Изыскание новых высокоэффективных реагентов для флотации апатита из апатито-нефелиновых руд Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

© В.Н. Лыгач, Г.В. Ладыгина, Ю.Е. Брыляков, М.А. Кострова, 2007

УДК 622.7

В.Н. Лыгач, Г.В. Ладыгина, Ю.Е. Брыляков,

М.А. Кострова

ИЗЫСКАНИЕ НОВЫХ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ АПАТИТА ИЗ АПАТИТО-НЕФЕЛИНОВЫХ РУД

Семинар № 24

С целью дальнейшего повышения эффективности апатитового производства на ОАО «Апатит» выполнены исследования по изучению эффективности использования реагентов «Фосфол» при флотации апатита из апатито-нефелиновой руды текущей добычи Хибинского месторождения. Исследования проводились по схеме, включающей основную, контрольную и три перечистные операции чернового апатитового концентрата. Питание апатитовой флотации содержало класса +0,16 мм

- 18,5 %.

При испытаниях реагентных режимов оценка результатов исследований осуществлялась как по данным химических анализов продуктов обогащения (Р2О5), так и по основным параметрам контроля флотационного процесса (рН-пульпы; объем пены в операциях; время флотации и т.д.). Кроме перечисленных методов контроля при испытаниях реагентов производился расчет показателя эффективности разделения Хенкока -Ёюйкена.

Флотация апатита на ОФ ОАО «Апатит» в течение многих лет осуществляется при использовании многокомпонентной (4-х или 5-ти) фабричной собирательной смеси (ФСС), в присутствии жидкого стекла и реаген-

та ОП-4 (оксиэтилированного алкил-фенола). При этом обеспечивается получение кондиционного апатитового концентрата (39 % Р2О5) при технологическом извлечении Р2О5 в апатитовый концентрат на уровне 95-94 %.

Однако, применяемая на ОАО «Апатит» раегентная рецептура на наш взгляд на является оптимальной, в связи с чем многими научно-исследовательскими организациями проводятся исследования по изысканию высокоэффективных реагентов - собирателей для флотации апатита. В связи с этим выполнен комплекс исследований по выявлению возможностей использования для флотации апатита реагентов-собирателей «Фоссфол»,

показавших положительные результаты в технологии обратной флотации нефелина.

Основными задачами при проведении исследованиях являлись:

- во-первых, выявление возможности применения реагентов «Фосфол» в качестве реагента-монособирателя для флотации апатита;

- во-вторых, определение эффективности применения реагентов «Фосфол» в составе фабричной собирательной смеси и с мылом сырого таллового масла (ОСТМ).

Изучение флотационных свойств реагентов «Фосфол» выполнялось на

2-х образцах реагентов «Фосфол», которые различались своими количественными параметрами.

Реагенты «Фосфол» относятся к анионактивным поверхностно-активным веществам (ПАВ). Содержание основного вещества в образцах составляет 98 %. РН продуктов 7,4 -7,5. Плотность их равняется 1,3 г/см3. Указанные ПАВ растворимы в воде и масле. Оба образца устойчивы к солям жесткости и обладают диспергирующими свойствами. Пенообразующая способность у реагентов «Фосфолы» находится на уровне пенообразующей способности стандартной собирательной смеси, в отдельных случаях даже ниже.

В процессе проведения исследований результаты флотации апатита новыми реагентами сравнивались с показателями, полученными по стандартной технологии:

- при флотации апатита по стандартному реагентному режиму с использованием в качестве собирателя собирательной смеси (200 г/т в основную и 50 г/т в контрольную флотации) получен черновой концентрат, содержащий 32,92 % Р2О5 при извлечении 91,3 % и выходе 46,45%. После 2-х перечисток получен апатитовый концентрат с содержанием 39 % Р2О5 при извлечении 80,56 % и выходе 34,6 % в открытом цикле. Критерий эффективности разделения (Ех-л, %) в основной и во второй перечистке составил соответственно 53,8 % и 73,14 %. Коэффициент пенооб-разования в основной флотации составил 0,9. Суммарный выход промежуточных продуктов не превышал 11,85 %.

- при флотации апатита реагентом «Фосфол №1» в качестве монособирателя при том же расходе, что и собирательная смесь, получен черновой концентрат, содержащий

35,35 % Р2О5 при извлечении

86,93% Р2О5 и выходе 40,16 %. После двух перечисток чернового концентрата выделен апатитовый концентрат с массовой долей 39,8 % Р2О5 при извлечении 76,7 % Р2О5 и выходе 31,47 % от руды. Критерии эффективности разделения в этом случае составили в основной и во 2-й перечистке 55,9 % и 73,98 % соответственно. Суммарный выход промежуточных продуктов не превышал 10,14 %.

- в случае флотации апатита реагентом «Фосфол №2» в качестве монособирателя при таком же расходе, что и собирательная смесь, получен черновой апатитовый концентрат с содержанием 32,85 % Р2О5 при извлечении 84,05 % Р2О5 и выходе 38,51 %. После 2-х перечисток чернового концентрата выделен апатитовый концентрат с массовой долей 38,0 % Р2О5 при извлечении 70,32 %. Критерии эффективности разделения (Ех-л, %) при этом составили 53,61% в основной и 66,91 % во 2-й перечистке, т.е. были ниже, чем в стандартном режиме и при использовании фосфола №1. В этом случае в основной флотации наблюдалось большое пенообразование. Суммарный выход промежуточных продуктов был равен 10,66 %.

Далее проводились исследования при использовании реагентов «Фос-фол» совместно с жирнокислотными собирателями. Так, подача в процесс основной флотации ФСС и «Фосфол №1» (при соотношении 4:1) при тех же расходах, обеспечила получение чернового апатитового концентрата, содержащего 33,26 % Р2О5 при извлечении 90,47 % Р2О5.

После 2-х перечисток выделен высококачественный апатитовый концентрат с массовой долей 40 % Р2О5 при извлечении 82,2 % в открытом

цикле. Выход такого концентрата составил 34,43 % от руды. Критерии эффективности разделения минералов в основной и 2-й перечистной флотации составил 53,45 % и 76,75 % соответственно. Суммарный выход промежуточных продуктов не превышал 11,1 %.

В случае использования в качестве собирателя ФСС и «Фосфол №2» (при том же соотношении и расходах) был получен черновой концентрат с содержанием 36,03 % Р2О5 при извлечении 92,96 % Р2О5. Выход чернового концентрата составил 41,67 %, а выход хвостов 55,0 % с массовой долей 1,0 % Р2О5.

После 2-х перечисток чернового концентрата был получен высококачественный апатитовый концентрат, содержащий 39,85 % Р2О5 при извлечении 73,83 %. Выход апатитового концентрата составил 29,92 % от руды.

Критерии эффективности разделения минералов в основной флотации был самым высоким из исследуемых режимов и составил 61,19 %, а во 2-й перечистной операции он был равен 71,25 %. Коэффициент пено-образования не превышал в операции основной флотации 1,5. Суммарный выход промежуточных продуктов составил - 11,76 %.

Полученные результаты выполненных исследований свидетельствуют о том, что:

- реагент «Фосфол №1» может рассматриваться как монособиратель, обеспечивая протекание процесса основной флотации и перечистных операций на более высоком уровне, чем фабричная собирательная смесь. Об этом свидетельствуют данные критериев эффективности разделения минералов (Ех-л, %) по всем операциям технологической схемы;

- реагент «Фосфол №2» (при том же расходе) не обеспечивает в

качестве монособирателя в исследуемых условиях полученные технологических показателей при флотации апатита на уровне фабричной собирательной смеси. И качество апатитового концентрата и извлечение Р2О5 в концентрат существенно ниже, чем с ФСС;

- наиболее высокие технологические показатели были получены при использовании в качестве собирателя

- реагента «Фосфол №1» и фабричной собирательной смеси при соотношении 1:4. В этом случае полученный высококачественный апатитовый концентрат содержал 40 % Р2О5 при извлечении в концентрат 82,2 % Р2О5 в открытом цикле. В то время как апатитовый концентрат, полученный с одной собирательной смесью, был беднее на 1% Р2О5 (39 % Р2О5) и на 1,64 % имел более низкое извлечение Р2О5 в апатитовый концентрат. При равной эффективности протекания основных операций при сравниваемых реагентных режимах, перечистки черновых концентратов происходили более эффективно в случае использования в основной флотации реагента «Фосфол №1» совместно с собирательной смесью в соотношении 1:4.

Для разработки оптимальных реа-гентных режимов флотации апатита с использованием реагентов «Фосфол» проведено исследование кинетики флотации апатита в операции основной флотации в зависимости от различных реагентных режимов. Для пенных продуктов фракционного съема рассчитывались извлечение Р2О5 и критерий эффективности разделения минералов. Результаты исследований показали, что:

- все исследованные реагентные режимы обеспечивали высокую скорость флотации апатита. За первую минуту флотации (в первый фракционный съем) переходила основная

Результаты флотации апатита из апатито-иефелииовой руды Хибииского месторождеиия *

Реагенты, г/т Черновой концен- Фосфатный концен- Фосфатный концен- Критерий эффек-

трат трат трат тивности разделения,

1 пер. 2 пер. Ех-л, %

№ Р2О 5, % Р2О 5, % Р2О 5, % основ- 1 2 пе-

п/п СС ©2 **! Фос- фол №2 ОСТ м Вы- ход, % масс. доля из- вле- че- ние Вы- ход, % масс. доля из- вле- че- ние Вы- ход, % масс. доля из- вле- че- ние ная фло- тация пе- реч и- стка речи- стка

1. 200+ 50 контр. 200+ - - 46,45 32,92 91,3 38,31 37,16 84,99 34,6 39,0 80,56 53,87 69,59 73,16

2. - 50 контр. - - 40,16 35,35 86,93 33,85 38,86 80,55 31,47 39,8 76,7 55,86 72,24 73,98

3. - - 200+ 50 - 38,51 32,85 84,05 31,06 36,53 75,39 27,85 38,0 70,32 53,61 66,02 66,91

4. 160+ 40 контр. 40+10 контр. - - 45,53 33,26 90,41 37,72 38,08 85,75 34,43 40,0 82,2 53,45 71,96 76,75

5. 160+ 40 контр. - 40+10 контр. - 41,67 36,03 92,96 34,32 38,37 81,59 29,92 39,85 73,83 61,19 73,85 71,25

*) Флотация апатита осуществлялась в присутствии жидкого стекла - 250 г/т и реагента ОП-4 - 10 г/т на подщелоченной дистиллированной воде.

- масса подготовленного к флотации апатита. Так, извлечения Р2О5 в первые пенные продукты, в зависимости от исследуемого реагентного режима, составляли от 67 % до 85,13 %, выхода при этом изменялись от 28,18 до 41,78 %. Массовая доля в первых пенных продуктах составляла от 32,2 до 36,7 % Р2О5.

Проведенные кинетические исследования показали, что в зависимости от применяемых в процессе реагентов-собирателей критерий эффективности разделения минералов в первом фракционном съеме изменялся от 44,16 % до 54,8 %, т.е. на 10,69 %. В последующих фракционных съемах его изменения были менее значительны и колебались на 4,41-4,21 % к концу основной флотации. Таким образом, существенное отличие в критериях эффективности разделения минералов характерно для первого фракционного съема.

Кинетические исследования также показали, что реагент «Фосфол №1» может при использовании его в качестве монособирателя или в качестве

добавки к собирательной смеси обеспечить эффективность основной флотации апатита, что и фабричная собирательная смесь.

Исследования по изучению гранулометрического состава и распределения в них Р2О5 по классам крупности апатитовых концентратов, полученных по различным реагентным режимам, показало, что апатитовый концентрат, выделенный при использовании реагента «Фосфол №1» в качестве монособирателя, содержал на 9,5 % больше крупного класса

+0,074 мм (49,77 %). Причем содержание Р2О5 в классе +0,074 мм и -0,074+0,05 мм составляло 40 %, а в мелком классе -0,05 мм - 38 % Р2О5. Таким образом, видно, что реагент «Фосфол №1» способствует лучшей флотируемости крупных частиц в сравнении с собирательной фабричной смесью. Исследования по разработке оптимальных реагентных режимов флотации апатита с использованием реагентов-собирателей «Фос-фол» продолжаются. ШИЗ

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

Лыгач В.Н., Ладыгина Г.В. - ГИГХС, ИКИМСО,

Брыляков Ю.Е., Кострова М.А. - ОАО «Апатит».

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 24 симпозиума «Неделя горняка-2006». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.М. Авдохин.