Применение органических терморегулирующих модификаторов при флотации карбонатно-флюоритовых руд Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

------------------------------- © Л.А. Киенко, Л.А Саматова,

Л.Н. Плюснина, А.В. Печникова, О.В. Воронова, 2009

УДК 622.7:553.068.5

Л.А. Киенко, Л.А Саматова, Л.Н. Плюснина,

А.В. Печникова, О.В. Воронова

ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ МОДИФИКА ТОРОВ ПРИ ФЛОТАЦИИКАРБОНАТНО-ФЛЮОРИТОВЫХ РУД

Флотация флюоритовых руд на обогатительной фабрике Русской горнорудной компании осуществляется в настоящее время в условиях полного водооборота. В качестве собирателей применяются жирные кислоты талового масла, техническое мыло или собирательные смеси на их основе в сочетании с фторидом натрия. С 2005 года технологический процесс ведётся без высокотемпературного нагрева пульпы [1]. Использование жирнокислотных собирателей в комплексе с фторидом натрия, как базовой основы для флотации труднообогатимых тонковкраплен-ных карбонатно-флюорито-вых руд позволяет достичь достаточно высокой селективности разделения флюорита и кальцита, получить удовлетворительные показатели обогащения руд с карбонатным с

модулем (Мк = —^5—) ниже 2 и даже ниже 1.

ССаС03

Вместе с тем, известно, что жирнокислотные собиратели имеют высокую чувствительность к катионам кальция. При флотации на оборотной воде, содержащей 0,7-0,9 мг-экв/л катионов Са2+ значительная часть активных молекул собирателя может быть связана в труднорастворимые соединения общей формулы [R-COO]2Ca. Вследствие этого активность собирателей существенно снижается, что приводит к увеличению их расходов. Повышение эффективности действия собирателей при флотации без высокотемпературного нагрева пульпы может быть достигнуто как за счёт кондиционирования оборотной воды, так и за счёт повышения дисперсности солей карбоновых кислот (в том числе и кальциевых), обладающих, как известно [2], коллоидными свойствами. Высокой дисперги-

рующей способностью обладают оксиэтилированные соединения, с различным числом оксиэтильных групп. Причём, степень оксиэти-лирования в значительной степени определяет диспергирующие способности соединений. С увеличением числа оксиэтильных групп с 3 до 10-12 и концентрации кальциевых мыл жирных кислот растворе 8-15 мг-экв/л диспергирующая способность органических модификаторов может возрастать в 3-4 раза. Поэтому наиболее целесообразно использование при флотации соединений с высокой степенью оксиэтилирования.

В таблице приведены данные исследований влияния дозировок органического диспергирующего модификатора на показатели флотации карбонатно-флюоритовых руд базовых месторождений Ярославской горнорудной компании. В качестве собирателя в экспериментах использовались жирные кислоты талового масла (ЖКТМ), являющиеся побочным продуктом лесохимической промышленности предприятий Сибири, базирующихся на переработке, в основном, хвойных пород древесины.

В результате исследований установлено, что дозировка диспергирующего модификатора (ОТРМ) обеспечивает получение значительного технологического эффекта. При дозировке ОТРМ в количестве 50 г на тонну руды (1часть на 10 частей ЖКТМ) потребность в собирателе сокращается на 20 %. Извлечение флюорита в концентрат при этом остаётся на том же уровне, как и при использовании собирателя без добавок диспергирующего модификатора, содержание СаF2 незначительно возрастает (до 92,02 % против 91,26%). Важно отметить, что полученные результаты сохраняются на достигнутом уровне при снижении температуры флотации до 17 0С.

Из опыта флотационного обогащения руд с применением оксигид-рильных собирателей известно, что при снижении температуры флотации ниже 20 0С технологический процесс протекает менее эффективно. При этом тонина помола руды, набор реагентов регуляторов, кондиционирование технологической воды могут иметь определённое значение. Однако, независимо от названных факторов, устойчиво сохраняется основная тенденция к понижению селективности флотации, активности действия собирателя, что связано с ухудшением коллоидно-дисперсных характеристик омыленных карбоновых кислот в холодных пульпах, снижением скорости

их адсорбции на поверхности минеральных частиц, а также общим состоянием жидкой фазы пульпы (вязкость, текучесть и т.п.).

Достижение стабильных показателей при понижении температуры пульпы, как показывают результаты исследований, может быть обеспечено за счёт повышения степени диспергирования собирателя, подачи его в процесс в комплексе с диспергирующей добавкой. По данным, приведённым в таблице, увеличение дозировок ОТРМ до 100 г/т (при 500 г/т дозируемого собирателя) даёт возможность успешно проводить флотацию карбонатно-флюоритовой руды в условиях более низких температур. При температуре флотации 15 0С извлечение флюорита в концентрат с содержанием 91,31 % СаF2 составило73,57 %, что почти на 6 % выше, чем при флотации без добавки терморегулирующего модификатора в условиях более высоких температур. Понижение температуры флотации до 12 0С сопровождается некоторым снижением качества концентрата и извлечения флюорита, однако результаты флотации остаются достаточно высокими и существенно превышают показатели обогащения без добавок диспергатора в стандартном температурном режиме (опыт 1). При этом флотация в условиях пониженной температуры пульпы с дозировкой собирателя в традиционном варианте, без использования диспергатора, не обеспечивает возможность получения качественного концентрата. Содержание СаF2 в концентрате составляет лишь 86,85 %, содержание флюорита в хвостах при этом также возрастает (опыт 2). Сравнительные результаты флотации карбонатно-флюоритовой руды с использованием терморегулирующей добавки и без неё наглядно демонстрирует гистограмма (рис. 1).

Полученные результаты имеют большое практическое значение. Несмотря на то, что на обогатительной фабрике Русской горнорудной компании в настоящее время внедрена технология флотации, исключающая двукратную высокотемпературную обработку пульпы [3, 4, 5], нагрев питания флотации до температуры 20-25 0С в холодное время года связан со значительными затратами. По данным расчетов экономистов предприятия при производительности фабрики по руде 70 тыс. тонн в месяц экономия от снижения температуры нагрева лишь на 10 0С составляет свыше четырёх млн. руб. при уровне цен на топливный мазут 2008 года. С учётом продолжительности холодного периода в Приморье около 7-8 месяцев снижение

264

Результаты экспериментов с применением органического терморегулирующего модификатора

№ Наименование Содержание, % Извлечение, %

Выход, % Условия опыта

оп. продуктов СаF2 СаСО3 СаF2 СаСО3

Без дозировки терморегулирующего модификатора

1 Концентрат Промпродукт Хвосты 22,46 10,00 67,54 91,26 40,05 8,61 4,08 38,85 20,01 67,61 13,21 19,18 5,00 21,91 73,79 Температура осн. флотации - 24 °С Собиратель: ЖКТМ ^) -

Руда 100,00 30,32 18,32 100,00 100,00 600 г/т

2 Концентрат 25,15 86,85 6,34 70,90 8,78 Температура осн. флотации - 15 °С

Промпродукт 16,76 20,98 27,06 11,41 24,96 Собиратель:

Хвосты 58,09 9,38 20,72 17,69 66,26 ЖКТМ ^) -

Руда 100,00 30,81 18,16 100,00 100,00 600 г/т

С дозировкой терморегулирующего модификатора

3 Концентрат 22,93 92,02 2,00 67,76 2,45 Температура осн. флотации - 24 °С

Промпродукт 14,53 40,26 43,80 18,78 34,10 Собиратель:

Хвосты 62,54 6,70 18,96 13,46 63,45 ЖКТМ ^) -500 г/т

Руда 100,00 31,14 18,69 100,00 100,00 ОТРМ - 50 г/т

265

4 Концентрат Промпродукт Хвосты 22,58 15,64 61,78 91,58 36,99 6,87 2,63 35,36 19,22 67,33 18,84 13,83 3,31 30,72 65,97 Температура осн. флотации - 17 °С Собиратель: ЖКТМ ^) -500 г/т

Руда 100,00 30,71 18,00 100,00 100,00 ОТРМ - 50 г/т

5 Концентрат Промпродукт Хвосты 25,08 19,38 55,54 91,31 26,83 5,45 2,70 44,66 15,07 73,57 16,71 9,72 3,82 48,87 47,31 Температура осн. флотации - 15 °С Собиратель: ЖКТМ ^) -500 г/т

Руда 100,00 31,12 17,71 100,00 100,00 ОТРМ - 100 г/т

6 Концентрат 24,08 90,35 4,79 71,19 6,30 Температура осн. флотации - 12 °С

Промпродукт 12,86 31,70 43,37 13,34 30,48 Собиратель:

Хвосты 63,03 7,50 18,34 15,47 63,22 ЖКТМ ^) -500 г/т

Руда 100,00 30,56 18,30 100,00 100,00 ОТРМ - 50 г/т

90 -

80 -

70 -

5

Ч

Н

м 60 -я

а

о С * о

Т 8

50 -

О

Ч

о

Я

и

о

н

40 -

30 -

шш

24 24 17 15 15 12

(ОТРМ 0) (ОТРМ 10) (ОТРМ 10) (ОТРМ 0) (ОТРМ 20) (ОТРМ 20)

Температура, град. С; Массовая доля ОТРМ, %

■ 1

□ 2 □ 3

Рис. 1. Технологические показатели флотации флюорита при переменных расходах ОТРМ в различные температурным условиях: 1 - выход концентрата;

2 - содержание СаF2 в концентрате; 3 - извлечение СаF2 в концентрат

затрат на нагрев флотационной пульпы может составлять 30 млн. руб. в год и более.

Таким образом, результаты исследований применения органических терморегулирующих модификаторов позволяют сделать вывод о возможности эффективной флотации тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд при температуре 12-15 0С с использованием в качестве собирателя жирных кислот талового масла. Использование ОТРМ позволяет в условиях пониженных температур сохранить активность оксигидрильных собирателей, их селективные свойства, сократить расход реагентов за счёт улучшенного их диспергирования, снизить негативное влияние избыточных содержаний катиона кальция при флотации в условиях водооборота.

------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Киенко, Л.А. Разработка и совершенствование технологии переработки тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд месторождений Приморья. / Л.А. Киенко, Л.А. Саматова, О.В. Воронова, Л.Н. Плюснина // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Дальний Восток. 2007. № ОВ 9. С. 302-307.

2. Богданов, О.С. Теория и технология флотации руд / О.С. Богданов. М.: Недра, 1990.

3 Саматова, Л.А. Промышленное внедрение низкотемпературной флотации флюорита с применением аспарала Ф и собирательных смесей на его основе / Л.А. Саматова, Л.А. Киенко, О.В. Воронова, Л.Н. Плюснина // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Дальний Восток. 2007. № ОВ 9. С. 308-319.

4. Пат. 2286850 Российская Федерация, МПК7 В 03 D 1/02. Способ обогащения флюоритовых руд / Киенко Л.А., Саматова Л.А., Плюснина Л.Н., Воронова О.В.; заявитель и патентообладатель Ин-т горн. дела ДВО РАН. - № 2005119586/03; заявл. 23.06.2005; опубл. 10.11.2006, Бюл. № 31. - 8 с.: ил.

5. Пат. 2346749 Российская Федерация, МПК7 В03D 1/00. Способ обогащения флюоритовых карбонатсодержащих руд / Киенко Л.А., Саматова Л.А., Плюснина Л.Н., Воронова О.В.; заявитель и патентообладатель Ин-т горного дела ДВО РАН. - № 2007133970/03; заявл. 11.09.2007; опубл. 20.02.2009, Бюл. № 5. - 8 с.: ил.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------

Киенко Л.А. - кандидат технических наук, ст. научный сотрудник, Саматова Л.А. - кандидат технических наук, заведующая лабораторией проблем комплексной переработки минерального сырья,

Плюснина Л.Н. - мл. научный сотрудник,

Печникова А.В. - инженер,

Воронова О.В. - научный сотрудник,

Институт горного дела ДЮ РАН, г. Хабаровск.

E-mail: samatova@hq. febras.ru