способ обогащения апатитсодержащих руд

Формула изобретения

Способ обогащения апатитсодержащих руд, заключающийся в измельчении руды, ее обесшламливании, сгущении, контактировании пульпы руды с содой, депрессором, собирателем на основе таллового масла, оксиэтилированными моноалкифенолами, включающий основную, две перечистные и две контрольные флотации, отличающийся тем, что в качестве оксиэтилированных моноалкифенолов используют смесь -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида при их массовом соотношении 1:1, в качестве собирателя используют жирные кислоты талловых масел, причем указанную смесь и жирные кислоты талловых масел подают совместно в основную и в две контрольные флотации, а в качестве депрессора используют сульфит-спиртовую барду, которую подают в основную и в две перечистные флотации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении флотацией апатитсодержащих руд с высоким содержанием тонких классов и высоким содержанием карбонатов (кальцита) и форстерита, например апатит-карбонат-силикатных песков техногенных месторождений.

Известен способ обогащения апатитсодержащих руд (апатит-карбонат-силикатных руд в виде хвостов), включающий измельчение руды, ее обесшламливание, обработку ее содой, депрессором, модификатором, собирателем на основе талового масла и флотацию апатита с использованием основной, перечистных и контрольных флотаций [1].

Данный способ не позволяет получить апатитовый концентрат с содержанием Р ₂О₅ более 38% при обогащении руды с высоким содержанием карбонатов (кальцита) и форстерита и при высоком содержании тонких классов, например при содержании класса -0,071 мм до 50% и более, поскольку в качестве модификатора используется моноэтаноламид карбоновых кислот с числом атомов углерода в углеводородном радикале 10-16 в заданном соотношении с мылом дистиллированного таллового масла. Известный способ характеризуется повышенным расходом реагентов (например, соды, жидкого стекла).

Известен способ обогащения апатитовых руд, включающий измельчение руды, последовательную обработку пульпы содой, сульфит-спиртовой бардой, модификатором, собирателем, флотацию с использованием основной и перечистных флотации [2]. Получение апатитового концентрата по известному способу из высококарбонатных апатитовых руд с повышенным содержанием кальцита и франколита и с высоким содержанием тонких классов (класс -0,074 - 90%) не позволяет получить концентрат высокого качества (содержание Р₂О ₅ до 36,6%). Низкое качество концентрата (менее 37%) наблюдается при использовании руд с высоким содержанием карбонатов (кальцита) и форстерита и при высоком содержании тонких классов, например при содержании класса -0,071 мм более 50%, что обусловлено применением используемого сочетания флотареагентов, в частности использованием собирателя, содержащего ацилированные амино-гидроксамовые кислоты, активно сорбирующихся не только на поверхности фосфорсодержащих минералов, но и на силикатах, и на карбонатах, и модификатора - этилидендиаминтетраацетата. Недостатком данного способа является также повышенный расход флотареагентов (соды, жидкого стекла).

Известен способ обогащения апатитсодержащих руд, включающий измельчение руды, обработку ее содой, депрессором, собирателем на основе таллового масла, флотацию пульпы до получения апатитового концентрата с использованием основной, перечистных и контрольных флотаций [3]. Применение в известном способе для обогащения апатит-карбонат-силикатной руды вместо жидкого стекла (депрессор) окиси нитрилотриметиленфосфоновой кислоты позволило существенно уменьшить содержание форстерита в концентрате. При обогащении апатит-карбонат-силикатных руд с содержанием класса -0,071 мм более 50,0% (50,0÷70,0%) в связи с увеличением поверхности минералов требуется повышенный расход депрессора, в данном случае N-окиси нитрилотриметиленфосфоновой кислоты, что ведет к значительному снижению извлечения апатита, а также не позволяет получить концентрат с содержанием Р ₂О₅ 38% и более.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ обогащения апатитсодержащих руд (апатит-форстерит-карбонатного сырья), включающий измельчение руды, ее обесшламливание, сгущение, обработку содой, депрессором, собирателем на основе таллового масла, оксиэтилированными моноалкифенолами, флотацию до получения апатитового концентрата, включающую основную, две перечистные и две контрольные флотации [4]. В известном способе обогащение флотацией не позволяет получить апатитовый концентрат высокого качества. Поэтому черновой концентрат дополнительно сгущают, сушат, фильтруют, охлаждают в холодильнике с кипящим слоем, трибоэдектризуют и подвергают электростатической сепарации, что увеличивает стоимость концентрата, приводит к дополнительным его потерям, в результате уменьшается выход апатитового концентрата. В случае использования в качестве руды апатит-фостерит-карбонатного сырья с высоким содержанием тонких классов (например, руды с содержанием класса -0,071 50% и более) известный способ существенно не улучшает качество апатитового концентрата, уменьшает выход продукта. В результате известный способ не обеспечивает получения апатитового концентрата с содержанием 38% и более. Кроме того, он требует повышенного расхода флотационных реагентов.

Основная задача изобретения заключается в создании способа обогащения апатитсодержащих руд с высоким содержанием примесей кальцита и форстерита. Основной технический результат изобретения заключается в повышении показателей обогащения указанных апатитсодержащих руд, в частности в повышении качества апатитового концентрата до содержания Р ₂О₅ 38 масс.% и более, при использовании руды с высоким содержанием тонких фракций (от 50 до 70 масс.% класса -0,071 мм). Дополнительный технический результат изобретения заключается в экономии флотационных реагентов.

Решение указанной задачи, получение основного и дополнительного технических результатов заключается в том, что в способе обогащения апатитсодержащих руд, заключающемся в измельчении, обесшламливании, сгущении, контактировании пульпы руды с содой, депрессором, собирателем на основе таллового масла, оксиэтилированными моноалкифенолами, и включающем основную, две перечистные и две контрольные флотации, в качестве оксиэтилированных моноалкифенолов используют смесь -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиол и продукт реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида при их массовом соотношении 1:1, в качестве собирателя используют жирные кислоты талловых масел, причем указанную смесь и жирные кислоты талловых масел подают совместно в основную и в две контрольные флотации, а в качестве депрессора используют сульфит-спиртовую барду, которую подают в основную и в две перечистные флотации.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В качестве апатитсодержащего сырья (руды) в предлагаемом способе обогащения используют:

- апатитсодержащую руду с высоким содержанием карбонатов (кальцита) и форстерита;

- апатит-карбонат-силикатные пески техногенных месторождений, представляющие собой лежалые хвосты, полученные после извлечения магнетитового концентрата из комплексных руд, содержащих железо, фосфор, магний;

- хвосты магнитной сепарации, содержащие апатит, форстерит, карбонаты, непосредственно взятые из процессов получения железорудного концентрата и т.п.

Измельчение обеспечивает достаточное количество содержания фракции класса -0,071 мм (или аналогичного ему класса -0,071 мм) в руде (до уровня не менее 50 масс.%). В случае лежалых песков (хвостов магнитной сепарации) с содержанием не менее 50 масс.% класса -0,071 мм (или аналогичного ему класса -0,074 мм) измельчение обеспечивает преимущественно обновление минеральной поверхности и раскрытие апатита.

Все указанные далее ниже по тексту % понимаются как проценты по массе, т.е. масс.%.

Обесшламливание удаляет более тонкие труднообогатимые классы минеральных фракций, преимущественно класса -0,028 мм.

Благодаря этому при сгущении формируется питание флотации, содержащее по гранулометрическому составу преимущественно хорошо обогащаемые частицы, представленные классом -0,071 мм (-0,074 мм) и близкие к нему. Оптимальным для питания флотации является сгущение до 40,0-50,0% твердого.

Сода является регулятором рН среды.

Сульфит-спиртовая барда (далее ССБ) является депрессором. Не влияя на флотацию апатита, она достаточно активно депрессирует кальцит и менее активно - форстерит. Экспериментально установлено, что подача ССБ на основную флотацию, а также на перечистные флотации (перечистки) способствует повышению качества апатитового концентрата, при этом достаточно двух перечисток для достижения содержания Р ₂О₅ 38%. Использование в качестве собирателя жирнокислотных фракций талловых масел (далее ЖКТМ) обеспечивает интенсивное протекание пенной флотации. Однако высокие технологические параметры обогащения при этом не достигаются. Только введение ЖКТМ вместе со смесью -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида в массовом соотношении 1:1 обеспечивает формирование гидрофобной поверхности апатита и оптимальной по структуре пены для указанного питания флотации. Благодаря этому повышаются технологические параметры флотации: качество концентрата и извлечение. Введение смеси вместе с ЖКТМ на контрольные флотации в первую очередь влияет на повышение степени извлечения. При одной контрольной флотации достигается степень извлечения около 50%, а при двух - более 50%.

Указанные -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиол и продукт реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида в массовом соотношении 1:1 усиливают собирательные действия ЖКТМ. Увеличение адсорбции собирателя на поверхности апатита связано с усилением процесса диспергации кальциевых мыл ЖКТМ, образующихся во флотационной пульпе, за счет создания гидрофобного слоя, препятствующего коагуляции кальциевой соли ЖКТМ.

Экспериментально установлено оптимальное соотношение -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида в смеси путем определения их влияния на технологические показатели. В таблице 1 приведены результаты опытов по определению влияния -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида при одинаковых расходах других реагентов, при этом использовали пески с содержанием класса -0,071 мм 55%. Опыты проведены на свежей воде при использовании трех перечисток и одной контрольной флотации. ССБ подавали на основную и перечистные флотации (в таблице 1 приведено суммарное количество ССБ, ЖКТМ и смеси -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида на основную и контрольную флотации (приведено их суммарное содержание на основной и (через +) контрольной флотациях). Расходы флотационных реагентов приведены в килограммах на тонну питания флотации (кг/т))).

Таблица 1
	Апатитовый концентрат
Реагенты	Выход, %	Содержание Р2О 5, %	Извлечение Р2 О5, %
Сода - 0,50 кг/т;
ССБ - 0,30 кг/т;
ЖКТМ - 0,10 кг/т+0,05 кг/т;
Смесь -(изононилфенил)- -
гидроксиполиокси-1,2-этандиола и	15,3	37,7	48,5
продукта реакции одного моля
нонилфенола с двумя молями
этиленоксида при соотношении
0,5:1-0,10 кг/т+0,05 кг/т
Сода - 0,50 кг/т;
ССБ-0,30 кг/т;
ЖКТМ - 0,10 кг/т+0,05 кг/т;
Смесь -(изононилфенил)- -
гидроксиполиокси-1,2-этандиола и	16,8	38,47	54,0
продукта реакции одного моля
нонилфенола с двумя молями
этиленоксида при соотношении 1:1
-0,10 кг/т+0,05 кг/т
Сода - 0,50 кг/т;
ССБ-0,30 кг/т;
ЖКТМ - 0,10 кг/т+0.05 кг/т;
Смесь -(изононилфенил)- -
гидроксиполиокси-1,2-этандиола и	17,2	37,0	53,4
продукта реакции одного моля
нонилфенола с двумя молями
этиленоксида при соотношении 2:1
-0,10 кг/т+0,05 кг/т

Как следует из таблицы 1, лишь при соотношении смеси -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида в соотношение 1:1 достигается основной технический результат изобретения.

При реализации изобретения использовали следующие реагенты:

кальцинированную соду (ГОСТ 5100-85), сульфит-спиртовую барду (Лингосульфонаты технические. ТУ 13-0281036-05-89), жирные кислоты таллового масла (Кислоты жирные талловые. ГОСТ 14845-79), смесь -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида при массовом соотношении 1:1. В качестве продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида использовали реагент «Кемира М-246» (Технический паспорт на продукт «Kemira M-246». А/О «Кемира», Хельсинки, Финляндия, 1991 г.). Реагент «Кемира M-246» является неионным продуктом реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида. Продукт реакции имеет структурную формулу

В качестве оксиэтилированного моноалкифенола на основе триммеров пропилена использовали -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиол (торговое название Неонол АФ 9-10, молекулярная формула С₉Н ₁₉С₆Н₄О(С ₂Н₄О)₁₀Н). (Неонолы. ТУ 2483-077-05766801-98, паспорт безопасности Неонола АФ 9-10).

Перед подачей на флотацию реагент Кемира M-246 перемешивали с Неонолом АФ 9-10 в массовом соотношении 1:1 до получения однородной смеси.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1. В соответствии с изобретением обогащали апатитсодержащую руду (апатит-карбонат-силикатные пески) техногенного месторождения, представляющую собой преимущественно лежалые хвосты магнитной сепарации, полученные при извлечении из комплексной руды Ковдорского месторождения магнетитового концентрата. Минеральный состав апатит-карбонат-силикатных песков представлен в таблице 2, а их гранулометрический и химический состав - в таблице 3.

Таблица 2
Класс крупности, мм	Минералы, %
	Апатит		Форстерит		Карбонаты	Флогопит		Магнетит		Сульфиды	Бадделеит		Прочие
+0,2	3,5		6,0		4,5	83,5		Сл		Сл	Сл		Сл
-0,2+0,071	29,6		39,1		27,9	сл		Сл		Сл	Сл		Сл
-0,071	23,0		35,9		36,5	сл		Сл		Сл	Сл		Сл
Общая	25,2		36,5		32,2	4,2		0,5		0,3	Менее 0,3		0,8
Таблица 3
Класс крупности, мм		Выход, %		Содержание, %
				Р2O 5			MgO		CO2			ZrO 2
+0,2		3,9		7,4			19,4		14,3			0,057
-0,2+0,14		6,3		9,3			19,4		13,9			0,047
-0,14+0,1		10,5		10,2			19,4		14,1			0,055
-0,1+0,071		13,2		10,8			20,3		13,1			0,063
-0,071+0,05		21,6		11,3			19,0		13,0			0,19
-0,05		44,5		11,0			17,3		14,7			0,41
Сумма		100,0		10,6			18,5		14,0			0,24

Апатит-карбонат-силикатные пески с содержанием основных компонентов 10,1% Р₂O₅, 14,6% CO₂, 19,1% MgO и 61,3% класса -0,071 мм после промывки измельчали на шаровой мельнице с целью обновления минеральной поверхности и раскрытия апатита, подвергали магнитной сепарации. В магнитную фракцию выделяют магнетитовый продукт, немагнитная фракция, содержащая 63,0-67,0% класса -0,071 мм, поступает на вторую стадию обесшламливания и сгущение. Вторичные шламы представлены тонкими, труднообогатимыми минеральными фракциями класса -0,028 мм, а также окисленными включениями, удаленными с поверхностей минералов. Перед апатитовой флотацией немагнитную фракцию сгущают до 40,0-45,0% твердого. Пульпа песков после сгущения последовательно контактировала с флотареагентами: содой и ССБ, ЖКТМ и смесью реагента Кемира М-246 и Неонола АФ 9-10 при их массовом соотношении 1:1 (смесь -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида при массовом соотношении 1:1). Флотационная схема включала основную флотацию, две контрольные и две перечистные флотации. На основную флотацию подавали (в кг/т питания флотации): кальцинированную соду в количестве 0,5 кг/т, ССБ в количестве 0,3 кг/т, ЖКТМ в количестве 0,10 кг/т, смесь Кемира М-246 и Неонола АФ 9-10 при их массовом соотношении 1:1 в количестве 0,10 кг/т. На первую и вторую перечистные флотации дополнительно подавали ССБ в количестве соответственно 0,05 кг/т и 0,05 кг/т. В первую и вторую контрольные флотации подавали (в каждую) ЖКТМ в количестве 0,05 кг/т совместно со смесью реагента Кемира М-246 и Неонола АФ 9-10 при их массовом соотношении 1:1 в количестве 0,05 кг/т.

В результате флотации получили апатитовый концентрат с содержанием 38,3% Р₂ O₅ при извлечении P₂ O₅ от исходной руды 52,7%. Технологические параметры процесса обогащения и конечного продукта - апатитового концентрата - представлены в таблице 4.

Таблица 4
Продукт	Выход, %	Содержание, %			Извлечение Р 2О5, %
		Р2O5	MgO	CO2
Продукт промывки	8,5	10,0	16,9	16,7	8,4
Шламы	6,4	11,2	19,6	15,1	7,2
Магнетитовый концентрат	0,7	0,46	6,5	1,3	0,2
Хвосты флотации	70,5	4,5	22,0	16,7	31,5
Апатитовый концентрат	13,9	38,3	1,0	3,3	52,7
Исходный продукт (руда)	100,0	10,5	18,2	14,2	100,0

Пример 2. В соответствии с изобретением обогащали апатитсодержащую руду (апатит-карбонат-силикатные пески) техногенного месторождения, представляющую собой преимущественно лежалые хвосты магнитной сепарации, полученные при извлечении из комплексной руды Ковдорского месторождения магнетитового концентрата. Минеральный состав апатит-карбонат-силикатных песков представлен в таблице 2, а их гранулометрический и химический составы в таблице 3.

Апатит-карбонат-силикатные пески с содержанием основных компонентов 10,39% P₂O₅ , 14,87% CO₂, 19,6% MgO и 61,3% класса -0,071 мм после промывки измельчали на шаровой мельнице с целью обновления минеральной поверхности и раскрытия апатита, подвергали магнитной сепарации. В магнитную фракцию выделяют магнетитовый продукт, немагнитная фракция, содержащая 63,0-67,0% класса -0,071 мм, поступает на вторую стадию обесшламливания и сгущение. Вторичные шламы представлены тонкими, труднообогатимыми минеральными фракциями класса -0,028 мм, а также окисленными включениями, удаленными с поверхностей минералов. Перед апатитовой флотацией немагнитную фракцию сгущают до 40,0-45,0% твердого. Пульпа песков после сгущения последовательно контактировала с флотационными реагентами: содой и ССБ, ЖКТМ и смесью реагента Кемира М-246 и Неонола АФ 9-10 при их массовом соотношении 1:1 (смесь -(изононилфенил)- -гидроксиполиокси-1,2-этандиола и продукта реакции одного моля нонилфенола с двумя молями этиленоксида при массовом соотношении 1:1). Флотационная схема включала основную флотацию, две контрольные и две перечистные флотации. На основную флотацию подавали (в кг/т питания флотации): кальцинированную соду в количестве 0,34 кг/т, ССБ в количестве 0,46 кг/т, ЖКТМ в количестве 0,23 кг/т, смесь Кемира М-246 и Неонола АФ 9-10 при их массовом соотношении 1:1 в количестве 0,17 кг/т. На первую и вторую перечистные флотации дополнительно подавали ССБ в количестве соответственно 0,07 кг/т и 0,07 кг/т. В первую и вторую контрольные флотации подавали (в каждую) ЖКТМ в количестве 0,06 кг/т совместно со смесью реагента Кемира М-246 и Неонола АФ 9-10 при их массовом соотношении 1:1 в количестве 0,055 кг/т.

В результате флотации получили апатитовый концентрат с содержанием 38,4% Р₂ О₅, при извлечении Р₂ O₅ от исходной руды 53,1%. Технологические параметры процесса обогащения и конечного продукта - апатитового концентрата - представлены в таблице 5.

Таблица 5
Продукт	Выход, %	Содержание, %			Извлечение P 2O5, %
		P2O5	MgO	CO2
Продукт промывки	8,3	10,1	16,7	16,8	8,2
Шламы	6,2	11,4	19,5	15,4	6,8
Магнетитовый концентрат	0,8	0,5	6,7	1,5	0,2
Хвосты флотации	70,6	4,6	19,8	16,6	31,7
Апатитовый концентрат	14,1	38,4	2,33	3,0	53,1
Исходный продукт (руда)	100,0	10,39	19,6	14,2	100,0

Таким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано в производстве в технологиях обогащения апатитсодержащих руд с использованием пенной флотации.

Источники информации

1. Способ флотации несульфидных руд. Авторское свидетельство СССР №984494, МПК В03D 1/00, опубл. 30.12.1982.

2. Способ флотации апатитовых руд. Пат. 2164824 Россия, МПК В03D 1/01, опубл. 10.04.2001.

3. Модификатор для флотации несульфидных руд. Авторское свидетельство СССР №988344, МПК B01D 1/02, опубл. 15.01.1983.

4. Способ обогащения апатитфорстериткарбонатного сырья. Авторское свидетельство СССР №1200981, МПК B03D 7/00, опубл. 30.12.1985 (прототип).