CC BY
74
© Л.А. Киенко, Л.А. Саматова, Г.Ю. Зуев, В.З. Шестовец,
Л.Н. Плюснина, 2007
УДК 622.7:553.068.5
Л.А. Киенко, Л.А. Саматова, Г.Ю. Зуев,
В.З. Шестовец, Л.Н. Плюснина
ОСОБЕННОСТИ ОБОГАЩЕНИЯ ВЫСОКОКАРБОНА ТНЫХ ФЛЮОРИТОВЫХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИМОРСКОГО КРАЯ МЕТОДОМ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ФЛОТАЦИИ
Обогащение руд методом флотации основано на использовании различий физико-химических характеристик слагающих их минералов. В случае близости свойств поверхности ценного компонента и хотя бы одного из других, присутствующих в руде минералов, неизбежно возникают проблемы с получением качественных концентратов.
К разряду трудноразделимых относится большая группа минералов, содержащих в своей кристаллической решётке катион кальция, обуславливающий схожесть механизма взаимодействия флотационных реагентов с минералами при закреплении их на поверхности минеральной частицы. К наиболее часто встречающимся из кальцийсодержащих минералов относятся кальцит СаСО3 и доломит (Са Мg[СОз]2), которые, как правило, не представляют интереса для их промышленного извлечения. Однако наличие кальцита или доломита в рудах совместно с флюоритом (СаF2), апатитом (Са5[Р04]3^,С1,0Н]), шеелитом (СаWO4), датолитом
(Са2В2^Ю4]2[ОН]2) и другими минералами предполагает усложнение технологии их флотационного обогащения.
При флотации тонковкрапленных карбонатно-флюори-товых руд месторождений Вознесенское и Пограничное Приморского края разделение флюорита и кальцита является одной из наиболее сложных технологических задач. В зависимости от содержания в рудах кальцита и соотношения флюорита и кальцита, выраженное кальцитовым модулем Мк = а CaF2 /а СаС03, руды месторождения подразделяются на слабокарбонатные (Мк > 10), умеренно карбонатные (Мк = 4-10), карбонатные (Мк = 2-4) и высококарбонатные
Мк < 2. Содержание в рудах даже 3-6 % кальцита на 35-40 % флюорита затрудняет получение достаточно чистых флюоритовых концентратов без включения в схему специальных операций с подачей необходимых реагентов, нейтрализующих флотационную активность кальцита.
Существовавшая до августа 2005 г. промышленная схема включала в себя основную флотацию, 6 перечисток пенного продукта и дофлотацию флюорита из сгущёных промпродуктов 1-6 перечисток. Кроме того технология предусматривала двукратный подогрев пульпы: перед основной флотацией до 50-60 °С и после второй перечистки до - 70-85 °С, с подачей в нагретую пульпу (пропарку) кремнефтористого натрия, являющегося депрессором кальцита.
После испытаний предложенной нами технологии низкотемпературной флотации, проводившихся в июне-августе 2005 г., схема и технологический режим были значительно усовершенствованы. В настоящее время подогрев пульпы осуществляется частично, только в голове процесса, до 30-40°С, в основном в зимнее время. С целью селекции флюорита и кальцита в основную флотацию в качестве модификатора подаётся фторид натрия, являющийся одновременно активатором флюорита и депрессором кальцита. Важное значение в усовершенствованной схеме имеет вывод в отвал пром-продукта 1 (камерного продукта первой перечистки), в котором концентрируется значительная часть кальцита. В результате в головной части схемы с камерным продуктом контрольной флотации (хвосты 1) и промпродуктом 1 из схемы выводится до 70-85 % кальцита, что значительно упрощает весь последующий процесс доведения флюоритового концентрата до необходимых кондиций. В старой высокотемпературной технологии аналогичную функцию выполняла пропарка и последующая перечистка пенного продукта. При этом камерный продукт третьей перечистки, являющийся в определённой степени кальцитовым концентратом, объединялся с другими, менее загрязнёнными кальцитом промпродуктами, и после сгущения направлялся на дофлотацию. Сброс большей части кальцита предусматривался с камерным продуктом дофлотации (хвостами 2). Таким образом, значительная часть схемы была нагружена кальцитсодержащими продуктами, что способствовало его накоплению, и в конечном итоге отражалось на качественных показателях обогащения. Переработка по такой схеме руд с высоким
содержанием кальцита, с нашей точки зрения, не могла обеспечить получения удовлетворительных технологических показателей.
Вместе с тем, исследования возможности переработки высококарбонатных руд с кальцитовым модулем менее двух, и даже менее единицы, перешло на сегодняшний день в разряд крайне важных проблем для Русской горно-рудной компании, базирующейся на переработке руд Вознесенского и Пограничного месторождений. Проводимые нами с 2003 г. исследования позволили выявить факторы, оказывающие влияние на степень селективности разделения флюорита и кальцита в рудах с кальцитовым модулем менее двух. Основными из них являются:
1) тонина помола руды и наличие в пульпе тонких шламов;
2) подготовка среды, выбор регулятора рН среды;
3) подбор типа собирателя, определение оптимального соотношения собирателя и модификаторов процесса.
Кроме того, как уже отмечалось выше, важнейшей основой для получения необходимого эффекта является правильный выбор направления движения продуктов в схеме.
Для исследуемых руд характерна высокая степень взаимного прорастания слагающих их минералов, что предопределяет их тонкое измельчение. Необходимое раскрытие зёрен флюорита достигается при помоле руды до 90-95 % класса -0,044 мм. При такой степени измельчении неизбежно образование большого количества шламов, оказывающих крайне отрицательное влияние на процесс флотации вообще, тем более на флотацию минералов с близкими флотационными свойствами. Высокий эффект может дать дешла-мация питания флюоритовой флотации. Вместе с тем, выбор способа дешламации при сверхтонком измельчении руды является непростой задачей, т.к. высокое содержание тонких шламов, в том числе шламообразного флюорита, может привести к существенным потерям. Наиболее распространённые методы обесшламливания с применением аппаратов классификации и гидроциклонирования в данном случае неприемлемы. Исследования показали, что положительный эффект может обеспечить включение в голове схемы операции флотации шламов в «голодном» режиме (т.е. при очень малых дозировках собирателя). Сравнительные опыты флотации высококарбонатной руды показали, что без включения в схему операции обесшламливания удаётся получить концентраты, содержащие 82-90 % СаF2 при извлечении флюорита в открытом цикле не более
50 %, по схеме с предварительным обесшламливанием методом «голодной» флотации были получены концентраты, содержащие 87,0-92,5 % СаF2 при извлечении 50-60 %.
Существенно повысить показатели обогащения удалось после тщательного подбора реагентного режима. Как показали исследования, более эффективно разделение флюорита и кальцита проходит при невысоких расходах регуляторов среды. При этом установлено, что сернистый натрий оказывает негативное влияние на процесс даже при минимальных его до-зировках, поэтому его подача была прекращена. В связи с тем, что одной из функций фтористого натрия является депрессия кальцита, расход его при флотации высококарбонатных руд возрос до 1200-1400 г/т в основную флотацию и дополнительной подачей в 1, 2 перечистки по 200 г/т. При этом расход сложного депрессора силикатных пород (СД-2А) был снижен в 1,3-1,5 раза против обычного. В качестве собирателей в экспериментах использовались аспарал Ф, РКН (реагент из группы нефтяных кислот), олеиновая кислота, обработанная моноэтанола-мином, омыленные жирные кислоты талового масла (ЖКТМ).
Исследования, проведённые на оборотной воде предприятия с применением в качестве регулятора среды кальцинированной соды при минимальных расходах её (300-500 г/т) и использованием олеиновой кислоты, обработанной моноэтаноламином, показали, что из руды с содержанием СаF2 30,0-31,3 % и СаСО3 - 24-31 % без предварительного обесшламливания в открытом цикле флотации удаётся получить концентраты с содержанием 86,77-93,66 % СаF2 при извлечении соответственно 71,10-57,38 %. С введением в схему операции флотации шламов содержание в концентратах возросло до 90,30-94,07 % СаF2, при извлечении флюорита в концентраты высокого качества до 67 %. Замена олеиновой кислоты на жирные кислоты талового масла сопровождалась повышением уровня селективности в условиях низкотемпературной пульпы. В результате даже при флотации по обычной схеме содержание СаF2 в концентратах составило 91,40-95,64 %, с извлечением флюорита в них 73,10-56,52 % соответственно. Обесшламлива-ние питания флотации позволило повысить извлечение в высококачественные концентраты, содержащие 94-95 % СаF2 до 6065 %, в концентраты более низкого качества прироста извлечения флюорита не отмечено: в данном варианте технологии потери флюорита со шламами уже стали достаточно заметными на
фоне высоких показателей селективности флотации тонкоиз-мельчённой руды с применением ЖКТМ.
На основе проведённых исследований был выбран оптимальный режим, который явился базовым для постановки опытов в замкнутом цикле флотации по схеме, имитирующей производственный процесс. Отличие схемы, положенной в основу экспериментов, от схемы фабрики состояло в том, что в отвал выводился не только промпродукт 1, но также и промпродукты 2-3, содержащие свыше 50 % СаСО3 при умеренных потерях с ними флюорита. Сводные результаты экспериментов в замкнутом цикле приведены в таблице.
Результаты флотации высококарбонатных руд в замкнутом цикле
Наименова- Выход, Содержание, % Извлечение, % Условия опыта
ние продукта % CaF2 CaCOз CaF2 CaCOз
Концентрат 24,86 92,41 3,20 74,92 2,82 Измельчение -
Хвост 1 40,19 6,02 23,59 7,89 33,59 50 мин
Промпро- 18,53 10,19 47,07 6,16 30,91 №2С03 в из-
дукт 1 Промпро- 9,76 17,71 56,85 5,64 19,66 мельч. - 300 г/т. Основная флотация:
дукт 2 Промпро- 3,64 22,08 59,06 2,62 7,62 СД-2А - 200 г/т; NaF - 1200 г/т;
дукт 3 Хвосты 2 2,80 27,84 51,52 2,54 5,11 ЖКТМ - 800 г/т. Перечистки:
Шламы 0,22 32,82 37,29 0,23 0,29 1 - СД-2А - 100
Руда 100,00 30,66 28,22 100,00 100,00 г/т, NaF - 200 г/т, 2-6 - без реаген-
тов
Опыты поставлены в условиях исследовательской лаборатории предприятия на оборотной воде в зимнее время. Температура основной флотации - 23-25 °С, температура воды для разбавления и отмыва пенных продуктов в перечистках - 10-12 °С. Проба руды для опытов была отобрана горно-гелогичес-кой службой предприятия из отвалов восьмой площадки карьера, признанных ранее не-обогатимыми.
Полученные результаты можно оценить как вполне удовлетворительные. Из руды с кальцитовым модулем 1,09 по схеме, включающей в себя основную флотацию, шесть перечисток пенного
продукта и дофлотацию флюорита из обезвоженных в сгустителе 4-6 промпродуктов, удалось получить концентрат с содержанием СаБ2 92,41 % при извлечении в него флюорита 74,92 %. Разработанная технология отличается высокой стабильностью и достаточным уровнем селективности. Разделение флюорита и кальцита обеспечивается за счёт выбора схемы, предусматривающей своевременную локализацию кальцийсодержащих продуктов. Подобранный реагентный режим позволяет достичь достаточно хорошей флотируемости флюорита в условиях депрессии кальцита. Жирные кислоты талового масла, представляющие собой побочный продукт деревообрабатывающей промышленности, показали себя, как селективный собиратель, позволяющий успешно проводить флотацию флюорита из высококарбонатных руд в режиме низких температур. вгсга
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------
Киенко Л.А. — старший научный сотрудник,
Саматова Л.А. — кандидат технических наук, заведующая лабораторией, Плюснина Л.Н. — ведущий инженер,
Институт горного дела ДВО РАН, лаборатория ПКПМС.
Зуев Г.Ю. — исполнительный директор,
Шестовец В.З. — кандидат технических наук, главный инженер,
ООО «Русская горно-рудная компания».
