время становятся преобладающими, являются труднообогатимыми ввиду близости флотационных свойств минералов и трудности их селективного разделения. Близкие флотационные свойства минералов флюорита и кальцита определяются одинаковыми катионами, значения энергий кристаллических решеток которых близки. Ионы кальция у обоих минералов находятся в углах куба, что не обеспечивает избирательности действия ионов собирателя.
Поэтому развитие технологии обогащения при флотации флюоритовых руд определяется в основном двумя направлениями: поиском селективно действующих реагентов-коллекторов и реагентов-депрессоров. В практике флотации флюоритовых руд на отечественных горных предприятиях чаще всего применяют стандартные наборы реагентов.
В качестве депрессора минералов пустой породы используют жидкое стекло, сернистый натрий, кремнефтористый натрий, лигносульфонаты. За счет небольшой стоимости и доступности наибольшее распространение получил технический силикат натрия. При разделении средне- и многокарбонатных флюоритовых руд для усиления депрессирующего действия жидкого стекла на минералы пустой породы в пульпу вводят некоторые соли многовалентых металлов (Сг2(Я04)2 пН20, 7иЯ04 7Н20, А12(Я04)3 18Н20, СиЯ04 5Н20, МиЯ04 Н2О) [6; 7].
Также для получения высококачественной флюоритовой продукции используют активированное жидкое стекло. Активацию осуществляют соляной кислотой до значения рН среды 1,2 - 1,6. При значении рН выше 2,1 раствор переходит в гель [8].
В качестве собирателя при флотации флюоритовых руд используют катионные ионогенные собиратели: жирные кислоты и их мыла, первичные амины, алкилсуль-фаты, алкилсульфанаты, калийное мыло, окисленный рисайкл, кубовые остатки от дистилляции высших жирных кислот.
Из реагентов-собирателей широко используется олеиновая кислота, позволяющая получать высокие технологические показатели.
Несмотря на то, что олеиновая кислота хорошо флотирует флюорит, она не обладает достаточной избирательностью действия и характерной ее особенностью является зависимость результатов обогащения от температуры пульпы и жесткости воды.
На практике температура пульпы во флотомашинах составляет 40...60 С, а в отдельных операциях для улучшения селекции минералов 60.80 С и более. В результате затраты на подогрев пульпы являются основной статьей расходов предприятия.
Большие эксплуатационные траты и высокая стоимость олеиновой кислоты ставят перед необходимостью изыскивать более дешевые, но не менее эффективные по технологическим показателям соединения.
Поиском новых реагентов, эффективно флотирующих флюорит при низких температурах, занималась научная аналитическая лаборатория горного факультета Забайкальского государственного университета. На базе института проведены лабораторные исследования и показана возможность проведения низкотемпературной флотации с применением нового реагента перластана в качестве собирателя флюорита на примере Шахматного месторождения в условиях Солонечной обогатительной фабрики.
Минеральный состав исследуемой пробы руды представлен флюоритом, кварцем, глинисто-слюдистыми минералами, магнетитом, лимонитом, марганцевыми минералами, пиритом, гематитом. К механической примеси отнесены металлическая железосо держащая стружка, турмалин. Обломки пород представлены тонко- и мел-
козернистыми кварцевыми, кварц-серици-товыми агрегатами.
Исследования пробы руды Шахматного месторождения проводились в двух режимах:
— обогащение руды по технологической схеме с применением реагентов, используемых на Солонечной обогатительной фабрике;
— обогащение руды по технологической схеме с применением нового реагента — перластана.
Схема обогащения, используемая на фабрике, включает измельчение руды до 75,6 % класса минус 0,074 мм, основную и две перечистных операции. Осуществляется подогрев пульпы перед флотацией до 25.30 С. Камерный продукт основной флотации выводится в хвосты, а промпро-дукты перечисток возвращаются в предыдущую операцию. Технологическая схема с номенклатурой реагентов, используемых на Солонечной обогатительной фабрике, представлена на рис. 1.
Результаты обогащения, полученные после проведения основной флотации по режиму фабрики и с добавкой реагента перластана ОСУ (50 г/т), представлены в табл. 1.
Второй режим исследования, предусматривающий использование нового реагента — перластана, проводился без подогрева пульпы с естественной температурой после доизмельчения, которая составила 17...18 С.
Перластаны — анионактивные поверхностно-активные вещества N-ацил-саркозинового ряда с общей структурной формулой С17Н33СО^СН3)СН2СООН. Перластаны по химизму подобны жирным кислотам и ведут себя как модифицированные жирные кислоты. Они выпускаются в нескольких модификациях: перластаны — саркозиновые кислоты и перластаны — сар-козинаты (соли). Важной особенностью перластанов являются их хорошие пенооб-разующие и смачивающие свойства. Кроме того, они не чувствительны к жесткой воде и растворам электролитов. Соли перластана (N-ацил-саркозинаты) благодаря своей
нетоксичности и мягкому физиологичес- как эмульгаторы и средства от коррозии, кому воздействию применяются в бытовой используемые в минеральных маслах [9]. химии, косметике, парфюмерии, а также
Сода - 3000 г/т
Жидкое стекло - 225 г/т Жидкое мыло - 100 г/т
Исходная руда
Измельчение 75 % Кл - 0,071 мм
Основная флотация 6'
Сода - 2000 г/т
«--' Жидкое стекло - - 75 г/т
1 перечистка 4' Жидкое мыло - 50 г/т
2 перечистка 3'
Отвальные хвосты
Жидкое стекло - 75 г/т
Флюоритовый концентрат
Рис. 1. Технологическая схема с применением реагентов Солонечной фабрики
Таблица 1
Сравнительные результаты обогащения после проведения основной флотации, %
Наименование продукта Выход Содержание СаF2 Извлечение СаF2
По режиму фабрики
Концентрат 46,24 78,48 88,15
Хвосты 53,76 9,07 12,47
Исходная руда 100,00 41,17 100,00
С добавкой перластана ОСТ
Концентрат 47,15 79,27 92,72
Хвосты 52,85 5,56 7,28
Исходная руда 100,0 40,31 100,0
По второму режиму после измельчения вводится специальная операция по стабилизации окислительно-восстановительного состояния пульпы, контролируемая с помощью платинового и хлор-серебряного электродов до достижения величины ЕЙ = 1300 мВ [10]. Реализация этого процесса в промышленных условиях осуществляется путем перемешивания пульпы после измельчения руды в течение 12...15 мин в
контактном чане или камерах флотома-шин без подачи воздуха. Особенностью флотации по второму режиму обогащения с применением нового реагента является скоротечность процесса разделения минеральных комплексов на основе аэрофлоку-лярной флотации. Технологическая схема с применением реагента-перластана ОСУ представлена на рис. 2. Результаты обогащения приведены в табл. 2.
Сода - 3000 г/т
Исходная руда
Измельчение 75 % Кл - 0,071 мм
Флюоритовый концентрат
Рис. 2. Технологическая схема с применением нового реагента-коллектора перластана
При проведении исследований установлено, что применение нового реагента-перластана дает возможность проведения флотации в условиях низких температур с
сохранением высоких технологических показателей, выраженных в снижении содержания флюорита в хвостах, и одновременного его повышения в концентрате.
Таблица 2
Результаты обогащения пробы руды с применением реагента-перластана, %
Наименование продукта Выход Содержание СаF2 Извлечение СаF2 Условия опыта
Концентрат Промпродукт 1 Промпродукт 2 Хвосты 33,87 4,44 3,63 58,06 94,53 46,12 61,33 5,95 77,03 9,39 5,96 7,62 Сода - 3000 г/т; жидкое стекло - 225 г/т; ОСТ - 50 г/т; жидкое мыло - 100 г/т; время флотации - 6 мин 1 перечистка: сода - 2000 г/т; жидкое стекло - 75 г/т; жидкое мыло - 50 г/т; время флотации - 4 мин; 2 перечистка: жидкое стекло - 75 г/т; время флотации - 3 мин
Исходная руда 100,00 41,73 100,00
В результате исследований выявлено, что регулирование окислительно-восстановительного состояния дисперсной системы совместно с принятым реагентным режимом обеспечивает скоротечность процесса разделения минеральных комплексов на основе аэрофлокулярной флотации.
Таким образом, флотация флюори-
Литература
товых руд с применением в качестве собирателя реагента-коллектора перластана является новым и конкурентноспособным методом, позволяющим получить более богатый флюоритовый концентрат и увеличить производительность фабрики за счет скоротечности процесса, сократив при этом расходы на подогрев пульпы.
1. Мязин В.П., Храмов А.Н. Повышение эффективности технологии переработки плави-кошпатового сырья путем совершенствования предварительного обогащения // Вестник ЧитГУ. 2011. № 3(70). С. 40-45.
2. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gornoe-delo.ru/.
3. Фатьянов А.В., Никитина Л.Г., Щеглова С. А., Долгих О. Л. Разработка эффективной флотационной технологии получения высокосортных флюоритовых концентратов при освоении новых Забайкальских месторождений // Горный журнал. 2011. № 3. С. 82-84.
4. Фатьянов А.В., Никитина Л.Г., Глотова Е.В. Технология обогащения флюоритовых руд. Новосибирск. 2006. 196.
5. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1172887& uri=glava_8.htm.
6. Белаш Ф.Н., Пугина О.В. Усиление депрессирующего действия жидкого стекла на кальциевые минералы при мыльной флотации шеелита // Цветные металлы. 1945. № 4. С. 29-31.
7. Кузькин С.Ф., Берлинский А.И. О повышении депрессирующего действия жидкого стекла // Горонобывающая промышленность Казахстана. 1960. № 4. С. 34-39.
8. Эйгелес М.А., Антонова Т.И. Попутное получение высококачественных флюоритовых концентратов из бедных по флюориту многокарбонатных руд // Цветные металлы. 1964. № 11. С. 21-23.
9. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.biokhim.com/rus/contacts/.
10. Патент 2360742. Российская федерация МПК В03Д 1/02 (2006.01), В03Д 1/004 (2006.01), В03В 7/00 (2006.01). Способ флотации руд и поточная линия для его осуществления Фатьянов А.В., Никитина Л.Г., Щеглова С.А., Гамова О.Л. Заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет (ЧитГУ). — № 2007145859/03; заяв.10.12.2007: опубл. 10.07.2009 г. Бюлл. № 19. С. 7.
Коротко об авторе
Briefly about the author
Долгих О.Л., аспирант, Забайкальский государс- O. Dolgikh, postgraduate student, Zabaikalsky State
твенный университет University Раб. тел.: 35-76-68
Научные интересы: обогащение полезных иско- Scientifics interests: enrichment of minerals and re-
паемых и вторичного сырья cycled materials
