способ производства мономинерального микронизированного талькового концентрата из тальк-магнезитовых руд

Формула изобретения

Способ производства мономинерального микронизированного талькового концентрата из тальк-магнезитовых руд, включающий дробление, дезинтеграцию, упаковку, отличающийся тем, что способ дополнительно включает избирательную стадиальную флотацию тальковых минералов микронного уровня пузырьками воздуха или кислорода, сгущение, сушку, при этом процессы дезинтеграции и избирательной флотации осуществляют одновременно, и процесс дезинтеграции осуществляют с использованием сил механического удара, трения между минеральными частицами, явлений резонанса и кавитации.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может использоваться в производстве мономинерального микронизированного талькового концентрата из тальк-магнезитовых руд. Месторождения тальк-магнезитовых руд по Б. П. Уральскому связаны с ультраосновными изверженными породами. Месторождения этого типа имеют широкое распространение и служат основным источником талька, однако качество талькитов серпентинитового типа невысокое. По своим запасам и масштабам залежей тальк-магнезитового камня значительно больше, чем месторождений талькитов, расположенных в Восточных районах РФ.

Запасы тальк-магнезитовых руд Уральских месторождений исчисляются миллионами, а в некоторых месторождениях десятками миллионов тонн.

Мировое потребление талькового концентрата в 1999-2000 гг. достигло 6410 тыс.т. Основные потребители - бумажная, лакокрасочная, пластмассовая, косметическая отрасли промышленности.

Растущая важность очистки загрязненных сточных вод породила новую область применения талька: он помогает увеличить плотность скопления бактерий (флоков), позволяя эффективно идентифицировать их и тем самым облегчает их удаление из очищаемой воды.

Минерал тальк Mg₃[Si₄O₁₀][OH]₂ представляет собой гидросиликат магния, промышленность использует его в качестве наполнителя.

Требования промышленности к качеству талькового концентрата определяется ГОСТами и ТУ. В производстве бумаги, пластмассы, парфюмерии, косметики, медицинской и пищевой отраслях промышленности требуется мономинеральный микронизированный тальковый концентрат.

В настоящее время в РФ качественный тальковый концентрат производят из талькитов (Аршинов и др., 1945; Романович 1963), т.е., исходной чистой руды, методами сухого и мокрого обогащения.

В промышленных масштабах применяют мокрую технологическую схему обогащения тальк-магнезитовых руд на Шабровской флотационной фабрике, Свердловской области РФ, фиг. 1.

Общие признаки: крупное дробление, среднее дробление, флотация, обезвоживание, сушка.

Исходная руда после крупного и среднего дробления измельчается в мельницах до фракции -0,21 мм, которая затем подвергается флотации во флотомашинах. Камерный продукт, после первой перечистной флотации, измельчают до фракции - 0,15 мм и флотируют. Технологическая схема включает стадиальное измельчение в мельницах, стадиальную флотацию, очистные операции флотации талька. Флотацию талька осуществляют во флотомашинах с применением химических реагентов.

Недостатки приведенной технологической схемы - это необходимость стадиального измельчения, флотация талька с помощью химических реагентов, сложное и энергоемкое технологическое оборудование, невысокое качество товарной продукции, поскольку в процессе стадиального измельчения, минералы, входящие в состав тальк-магнезитовой руды (хлорит, магнезит, магнетит, серпентинит и др. ), измельчают совместно с тальком, и в процессе флотации во флотомашине одновременно с тальком они химическими реагентами подымаются в пенный продукт, поэтому требуются очистные операции флотации талька, которые однако не позволяют получать мономинеральный концентрат. Химические реагенты также загрязняют конечную товарную продукцию и ухудшают его качество, а в конечном итоге товарная продукция имеет высокую себестоимость.

Приведенная технологическая схема обогащения не позволяет из тальк-магнезитовых руд производить товарную продукцию высокого качества, поэтому для производства высококачественной товарной продукции талькиты завозят из Восточных районов РФ (Красноярского края, Иркутской и Кемеровской областей). Миасская и Шабровская тальковые фабрики построены на месторождениях тальк-магнезитового камня, запасы которого десятки миллионов тонн, однако качественную продукцию они производят из привозных высококачественных талькитов.

В качестве аналога, прототипа, принят "Способ производства мономинерального микронизированного талькового концентрата из тальк-магнезитовых руд" (О.С.Богданов. Справочник по обогащению недр. М., Недра, 1974, с. 376, рис. 267), включающий дробление, дезинтеграцию, упаковку.

Недостаток прототипа - невозможность получить высококачественный тальковый концентрат из тальк-магнезитовых руд.

Отличием предлагаемого изобретения является то, что способ дополнительно включает флотацию тальковых минералов пузырьками воздуха или кислорода, сгущение, сушку, при этом процессы дезинтеграции и флотации осуществляют одновременно, и процесс дезинтеграции осуществляют с использованием силы механического удара, трения между минеральными частицами, явлений резонанса и кавитации.

Технический результат предлагаемого изобретения - производство мономинерального микронизированного талькового концентрата из тальк-магнезитовых руд путем использования природных ярко выраженных особенностей минерала, это: естественная высокая гидрофобность, совершенная спайность, низкая твердость по шкале Мооса. Производство высококачественного талькового наполнителя по доступной основным потребителям цене позволит значительно увеличить сектор применения талькового концентрата. По своим технологическим свойствам тальковый концентрат значительно превосходит мел и каолин, следовательно, и конечная продукция (бумага, пластмассы, косметика, лаки, краски) будут высокого качества, по доступной цене для потребителей.

Поставленный результат достигают следующим путем: исходную тальк-магнезитовую руду дробят до фракции -10 + 0 мм (фиг.1), затем дезинтегрируют, флотируют, сгущают, сушат и упаковывают.

Технологическая схема на фиг. 1 позволяет не переизмельчать попутные минералы (хлорит, магнезит, магнетит, серпентинит и др.), процессы дезинтеграции и флотации осуществлять одновременно, стадиальную флотацию талька осуществить пузырьками воздуха или кислорода и получать несколько сортов талькового концентрата высокого качества.

Процессы дезинтеграции и флотации осуществляют одновременно в машине специальной конструкции, в которой для дезинтеграции используются:

- сила механического удара;

- сила трения между минеральными частицами;

- явления - резонанс и кавитация.

Сила механического удара возникает при столкновении минеральных агрегатов с металлическими препятствиями.

Сила трения между минеральными частицами возникает в момент внезапного торможения переднего фронта движущегося потока пульпы, которое сопровождается резким повышением давления.

Явления резонанс и кавитация возникают в результате наложения пульсаций потока пульпы и в момент прохождения пульпой внезапно расширяющегося канала (диффузора).

Под воздействием силы механического удара минеральные агрегаты дробятся на более мелкие; под воздействием силы трения, явления резонанса и кавитации осуществляется дезинтеграция и перетирание талькового минерала до микронного уровня.

Элементарный акт флотации пузырьками воздуха осуществляется в момент внезапного торможения потока пульпы и в момент прохождения пульпы внезапно расширяющегося канала (диффузора).

По А. Н. Фрумкину, процесс закрепления воздушного пузырька на твердой поверхности происходит в такой последовательности:

1) сближение частицы и пузырька воздуха до расстояния h₃ (толщина гидратной пленки);

2) разрыв гидратного слоя;

3) закрепление частицы на воздушном пузырьке и образование остаточного гидратного слоя толщиной h₄.

При сближении частицы и воздушного пузырька до толщины остаточной гидратной пленки, процесс идет вследствие возрастания свободной энергии (от точки а до точки б) при толщине водной прослойки h₁, фиг.2. При сближении частицы и воздушного пузырька до толщины остаточной гидратной прослойки h₃, пленка воды становится тонкой и крайне неустойчивой, с этого момента пузырек скачкообразно слипается с частицей по площади контакта.

Кинетика разрушения прослойки воды определяет кинетику их слипания. Частица и пузырек должны столкнуться в пульпе с некоторой силой, необходимой для преодоления сопротивления водной прослойки разрушению.

Вышеприведенные условия, необходимые для закрепления воздушного пузырька на твердой поверхности, создаются и регулируются в машине специальной конструкции, одновременная аэрация пульпы тонко дисперсными пузырьками воздуха (кислорода) ускоряет и скорость флотации и позволяет вести избирательную флотацию тальковых минералов микронного уровня.