Низкотемпературная флотация флюорита эмульсией карбоксильного собирателя Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

© В.Е. Вигдергауз, Э.А. Трофимова, Л.М. Саркисова, Б.А. Кутлин,

Н.Д. Щекотов, 2002

УДК 622.765

В.Е. Вигдергауз, Э.А. Трофимова, Л.М. Саркисова, Б.А. Кутлин, Н.Д. Щекотов

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ФЛОТАЦИЯ ФЛЮОРИТА ЭМУЛЬСИЕЙ КАРБОКСИЛЬНОГО СОБИРАТЕЛЯ

условиях флотации несульфидных руд температура пульпы является одним из важнейших факторов, определяющих дисперсность, а, следовательно, и эффективность флотационного действия карбоксильных собирателей. Вследствие малой растворимости в воде высшие жирные кислоты и их мыла находятся в пульпе в грубодисперсном состоянии (в виде крупных капель или мицелл). Это значительно снижает их флотационную активность, требует повышения расхода собирателя, что может приводить к нарушению селективности процесса.

На обогатительных фабриках, применяющих при флотации несульфидных руд жирные кислоты, актуален вопрос снижения температуры флотационной пульпы. Подогрев больших объемов пульпы связан со значительными экономическими затратами. Как правило, в себестоимости флюоритового концентрата статья расходов на подогрев составляет не менее 10 %. Перебои в снабжении паром приводят к сложности регулирования процесса флюоритовой флотации, снижению технологических показателей и неритмичности работы фабрик. Вынужденное значительное повышение расхода собирателей (на 30-40 %) в случае снижения температуры не всегда сопровождается получением необходимых технологических показателей. Ввиду этого исключение операции подогрева пульпы является чрезвычайно важным как с технологической, так и с экономической точки зрения.

Для повышения эффективности действия жирнокислотных собирателей используются добавки различных ПАВ. Предварительное эмульгирование флотационных реагентов с помощью ПАВ приводит к значительным технологическим и экономическим эффектам за счет изменения коллоидно-дисперсного состояния собирателей, позволяет проводить флотацию в пульпах с повышенной жесткостью и при низкой температуре; при этом часто сокращается расход собирателя и повышается селективность его действия [1].

Во флотационной практике распространено применение эмульгаторов ионогенного типа: продуктов сульфо-нирования производных фенолов, и спиртов (алкилсуль-фаты, алкил- и алкиларилсульфонаты) [1]. Из обширного класса неионогенных ПАВ для этих целей используются, в основном полиэтиленгликолевые эфиры алкилфенолов и спиртов. Широкому применению первых (ОП-4, 7, 10, 20) препятствует их токсичность, а вторые (0С-20) относятся к числу дефицитных и дорогостоящих реагентов

[2].

Несульфидные руды флотируют при пониженной температуре пульпы, при этом применяют предварительное кондиционирование олеиновой кислоты с сосновым маслом

[3], алкилсульфатом натрия [1], содой и керосином [4], 1ёпёуоёёё-бшапше жёбш!ё ёёпё1оа1ё (1ЖЕ) [2, 6-11]. Последние являются наиболее перспективными и эффективными эмульгаторами жирных кислот, т.к. обладают рядом преимуществ: недефицитны, дешевы, эффективны в среде сложного ионного состава и при низкой температуре, характеризуются довольно высоким значением ПДК, равным 3,5 мг/л [2].

ОЖК относятся к классу неионогенных ПАВ с химической формулой: RCOO(CH2CH2O)nH, где R алкильный радикал, п - число окисиэтиленовых групп. Оксиэтили-рованные соединения проявляют поверхностную активность на границе раздела вода-воздух и вода-углеводород. В зависимости от строения молекулы (соотношения количества атомов углерода в углеводородной цепи и числа оксиэтиленовых групп) ОЖК могут быть использованы в качестве пенообразователей, собирателей, эмульгаторов-солюбилизаторов [6-9]. В качестве эмульгаторов-солюбилизаторов высокомолекулярных карбоновых кислот и диспергаторов их мыл рекомендованы оксиэтилированные жирные кислоты, содержащие в алкильном радикале более 20 атомов углерода, с количеством оксиэтиленовых групп, равным 22 [6, 8].

Технологическая эффективность применения сочетания карбоксильных собирателей с ОЖК апробирована в опытно-промышленных условиях при флотации флюо-ритовых руд Хайдарканского, Калангуйского и Вознесенского месторождений [8-10]. Эта эффективность выражается в снижении расхода собирателя или температуры пульпы (полном устранении подогрева) при одновременном повышении селективности процесса и сокращении числа перечисток, снижении чувствительности процесса флотации к жесткости пульпы.

В данной статье приведены результаты исследования возможности снижения температуры пульпы при флотации глинистой плавико-шпатовой руды месторождения Бор-Ундур (Монголия). Схема переработки руды на ОФ ГОКа Бор-Ундур предусматривает цикл рудоподготовки с промывкой и классификацией и цикл флотации, включающий основную флотацию и 5-7 перечисток. В технологическом процессе используется оборотная вода из хвостохранилища, температура которой изменяется в широких пределах (от 4 до 20 оС и выше) в зависимости от сезона. Процесс флотации требует подогрева пульпы до 20-22 оС, который осуществляется непосредственно перед основной флотацией острым паром. В дальнейшем температура флотационной пульпы поддерживается за счет подачи подогретой оборотной воды в желоба фло-томашин на погашение и транспортировку пены.

Исследование проведено в лаборатории фабрики на пробе руды, измельченной до крупности 65 % класса -0,074 мм, с обогащением в открытом цикле флотации по схеме, включающей основную, контрольную и шесть пе-

речистных операций на оборотной воде в пульпе при 12 оС и при подогреве до 23 оС.

Собиратель - ЖКТМ применяли в виде 1 %-ного раствора мыла, приготовленного по используемой на фабрике методике омыления при подогреве с добавлением 25 % соды и в виде 1-2 %-ных по ЖКТМ эмульсий с добавлением ОЖК-22. Эмульсию бинарной смеси реагентов ЖКТМ и ОЖК получали путем растворения различных количеств ОЖК-22 (2,5; 5 и 10 %) в ЖКТМ при подогреве до 40оС с последующим разбавлением этой смеси холодной водопроводной водой. Собиратель подавали в основную и контрольную флотации, соду - в измельчение для создания рН основной флотации 8,53-8,96 при использовании оборотной воды с рН = 8, смесь депрессоров жидкого стекла и сернокислого алюминия в

соотношении 3:1 - в основную флотацию. Результаты исследований приведены в таблице и на рис. 1-3.

Испытания по применению ОЖК-22 в качестве эмульгирующих добавок показали, что применяемая технология при незначительной корректировке реагент-ного режима позволяет получить показатели флотации в холодной воде такие же, как и при использовании омыленной содой ЖКТМ при флотации с подогревом пульпы до 23 °С. Так, при флотации на оборотной воде при температуре 12 °С собирательной смесью ЖКТМ с 5 % ОЖК

высокое качество флюоритового концентрата - 95-96 % при извлечении 74-79% получено после VI перечистки при следующем расходе реагентов в основную флотацию, г/т: ЖКТМ - 200, соды 400-800, смеси депрессоров - 270; при этом извлечение

Влияние расхода собирателя (ЖКТМ) в присутствии 5%-ной добавки ОЖК на флотацию флюорита при 12°С (сода - 800 г/т, депрессор - 270 г/т)

4 6 8

% ОЖК к расходу собирателя

!

Расход собирателя, г/т

- содержание

- извлечение

- содержание

- извлечение

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ФЛОТАЦИИ ФЛЮОРИТА ПРИ РА

Влияние расхода соды на флотацию флюорита

№

прй°р2°С (с

_пульпы

обиратель - 150 г/T*а0Жд^р-е§%Hтов, г/т

депСВр

270 г/т)

ЛИЧНОИ ТЕМПЕРАТУРЕ ПУЛЬПЫ

CaF2

атель ЖКТМ

100

сода

---Т 100

Депрес ор (жидкое стеко+с рнокислый алюминий)__________

Концентрат основной флотации

Концентрат VI перечистки

е,%

е,%

90 а

ОЖК

23

100

400

0+70

85,41

88,60

96,1

78,1

85,38

89,2

95,4

77,9

ОЖК - 5%

> 60]

12

50 12

401 300 12

12

1_50_

150

150

^-50-

500 700

Р 200 ,

Расход соды, г/т

200

—60050

600 ----50

600

-400*0

900

800

400

0+70

0+50

0+50

0+70

0+70

0+70

84,49

89,91

85,09

87,73

82,78

85,35

85,00

89,84

86,30

81,25

90,7

90,3

95,40

96,30

95,92

97,24

95,59

95,67

69,40

66,28

64,10

48,03

79,00

74,60

- извлечение

ций может быть сокращено до 4 (вместо 6 при 23 оС) с полу-

Рис. 3

CaF2 в основной флотации составило - 90,3-90,7 %, а содержание CaF2 - 82-85 % (оааёица, и. 7, 8).

Эти результаты близки показателям, полученным при флотации в пульпе с подогревом до 23 оС при расходе реагентов в основную флотацию, г/т: мыла ЖКТМ - 100, соды - 400, депрессора - 270 (таблица, оп. 1, 2). Из приведенных на рис. 1-3 данных следует, что для успешной флотации флюорита в условиях пониженной температуры (12 оС) наиболее эффективно применение эмульсии бинарной смеси ЖКТМ с 5 % ОЖК, при этом реагентный режим основной флотации должен быть скорректирован в сторону увеличения расхода собирателя до 150-200 г/т (рис. 2) и соды до 600-800 г/т (рис. 3) при одновременном снижении расхода смеси депрессоров с 270 до 210 г/т.

Исследования показали, что более эффективно применение 2 %-ной по ЖКТМ эмульсии бинарной смеси по сравнению с 1 %-ной.

Оптимальное содержание ОЖК в бинарной смеси собирателя составило 5 % (рис. 1). При снижении содержании ОЖК с 5 до 2,5% извлечение флюорита в основной флотации снижалось с 86,3 до 69,3 %, а в VI перечистке - с 64,1 до 31 % соответственно.

В отдельных экспериментах наблюдалось более высокое качество концентрата VI перечистки (97 % CaF2) при пониженном извлечении флюорита (48 %) (оп. 6) при флотации в предлагаемом режиме по сравнению с показателями в режиме, применяемом на фабрике (оп. 1, 2), что, вероятно,

свидетельствует о повышении скорости флотации флюорита в первом случае. В связи с этим число перечистных опера-

79 %.

Таким образом, проведенные исследования подтверждают технологическую возможность исключения подогрева пульпы при флотации флюорита в случае использования ОЖК для предварительного эмульгирования собирателя.

1

2

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Плаксин И.Н. Тюрникова В.И., слот поверхностно-активными веществами 2. Трофимова Э.А. Диспергирующее

Барский Л.А. Диспергирование жирных ки- при флотации//Докл. АН СССР, 1960. - Т. действие полиэтиленгликолевых эфиров

136.- № 6.

жирных кислот во флотационном процес-се//Новые эффективные методы обогащения полезных ископаемых. - М., 1978. - С. 136144.

3. Классен В.И. Флотация жирными кислотами при пониженной температуре пульпы//Изв. АН СССР, ОТН, № 5, 1957.

4. Берлинский А.И., Лузанов В.К., Тихомирова Л.А. Повышение собирательного действия олеиновой кислоты/Тр. ЦНИГ-РИ, 1971.- Вып. 97.- 1971.

5. Трофимова Э.А. Солюбилизация оксигидрильных собирателей как метод повышения эффективности их флотационного действия// Современные научно-

технические проблемы разработки месторождений - М., 1972.- № 3.

6. Трофимова Э.А. Исследование флотационного действия полиэтиленглико-левых эфиров жирных кислот различного строения. Автореф. канд. дисс. - М., 1970.

7. Трофимова Э.А., Раухваргер Е.Л., Худякова А.Д. Влияние степени оксиэтили-рования синтетических жирных кислот на его эмульгирующее пенообразующее действие// Исследование действия флотационных реагентов. - М.: Наука.- 1968.

8. Трофимова Э.А. Рекомендации по практическому применению оксиэтилиро-ванных жирных кислот во флотационном

процессе. М., Ротапринт СФТГП ИФЗ АН СССР, 1974.

9. Глембоцкий В.А., Трофимова Э.А., Дмитриева ГМ., Вячин А.Д., Девяткин В.Н. Организация промышленной флотации флюорита без подогрева пульпы с применением олеиновой кислоты и полиэтиленг-ликолевых эфиров жирных кислот// Науч-но-техн. бюлл."Цветная металлургия".- № 1. 1971.

10. Вигдергауз В.Е. Кондиционирование ионного состава пульпы при флотации кальцийсодержащих минералов карбоксильным собирателем: Автореф. канд. дисс. - М., ИПКОН АН СССР, 1980.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Вигдергауз Владимир Евелевич - доктор технических наук, Институт проблем комплексного освоения недр РАН.

Трофимова Эльга Алексеевна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр РАН.

Саркисова Лидия Михайловна - инженер, Институт проблем комплексного освоения недр РАН.

Кутлин Борис Алексеевич - кандидат технических наук, ГОК Бор-Ундур.

Щекотов Николай Дмитриевич - инженер, ГОК Бор-Ундур.