Способ концентрации железосодержащих минералов из руд методом обратной флотации

 

Использование: обогащение полезных ископаемых. Сущность изобретения: способ концентрации железосодержащих минералов из руд методом обратной флотации включает пульпирование руды, обработку коллектором минералов пустой породы, депрессором железосодержащих минералов и флотацию минералов пустой породы с получением железосодержащего концентрата камерным продуктом, в качестве депрессора железосодержащих минералов используют полиакриловую кислоту или ее соль с оптимальном молекулярной массой и в оптимальном количестве . 5 з.п.ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 03 D 1 /016

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4743798/03 (86) РСТ/US 88/03945 (04.11.88) (22) 03.05.90 (46) 15.08.93. Бюл. N 30 (31) 116757 (32) 04.11.87 (33) US (713 Дзе Дау Кемикал Компани (US) (72) Роберт Д.Хансен и Ричард P.Êëèìïë (US) (56) Патент США Р 4289613, кл. В 03 0 1/06, 1981, (54) СПОСОБ КОНЦЕНТРАЦИИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ ИЗ РУД МЕТОДОМ ОБРАТНОЙ ФЛОТАЦИИ

Изобретение касается способов отделения желательной руды от нежелательной.

При обработке руд, содержащих полезные ископаемые, необходимо отделить нежелательные руды, называемые рудными породами, от желательных руд, Способом выполнения этой задачи является подавление флотации конкретной руды в процессе нормальной флотации. В флотационных системах принято подавлять или направлять вниз нежелательные материалы рудных пород вот время флота-. ции желательной руды или руд. В дифференциальных или реверсивных флотационных системах принято подавлять или направлять вниз руду или руды во время флотации нежелательной рудной породы, т.е. обычная флотационная система, в которой желательная руда или руды флотируют, а рудная порода остается позади и отводится назад.

„„ЯД„„1834713 АЗ (57) Использование: обогащение полезных ископаемых. Сущность изобретения: способ концентрации железосодержащих минералов из руд методом обратной флотации включает пульпирование руды, обработку коллектором минералов пустой породы, депрессором железосодержащих минералов и флотацию минералов пустой породы с получением железосодержащего концентрата камерным продуктом, в качестве депрессора железосодержащих минералов используют полиакриловую кислоту или ее соль с оптимальной молекулярной массой и в оптимальном количестве. 5 з.п.ф-лы, 2 табл.

В типичной схеме флотации руды руду измельчают до размера достаточно мелкого для того, чтобы освободить желательный минерал или минералы от нежелательной рудной породы. Дополнительный этап флотационного процесса включает удаление сверхмелких частиц обесшламливанием, Сверхмелкими частицами обычно считаются частицы, имеющие менее, чем 5 — 10 мк в диаметре. Процесс обесшламливания мо жет сопровождаться флокуляцией или за ним может следовать этап флокуляции или любым другим типом этапа выделения в осадок таким, как применение циклонного сепаратора. Этот этап сопровождается этапом флотации на котором материалы рудной породы отделяются от желательного минерала или минералов в присутствии коллекторов и/или пенообразователей.

Опускание обычно выполняется благодаря применению одного или более денрес1834713 соров на этапе флотации. Когда депрессор добавляется в флотационную систему, он усиливает специфическое воздействие на материал для его подавления, тем самым предохраняя его от флотации. Чтобы объяснить это явление выдвигались разные теории, так например, депрессоры, благодаря разным физико-химическим механизмам, таким как поверхностное поглощение, эффекты масса-действие, комплексное образование или т.п., предупреждают образование коллекторного слоя, что депрессоры действуют как растворители на активирующий слой, естественно связанный с минералом, и что депрессоры действуют как растворители на осадительный . слой. Эти теории оказываются вз.аимосвязанными и в конце концов может быть найдена точная теория, чтобы включить элементы большинства или всех их и других, Известно применение в несульфидных флотационных системах естественно производных веществ, таких как крахмал, декстрины и смолы в качестве депрессоров.

Однако присутствие таких веществ в потоках сточной воды увеличивает потребность в биорасщепляющем кислороде и потребность в химическом кислороде и, следовательно, создает проблемы контроля эа загрязнением. Кроме того, в некоторых странах существует запрет на применение таких веществ, как крахмал, который обладает питательной ценностью в такого типа коммерческом применении, Помимо этого депрессоры типа крахмала требуют сложной предварительной подготовки реагента, способного к химическом разложению, а следовательно, в процессе его хранения требуется контроль за ним.

Для отделения породной руды от желательных материалов обычно применяют созданные синтетические депрессоры.

Известно применение в качестве депрессоров при флотации минеральной руды низкомолекулярных полимеров, сополимеров и терполиме ров, Известно использование водорастворимых анионовых, линейных полимерных добавок моноэтиленоненасы ценного соединения и водорастворимых солей его для подавления флотации породной руды.

Извес но, что полимеры водорастворимых акриламидных гомаполимеров или их сополимеры с акриловой или метакриловой кислотой или их солями применяются в качестве депрессора рудной породы в процессе флотации пены с целью обработки касситеритной руды.

15

Одна из проблем, связанных с наличием депрессоров, состоит в том, что депрессоры обладают разными уровнями эффективности в зависимости от условий, в которых они применяются и минерала, и рудной породы, которые должны быть отделены.

Таким образом, необходимы депрессоры, которые обычно применяются при обработке минералов, которые. удовлетворяли бы специфическим нуждам, существующим в горнорудной промышленности. Кроме того, необходимые депрессоры, которые зффективно подавляли бы флотацию желательного минерала или минералов в процессе обратной флотации.

Существует еще одна проблема, касающаяся применения депрессоров в реверсивных или дифференциальных флотационнь1х

20 системах. Иэ-за несовершенства систем для осаждения минералов некоторая часть желательных минералов может неумышленно утекать вместе с породной рудой. Та часть ценного минерала или минералов, которая

2б утрачивается с рудной породой, навсегда выпадает из процесса и может иметь значительное экономическое воздействие. Даже небольшие потери .в количестве желательного минерала или.минералов, которые навсегда утекают с породной рудой, могли.бы, следовательно, выразиться в значительных экономических прибылях, Таким образом, особенно необходимым являются депрессоры, применяемые в реверсивной флотаци35 онной системе, которые подавляли бы флотацию желательного минерала или минералов до значительной степени, при этом с минимальным воздействием на флотации относящейся к ним рудной породы.

40 Изобретение представляет собой способ подавления желательного минерала или минералов в процессе флотации. Этот способ включает в дополнение к флотациоиной системе эффективное количество поликар45 боновой кислоты или ее соли для подавления флотации одного или нескольких желательных минералов, облегчая таким образом отделение минералов от нежелатель.с ной рудной породы. Способ, в частности, 50 рекомендуется для использования полиакриловой кислоты или ее соли при отделении минералов окиси железа от силикатов и соответствующих рудных пород в процессе флотации с использованием несульфидных

55 коллекторов, Более конкретно изобретение касается способа увеличения количества железосодержащего минерала руды в системе обратной флотации, которая включает подвержение названной руды, содержащей

1834713

10

30 рудно-породный материал и названный желеэосодержащий материал, в виде водной кашицы, процессу пенной флотации с добавкой в флотационную систему коллектора рудопородного латериала и в качестве дифференциального депрессора для количеств железосодержащего минерала, эффективного количества полиакриловой кислоты или ее соли с целью дифференциального подавления флотации железосодержащего минерала и извлечения концентрированных величин высокожелезосодержащего минерала из нижних флотационных слоев, Поликарбоновые кислоты или их соли, согласно изобретению, неожиданным образом селективно опускают минералы оксидов железа по сравнению с силикатами и связанной с ними рудной породы.

Поликарбоновые кислоты или их соли, применяемые согласно изобретению, включают любые соответственным образом диспергированные в жидкость полиэлектролиты, имеющие углеводородную основу. несущую множество дополнительных карбоновых групп.

Предпочтительные поликарбоновые кислоты включают водно-дисперсные полимеры или их соли анионовых мономеров, таких как а,/3-этиленоненасыщенные кисло ты, включая, например, акриловую, метакриловую, фумаровую, малеи новую, кротоновую, итаконовую или цитраконовую кислоты и частичные эфиры a,р-зтиленоненасыщенных поликарбоновых кислот, такие как кислый метилмалеат, кислый этилфумарат. Предпочтительно, чтобы поликарбоновой кислотой был полимер акриловой кислоты. Если полимер имеет форму соли, предпочтительно, чтобы ионным счетчиком был ион металла I группы или ион аммония.

Целесообразно также, чтобы ионным счетчиком был Na или К, Предпочтительно также, чтобы поликарбоновая кислота была в форме соли и полиакрилата натрия.

Поликарбоновые кислоты или их соли, используемые при осуществлении изобретения, могут иметь любой молекулярный вес, поскольку они обладают эффектом подавления флотации желательных минералов преимущественно для подавления флотации соответствующей рудной породы и поскольку они не обладают по существу флокулирующими свойствами. Имеются основания полагать, что не сущесгвует зависимости между молекулярным весом и количеством молекул, обладающих подавляющим эффектом. Целесообразно, чтобы

55 молекулярный вес был не более, чем 100000 и предпочтительно, чтобы молекулярный вес был не более, чем 50000, Предпо ггительно, чтобы молекулярный вес был по меньшей мере 500 и еще более предпочтительно. чтобы молекулярный вес был по меньшей мере 2000. Целесообразно. чтобы молекулярный вес поликарбоновой кислоты или ее соли был между 4000 и 10000.

В практике может применяться любое количество депрессора, который будет подавлять флотацию желательной минеральной руды или руд. Требуемое количество депрессора будет меняться в зависимости от разделяемых минерала и рудной породы и условий флотационного процесса.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере

0,01 кг депрессора использовалось на 1 т флотируемой руды. Более целесообразно, чтобы по меньшей мере 0.05 кг депрессора использовалось на 1 т флотируемой руды.

Предпочтительно также, чтобы не более, чем 1 кг депрессора использовался на

1 т флотируемой руды и еще более предпочтительно, чтобы на 1 т флотируемой руды использовалось не мене, чем 0,5 кг депрессора.

Депрессор можно добавлять на любой стадии процесса раздел чия, поскольку он добавляется до стадии флотации. Предпочтительно добавлять депрессор до или вместе с добавкой коллектора.

Депрессоры, используемые для осуществления изобретения эффективны, когда они используются с большим разнообразием коллекторов. Предпочтительно применять коллекторы, содержащие кислород и азот. Еще более предпочтительнее применять аминовые коллекторы, Выбор коллектора будет зависеть от конкретной обрабатываемой руды и типа удаляемой рудной породы.

Поликарбоновые кислоты и их соли применяются вообще в каче,;тве депрессоров флотации минералов. Однако, они гораздо более эффективны при подавлении флотации некоторых минералов, чем остальных, и признание этого различия позволяет применять эти депрессоры для отделения желательных минералов от рудной породы.

В частности, поликарбоновые кислоты и их соли эффективны при отдельном подавлении желательного минерала по сравнению с рудной породой. Примеры минеральных руд, которые подавлялись в присутствии поликарбоновых кислот и их солей включают порошкообразное железо, гематит (ГегОз), магнетит (ЕезОл), пирит {FeSy), хро1834T13 мит (ГеСг20 !}, гетит(а= Fe0,0Н}, пирротит (Fe1-xS} или любые другие железосодержащие минералы, Предпочтительно, чтобы поликарбановые кислоты и их соли, применялись для подавления флотации железного порошка, гетита. гематита или магнетита.

В предпочтительном примере исполнения депрессоры - поликарбоновые кислоты используются для усиления отделения железосодержащих минералов, преимущественно окислов железа или железного порошка, от силикатной рудной породы дифференциальным подавлением флотации железасодержащих минералов относительно минералов силикатной рудной породы.

Одной из проблем. связанных с отделением железосодержащих минералов ат силикатной рудной породы является тенденция желеэосодержащих минералов и силикатов флотировать при подобных условиях. Таким образом, способ направлен на методику усиления разных характеристик железасодержащих минералов по сравнению с силикатной рудной породой, Степень, до которой железосодержащие минералы подавляются, может быть любой, которая обеспечит достаточное разделение железа и силикатной рудной парады, Степень достигаемого подавления рассчитывается определением весового процента конкретного минерала или рудной породы, флотирующей в отсутствии любого депрессора и измерением весовога процента в присутствии депрессора, Последнее значение высчитывается из первого, разность делится на весовой процент флотирующего без депрессора и это значение умножается на 100 для получения процента подавления, Предпочтительно, чтобы подвале!!ие флотации железасодержащих минеральных рудбыло llo меньшей мере равно

5;ъ за счет применения депрессора в процессе флотации в условиях почти близких условиям современной обработки минеральной руды, Еще предпочтительнее. чтобы подавление составляло по меньшей мере

107, а более предпочтительно 12 Д. Целесообразна, чтобы флотация силикатной рудной породы подавлялась не Goree, чем на

7,5, Еще предпочтительнее, чтобы флотация силикатной рудной породы подавлялась не более, чем на 57,.

Порядок проведения эксперимента для примеров 1-16.

Следующий общий порядок проведения эксперимента применяется в примерах 1—

16 для определения в лабораторных условиях подавляющего эффекта палиакрилата натрия на гематит и силикаты.

Флатирующий и нефлотирующий мате50 риалы были отфильтрованы из кашицы и высушены в печи при 100 С, после чего они был взвешены.

После каждого испытания все оборудование промывалось концентрированной

55 HCl и прапаласкивалась 0,10N йаОН и деиОнизираванной водой, Пример ы 1-10. В табл, 1 приведены данные, полученные при проведении описанного выше порядка экспериментов, В каждом случае "1,00" будет представлять

150 мл деионизированной воды поместили в 250 мл стеклянный химический стакан. В качестве буферного электролита добавляли 2,0 мл 0,10 малярного раствора нитрата калия. рН раствора довели до

10 добавкой 0,01 и соляной кислоты и

0,10N йаОН, Затем. для проверки добавляли 1,00 г минерала.

В взвесь прибавили дополнительно деиониэированную воду. В этих экспериментах, целью которых было определение эффекта депрессора в воде, содержащей ионы кальция, для доведения концентрации ионов кальция примерно до 1000 ppm было достаточным введение 11,1 Д -ного раствора хлорида кальция в кашицу с последу!Ощим пятиминутным периодом кондицианирования. После этой добавки добавляли 0,2 мл

1,0 j -íoão раствора депрессора - полиакрилата натрия в воде с последующим вторым пятиминутным периодом кандиционирования. В этих лабораторных условиях высокая концентрация депрессора обусловлено применением чистых минералов, Наконец, добавляли около 1,0 мл коллектора, также с последующим пятиминутным периодом кондиционирования. При кондиционировании проводился контроль за рН и его значение при необходимости регулировалось с помощью 0,1N НС! и 0,10M МаОН. Конечный объем взвеси после всех добавок составил

180 мл.

Кашицу поместили в трубку Hali!mond, предназначенную для образования в основании 180 мл трубки пустотелой игольчатой формы для того, чтобы в кашицу могли входить воздушные пузырьки. На спускающемся крыле, кроме того размещен пластмассовый колпак для сбора флотирующего материала, После переноса кашицы в трубку

Hall!mond через отверстие трубки в течение

10 мин был создан вакуум в пять дюймов ртутного столба. Этот вакуум позволяет воздушнымм пузырька1л входить через полую иглу, вставленную в основание трубки, При флотации минералы перемешивались магнитной мешалкой. установленной на 200 об/мин, 1834713

5

f(A - В)/Aj х 100.

30

50

55 подавления, весь плавающий минерал. Таким образом, запись 0,75 означает. что плавающими были

75% присутствующего минерала. Уменьшение процентной флотации определяется следующим образом: где A — количество флотирующего минерала без добавки депрессора - полиакрилата натрия;

 — количество флотирующего минерала с добавкой депрессора — полиакрилата натрия, Данные, представленные в табл,1, пока.зывают эффективность полиакрилата натрия в количестве общего депрессора. В каждом случае гематит подавлялся значительно больше. чем окись кремния. Как указывалось выше; данные в табл.1 были получены в лабораторных условиях.

Пример ы 11 — 30, Влияние депрессора полиакрилата натрия на флотацию гематита и окиси кремния.

Образцы железной руды иэ Северного

Мичигана были разделены на 600-граммовые партии. Образцы представляют собой по существу материал - меш.(+149 мкм}. полученный просеиванием образца шахтной выработки с последующим уменьшением размера до - 10 меш. (-2 мм), используя стадийное дробление. Затем образцы измельчались в 8 — 10 дюймовой стержневой мельнице, содержащей 26 прутков разного диаметра: два 1,25 дюйма восемь 0,75 дюйма четыре 0,5 дюйма десять 0,375 дюйма и два 0,25 д|ойма, Полый вес прутков составляет между

9350 r и 9450 г, Каждый образец загружался в мельницу с повторным использованием воды для получения массы плотностью 60 мас.% твердого вещества. Затем добавили 0,447 кг/т (вес твердого вещества) NaOH раствора и

0,0447 кг/т (вес твердого вещества) раствора силиката натрия, и измельчали образец в течение 43 мин вращением мельницы с постоянной скоростью 54 оборота s минуту, По окончании измельчения масса вымывается из мельницы и рэзбэвляется в 8-литровом обесшламленном сосуде примерно до 7 мас.% твердого вещества, используя вторично мельничную воду. рН суспензии минерала контролируется и поддер:ки.зется больше, чем 10,0 добавкой 0.,10N NaOH или 0,10N HCI, в зависимости от необходимости. Затем в массу добавляется 0,11 кг/т (вес твердого вещества} раствора кускового крахмала и масса кондиционируется в течение двух минут с применением скалки. МВссу оставляют для осаждения в течение 15 мин и затем плавающая сверху грань откачивается сифоном вниз до отметки уровня

0,2 л, Освобожденная от грязи хлопьевидная масса переносится в флотационный элемент Wemco и разбавляется примеоно до

2500 мл вторичной мельничной водой с доведением уровня рН до 11,0 добавкой

0,10N йаОН или 0,10N HCI, при необходимости. Затем, в массу добавляется 0,447 кг/т (вес твердого вещества) раствора кускового крахмала и масса кондиционируется в течение двух минут. Температура массы около 3 С. Соответствующее количество полиакрилата натрия в виде водного раствора добавляется в массу. Затем в массу добавляют соответствующее количество коллектора амина алкилового эфира при перемешивании со скоростью в соответствующее число оборотов в минуту (об/мин). После завершения добавки коллектора воздушный клапан флотационной машины открывается и пена удаляется и собирается в те <ение периода более трех минут, Оставшаяся масса в флотационной машине (необработанный концентрат) и пенный концентрат фильтруются, высушиваются и взвешиваются.

Данные, полученные в примерах 11 — 30 представлены в таблице 2. Как и в примерах

1-10 запись 1,00 будет показывать, что все перечисленные минералы флотирующие.

Снижение процента флотации определяется также, как указывалось в примерах

1 — 10.

Данные, приведенные в таблице 2, показывают подавляющее воздействие разных количеств полиакрилата натрия на флотацию гематита и окиси кремния в условиях, которые очень близки условиям современной обработки минерала, Подавляющее воздействие на флотацию гематита значительно сильнее, чем воздействие на флотацию окиси кремния. Данные. показывают также, что подавляющее воздействие на гемвтит возрастает вообще с увеличением количества депрессора, В случае окиси кремния применявшееся количество депрессора не имело соответствующего эффекта на отмеченную степень формула изобретения

1. Способ концентрации железосодержащих минералов из руд методом обратной флотации, вкпючающий пульпирование ру1834713

Таблица 1

Флотирующая окись кремния

Коллектор

Флотирующий гематит

18 036

0,05

0,93 0,76

0,04

0,48

0,43

0,97

17

0.89

0,94

0.29

0.20

0,74

31

0,58

0.13

0,88

0.26

0.96 0.89

0.53

0,18

0,96 0,74

0,98 0,99

0,72

0,91

0.12

0.97 0.85

12 0,98

35 062

22 0.97

0.29

79

0,13

0,97

0,63

0,75

0,15

0.96

Примечание. а — 1000 ппм Са; б -t000 ппм Са и 2,0 кг/т раствора полив крилата натрия; с — 7 уменьшения флотации с добавкой полиакрилата натрия. ды, обработку коллектором минералов пустой породы, депрессором железосодержащих минералов и флотацию минералов пустой породы с получением железосодержащего концентрата камерным продуктом, о т л и - а ю шийся тем, что, с целью повышения технологических показателей процесса, в качестве деп рессора железосодержащих минералов использую полиакриловую кислоту или ее соль с мол,м. 100000 или меньше, используемой в количестве не менее 0,01 кг и не более 1 кг на 1 т руды, 2. Способ по п.1, о т л и ч à ю шийся тем, что используют полиакриловую кис8/СО/NH/ÑH2/210(СНг/20Н

/С Н2! 2СОО Н

R — талловое масло

8/СО/NH !ÑÍã/21N/ÑÍã/2OH

/СН2/2СОО Н

R — кокосовое масло

Св Н1вО/СН2/зй Нз

С11Н К/СО/NH/ÑÍ2/21N/ÑÍ2/20Í

/СН2/2СООН

С1зН270/СН2/зМ/СН2/зН2

/СНг/2COOH

С18Н37/СО/H/СН2/2NH /СН2/2СООН

С1зН270/СН2/зй/СНг/зй/СН2/2СООН

СНг/зСООН/СН2/гСООН

СНз/СНг/зСН = СН/СНг/7COOH

СН15Н310/СН2/зИН! СНг/зйН2

С2Нгвй Н2 лоту или ее соль с мол.м.25000 или меньше, 3. Способ по п.1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что используют полиакриловую кислоту или ее соль с мол.м. от 4000 до 10000.

5 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиакриловую кислоту применяют в виде соли.

5, Способ поп 4,отл ич а ю щи йс я тем, что в качестве соли полиакриловой кис10 лоты используют полиакрилат натрия.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиакриловую кислоту или ее соль используют в количестве не менее 0,005 и не более 0,5 кг на 1 т руды.

1834713

Таблица 2

Окись кремния

Пример

Гематит. Перемешивание, (об/мин) Коллек- Полиакритор, (кг/т) лат натрия, (кг/т) б а б2 а1

5,5

5,5

2.8

3,4

5,4

5,8

13,3

10,4

16,2

8,0

10,7

12,6

4,2

2,0

7,3

3,0

3,8

10,1

15,9

-0,2

2.0

2,2

3,4

11,2

12,9

14,1

12,9

3,2

3,5

3,5

1,1

Примечание. количество флотирующего минерала: процент снижения флотэции с добавкой полиакрилата натрия.

Составитель М. Калугина

Техред М.Моргентал Корректор И. Шулла

Редактор Л. Павлова

Заказ 2695 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж 35, Рауяская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

11

12

13

14

16

17

18

19

21

22

23

24

26

27

28

29 . 30

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0,16

0;16

0,20

0,20

0;20

0,20

0,20

0,0

0,03

0.07

0,13

0,20

0,0

0,03

0,07

0,13 а,о

0.03

0.07

0,13

0.20

О.О

0,03

0,07

0.13

6,20

1250 1250

1250.785 ,742 ,763 .758 .743 .766 .734 .751 .710 .818 ,820 .802

800 .790 ,804 .778

° 776 .776 .795.414 .390 .359 .371 .347 .374 .344

;334 .327 .397 .385 .382 .357 .334 .419 .372 .365 .360 .365