CC BY
28
© А.В. Курков, А.М. Егоров,
И.В. Пастухова, 2003
УАК 622.7
А.В. Курков, А.М. Егоров, И.В. Пастухова
СОЗЛАНИЕ КОМПЛЕКСА ЭФФЕКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЕВОШПАТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
Работа посвящена созданию комплекса эффективных технологических решений для получения полевошпатовых концентратов из пегматитовых руд ОАО “Малы-шевское рудоуправление” (МРУ).
Создание комплексной малоотходной технологии переработки редкометальных руд требует получения из хвостов основного производства товарной слюдяной, полевошпатовой и кварцевой продукции. Практическая ценность такой технологии определяется возможностью реализации основного объема продукции - полевошпатовых и кварцевого концентратов, составляющих 50-70% от руды. В настоящее время ограничены возможности сбыта низкокалиевых полевошпатовых и кварцевых концентратов, в то же время имеется острый дефицит на высококалиевые и калиевые полевые шпаты.
Полевошпатовые материалы применяются в различных отраслях промышленности: электро-
технической (изоляторы), машиностроительной (абразивы, сварочные электроды), гражданском и промышленном строительстве (стекло, керамика), химической (химическая аппаратура, кислотоупорные изделия и эмали), электронной (электровакуумное стекло) и товарах народного потребления (фарфор, стекло).
По величине весового отношения содержания оксида калия и оксида натрия полевошпатовые материалы подразделяются на: высококалиевые (с отношением оксида калия и оксида натрия не менее трех), калиевые (модуль не менее двух, кали-натровые (модуль не менее 0,9), натровые (с ненормированным соотношением щелочей).
Требования промышленности к качеству полевошпатовых материалов регламентируются
стандартами, действующими в настоящее время (ГОСТ 7030-75 “Полевой шпат и пегматит для тонкой керамики”, 15045-78 “Кварц-полевошпатовое сырье для фаянсовых и керамических масс”, 13451-77 “Материалы полевошпатовые и кварц-полевошпатовые для стекольной промышленности”, 4422-73
“Шпат полевой для электродных покрытий“) и техническими условиями (Ту 95.2813-2002 “Концентраты полевошпатовые для стекольной промышленности” и ТУ 95.2814-2002 “Концентраты полевошпатовые для строительной керамики”).
Сложность получения калиевой полевошпатовой продукции из редкометальных руд заключается в том, что хвосты их обогащения представляют собой низкомодульное полевошпатовое сырье (К = 0,5). В мировой практике нет примеров надежного промышленного получения калиевого полевого шпата из сырья с К < 1,0 [1].
Получение полевошпатовой продукции на МРУ до 1990 г. являлось попутным при переработке редкометальных руд. В настоящее время после отработки рядовых редкометальных руд основной выпускаемой продукцией являются слюдяной и полевошпатовый концентраты. Однако руды по содержанию калиевых полевых шпатов весьма бедные, и предприятие получает в основном только кали-натровый полевой шпат.
Проведенные во ВНИИХТе исследования показали, что даже из таких руд возможно получе-
ние некоторого количества калиевого полевого шпата с модулем > 2.
Одним из направлений повышения калиевого модуля является предварительное обогащение исходной руды с использованием методов автоматической сортировки: фотометрической, рент-гено-радиометрической и рентгенолюминесцентной. Было установлено, что фотометрическим методом можно сортировать руды как по естественной окраске (неальбитизированные руды) , так и окрашенные катионными красителями: фиолетовым, метиловым синим, ярко зеленым. Сепарации поддается материал, крупность которого находится в интервале - 50 + 25 мм. При этом удается повысить калиевый модуль вдвое [2].
Рентгенорадиометрический (гаммафлуоресцентный) метод основан на возбуждении характеристического излучения (Ка) рубидия, который в полевошпатовых рудах геохимически связан с калием. Этот метод дает наиболее высокие результаты: калиевый модуль повышается более, чем в два раза. Так, из руд с исходным калиевым модулем 0,51 (80% руд) удается выделить концентраты с модулем 1,5-3,0. Для отработки технологии рентгенорадиометрического метода сортировки и выбора оптимального конструктивного решения рудосортировочной аппаратуры во ВНИИХТе смонтирован и пущен в эксплуатацию опытный рентгенорадиометрический стенд [2].
Показана принципиальная возможность рентгенолюминесцентной сортировки полевошпатовой руды: рентгенолюминес-
центное излучение микроклина в ультрафиолетовой области значительно больше, чем люминесценция альбита [3].
Другим оригинальным направлением может быть возможность повышения калиевого модуля непосредственно при получении конечной полевошпатовой продукции.
Институтом Стали и Сплавов разработан метод термического обогащения полевошпатового сырья, основанный на спекании
Рис. 1. Селективная схема получения полевошпатовых и кварцевого концентратов
полевых шпатов с хлористым калием при атмосферном давлении и температуре 900-1000 ОС в течение 1,5-3 часов с последующей промывкой спека. В результате обжига происходит вытеснение иона натрия из кристаллической решетки альбита и замещение его ионом калия. Таким образом, в зависимости от расхода КСЬ и содержания оксида калия в исходных продуктах могут быть получены концентраты практически с любым калиевым модулем [4]. Совместными исследованиями МИСиС и ВНИИХТ показана возможность применения метода термического обогащения для доводки флотационных полевошпатовых концентратов, получаемых из руд МРУ, с калиевым модулем 1,5-1,9 и устойчивого получения готовой продукции с модулем более 2 при расходе хлористого калия 25 кг/т исходного питания. Единственная проблема, возникающая при этом, это утилизация больших объемов хло-ридных растворов, образующихся при промывке спеков [2].
Несмотря на разнообразие вышеперечисленных способов повышения калиевого модуля в полевошпатовом сырье, ни один из них самостоятельно не может обеспечить получение готовой продукции, они служат лишь дополнением к флотации, являющейся в настоящее время практически единственным методом получения кондиционных полевошпатовых концентратов.
Однако и при флотационном получении полевошпатовых концентратов имеется ряд проблем:
- применение дорогостоящей и агрессивной плавиковой кислоты при отделении полевых шпатов от кварца;
- использование больших расходов (до 50 кг/т) хлористого калия при разделении калиевых и натриевых полевых шпатов;
- очистка полевошпатовых концентратов от железа и др.
Применительно к рудам МРУ в этой области были проделаны следующие работы.
Проверена возможность замены плавиковой кислоты менее
агрессивным реагентом - бифторидом аммония (БФ). Разработанной селективной схемой после удаления Ре- содержащих минералов и слюды предусматривается предварительное грубое разделение полевошпатового пегматита в щелочной среде, создаваемой едким натром, с применением в качестве собирателя омыленного таллового масла (ТаИа) преимущественно на натриевый и калиевый полевые шпаты. Регуляторами флотации являются хлористый калий и концентрат сульфатно-
спиртовой барды (ССБ). В пенном продукте концентрируется преимущественно натриевый полевой шпат и основная масса кварца, в камерном продукте -калиевый полевой шпат. Для очистки натриевых и калиевых полевых шпатов от кварца используется бифторид аммония и катионный собиратель АНП. С целью гарантированного получения калиевого модуля >2 осуществляется дополнительная доводочная операция калиевого полевошпатового концентрата катионным собирателем в присутствии биф-
торида аммония и хлористого калия. Исследования проведены на двух пробах с исходными калиевыми модулями 1,0 и 0,7. По схеме (рис. 1) получены натриевый полевошпатовый концентрат с калиевыми модулями 0,4 и 0,5 соответственно и калиевый полевошпатовый концентрат с калиевыми модулями 2, 2 и 2,1. Схема позволяет попутно получать кондиционный кварцевый концентрат. Данная схема была проверена в лабораторном и ук-рупненно-лабораторном масштабах [5].
Однако, учитывая ряд сложностей для промышленной реализации этой схемы (узел доиз-мельчения калиевого полевого шпата, большой набор реагентов, сложность технологической схемы) и снижение калиевого модуля в перерабатываемых рудах было принято решение об освоении более простой коллективноселективной схемы с использованием плавиковой кислоты.
Институтом Уралмеханобр совместно с ВНИИХТом была разработана такая схема и в 1987 г. внедрена на новой фабрике МРУ.
По этой схеме из пегматитовых руд с использованием таллово-го масла предварительно выделяются темноцветные и железосодержащие минералы, затем из камерного продукта с использованием реагента АНП-2 получают кондиционные муско-витовый (в щелочной или кислой среле, создаваемой серной кислотой) и полевошпатовые концентраты. Для очистки полевошпатового концентрата от кварца используется плавиковая кислота. При отработке участков руд с калиевым модулем больше 1 предусмотрен
узел дополнительного получения калиевого полевошпатового концентрата с модулем не менее 2. Схема получения нерудных концентратов при переработке пегматитовых руд приведена на рис. 2.
В связи с прекращением выпуска катионного собирателя АНП-2 в 2001 г. перед МРУ возникла реальная угроза остановки фабрики, и перед ВНИ-ИХТом была поставлена задача поиска заменителей реагента АНП и путей повышения эффективности флотационного получения полевых шпатов.
Рис. 2. Коллективно-селективная схема получения нерудных концентратов при переработке пегматитовых руд
В 2002 г ВНИИХТом совместно с МРУ был проведен мониторинг катионных продуктов, выпускаемых отечественной промышленностью, в результате чего выявлен ряд эффективных реагентов-собирателей, способных заменить АНП при флотации полевых шпатов. Из отобранных реагентов как по стоимости, так по эффективности наиболее предпочтительными являются собиратели ЛАФ и СОНКОР. Эти реагенты проверены в лабораторных условиях ВНИИХТ при флотации пегматитовых руд, а также в условиях МРУ на реальных фабричных пульпах и местной оборотной воде.
По результатам выполненых работ выданы исходные данные на приготовление реагентов и схема цепи аппаратов для проведения промышленных испытаний. Руководством МРУ принято решение о проведении этих испытаний в 2003 г.
Проектным институтом
ВНИИПромтехнологии на базе совместно выполненных ВНИ-ИХТом и МРУ работ разработана концепция развития Малы-шевского предприятия до 2012 г., предполагающая стабильный выпуск готовой продукции.
Основным итогом работы является создание комплекса эффективных процессов получения товарных нерудных концентратов из полевошпатового сырья не только из богатых по калиевому модулю руд (калиевый модуль>1), но и из руд с калиевым модулем 0,5-1,0. Показано, что при рациональном сочетании различных методов обогащения (автоматической сортировки, флотации и термического обогащения) и использовании новых эффективных собирателей можно получать высококалиевые, калиевые и кали-натровые полевошпатовые концентраты.
1. Ревнивцев В.И. Обогащение полевых шпатов и кварца. - М.: Недра, 1970, 128 с.
2. Наумов М.Е., Щербакова С.Н, Егоров А.М. и др. Пути повышения комплексности использования пегматитовых руд. // Специальные вопросы атомной науки и техники. Серия: Химические проблемы ядерной энергетики, 1991, Вып. 5, с. 7 - 9.
3. Литвинцев Э.Г., Каган Б.С.,Лпвитин АИ, Панова С.Н, Рябцев В.В. Рентгенолюминесцентное обогащение рудного
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
полевошпатового сырья - путь повышения комплексности использования руды. // Цветные металлы, 1980, □ 8, с. 9496.
4. А.С. □ 1068169 (СССР) . Б.И., 1984, Ш // Поль-кин С.И., Адамов Э.В., Зарахани А.И. и др.
5. Шелкова СП, Егоров А.М, Репина ЕБ, Герасимова НИ. Селективная схема получения концентратов из полевошпатовых пегматитов. // Стекло и керамика, 1979, □ 5, с. 17-19.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------------------------------
Курков Александр Васильевич — действительный член АГН, доктор технических наук, нач. лаборатории обогащения руд ГУП “ВНИИХТ”.
Егоров Александр Михайлович- ст. научный сотрудник лаборатории обогащения руд ГУП “ВНИИХТ”.
Пастухова Ирина Владимировна - кандидат химических наук, вед. научный сотрудник лаборатории обогащения руд ГУП “ВНИИХТ”.
