CC BY
68
УДК 622.765
DOI: 10.21209/2227-9245-2017-23-4-33-37
ПЕРЕРАБОТКА КАРБОНАТНО-ФЛЮОРИТОВЫХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЙ
МОНГОЛИИ И ЗАБАЙКАЛЬЯ
PROCESSING OF CARBONATE-FLUORITE ORE DEPOSITS OF MONGOLIA
AND TRANSBAIKAL REGION
А. В. Фатьянов,
Забайкальский государственный университет, г. Чита fatyanov. [email protected]
A. Fatyanov,
Transbaikal State University, Chita
Л. Г. Никитина,
Забайкальский государственный университет, г. Чита [email protected]
L. Nikitina,
Transbaikal State University, Chita
С. А. Щеглова,
Забайкальский государственный университет, г. Чита [email protected]
S. Scheglova,
Transbaikal State University, Chita
Рассматривается проблема обогащения карбонатно-флюоритовых руд как наиболее сложных для переработки. При их обогащении не удается получить богатые флюоритовые концентраты при высоком извлечении ценного компонента. Проблема обогащения состоит в том, что флюорит и кальцийсодержащие породообразующие минералы обладают сильными гидрофобными свойствами и флотируются практически одинаково, то есть в условиях флотации очень трудно добиться селекции этих минералов. В статье изложены вопросы регулирования процессов структурирования дисперсионной среды флотационной пульпы с помощью различных методов и представлены два варианта технологических схем для карбонатно-флюоритовых руд месторождений Забайкалья и Монголии. Для отечественной промышленности рекомендована схема флотационного обогащения флюоритовых руд с карбонатным модулем 0,95, состоящая из основной флотации и 8 перечистных операций, с применением кислого жидкого стекла в качестве депрессора карбонатов. В этом случае возможно получение флюоритового концентрата марки ФФ-97А, содержащего 98,28 % CaF2 и 0,13 % СаС03 при извлечении CaF2 63,4 %. Для Монголии рекомендована схема флотации карбонат-но-флюоритовых руд с применением нового реагента собирателя 0^60. Схема позволяет получить концентрат марки ФФ-95Б, содержащий CaF2 — 97,3 %, СаС03 — 1,82 % при извлечении CaF2 — 70,99 %. Обе технологии рекомендуются для применения в промышленных условиях
Ключевые слова: флотационное обогащение; флюоритовые руды; карбонатный модуль; жидкое стекло; концентрат; извлечение; флотация; карбонатный модуль; интенсификация; структурирование
The carbonate-fluorite ores are the most difficult of all flotation ores to be processed. Fields with such composition are growing in number nowadays but it is not possible to get rich fluorite concentrate with high recovery of a valuable component while processing them. The problem with processing is that the fluorite and calcium-containing rock-forming minerals have strong hydrophobic properties and are floated practically in the same way, which means that it is very difficult to achieve filtering of these minerals with flotation. The article deals with the issue of regulating processes of structuring of the flotation pulp dispersive medium by various methods. Two variants of technological schemes for the carbonate-fluorite ore deposits of the Transbaikal region and Mongolia are presented in the article as well as a scheme for flotation benefication of fluorite ores with the carbonate module of
© А. В. Фатьянов, Л. Г. Никитина, С. А. Щеглова, 2017
0,95, consisting of the basic flotation and 8 recleaning operations, using acidic sodium silicate as a depressig agent, recommended for the domestic industry. In this case, it is possible to obtain FF-97A grade fluorite concentrate, containing - 98,28 % of CaF2 and 0,13 % of CaCO3 recovering 63,4 % of CaF2. The scheme for flotating car-bonate-fluorite ores by using ON-60, a new collecting agent, is recommended for Mongolia. This scheme makes it possible to obtain FF-95B grade concentrate, containing 97,3 % of CaF2, 1,82 % of CaCO3 recovering 70,99 % of CaF2. Both technologies are recommended for applying under production-line conditions
Key words: flotation benefication; fluorite ores; carbonate module; sodium silicate; concentrate; recovery; flotation; carbonate unit; intensification; structuring
Т)ведение. На горном факультете Забай-_£_/кальского государственного университета работает организованная в 2001 г. на основании решения ученого совета Читинского государственного университета научная аналитическая лаборатория, занимающаяся развитием теории и практики новых технологий в горной промышленности Забайкальского края и Монголии.
Основное научное направление лаборатории — неравновесные процессы в технологии переработки минерального сырья. Его главной особенностью являются развиваемые специалистами лаборатории представления о том, что устойчивость дисперсной флотационной системы может регулироваться в условиях изменения колебательных режимов неравновесных процессов. Для этого предложено использовать гармонические колебания или колебания более сложного характера, называемые пульсирующими.
Цель исследований. Основная идея исследований связана с использованием представлений о результатах кооперативного взаимодействия в неравновесных системах, определяемых понятием об их структурировании, т.е. самоорганизации с образованием диссипативных структур. Возможности изменения структуры дисперсионной среды обоснованы с разработкой и обоснованием ее изменяемых свойств под действием флотируемых минералов и фло-тореагентов, а также при использовании воздействий различных физических полей. Следует отметить, что данное представление находится в духе современных теорий структурообразования: синергетики, теории катастроф и термодинамики необратимых процессов. В настоящее время аналогичные идеи находят развитие в биологии,
химии, физике и других научных направлениях, где исследуются сложные системы вдали от состояния равновесия. Доказано, что неравновесные системы под действием слабых энергетических воздействий могут претерпевать значительные структурные изменения, направленное регулирование которых может широко использоваться в промышленности для интенсификации процессов флотации труднообогатимых полезных ископаемых [4].
Методы исследования. Для практического применения в лаборатории предложены технологические методы регулирования процессов структурирования дисперсионной среды флотационной пульпы: солевая флотация в присутствии нейтральных солей, избирательная стабилизация пульпы, электрохимическая обработка флотационной пульпы при переработке различных по составу типов руд Забайкалья и Монголии. Многие особенности технологического характера изучены на рудах Югодзырского, Хубсугульского, Начирского, Олимпийского, Гарсонуйского, Антоновского, Шахматного, Удоканского и других месторождений. Исследованы и обоснованы технологические решения с применением нестандартных приемов в таких направлениях, как разработка нетрадиционных технологий обогащения ряда руд старых и новых месторождений полезных ископаемых Забайкалья и Монголии с применением различных физико-химических воздействий на компоненты и фазы, интенсификация флотации труднообогатимых руд Забайкалья и Монголии на основе структурирования дисперсионной среды, разделение минералов в нестационарном центробежном поле, разработка технологических схем для промышленного освоения более эффективных
технологий переработки многокарбонатных флюоритовых и других руд.
В последние годы выполнены исследования по обогащению наиболее сложных по составу карбонатно-флюоритовых руд отечественных и монгольских месторождений и рекомендованы два принципиально разных варианта схем.
Результаты исследований. Для отечественной промышленности рекомендована схема флотационного обогащения руды Начирского и Олимпийского месторождений, представленной промпродук-том после гравитационного обогащения с карбонатным модулем 0,95 и содержащим, %: CaF2 - 30,32; СаС03 - 23,07; MgCO3 - 8,97; SiO2 - 32,7. Для проведения промышленных испытаний рекомендована схема, состоящая из основной флотации и 5...8 перечистных операций, в зависимости от того, концентрат какого качества необходимо получить. Схема предусматривает селекцию кальциевых минералов с флотацией флюорита и подавлением фло-тируемости карбонатов. Продукт первой перечистки и хвосты основной флотации выводятся в отвал. В качестве собирателя рекомендована олеиновая кислота, а в качестве депрессора карбонатов - кислое жидкое стекло с рН раствора менее 1, приготовленное по специальной методике. Предусматривается введение нейтральных солей СаС12 и в цикл измельчения для регулирования структуры водной фазы. Рекомендуется применять хлористый натрий в виде водного раствора, а хлористый кальций - в виде кислого раствора, для чего в свежеприготовленный раствор добавляется концентрированная соляная кислота с доведением рН до величины менее 1. Специальная операция по стабилизации окислительно-восстановительного состояния пульпы, контролируемая с помощью платинового и хлор-серебряного электродов для достижения величины Eh = 1300 мВ вводится после измельчения руды. В промышленных условиях этот процесс осуществляется путем перемешивания пульпы после измельчения руды в течение 12...15 мин в контактном чане или камерах флотации без подачи воз-
духа. Применяемая система регулирования структуры жидкой фазы и Eh дисперсной системы совместно с разработанным режимом обеспечивает скоротечность процесса разделения кальцийсодержащих минералов на основе аэрофлокулярной флотации. Наиболее высококачественная продукция получена по схеме с восемью перечистками концентрата, флюоритовый концентрат марки ФФ-97А содержит 98,28 % CaF2 и 0,13 % СаС03 при извлечении CaF2 -63,4 %. Второй концентрат - карбонатный - смесь промпродуктов со второй по восьмую перечистки, содержит 43,56 % СаС03; 35,54 % CaF2 при извлечении СаС03 - 39,65 %; CaF2 - 17,18 %. Общее извлечение флюорита в оба концентрата составляет 80,52 %. Полученные показатели подтвердились при проверке на местной воде обогатительной фабрики.
Для Монголии рекомендованная схема флотационного обогащения испытывалась на руде месторождений: шахты Бор-Ун-дур, Урген и Хох-Дэль, планируемых в перспективе для переработки на обогатительной фабрике ГОКа Бор-Ундур. В соответствии с химическим составом содержание пробы составило, %: CaF2 - 26,55; СаС03 - 10,01; SiO2 - 47,05; Р - 0,039; S - 0,042 при карбонатном модуле 2,65.
В результате проведенного исследования в лабораторных условиях для обогащения высококальцитной руды рекомендована технологическая схема и реагентный режим, позволяющие отказаться от подогрева пульпы и снизить ее температуру до +5 ... 8 °С. Рекомендуется применять новый реагент - собиратель из класса перласта-нов 0^60 для создания таких условий. Проблемы разделения кальцийсодержащих минералов флюорита и кальцита решены с применением модифицированного жидкого стекла, которое используется в качестве депрессора и готовится на основе введения в раствор обычного щелочного жидкого стекла растворов сульфатов железа, алюминия, цинка и др. Схема флотации состоит из основной флюоритовой и шести перечистных операций. Хвосты основной флюо-ритовой флотации и первой перечистки
являются отвальными продуктами. Конеч- металлургической промышленности. Об-
ными продуктами технологии обогащения щее извлечение CaF2 в оба концентрата со-
являются флюоритовый и карбонатный кон- ставляет 91,65 %. В схеме рекомендуется
центраты. Флюоритовый концентрат мар- стабилизация Eh в течение 15 мин. ки ФФ-95Б, содержащий CaF2 — 97,3 %; Выводы. Полученные результаты ис-
CaCO3 — 1,82 % получен в качестве пенного следования являются перспективными для
продукта шестой перечистки при извлече- интенсификации разработки технологии
нии CaF2 — 70,99 %. Карбонатный концен- обогащения сложных по составу многокар-
трат представляет смесь промпродуктов со бонатных флюоритовых руд. Разработан-
второй по шестую перечистки и содержит ные схемы флотации и реагентный режим
43,53 % CaF2 и 12,02 % CaCO3 при извле- могут применяться как на отечественных
чении CaF2 — 20,66 % и CaCO3 — 45,71 %. флюоритовых фабриках, так и обогати-
Такой концентрат рекомендуется после тельных фабриках Монголии. окомкования использовать в цементной и
Список литературы_
1. Астахов Р. Я., Никифоров К. А., Мохосоев М. В. Селективная флотация флюорит-карбонатных руд. Новосибирск: Наука. 1983. 138 с.
2. Берлинский А. И. Структурообразование и депрессирующие свойства жидкого стекла // Труды Центрального научно-исследовательского горноразведочного института. 1967. Вып. 70. С. 23—27.
3. Леонов С. Б., Астахов Р. Я. Флотация карбонатно-флюоритовых руд с использованием в качестве регулятора среды кислого раствора хлористого кальция // Физико-химические и технологические исследования процессов переработки полезных ископаемых. Иркутск, 1973. С. 84—87.
4. Никифоров К. А., Ревнивцев В. А. Направленные превращения минералов. Новосибирск: Наука, 1992. 192 с.
5. Никифоров К. А. Необратимые процессы в измельчении минерального сырья / / ФТПРПИ. 1993. № 6. С. 85-87.
6. Никифоров К. А. Самоорганизация как принцип селективной флотации тонкодисперсных систем / / Рациональное использование минерального сырья Сибири. Улан-Удэ: БНЦ СО АН СССР, 1990. С. 3-10.
7. Сычков В. В., Астахов Р. Я. Лабораторные исследования и полупромышленные испытания плави-кошпатовой руды Начирского участка Гарсонуйского месторождения // Материалы семинара работников технологических лабораторий геологических организаций. 1970. Вып. 2. С. 110-115.
8. Чантурия В. А. Перспектива устойчивого развития горноперерабатывающей индустрии России / / Горный журнал. 2007. № 2. С. 2-9.
9. Чантурия В. А., Чаплыгин П. Н., Вигдергауз В. Е. Ресурсосбережение технологии переработки минерального сырья и охрана окружающей среды // Горный журнал. 2007. № 4.
10. Чантурия В. А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России / / Обогащение руд. 2000. № 6.
11. Pople J. A. A theory of the structure of water / / Proc. Roy. Soc., 1951/ Ser. A, vol. 205, no. 1081, pp. 163-179.
12. Carbonatites. Genesis and Evolution / Ed. K. Bell. L.: Unwin Hyman, 1989. 618 p.
References_
1. Astakhov R. Ya., Nikiforov K. A., Mohosoev M. V. Selektivnaya flotatsiya flyuorit-karbonatnyh rud [Selective flotation of fluorite-carbonate ores]. Novosibirsk: Nauka. 1983. 138 p.
2. Berlinsky A. I. Trudy Tsentralnogo nauchno-issledovatelskogo gornorazvedochnogo instituta (Proceedings of the Central Research Institute of Mining and Exploration), 1967, issue 70, pp. 23-27.
3. Leonov S. B., Astakhov R. Ya. Fiziko-himicheskie i tehnologicheskie issledovaniya protsessov pererabotki poleznyh iskopaemyh (Physico-chemical and technological studies of processing of minerals). Irkutsk, 1973, pp. 84-87.
4. Nikiforov K. A., Revnivtsev V. A. Napravlennye prevrashheniya mineralov [Directed transformations of minerals]. Novosibirsk: Nauka, 1992. 192 p.
5. Nikiforov K. A. FTPRPI (Fiz.-Tekh.), 1993, no. 6, pp. 85-87.
6. Nikiforov K. A. Ratsionalnoe ispolzovanie mineralnogo syriya Sibiri (Rational use of mineral raw materials in Siberia). Ulan-Ude: BNC SO AN SSSR, 1990, pp. 3-10.
7. Sychkov V. V., Astakhov R. Ya. Materialy seminara rabotnikov tehnologicheskih laboratory geologicheskih organizatsiy (Materials of the seminar of workers of technological laboratories of geological organizations), 1970, issue 2, pp. 110-115.
8. Chanturia V. A. Gorny zhurnal (Mining Journal), 2007, no. 2, pp. 2-9.
9. Chanturia V. A., Chaplygin P. N., Wigderhaus V. E. Gorny zhurnal (Mining Journal), 2007, no. 4.
10. Chanturia V. A. Obogashhenie rud (Enrichment of ores), 2000, no. 6.
11. Pople J. A. Proc. Roy. Soc. (Proc. Roy. Soc.), 1951/ Ser. A, vol. 205, no. 1081, pp. 163-179.
12. Carbonatites. Genesis and Evolution (Carbonatites. Genesis and Evolution); Ed. K. Bell. L.: Unwin Hyman, 1989. 618 p.
Коротко об авторах_
Фатьянов Альберт Васильевич, д-р техн. наук, профессор кафедры «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия. Область научных интересов: неравновесные процессы в технологии переработки минерального сырья, флотация минерального сырья fatyanov. albert@yandex. ru
Никитина Людмила Георгиевна, канд. техн. наук, доцент кафедры «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия. Область научных интересов: обогащение полезных ископаемых, флотация минерального сырья [email protected]
Щеглова Светлана Александровна, канд. техн. наук, доцент кафедры «Управление персоналом», Забайкальский государственный университет, г.Чита, Россия. Область научных интересов: обогащение полезных ископаемых, флотация минерального сырья, экономика ssheglova@mail. ru
Briefly about the authors_
Albert Fatyanov, doctor of engineering sciences, professor, Mineral Processing and Recoverable Materials department, Transbaikal State University, Chita, Russia. Sphere of scientific interests: unequal processes in the technology of mineral raw materials processing , floatation of mineral raw materials
Ludmila Nikitina, candidate of engineering sciences, assistant professor, Mineral Processing and Recoverable Materials department, Transbaikal State University, Chita, Russia. Sphere of scientific interests: minerals processing, floatation of mineral raw materials
Svetlana Scheglova, candidate of engineering sciences, assistant professor, Personnel Management department, Transbaikal State University, Chita, Russia. Sphere of scientific interests: minerals processing, floatation of mineral raw materials,
economics
Образец цитирования _
Фатьянов А. В., Никитина Л. Г., Щеглова С. А. Переработка карбонатно-флюоритовых руд месторождений Монголии и Забайкалья // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. 2017. Т. 23. № 4. С. 33—37. DOI: 10.21209/2227-9245-2017-23-4-33-37.
Fatyanov A. V., Nikitina L. G., Shcheglova S. A. Processing of carbonate-fluorite ore deposits of Mongolia and Transbaikal Region // Transbaikal State University Journal, 2017, vol. 23, no. 4, pp. 33—37. DOI: 10.21209/2227-9245-2017-23-4-33-37.
Дата поступления статьи: 27.03.2017 г. Дата опубликования статьи: 28.04.2017 г.
