CC BY
69
УДК 622.7
А.В. Лыгач, В.А. Игнаткина
изучение флотационных свойств основных минералов, содержащихся в желваковых фосфоритах егорьевского месторождения
Аннотация. Приведены результаты лабораторных исследований по изучению флотационных свойств кольского апатита, а также фосфата, глауконита, кварца и кальцита, содержащихся в желваках Егорьевского месторождения. Опыты флотации с вышеуказанными чистыми минералами крупностью —0,074 +0,040 мм проводились как с традиционными для таких руд флотационными реагентами, так и принципиально новыми поверхностно активными химическими веществами, такими как ФФ-12Т, обладающими многофункциональными свойствами и нечувствительными к содержанию во флотационной пульпе тонких шламов и солей жесткости. Выполненные исследования показали на перспективность успешного применения нового реагента ФФ-12Т при флотационном обогащении бедных труднообогатимых желваковых фосфоритовых руд.
Ключевые слова: Егорьевское месторождение, фосфориты, желваки, чистые минералы, фосфат, глауконит, кварц, кальцит, апатит, реагенты, флотационные свойства, флотация.
Фосфорсодержащие руды Егорьевского месторождения характеризуются достаточно сложным вещественным составом. Они содержат следующие основные минералы: примерно 45% фосфата, до 25—30% глауконита и до 25% кварца. Кроме этих минералов в желваковых фосфоритах этого месторождения присутствуют полевые шпаты (~1,5%), пирит (~2%), кальцит (~3%) и гидроокислы железа (до 8%) [1—9].
Егорьевские фосфориты отличаются чрезвычайно тонким вкраплением и взаимо прорастанием минералов, что способствует образованию сростков после тонкого их измельчения. Причем основная масса сростков фосфата с глауконитом и кварцем раскрывается при измельчении до крупности -0,074 мм. Поэтому для изучения флотационных свойств основных минералов, содержащихся в
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-163-175
таких рудах, эти минералы были выделены с максимально возможной степенью чистоты, как из желваков, отобранных из руды Егорьевского месторождения, так и из самой руды, измельченной до крупности -0,5 мм. Затем отобранные из фосфоритовых желваков чистые минералы фосфата, глауконита, кварца и кальцита доизмельчались до крупности 0,074 мм, после чего они просеивались на ситах с отверстиями -0,074 и -0,040 мм.
Полученные при этом продукты крупностью +0,074 мм дотирались вручную и вторично поступали на классификацию. В результате фракции чистых минералов, крупностью -0,074+0,040 мм являлись исходными продуктами для проведения с ними флотационных опытов. Наиболее тонкие продукты чистых минералов, т.е. класс -0,040 мм являются отходами, и опыты с ними не проводились.
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 8. С. 163-175. © А.В. Лыгач, В.А. Игнаткина. 2018.
Аналогичным образом были подготовлены для флотационных опытов и навески по 5 г мономинеральной фракции хорошо флотируемого апатита, выделенной из Хибинской апатит-нефелиновой руды Кольского полуострова. Опыты с чистым легко обогатимым минералом проводились с целью оценки взаимодействия его с реагентами-собирателями по сравнению с флотационной активностью фосфата, глауконита и кварца. В процессе подготовки проб чистых минералов выделение их из тонкоизмельченных проб и, в частности, отделение фосфата от глауконита, кварца и гидроокислов железа, производилось с использованием электромагнитного сепаратора и микроскопа.
В таблице представлен химический состав мономинеральных фракций, выделенных из желваков фосфорсодержащей руды Егорьевского месторождения.
Фосфат в рудах Егорьевского месторождения в виде минерала курскита [1, 4, 6, 10, 11] является основным полярным веществом, составляющим желваки, кварц в них встречается в виде зерен 0,1—0,3 мм, различной степени окатан-ности, а глауконит в виде округлых зерен
крупностью 0,01—0,5 мм с преобладанием мелких фракций, остальные же минералы, такие как пирит и гидрослюды, обычно тонко распылены в фосфатном веществе желваков, а гидроокислы железа представляют собой продукт разрушения глауконита и пирита, кальцит же слагает обломки раковин. Фосфатное вещество в Егорьевских рудах относится к группе апатитовых минералов со значительным замещением фосфора и кальция на другие элементы, и, в частности, РО4-2 на СО2-2. Именно поэтому фосфатное вещество фосфоритов Егорьевского месторождения теоретически содержит около 34% Р2О5, но практически удается выделить фосфатные продукты с содержанием Р2О5 не более 30% [4—6, 10, 11]. Фосфатные минералы в этом месторождении слагаются беспорядочно расположенными пучками игольчатых кристаллов длиной 3—4 мм. Все промежутки между пучками заполнены органическим веществом в виде гуминовых кислот, битума, остаточного угля, или чешуйками гидрослюд и пигментного глауконита. Характерна пористость фосфата, как следствие выщелачивания кальцита [1, 4—7, 10].
Химический состав мономинеральных фракций Chemical composition of monomineral fractions
Хим. элементы, % Минералы,%
Фосфат Глауконит Сидерит Кальцит Кварц
I II I II
Р2О5 28,46 29,0 7,03 6,85 4,18 0,78 2,76
2,79 3,48 19,70 21,69 51,02 0,99 0,99
А12°з 0,86 0,6 9,25 8,26 2,099 - -
Р 2,87 2,62 - - - - -
к2о - - 4,56 6,1 0,74 - -
но 5,35 4,16 - - - 0,4 88,79
Э102 - - 35,03 39,92 11,13 - -
Са0 41,74 43,99 - - 5,09 53,93 -
С02 5,86 5,72 - - 25,4 - -
Плотность, г/см3 2,8-2,85 2,85-2,9 2,7-2,8 2,8-2,9 >2,9 2,7-2,8 2,6-2,7
Глауконит в Егорьевских фосфатах является одним из основных рудообразую-щих минералов, зерна которого состоят из высоко железистой гидрослюды с небольшими примесями фосфата, органического вещества, пирита, гидрогетита. Глауконит в Егорьевских рудах представлен в следующих разновидностях: светло-зеленый, темно-зеленый (наиболее чистый) и бурый (частично окисленный). Чистая разновидность зеленого цвета составляет 20—30%, а остальные — оже-лезненный, содержащий зеленоватый глауконитовый пигмент. Бурый глауконит состоит из смеси минералов глауконита, момонита, боксита и свободного кремния. Такой глауконит отличается повышенным содержанием Fe2O3 и воды. Увеличение содержания Fe2O3 сопровождается изменением, как окраски минерала, так и удельного веса [1, 4—6, 11].
Кварц представлен зернами различной неправильной и округлой формой, на поверхности которых отмечаются тонкие пленки, налеты и корочки глауконита, фосфата и глинистого материала [4—6, 11].
Карбонатные минералы в Егорьевских фосфоритах представлены, в основном, кальцитом и сидеритом. Кальцит встречается во фракции малой плотности в виде монокристаллов и реже в виде зерен микрозернистого строения. Зерна сидерита образуют кристаллы ромбической и шаровидной формы, почти повсеместного бурого цвета с обильным образованием гидроокислов железа, что является результатом выветривания [1, 4, 6, 11].
Основными железосодержащими минералами в Егорьевских фосфоритах являются глауконит, сидерит, пирит и гидроокислы железа. Причем подавляющая часть гидроокислов железа находится в виде тонкой вкрапленности и распыленности в фосфате, глауконите и кварце,
образуя налеты и рубашки различной толщины на минералах.
После получения узких фракций чистых минералов фосфата, глауконита, кварца и кальцита, они сначала усреднялись, а затем их них отбирались навески, весом по 5 г для проведения флотационных опытов, а также для химического анализа и определения их удельного веса. Изучение флотационных свойств вышеуказанных минералов осуществлялось в механической флотационной машинке с числом оборотов импеллера 2800 оборотов в минуту и объемом флотационной камеры 50 мл.
Для флотационных опытов использовались следующие флотационные реагенты: регулятор среды — каустическая сода; депрессоры пустой породы — жидкое стекло и желатизированный крахмал; собиратели — олеиновая кислота, сырое таловое масло и жирнокислотная фракция талового масла; модификатор — кальцинированная сода, а также поверхностно-активные вещества с многофункциональными свойствами (собиратели, дефлокулянты, регуляторы сред и др.) — неонол и ФФ-12Т.
Практически все, кроме поверхностно-активного вещества ФФ-12Т из перечисленных выше флотационные реагенты используется при обогащении как фосфорсодержащих, так и других каль-цийсодержащих руд [1, 6, 12, 13]. В связи с этим механизм взаимодействия таких реагентов с минералами, содержащимися в вышеуказанных рудах, а также химический состав таких реагентов и их свойства достаточно изучены, и они широко освещены в технической литературе [1, 6, 12—16]. Что касается флотационных свойств поверхностно-активного вещества класса «ФФ-12Т» по отношению к фосфорсодержащим рудам до настоящего времени в технической литературе практически ничего не имеется. В тоже время нами впервые ис-
пользованы при флотации желваковых фосфоритов специфические свойства этого реагента, в связи с чем ниже приводится краткая его характеристика.
Реагент «ФФ-12Т» относится к анион-активным поверхностно-активным веществам (ПАВ). Содержание основного вещества в нем и его плотность составляют 98% и 1,3 г/см3 соответственно. Используемый нами ПАВ «ФФ-12Т» относится к классу эфиров фосфорсодержащих соединений со степенью окси-этилирования 12. По внешнему виду и цвету при температуре 25 °С этот реагент представляет собой жидкость от желтого до коричневого цвета. Показатель концентрации водородных ионов (рН) однопроцентного водного раствора колеблется в пределах от 6,5 до 8,5. Этот реагент растворим в воде и масле, он устойчив к солям жесткости и обладает диспергирующими свойствами. Используется этот реагент в качестве компонента деэмульгатора в нефтяной и газовой промышленности, ускорителя вулканизации и диспергатора в рези-но-технической промышленности, компонента технических моющих средств, средств по уходу за санитарно-техниче-ским оборудованием, флотореагента и пластификатора бетона. Поверхностно-активное вещество «ФФ-12Т» выпускается по техническим условиям, в соответствии с которыми по степени воздействия на организм оно относится к веществам IV категории. Этот ПАВ является трудно горючим веществом и по пожаро опасности оно по ГОСТу характеризуется следующими показателями:
• температура вспышки в открытом тигле не более 214 °С;
• температура воспламенения не ниже 225 °С;
• температура самовоспламенения не выше 384 °С.
При проведении исследований с чистыми фосфатными минералами, в пер-
вую очередь, был выполнен комплекс флотационных опытов по определению оптимального расхода жирнокислотного собирателя (олеиновая кислота, сырое таловое масло и жирнокислотная фракция талового масла), обеспечивающего максимальное извлечение фосфата. При таком расходе собирателя проводились опыты и с другими реагентами.
Фосфорсодержащие минералы — фторапатит, фторкарбонатапатит и кур-скит, в частности, являются полярными минералами, в состав кристаллической решетки которых входит катион кальция. Сопутствующие фторкарбонатапатиту и курскиту минералы в фосфоритовых рудах, как правило, представлены, в основном, алюмосиликатами (глауконит, полевые шпаты и гидрослюды) и кремнистыми (кварц) минералами.
Ионный характер связей в кристаллических решетках фторсодержащих минералов обуславливает активное взаимодействие их с реагентами собирателями анионного типа с карбоксильной солидофильной группами. Причем наиболее оптимальные условия флотации таких минералов получаются в щелочной среде. Положительная роль щелочей на флотацию фосфата определяется, во-первых, тем, что щелочи связывают в пульпе ионы кальция, предотвращая образование труднорастворимых мыл, во-вторых, в щелочной среде улучшается минерализация пены и ее свойства, и, в-третьих, увеличивается степень диссоциации собирателя и его адсорбция на поверхности фосфата.
Из практики обогащения фосфорсодержащих руд известно, что наилучшие показатели флотации фосфата, также, как и апатита, получаются при рН — 8—9,5. Превышение же рН флотационной пульпы за счет избытка щелочных регуляторов, т.е. щелочи, ухудшает показатели флотации фосфата, т.к. в этих условиях создаются условия предпочтительного
закрепления ионов СО3-2 и ОН- на поверхности минералов, что приводит к ее гидрофилизации. В наших исследованиях перед изучением флотационных свойств минералов, содержащихся в фосфатных рудах, в первую очередь, были выполнены опыты по выявлению влияния рН пульпы на флотацию этих минералов.
Поскольку фосфорсодержащие руды, как правило, флотируются в щелочной среде, то в процессе проведения флотационных опытов в качестве регулятора среды при флотации апатита и фосфата, использовался едкий натрий. Эти опыты проводились по той же методике, что и при изучении флотационных свойств чистых минералов. Однако, перед проведением флотационных опытов были выполнены исследования по определению величины рН пульпы, создаваемые чистыми минералами в дистиллированной воде. Для этого сначала приготовлялась мономинеральная пульпа с каждым из чистых минералов при Т:Ж = 1:20, после чего она в течение 15 минут перемешивалась в стакане с помощью электромагнитной мешалки. Измерение рН в полученных мономинеральных пульпах
осуществлялась с помощью автоматического рН-метра. В результате были получены следующие значения рН мономинеральных пульп: с кальцитом — 8,5, с фосфатом — 8,2, с глауконитом — 8,0 и с кварцем — 7,5.
Учитывая опыт работы различных обогатительных фабрик по флотации апатита и фосфата, а также исходя из полученных данных рН с чистыми минералами, были проведены флотационные опыты с мономинеральными фракциями кальцита, фосфата, глауконита и кварца по выявлению оптимальной величины рН, при которой получены лучшие результаты по извлечению последних в пенный продукт. Эти опыты проводились при постоянном расходе МСТМ, равном 40 мг/л и при использовании в качестве регуляторов среды серной кислоты, создаваемой слабокислую среду, и щелочи, создаваемой щелочную среду.
Расход этих реагентов регулировался в зависимости от величины рН флотационной пульпы, а именно, от 5 до 12. На рис. 1 наглядно показано влияние величины рН на флотацию мономинералов, из которого следует, что лучшие по-
Рис. 1. Влияние величины pH на флотацию мылом сырого талового масла (расход МСТМ-50 мг/л) глауконита, кварца, кальцита и фосфата: 1 — глауконит; 2 — кварц; 3 — кальцит; 4 — фосфат Fig. 1. pH influence on tall oil soap flotation (TOS consumption 50 mg/l) of glauconite, quartz, calcite and phosphate: 1—glauconite; 2—quartz; 3—calcite; 4—phosphate
казатели по флотации фосфата получены в щелочной среде в диапазоне рН монопульпы от 8 до 10. В более щелочной среде, т.е. при рН > 10, флотация фосфата ухудшается, вследствие чего выход пенного продукта при рН 11 снижается на 13%.
В слабокислой среде, т.е. в диапазоне рН от 5 до 7, флотация фосфата протекает весьма неэффективно. В этом случае выход пенного продукта находится на уровне 30—35%. Что касается флотационной активности кварца и глауконита, то изменение величины рН не оказывает практически никакого влияния на флотацию кварца, а флотация глауконита проходит весьма неэффективно с некоторым повышением выхода пенного продукта (с 10 до 32%) при изменении рН от 5 до 8 и затем до 11.
Флотация кальцита, так же как и фосфата, происходит весьма эффективно при рН от 8 до 11. Выход пенного продукта в этом диапазоне рН превышает 90% при рН = 8 и возрастает до 96% при рН = 11, что указывает на большую фло-
тационную активность этого минерала по сравнению с фосфатом.
Действие соды на флотацию фосфата обычно связывают с несколькими факторами, а именно, во-первых, уменьшением концентрации неизбежных ионов, что предохраняет собиратель от потерь, во-вторых, изменением ионного состава пульпы в результате диссоциации и гидролиза с образованием ионов ОН-, НСО3-, СО2-, Na+, при адсорбции которых изменяется количество закрепленного на минералах собирателя, а также устойчивость его закрепления. Повышенный расход соды ослабляет устойчивость слоя собирателя [1, 6, 12, 13]. Исходя из этих предпосылок, были проведены исследования по выявлению влияния соды в щелочной среде на флотируемость мономинеральных фракций, содержащихся в мытой фракции фосфоритной руды Егорьевского месторождения.
Опыты флотации минералов кальцита, фосфата, глауконита и кварца при различном расходе соды, осуществлялись реагентом-собирателем МСТМ при
О 40 80 120 160 200 240 280 320
Рис. 2. Влияние расхода соды на флотацию фосфата, глауконита, кварца и кальцита мылом сырого талового масла (расход 40 мг/л) при pH флотационной пульпы-9: 1 — глауконит; 2 — кварц; 3 — кальцит; 4 — фосфат
Fig. 2. Effect of soda consumption on flotation of phosphate, glauconite, quarts and calcite by tall oil soap (40 mg/l) at flotation pulp pH of 9: 1—glauconite; 2—quartz; 3—calcite; 4—phosphate
постоянном его содержании в пульпе — 40 мг/л. Результаты этих опытов представлены на рис. 2, из которого видно, что:
• флотируемость как кальцита, так и фосфата в присутствии соды происходит достаточно эффективно, т.к. выход их пенных продуктов не зависит от концентрации соды в пульпе и находится на уровне 98 и 90% соответственно, хотя наблюдается некоторое снижение выхода пенного продукта фосфата после увеличения расхода соды свыше 120 мг/л. Это, очевидно, связано с депрессией так называемых ожелезненных фосфатных зерен, или зерен фосфата, покрытых пленками гидроокислов железа [1, 6, 11];
• наличие соды во флотационной пульпе незначительно активирует флотацию глауконита, и при ее расходе свыше 120 мг/л выход его повышается до 50%, т.е. практически в 2 раза. Флотационная активность кварца в присутствии соды ухудшается и при повышении ее концентрации от 40 до 280 мг/л, выход кварца изменяется от 20 до 11%, т.е. практически снижается на 50%.
Избирательность флотации фосфорсодержащих минералов из руд силикат-но-кремнистого типа повышается жидким стеклом, которое в определенном диапазоне концентраций в основном адсорбируется на силикатных и кремнистых минералов, повышая гидротиро-ванность их поверхности и предотвращая взаимодействие их с собирателем [1, 6, 11 ]. Именно поэтому жидкое стекло применяется в качестве депрессора вышеуказанных минералов, и, в частности, глауконита и кварца. При прямой селективной флотации фосфата из желваковых фосфоритов жидкое стекло улучшает этот процесс при небольших его расходах и, что особенно важно, в определенном диапазоне концентрации, т.к. превышение ее приводит к депрессии самого фосфата (рис. 3).
Влияние депрессирующих свойств жидкого стекла на мономинеральные фракции кальцита, фосфата, глауконита и кварца, отражено на кривых рис. №3, полученных экспериментально в процессе их флотации реагентом-собира-
Рис. 3. Влияние расхода жидкого стекла на флотацию фосфата, глауконита, кварца и кальцита мылом сырого талового масла, (расход 40 мг/л) при pH флотационной пульпы-9: 1 — глауконит; 2 — кварц; 3 — кальцит; 4 — фосфат
Fig. 3. Effect of liquid glass consumption on flotation of phosphate, glauconite, quarts and calcite by tall oil soap (40 mg/l) at flotation pulp pH of 9: 1—glauconite; 2—quartz; 3—calcite; 4—phosphate
телем МСТМ при расходе 40 мг/л и рН флотационной пульпы — 9.
Из приведенного рисунка следует, что на флотационную активность кальцита жидкое стекло практически не оказывает никакого влияния. Депрессирующее действие жидкого стекла на флотацию фосфата начинается с концентрации этого реагента от 30 мг/л, а при его концентрации 180 мг/л извлечение фосфата снижается с 90 до 50%. Что касается глауконита и кварца, то флотационная активность этих минералов в присутствии жидкого стекла, находится на низком уровне и мало зависит от концентрации этого реагента.
Опыты по изучению флотационных свойств чистых минералов апатита, фосфата, глауконита, кварца и кальцита с применением различных реагентов-собирателей проводились в два этапа. Первоначально опыты флотации проводились с монофракцией крупностью -0,074 +0,040 мм Хибинского апатита, как наиболее лучшего по качеству, по сравнению с другими фосфорсодержащими минералами. В процессе проведе-
100
ния опытов флотации с этими монофракциями в качестве реагентов-собирателей испытывались как наиболее часто применяемые для флотации фосфорсодержащих руд, т.е. натриевая соль олеиновой кислоты, таловое масло (сырое и дистиллированное), жирно-кислотная фракция талового масла, неонол а также принципиально новый реагент-собиратель «ФФ-12Т» из поверхностно активных веществ, представляющих собой, как отмечалось выше, эфиры фосфорсодержащих соединений со степенью оксиэти-лирования-12. Перед флотацией все реагенты омылялись, т.е. обрабатывались щелочью, и их концентрация доводилась до 1% раствора. Все опыты проводились с использованием дистиллированной воды при рН флотационной пульпы в пределах от 8,5 до 9, а ее температура — 20 °С. Расход реагентов при проведении флотационных опытов изменялся от 5 мг/л до 100 мг/л, а время флотации минералов — 5 мин.
Результаты выполненных исследований приведены на рис. 4 и 5.
Расход собирателя, мг/л
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Рис. 4. Результаты флотации апатита Олеата натрия, Неонолом АФ-6, ЖКТМ и смесями Неонола АФ-6 и Олеата натрия: 1 — Олеат натрия; 2 — Неонол АФ-6; 3 — 75 Неонол+25 Олеат натрия; 4 — 25 Неонол+75 Олеат натрия; 5 — 50 Неонол+50 Олеат натрия; 6 — ЖКТМ Fig. 4. Apatite flotation by sodium oleate, neonol AF-6, Tall-Oil Fatty Acids (TOFA) and neonol AF-6 and Sodium oleate mixture: 1—sodium oleate; 2—neonol AF-6; 3—75 neonol+25 sodium oleate; 4—25 neo-nol+75 sodium oleate; 5—50 neonol+50 sodium oleate; 6—TOFA
Из полученных результатов опытов следует, что наиболее приемлемые результаты флотации получены только при использовании жирнокислотных собирателей и «ФФ-12Т», а также их смесей. Худшие результаты получены при использовании монореагента неонола и его смесей с олеатом натрия. Лучшие результаты флотации апатита получены при использовании как олеата натрия, так и нового реагента «ФФ-12Т», а также их смеси. В частности, из рис. 5 следует, что при расходе этих реагентов — 100 мг/л выход апатита составил при использовании реагента ФФ-12Т 91,3%, а при использовании олеата натрия-85,4%. При том же расходе собирательной смеси из этих реагентров при их соотношении 3:1, 1:1 и 1:3 выход апатита составил 89,8%, 86,8% и 85,9% соответственно. Эти данные указывают на то, что, если для флотации апатита используется только олеат натрия, то выход пенного продукта составляет 85,4%, а при использовании его смеси с «ФФ-12Т» при вышеуказанных
соотношений, выход апатита возрастает от 85,9 до 89,%.
Таким образом, выполненные опыты по флотации апатита показали, что новый реагент ФФ-12Т обладает практически аналогичными флотационными свойствами по отношению к апатиту, как и олеат натрия. Это открывает перспективу использования его при обогащении апа-титсодержащих руд, так как он обладает большей флотационной активностью по отношению к апатитовому минералу. Учитывая же специфические свойства этого реагента, такие как нечувствительность его к наличию шламов в пульпе и к жесткости ее жидкой фазы, то это открывает перспективу при его использовании для интенсификации технологии обогащения апатитсодержащих руд.
Выполненный комплекс исследований по флотации апатитовых монофракций явился предпосылкой для проведения аналогичных исследований с основными монофракциями, содержащимися в желваковых фосфоритах Егорьевского месторождения, т.е. с фосфатом, глау-
Расход собирателя, мг/л
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Рис. 5. Результаты флотации апатита Олеатом натрия, ФФ-12Т и их смесями: 1 — ФФ-12Т; 2 — 75 ФФ-12Т+25 Олеат натрия; 3 - 50 ФФ-12Т+50 Олеат натрия; 4 - 25 ФФ-12Т+75 Олеат натрия; 5 — Олеат натрия
Fig. 5. Apatite flotation by sodium oleate, FF-12T and their mixtures: 1-FF-12T; 2—75 FF-12T+25 sodium oleate; 3—50 FF-12T+50 sodium oleate; 4—25 FF-12T+75 sodium oleate; 5—sodium oleate
конитом, кварцем и кальцитом. Эти исследования проводились в процессе второго этапа по изучению флотационных свойств минералов, содержащихся в мытой фракции Егорьевских фосфорсодержащих рудах. Опыты флотации с вышеуказанными минералами проводились в тех же условиях, что и при флотации апатита, но с использованием в качестве реагента-собирателя, только омыленного талового масла (МСТМ) и реагента «ФФ-12Т» и их смесей. Флотация вышеуказанных минералов осуществлялась в дистиллированной воде при рН 9 и при следующих расходах собирателей, а именно 5 мг/л, 10 мг/л, 30 мг/л и 100 мг/л. При этом на флотацию подавались реагенты-собиратели с концентрацией 1%, а соотношение реагентов в собирательной смеси составляло 3:1, 1:1 и 1:3. Время флотации во всех опытах также составляло 5 минут. В процессе выполнения этих опытов, в первую очередь, была выявлена флотационная активность кальцита, фосфата, глауконита и кварца по отношению к
МСТМ. Эти опыты флотации с мономинеральными фракциями проводились при постоянной величине рН 9 и расхода собирателя от 5 до 100 мг/л.
Из рис. 6 следует, что лучше всех таловым мылом флотируется кальцит при расходе собирателя от 30 до 50 мг/л выход пенного продукта находится на уровне 95%, а затем он начинает снижаться и при расходе 100 мг/л составляет 83%. Несколько хуже флотируется фосфат. При расходе этого собирателя 40 мг/л выход пенного продукта достигает 82%, а при его расходе 100 мг/л снижается до 78%. Что касается флотационных свойств глауконита и кварца, то эти минералы флотируются значительно хуже кальцита и фосфата. При расходе собирателя 40 мг/л выход этих продуктов составляет только 28% и 24% соответственно, а при 100 мг/л — 59 и 43% соответственно.
Наиболее высокие показатели по флотации фосфата, так же как и при флотации апатита, получены при использовании реагента «ФФ-12Т». Из рис. 7
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Рис. 6. Результаты флотации фосфата, кальцита, кварца и глауконита мылом сырого талового масла (МСТМ): 1 — глауконит, 2 — кварц, 3 — фосфат, 4 — кальцит
Fig. 6. Flotation of phosphate, calcite, quartz and glauconite by tall-oil fatty acids (TOFA): 1—glauconite; 2—quartz; 3—phosphate; 4—calcite
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Рис. 7. Результаты флотации фосфата ФФ-12Т и различными смесями ФФ-12Т и МСТМ: 1 — ФФ-12Т; 2 — 75 ФФ-12Т+25 МСТМ; 3 — 50 ФФ-12Т+50 МСТМ; 4 —25 ФФ-12Т+75 МСТМ
Fig. 7. Phosphate flotation by FF-12T and various FF-12T and TOFA mixtures
видно, что при расходе этого реагента, начиная от 30 мг/л, выход пенного продукта достигает 90% и, практически, остается на том же уровне при расходе собирателя 100 мг/л. Показатели флотации фосфата собирательной смесью, состоящей из «ФФ-12Т» и МСТМ несколько ниже, чем флотация только «ФФ-12Т» и несколько выше, чем таловым маслом. Так, например, при расходе собирательных смесей 40 мг/л при их соотношениях 3:1, 1:1 и 1:3 выход пенного продукта составляет 88,0%, 85,0% и 83,0% соответственно, в то время, как использование только одного талового мыла этот показатель находится на уровне 81%.
Выполненные опыты по флотации чистых минералов, содержащихся в руде Егорьевского месторождения, показали, что при флотации фосфата реагентом «ФФ-12Т» или его смесью с таловым мылом, извлечение его в пенный продукт повышается.
При этом понижается устойчивость пены и сокращается расход реагента-собирателя, который в этих опытах составил при одном и том же выходе пенного продукта (80%) талового мыла — 40 мг/л, а реагента «ФФ-12Т» и его смеси
с последним от 20 до 30 мг/л, т.е. в 1,5— 2 раза ниже. Все это указывает на то, что реагент «ФФ-12Т» обладает значительно более высокими флотационными по отношению к фосфату свойствами чем таловое мыло.
Таким образом, выполненные исследования по изучению флотационных свойств основных минералов, содержащихся в рудах желваковых фосфоритов, показали, что новый реагент многофункционального действия «ФФ-12Т» по своим флотационным свойствам по отношению к апатиту и фосфату превышает жирнокислотные собиратели олеат натрия и таловое масло. Учитывая же, что этот реагент не чувствителен к солям жесткости и наличию тонких шламов в пульпе, т.к. является и дефлокулянтом, то применение его для флотации фосфорсодержащих минералов открывает перспективу успешного использования «ФФ-12Т» при флотационном обогащении бедных труднообогатимых желвако-вых руд, с получением из них фосконцен-тратов, содержащих более 28% Р2О5, т.е. пригодных для химической переработки на концентрированные фосфорсодержащие удобрения.
список литературы
1. Ратобыльская Л.Д. Бойко Н.Н. Кожевников А.О. Обогащение фосфатных руд. — М.: Недра, 1979.
2. Смирнов А. И. Вещественный состав фосфоритовых руд основных промышленных месторождений СССР / Геология и месторождение фосфоритов, вып. 26. — М., 1974. — С. 84—101.
3. Масленников Б. Н. Кавицкая Ф.А. О фосфоритном веществе фосфоритов // ДАН СССР. — 1956. — № 5. — С. 87—89.
4. Блисковский В.З. и др. Вещественный состав и обогатимость желваковых фосфоритовых руд. — М.: НИИТЭХИМ, 1981. — С. 6—24.
5. Блисковский В.З. Вещественный состав и обогатимость фосфоритовых руд. — М.: Недра, 1983. — С. 56—80.
6. Холомянский И.Я. Исследование влияния обжига на флотационные свойства минералов желваковых фосфоритов и разработка технологии их обогащения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — М., 1973.
7. Лыгач А.В. и др. Исследование вещественного фосфоритов Егорьевского месторождения / Сборник материалов XI конгресса стран СНГ — М., 2017. — С. 305—309.
8. McConnel D. Apatite, its crystal chemistry, mineralogy, utilization and geologic and biologic occurrences. Nien-New York, 1973, 111 p.
9. McClellan G. Lehz J. Crystal chemical investigation on natural apatites. Amer Miner, 1969, 54 № 9—10, pp. 1374—1391.
10. Смирнов Ю. М., Бражник И. С. Холомянский И.Я. Торский Г. А. О получении фосфатного сырья для производства сложных удобрений из железистых фосфоритов Егорьевского и Вятско-Камского месторождений // Химическая промышленность сегодня. — 2011. — № 1. — С. 18—25.
11. Блисковский В.З. О курските и франколите // Литология и полезные ископаемые. — 1986. — № 3. — С. 75—84.
12. Голованов Г.А. Флотация кольских апатит-содержащих руд. — М.: Химия 1976. — С. 54—66.
13. Кузнецова Г. Г. Исследование флотации в присутствии шламов тонковкрапленных фосфоритных руд, содержащих растворимые минералы (на примере руд Чилисайского месторождения). Диссерт. на соиск. ученой степени кандидата технических наук». — М., 1961.
14. Поливанская В.В. Повышение эффективности флотации апатит содержащих руд на основе регулирования агрегативной устойчивости тонких классов минералов. Диссерт. на соиск. ученой степени кандидата технических наук. — М., 2016.
15. Туголуков А.В. Бармин И. С. Морозов В. В. Поливанская В.В. Исследование и оптимизация процесса флотационного обогащения апатит-штафелитовой руды Ковдорского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — № 4. — С. 165— 169.
16. Бормин И. С. Туголуков А. В. Морозов В. В. Поливанская В. В. Исследование и оптимизация флотационного обогащения тонких классов апатит-штафелитовых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 10. — С. 59—67. tï^
коротко об авторах
Лыгач Артем Викторович1 — аспирант,
Игнаткина Владислава Анатольевна1 — доктор технических наук, профессор, 1 МГИ НИТУ «МИСиС».
ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 8, pp. 163-175. Flotation properties of base minerals in Egorievsk nodular phosphorite
Lygach A.V.1, Graduate Student,
Ignatkina V.A.1, Doctor of Technical Sciences, Professor,
1 Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.
Abstract. The article describes laboratory research data on flotation properties of the Kola apatite, phosphate, glauconite, quartz and calcite contained in nodules at the Egorievsk deposit. Experimental flotation of the listed pure mineral particles -0.074 +0.040 mm in size involved both conventional agents and new surface-active chemicals, such as FF-12T, which possess multifunctional properties and are unsusceptible towards flotation pulp content of slimes and calcium and magnesium salts. The research results demonstrate successful applicability of new agent FF-12T in flotation of low-grade rebellious nodular phosphorite ore.
Key words: Egorievsk deposit, phosphorite, nodules, pure minerals, phosphate, glauconite, quarts, calcite, agents, flotation properties, flotation.
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-163-175
REFERENCES
1. Ratobyl'skaya L. D. Boyko N. N. Kozhevnikov A. O. Obogashchenie fosfatnykh rud [Phosphate rock processing], Moscow, Nedra, 1979.
2. Smirnov A. I. Veshchestvennyy sostav fosforitovykh rud osnovnykh promyshlennykh mestorozhdeniy SSSR [Material constitution of phosphate rocks at the main commercial deposits of the USSR], Geologiya i mestorozhdenie fosforitov, issue 26, Moscow, 1974, pp. 84—101.
3. Maslennikov B. N. Kavitskaya F. A. O fosforitnom veshchestve fosforitov [Phosphate substance of phosphorite]. DokladyAkademii nauk SSSR. 1956, no 5, pp. 87—89. [In Russ].
4. Bliskovskiy V. Z. Veshchestvennyy sostav i obogatimost' zhelvakovykh fosforitovykh rud [Material constitution and processability of nodular phosphate rocks], Moscow, NIITEKHIM, 1981, pp. 6—24.
5. Bliskovskiy V. Z. Veshchestvennyy sostav i obogatimost' fosforitovykh rud [Material constitution and processability of phosphate rocks], Moscow, Nedra, 1983, pp. 56—80.
6. Kholomyanskiy I. Ya. Issledovanie vliyaniya obzhiga na flotatsionnye svoystva mineralovzhelvakovykh fosforitov i razrabotka tekhnologii ikh obogashcheniya [Effect of roasting on flotation properties of nodular phosphorite minerals and development of processing technologies], Candidate's thesis, Moscow, 1973.
7. Lygach A. V. Issledovanie veshchestvennogo fosforitov Egor'evskogo mestorozhdeniya [Analysis of material constitution of the Egorievsk deposit phosphorite rocks]. Sbornik materialovXI kongressa stran SNG, Moscow, 2017, pp. 305—309. [In Russ].
8. McConnel D. Apatite, its crystal chemistry, mineralogy, utilization and geologic and biologic occurrences. Nien-New York, 1973, 111 p.
9. McClellan G. Lehz J. Crystal chemical investigation on natural apatites. Amer Miner, 1969, 54, no 9—10, pp. 1374—1391.
10. Smirnov Yu. M., Brazhnik I. S. KHolomyanskiy I. Ya. Torskiy G. A. O poluchenii fosfatnogo syr'ya dlya proizvodstva slozhnykh udobreniy iz zhelezistykh fosforitov Egor'evskogo i Vyatsko-Kamskogo mestorozhdeniy [Phosphate feedstock for complex fertilizer production from ferruginous phosphate rocks of the Egorievsk and Vyatka-Kama deposits]. Khimicheskaya promyshlennost' segodnya. 2011, no 1, pp. 18—25.
11. Bliskovskiy V. Z. O kurskite i frankolite [Kurskite and frankolite]. Litologiya i poleznye iskopaemye. 1986, no 3, pp. 75—84. [In Russ].
12. Golovanov G. A. Flotatsiya kol'skikh apatit-soderzhashchikh rud [Kola apatite-bearing ore flotation], Moscow, Khimiya, 1976, pp. 54—66.
13. Kuznetsova G. G. Issledovanie flotatsii v prisutstvii shlamov tonkovkraplennykh fosforitnykh rud, soderzhashchikh rastvorimye mineraly (na primere rud CHilisayskogo mestorozhdeniya) [Flotation with finely disseminated phosphate rock slimes containing soluble minerals (in terms of the Chilisay deposit ore)], Candidate's thesis, Moscow, 1961.
14. Polivanskaya V. V. Povyshenie effektivnosti flotatsii apatit soderzhashchikh rud na osnove reguliro-vaniya agregativnoy ustoychivosti tonkikh klassov mineralov [Improvement of apatite-bearing ore flotation efficiency based on adjustment of aggregative stability of fine mineral particles], Candidate's thesis, Moscow, 2016.
15. Tugolukov A. V. Barmin I. S. Morozov V. V. Polivanskaya V. V. Issledovanie i optimizatsiya protsessa flotatsionnogo obogashcheniya apatit-shtafelitovoy rudy Kovdorskogo mestorozhdeniya [Study and optimization of flotation of the Kovdor apatite-staffelite deposit ore]. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2012, no 4, pp. 165—169. [In Russ].
16. Bormin I. S. Tugolukov A. V. Morozov V. V. Polivanskaya V. V. Issledovanie i optimizatsiya flotatsionnogo obogashcheniya tonkikh klassov apatit-shtafelitovykh rud [Examination and optimization of flotation of fine apatite-staffelite ore particles]. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2015, no 10, pp. 59—67. [In Russ].
A
