Повышение качества берилловых концентратов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

- © В.И. Самойлов, A.K. Адрышев,

H.A. Куленова, З.В. Шерегеда, В.А. Агапов, O.A. Утешева, Л.Г. Гадытбекова, Л.В. Шушкевич, 2007

УДК 669.725.3

В.И. Самойлов, А.К. Адрышев, H.A. Куленова, З.В. Шерегеда, В.А. Агапов, O.A. Утешева, Л.Г. Гадылбекова, Л.В. Шушкевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА БЕРИЛЛОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

В горно-обогатительных производствах бериллового концентрата одной из острых проблем является загрязнение концентрата железом на начальной стадии обогащения руды - в процессе измельчения руды в шаровых мельницах. Прирост содержания железа в рудном материале в результате его «натира» мелющими телами составляет несколько десятков процентов.

Берилл (3ВеО-А12О3-68Ю2) - стойкий к действию серной кислоты алю-мисиликат бериллия, флотоконцен-трат которого используется в производстве гидроксида бериллия. Перед сернокислотным вскрытием берилловые концентраты подвергают дорогостоящей активирующей подготовке -концентраты плавят с карбонатами натрия и кальция, плав гранулируют водой [1]. При переработке активированного таким образом концентрата до гидроксида бериллия значительный объём затрат приходится на очистку промежуточных продуктов технологии и гидроксида бериллия от железа.

С целью повышения качества бериллового концентрата, упрощения и удешевления его переработки в гидрометаллургии нами выполнен поиск

альтернативных методов измельчения берилла. В ходе этой работы проведены технологические испытания гидроударной установки для измельчения сыпучих материалов конструкции Чиргина С.Г. [2-4] с использованием бериллового концентрата Ма-лышевского месторождения (Свердловская область). Результаты этой работы приводятся ниже.

Измельчение крупнодисперсного бериллового концентрата. Гидроударный измельчитель, созданный на базе центробежного пескового насоса (рис. 1), представляет собой систему каналов различного сечения, установленных по окружности ротора и статора аппарата. Подбор геометрических форм каналов позволяет достичь необходимой степени измельчения и эмульгирования различных веществ. Периодическое перекрытие каналов влечёт за собой изменение давления в роторе, сопровождающееся звуковой волной.

Процесс измельчения твердой фазы происходит посредством гидроударов и сопровождается значительным выделением тепла. Для предотвращения закипания гидроизмельчитель подключают системой трубопроводов к баку-смесителю. Слив пульпы

Рис. 1. Технологическая обвязка испытательного стенда

после окончания процесса измельчения производится в отдельную ёмкость. Продолжительность одного цикла измельчения составляет в среднем 20^30 мин.

Технические параметры установки: производительность - до 30 м3/ч; потребляемая мощность - 55^75 кВт; крупность исходного материала - до 5 мм; степень измельчения - до 10 мкм; соотношение Т:Ж = 1^3; измельчающая среда - вода, кислота, щелочь. По заказу возможно изменение пр3 оизводительности установки до 50 м /ч. Действующий опытно-промышленный участок фирмы - изготовителя (г. Екатеринбург) позволяет производить экспериментальное измельчение различных материалов. Срок изготовления оборудования в зависимости от комплектации 2-3 месяца.

Результаты технологических испытаний, проведённых в г. Екатеринбурге на гидроударной установке (рис. 1) показали следующее (перерабатывался берилловый концентрат крупностью - 5 мм, массой 11 кг, среда водная, Т:Ж = 1:10, метод анализа измельчённого концентрата - седимен-тационный). Седиментационным анализом установлено, что уже к 11-й мин циркуляции водно-концентрат-ной пульпы через гидроизмельчитель максимальный размер частиц концентрата снижен с 5 до 0,08 мм. Дальнейшее измельчение не приводит к снижению максимального размера частиц, однако увеличивает количество мелких фракций. Содержание фракции -5 мкм к 11-й, 31-й и 61-й минутам циркуляции водно-концентратной пульпы через гидроизмельчитель (рис. 1) составляет

Материал р, кг/м3 Среда Имя файла Тстат., с Тощ с

берилл 2800 вода С:^АЪУ818\БР20-4.Г 604 1110

N сита, мкм (18Г, МКМ г, % К, % Б, % Ка1, % Ка2, % Ка3, %

1 100 125,0 0,0 0,0 100,0 0,0 0,0 0,0

2 80 90,0 0,0 0,0 100,0 1,5 0,0 0,6

3 63 71,5 0,0 0,0 100,0 2,9 0,4 1,9

4 50 56,5 5,8 5,8 94,2 5,7 2,5 4,9

5 40 45,0 4,9 10,6 89,1 10,5 8,7 10,5

6 30 35,0 11,8 22,5 77,5 21,6 23,8 22,7

7 20 25,0 20,5 43,0 57,0 47,9 50,7 48,3

8 15 17,5 34,1 77,0 23,0 68,4 67,0 67,5

9 10 12,5 6,0 83,0 17,0 87,9 82,8 87,8

10 5 7,5 5,9 88,9 11,1 98,3 94,9 99,3

11 0 2,5 11,1 100,0 0,0 100,0 100,0 100,0

П.1рамстр_и динрокгиьиншт

Вял У 5тт

Ш.'Л Шипа 19.4475 3.97005

к&Я* Р-Раылср_ 20.2115 1,5-1575 211.244

К.13.К Норм-лот 1*50*6 251467

Дата Н, мм Т|юд..с

2ЩМЛ12М4 253 610

Сигнал ([или

2250 берилл

ГмвтбграыУ! ост*тю»

3 9,0 10.0 ».в

19.0 15.9

9,0

МЛ

1

Эь 1

20,5

£

к | У Г* 1.1 Г

tЛ Ал 4.» 4 1

1 ч 1 1 к) £ «.0 | 0.0 0.0

19

10 10 4«

С»'». мич

(1

11)5

Рис. 2. Результаты анализа бериллового концентратрата (30 мни циркуляции водно-концентратной пульпы через гидроизмельчитель)

5,9; 12,6; 13,3 % соответственно. К 31-й минуте циркуляции пульпа нагревается до ~80 °С. Не установлено прироста содержания железа в берилловом концентрате в процессе его гидроударного измельчения.

Измельчение мелкодисперсного бериллового концентрата.

Целью данного эксперимента являлось определение зависимости эффективности гидроизмельчения бериллового концентрата от продол-

Рис. 3. Влияние времени помола бериллового концентрата на эффективность его измельчения

1 О0

700

исходный концентрат (крупность -0,5 мм)

концентрат после 30-ти минут измельчения (крупность -0,03 мм)

Рис. 4. Результаты рентгеноструктурного анализа берилла в диапазоне углов отражения от 10 до 70°

жительности измельчения. Опыты проводили в водной среде при массовом соотношении Т:Ж = 1:5. В качестве испытуемого материала использовали концентрат крупностью -200 мкм. Общая продолжительность измельчения составляла 40 мин. Отбор проб измельчаемого концентрата проводился каждые 10 мин. Грануло-

метрический состав проб определяли на седиментографе с последующей электронной обработкой результатов.

На гистограммах частных остатков наблюдалось значительное преобладание мелких фракций материала уже после 10 мин помола (до 62 % фракции -30 мкм). При дальнейшем измельчении содержание фракции -З0 мкм в

процентном отношении повысилось на 10,9 % (после 20 мин помола) и далее ещё на 4,6 % (составив в итоге 77,5 % после 30 мин помола, см. рис. 2 и 3). Увеличение времени помола до 40 мин не даёт значительного эффекта, что говорит об агрегации мелких частиц, объясняющей увеличение содержания фракций -30 мкм. Важно отметить, что не установлено прироста содержания железа в процессе гидроударного измельчения концентрата.

Основываясь на данных анализов, можно сделать следующее заключение: эффективное время помола на гидроизмельчителе для данного материала составляет 30 мин (рис. 3). Дальнейший помол может быть эффективен только при условии отвода тонкой фракции в ходе помола. Возможно также повышение процента мелкой фракции при использовании в ходе помола диспергатора пузырько-

1. Самойлов В. И. Экспериментальная разработка перспективных химических методов извлечения бериллия и лития из минерального сырья. - Усть-Каменогорск: Медиа-Альянс, 2006. - 551 с.

2. Чиргина С.Г., Тараканова A.B. Роторный аппарат. - Патент 2161062. - М., 2000.

3. Чиргина С. Г. Устройство для растворения, эмульгирования и диспергирования различных материалов. - Патент 2149680. - М., 2002.

4. Чиргина С. Г. Устройство для растворения, эмульгирования и диспергирования

вого типа, препятствующего процессу агрегации мелких частиц в крупные.

По истечении 30 минут циркуляции пульпы через гидроизмельчитель результатом рентгеноструктурного анализа зарегистрировано частичное разрушение кристаллической решётки берилла (рис. 4), которое, прогрессирующе нарастало вплоть до окончания эксперимента, длившегося 40 мин.

Нами показано [1, 5, 6], что рент-геноаморфный берилл крупностью -5 мкм вскрывается серной кислотой без применения дорогостоящей его плавки с флюсами.

Таким образом, использование гидроударных диспергаторов для измельчения берилловых концентратов позволяет повысить их качество по содержанию железа и создает предпосылки к упрощению и удешевлению гидрометаллургической переработки данных концентратов.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

различных материалов. - Патент РФ 2179066. - М., 2002.

5. Аксютенко B.C., Кочнев В.В., Ошла-ков С.П. Самойлов В. И. и др. Способ извлечения бериллия из берилловых концентратов: Патент РФ по заяв. на изобрет. 2006129072 от 14.02.06. - М., 2006.

6. Самойлов В.И., Куленова H.A., Сыр-нев Б. В. и др. Сернокислотное вскрытие берилловых концентратов с использованием их механоактивации // БУ ВИНИТИ. - М., 2006. - № 10. ШВ

— Коротко об авторах-

Самойлов В.И. - АО «УМЗ»,

Адрышев A.K., Куленова H.A., Шерегеда З.В., Агапов B.A., Утешева O.A., Гадылбе-кова Л.Г., Шушкевич Л.В. - ВКГТУ, Усть-Каменогорск.

Статья представлена Восточно-Казахстанским государственным техническим университетом.

Рецензент академик НАН РК, д-р. геол.-минерал. наук Б.А. Дьячков.