CC BY
29
УДК 622.755
Ю.П.БАТУРА, М.В.УГЛОВСКАЯ
Читинский государственный университет
ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОФАКТОРНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ФЛОТИРУЕМОСТИ КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ
Показана возможность развития технологии обогащения на примере кварц-карбонатно-флюоритовых руд Олимпийского участка Гарсонуйского месторождения с карбонатным модулем 0,95. Проводились экспериментальные исследования обогащения карбонатно-флюоритовой руды. В задачу исследований входило выяснение основных факторов, определяющих флотационные свойства флюорита и кальцита, изучение взаимодействия минералов с флотационными реагентами, разработка оптимального реагентного режима флотационного обогащения флюорита и кальцита. По результатам исследований разработана и рекомендована для проведения промышленных испытаний схема флотации с получением карбонатного концентрата и флюоритового - марки ФФ-97А.
The article describes possibility of technology development in terms of processing quartz-carbon-bearing fluorite ores of the Olimpyskiy site at the Garsonuiskiy deposit, which carbonaceous module equals 0.95. Experimental research in carbon-bearing fluorite ore dressing was held in the course of investigation. The research problem included identification of principal factors which determine flotation properties of fluorite and calci-spar, studying interaction of minerals with flotation agents, working out the optimal reactant mode of fluorite and calci-spar flotation concentration. Flotation flow chart to obtain carbonaceous and fluorite (ФФ-97А) concentrates was developed as the result of this research and recommended for commercial testing.
Существует серьезная проблема, связанная с вовлечением в переработку комплексных и труднообогатимых карбонатно-флюоритовых руд с низким содержанием флюорита. Сложность переработки заключается в трудной селекции кальцийсодер-жащих минералов с почти одинаковыми флотационными свойствами и увеличивается с уменьшением карбонатного модуля. Это требует применения новых подходов к поиску и разработке сочетаний селективно-действующих депрессоров для подавления не подлежащих флотации минералов.
Бурное развитие химической и алюминиевой промышленности требует увеличения выпуска высокосортных флюоритовых флотоконцентратов с содержанием СаР2 не менее 97-98 %.
В Горном институте Читинского государственного университета под руководством проф. А.В.Фатьянова и доц. Л.Г.Никитиной была проведена студенческая научно-исследовательская работа «Изучение флотируе-
мости кальцита и флюорита на основе многофакторного планирования эксперимента».
В этой работе показана возможность развития технологии обогащения на примере кварц-карбонатно-флюоритовых руд Олимпийского участка Гарсонуйского месторождения с карбонатным модулем 0,95. Опыты проводились на чистых минералах СаС03 и СаF2. Крупность минералов, подвергаемых исследованиям, составляет от -0,2 до +0,044 мм. Был проведен минералогический анализ проб.
Определены основные факторы, влияющие на извлечение флюорита и кальцита, из литературы по рассматриваемой проблеме.
Для исследования факторов, влияющих на показатели обогащения, была применена методика рационального планирования многофакторного эксперимента, в основу которой положена нелинейная множественная корреляция, а также матрица и формула, предложенная М.М.Протодьяконовым для обработки статистических данных. В ре-
зультате получена возможность изучения следующих факторов: расход хлористого кальция, кислого жидкого стекла (КЖС), олеиновой кислоты, Т-80; времени перемешивания с реагентом; времени флотации*.
В результате многофакторного планирования эксперимента были получены графические зависимости исследуемых факторов, влияющих на технологические показатели. Анализируя проделанные расчеты и исходя из реальных условий процесса флотации минеральных частиц, а также на основании анализа функций, выбран оптимальный режим флотации. При извлечении флюорита и подавлении кальцита в оптимальном режиме значения факторов совпадают.
Результаты контрольных опытов в выбранных оптимальных условиях флотации подтвердили правильность выбранных режимов.
В настоящее время внимание исследователей привлекает кислое жидкое стекло -реагент, являющийся сильным депрессором кальцита. Кальцит различных участков Гар-сонуйского плавикошпатового месторождения обладает высокой флотационной активностью при флотации олеиновой кислотой в дистиллированной воде. В наших исследованиях установлено, что кислое жидкое стекло (КЖС) активизирует флотацию флюорита и депрессирует кальцит при одних и тех же расходах собирателя.
При исследовании флотации флюорита и кальцита в присутствии КЖС было замечено, что при определенном соотношении КЖС и хлористого кальция пульпа теряет прозрачность, становится мутной, визуально можно наблюдать образование коллоидных частиц крупного размера.
Классен В.И. и Мокроусов В.А. связывают изменение флотационной активности минералов с различной скоростью закрепления собирателя на разных минералах. В связи с этим особое внимание уделено времени перемешивания с реагентами. Время перемешивания для максимального извлечения флюорита составляет 2,5 мин. При
* Малышев В.П. Математическое планирование металлургического и химического эксперимента. Алма-Ата: Наука, 1977.
перемешивании до 2 мин кальцит извлекается в концентрат, а при перемешивании до 3 мин извлечение кальцита резко падает. Это связано с тем, что частицы кальцита образуют флокулы больших размеров, которые остаются в объеме камеры**.
Для подтверждения полученных данных были проведены опыты на рудах Олимпийского участка Гарсонуйского месторождения в выбранном оптимальном режиме при многофакторном планировании эксперимента. В результате предложена технологическая схема для получения высококачественных концентратов марки ФФ-97А (получено положительное решение на патент, авторы А.В.Фатьянов, Л.Г.Никитина, С.В.Никитин и др.). Рекомендованная технологическая схема обладает существенными экономическими преимуществами по сравнению с вариантами переработки таких руд на действующих российских и зарубежных обогатительных фабриках.
Предложена схема флотации в составе основной и 5-8 перечистных операций флюоритового концентрата с выводом в отвал хвостов основной флотации и промпро-дукта первой перечистки. Предусмотрено получение двух концентратов - флюорито-вого и карбонатного.
Полученные основные практические результаты сводятся к следующему:
1. При необходимости получения высококачественных флюоритовых концентратов марки ФФ-97А рекомендовано применение в цикле измельчения двух структуро-образователей - хлористого натрия и кислого раствора хлористого кальция.
В этом случае получены флотоконцен-траты: флюоритовый с содержанием СаР2 -98,28 %, СаСОз - 0,13 % при извлечении СаР2 - 63,34 % и карбонатный с содержанием СаСОз - 43,56 %, СаF2 - 35,34 % при извлечении СаС03 - 39,65 %, Сар2 - 17,18 %. Общее извлечение СаР2 в оба концентрата достигает 80,52 %.
2. Высокая селективность процесса разделения кальцийсодержащих минера-
** Астахов Р.Я. Селективная флотация флюорит-карбонатных руд / Р.Я.Астахов, К.А.Никифоров, М.В.Мо-хосоев. Новосибирск: Наука, 1983.
- 225
Санкт-Петербург. 2006
лов подтверждена на жесткой воде, взятой из водопровода обогатительной фабрики Гарсонуйского рудника, перерабатывающей карбонатно-флюоритовые руды Начирского и Олимпийского участков Гарсонуйского месторождения.
3. Разработанная технологическая схема флотации рекомендуется для проведения промышленных испытаний и имеет следующие технологические преимущества по сравнению с применяемой на обогатительной фабрике Гарсонуйского рудника:
• схема по своей структуре имеет наиболее прогрессивное решение - флотация ведется в открытом цикле, при котором пенный продукт последней перечистки является кондиционным флюоритовым концентратом, а все промпродукты объединяются и являются кондиционным карбонатным концентратом. Такой вариант обеспечивает получение наиболее высоких технологических показателей обогащения;
• в схеме исключена пропарка в любом виде. Флотация проводится при естествен-
Научный руководитель к.т.н. доц. Л.Г.Н
ной температуре пульпы после измельчения руды, что значительно снизит затраты на производство концентратов;
• схема разработана при измельчении руды до 72-75 % класса -0,074 мм, при котором в настоящее время работает обогатительная фабрика;
• выпуск двух флотоконцентратов -флюоритового и карбонатного значительно повышает комплексность использования минерального сырья и технико-экономические показатели производства;
• сокращается время флотации, за счет этого останавливается 12 камер флотома-шин (10 камер ФМР-10, 2 камеры ФМР-4) по сравнению с существующей схемой.
При выполнении НИР разработаны методы интенсификации процессов разделения кальцийсодержащих минералов при флотации сложных по составу карбонатно-флюорито-вых промпродуктов руд Начирского и Олимпийского участков Гарсонуйского месторождения с карбонатным модулем 0,95 за счет регулирования структуры жидкой фазы и окислительно-восстановительного состояния флотационной дисперсной системы.
