Способ обогащения цеолитсодержащих туфов

 

Изобретение относится к технологии переработки и обогащения тонкодисперсных низкосортных цеолитсодержащих туфов и предназначено для получения цеолитовых концентратов. В способе обогащения тонкодисперсного цеолитового сырья осуществляют измельчение сырья, разделение по классам крупности, обесшламливание, электромагнитную сепарацию, электростатическую сепарацию, разделение в тяжелых жидкостях. Перед электромагнитной сепарацией проводят ультразвуковую обработку сырья при частоте 20-22 кГц. Электромагнитную сепарацию проводят в изодинамическом поле, после чего производят подогрев - электризацию при 80-100°С в присутствии салициловой кислоты с концентрацией (0,2-0,4)·10^-3 кг/м^3. Электростатическую сепарацию проводят при напряженности поля (2,7-4,0)·10^-5 В/м. Процесс разделения в тяжелых жидкостях осуществляют в поле центробежных сил. Способ позволяет повысить эффективность обогащения тонкодисперсного цеолитового сырья и довести содержание цеолитового минерала (клиноптилолита) до 80-90%. 2 з.п.ф-лы,1 ил.

Изобретение относится к технологии переработки и обогащения тонкодисперсных низкосортных (содержание цеолитового минерала, например клиноптилолита, менее 60%) цеолитсодержащих туфов и предназначено для получения цеолитовых концентратов.

Известен способ обогащения бедных клиноптилолитсодержащих туфов, включающий измельчение до 0,4 мм, гидроциклонирование с получением песков и шламов и обогащение с помощью высокоградиентной магнитной сепарации (А.Н.Надирашвили, С.Ф.Шинкаренко, Н.Г.Сихарулидзе и др. Исследование обогатимости бедных цеолитсодержащих туфов // Труды всесоюзной научно-технической конференции по добыче, переработке и применению природных цеолитов. - Гори, 1986, с.59-63). Недостатком данного способа является существенная зависимость результатов магнитной сепарации от влажности материала, предопределяющая повышение содержания железа и клиноптилолита в магнитной фракции.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ подготовки и обогащения цеолитсодержащих туфов, включающий отмывку шламовых частиц размером менее 10 мкм, сушку при 50-60°С, рассев на классы 100-50 мкм, обработку продуктов электромагнитной сепарацией, отделение кварца и полевых шпатов электростатической сепарацией, разделение с использованием тяжелых жидкостей (бромоформа и ацетона или бромоформа и диметилформамида) (Юсупов Т.С. Способы концентрирования и выделения цеолитов из горных пород // Методы диагностики и количественного определения содержания цеолитов в горных породах. - Новосибирск, ОИГиГ СО РАН СССР, 1985, с.161-168). Недостатком способа по прототипу является зависимость эффективности обогащения от зернистости цеолитов. Описанный в прототипе способ эффективно реализовывается при сепарации крупнозернистых цеолитов.

В случае тонкодисперсных цеолитов повышение эффективности разделения минералов может быть достигнуто посредством предварительного изменения их физико-химических свойств.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обогащения тонкодисперсного цеолитового сырья.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе обогащения тонкодисперсного цеолитового сырья, включающего измельчение сырья, разделение по классам крупности, обесшламливание, электромагнитную сепарацию, разделение в тяжелых жидкостях, перед электромагнитной сепарацией проводят ультразвуковую обработку сырья, электромагнитную сепарацию проводят в изодинамическом поле, после чего производят подогрев - электризацию, электростатическую сепарацию проводят при напряженности поля (2,7-4,0)·10^-5 В/м, а разделение в тяжелых жидкостях осуществляют в поле центробежных сил. Способ отличается также тем, что ультразвуковую обработку проводят при частоте 20-22 кГц в течение 5-7 мин, а подогрев - электризацию выполняют при 80-100°С в присутствии салициловой кислоты с концентрацией (0,2-0,4)·10^-3 кг/м³.

Предварительная ультразвуковая обработка суспензии цеолитового сырья приводит к интенсификации процесса отделения клиноптилолита от минералов примесей (полевого шпата, монтмориллонита, кварца, плагиоклаза и др.) вследствие кавитационных процессов, обуславливающих звукокапиллярный и диспергирующий эффекты. Механизм воздействия ультразвука на цеолитовое сырье заключается в следующем. При увеличении амплитуды колебания излучателя возрастает интенсивность ультразвуковой волны, при этом возникает кумулятивная струя, направленная перпендикулярно к поверхности раздела фаз твердое тело - жидкость. Цеолиты обладают микропористой структурой с диаметром входных окон 0,3-0,6 Нм, соизмеримым с размером кавитационного пузырька. При схлопывании пузырька вблизи микропоры создается избыточное давление, оказывающее расклинивающее, разупрочивающее действие и интенсифицирующее процесс отделения клиноптилолита от вмещающей породы.

Из процессов предварительного обогащения тонкодисперсных цеолитов эффективны магнитная и электростатическая сепарации. Магнитную сепарацию проводят в изодинамических условиях, способствующих повышению содержания цеолитового минерала в немагнитном продукте.

Для наиболее полного извлечения полевых шпатов, кварца из немагнитного продукта перед электростатической сепарацией проводится подогрев - электризация в присутствии салициловой кислоты с концентрацией (0,2-0,4)·10^-3 кг/см³. При нагревании до 80-100°С происходит возгонка салициловой кислоты, адсорбция продуктов возгонки поверхностью минералов и как следствие ее контрастное заряжение, что обеспечивает более эффективное отделение минералов группы полевых шпатов от цеолитового минерала электростатической сепарацией, которую проводят при напряженности поля (2,7-4,0)·10^-5 В/м.

Использование процесса разделения в тяжелых жидкостях, применяя сочетания бромоформа и ацетона или бромоформа и диметилформамида в центробежных полях в заключительной стадии, позволяет существенно снизить количество сопутствующих минералов и довести содержание цеолитового минерала до 80-90%.

На чертеже представлена схема обогащения цеолитсодержащего сырья, включающая последовательно следующие операции: измельчение, рассев по классам крупности, обесшламливание, ультразвуковую обработку, электромагнитную сепарацию, подогрев - электризацию, электростатическую сепарацию, разделение в тяжелых жидкостях.

Способ обогащения цеолитсодержащего сырья осуществляется следующим образом. Исходную пробу цеолитсодержащего сырья направляют в стержневую мельницу для измельчения и после рассева по классам крупности (-0,1+0,044 мм) обесшламливают водой.

Из пробы отмывают шламовые частицы размером менее 0,05 мм. Обесшламленный продукт подвергают ультразвуковому воздействию посредством приготовления водной цеолитовой суспензии с соотношением Т:Ж=1:40. Водную цеолитовую суспензию нагревают на водяной бане в течение 1 ч, после чего на установке УЗНД-1 при частоте 20-22 кГц подвергают действию ультразвука в течение 5-7 мин. Отмученный осадок высушивают до постоянного веса при температуре 105°С и направляют на электромагнитную сепарацию, где в изодинамическом поле происходит разделение материала на магнитный и немагнитный продукты. Магнитный продукт отделяют, а к немагнитному добавляют салициловую кислоту с концентрацией (0,2-0,4)·10^-3 кг/м³, после подогрева до 80-100°С материал направляют в электростатический сепаратор, где при напряженности поля (2,7-4,0)·10^-5 В/м происходит практически полное отделение минералов группы полевого шпата от цеолитового минерала. После электростатической сепарации непроводящую фракция отделяют, а проводящую направляют в устройство для разделения в тяжелых жидкостях, в качестве которых используют сочетание бромоформа и ацетона или бромоформа и диметилформамида. При этом в диапазоне плотностей используемых рабочих жидкостей (1,900-2,650 г/см³) происходит отделение цеолитового минерала (клиноптилолита) от незначительно присутствующих полевого шпата и кварца. Вследствие разделения цеолитсодержащего сырья в тяжелых жидкостях в диапазоне плотностей 2,1-2,25 г/см³ получают цеолитовый концентрат, а при ρ=2,25-2,65 г/см³ кварц - полевошпатовый концентрат.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность обогащения цеолитового сырья и довести содержание цеолитового минерала (клиноптилолита) до 80-90%.

Формула изобретения

1. Способ обогащения цеолитсодержащего сырья, включающий измельчение сырья, разделение по классам крупности, обесшламливание, электромагнитную сепарацию, электростатическую сепарацию, разделение в тяжелых жидкостях, отличающийся тем, что перед электромагнитной сепарацией проводят ультразвуковую обработку сырья, электромагнитную сепарацию проводят в изодинамическом поле, после чего производят подогрев-электризацию, электростатическую сепарацию проводят при напряженности поля (2,7-4,0)·10^-5 В/м, а процесс разделения в тяжелых жидкостях осуществляют в поле центробежных сил.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ультразвуковую обработку проводят при частоте 20-22 кГц в течение 5-7 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подогрев-электризацию выполняют при 80-100°С в присутствии салициловой кислоты с концентрацией (0,2-0,4)·10^-3 кг/м³.

РИСУНКИ

Рисунок 1