Собиратель для флотации флюоритовых руд

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к флотации флюоритовых руд, и предназначено для промышленного использования на обогатительных фабриках. Позволяет сократить число перечисток, осуществить процесс флотации в холодной пульпе, существенно упростить технологическую схему флотационного обогащения флюоритовых руд и сократить энергетические и экономические затраты. В качестве собирателя используют диалкиларилполиэтиленгликолевые эфиры фосфорной кислоты общей формулы: [RC₆Н₄O(СН₂СН₂O)_m]₂Р(O)ОМ, где R - алкил C_nH_2n+1, n=6-9, m=4-12, М=Н, К, HN(СН₂СН₂OH)₃. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к флотации флюоритовых руд, и предназначено для промышленного использования на обогатительных фабриках.

Флюоритовые руды обогащают флотацией с использованием оксигидрильных собирателей. Для регулирования рН среды применяют соду для подавления кальцита и депрессии минералов пустой породы - сернистый натрий и жидкое стекло. Черновой флюоритовый концентрат после пропарки при 60-70°С подвергают перечисткам при подаче жидкого стекла (Богданов О.С., Максимов И.И., Поднек А.К. и др. Теория и технология флотации руд / Под ред. О.С.Богданова. - 2 изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, 363 с.).

В качестве оксигидрильных собирателей применяют: олеиновую кислоту, жирные кислоты и отходы их производства, талловые масла, соапстоки и т.п.

Известны фосфорорганические собиратели - диалкилполиэтиленгликолевые эфиры фосфорной кислоты, которые рекомендованы для флотации касситерита [Пат. Великобритании №1451194. МКИ В03D, НКИ В2Н, 1976], руд редких металлов и олова [А.с. №1645024 (СССР). Способ флотации руд редких металлов и олова // Уткелов Б.А., Гак Т.Л., Абдурахманова И.К. и др. МКИ В03D 1/014. Опубл. в БИ 1991, №16], а также для флотации фосфатных карбонатсодержащих руд [А.с. №1671359 (РФ). МКИ В03D 1/02. Опубл. в БИ 1991, №31]. Однако диалкилполиоксиэтиленгликолевые эфиры фосфорной кислоты, являющиеся аналогами заявляемых фосфорорганических собирателей, флюорит не флотируют.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является олеиновая кислота (Дуденков С.В., Шубов Л.Я. и др. Основы теории и практика применения флотационных реагентов. М.: Недра, 1969, 390 с.) - прототип.

Недостатками этого собирателя являются: низкая селективность, большое количество перечистных операций и необходимость проведения флотации при повышенных температурах. Это требует больших энергетических и экономических затрат.

Технический результат предлагаемого изобретения - создание отечественных промышленных собирателей, обеспечивающих снижение энергетических и экономических затрат процесса обогащения флюоритовых руд.

Этот результат достигается применением в качестве собирателя флотации флюоритовых руд диалкиларилполиэтиленгликолевых эфиров фосфорной кислоты общей формулы: [RC₆Н₄O(СН₂СН₂О)_m]₂Р(O)ОМ,

где R - алкил C_nH_2n+1, n=6-9, m=4-12, М=Н, К, HN(СН₂СН₂OH)₃, причем собиратель Фосфенокс Н 6Б имеет R - алкил С_6-9, М=К, m=6, собиратель. Метекс имеет R - алкил С₉, М=К, m=6, собиратель Фосфол 10Т имеет R - алкил С₉, М=HN(СН₂СН₂OH)₃, m=10, собиратель Фосфол 10 имеет R - алкил С₉, М=Н, m=10.

Собирательные свойства диалкиларилполиэтиленгликолевых эфиров фосфорной кислоты обусловлены особенностями строения заявляемых реагентов, содержащих сложный набор функциональных групп, каждая из которых вносит свой вклад в характер распределения электронной плотности в этих группах и в молекуле собирателя в целом.

Большая длина углеводородных радикалов (C_27-39) и специфическое строение молекулы фосфорорганического собирателя, имеющего гидрофильную группу в середине и две гидрофобные группы по краям, обеспечивают оптимальную гидрофобизацию поверхности флюорита.

Закрепление собирателя на его поверхности осуществляется как химическим взаимодействием с участием аниона >Р(O)O^-, так и посредством физической адсорбции с участием группы Р=O. Поскольку атом кислорода фосфорильной группы имеет более высокую электронную плотность, чем атом кислорода карбонильной группы, фосфорсодержащие собиратели более прочно закрепляются на флюорите посредством физической адсорбции, чем олеиновая кислота, что предопределяет их более высокую селективность. Фрагменты оксиэтилированной цепи и двойные связи ароматического кольца этих реагентов усиливают этот эффект.

Фосфорсодержащие собиратели, благодаря наличию более полярных, чем у карбоксильных собирателей, фосфорильных группировок, лучше растворимы в воде, меньше ассоциированы, обладают более высокой эмульгирующей, смачивающей и диспергирующей способностью. Следствием этого является их высокая стабильность в условиях флотации, в том числе в широком температурном интервале и широком интервале значений рН, а также умеренное пенообразование.

Отечественной промышленностью выпускается реагент под торговой маркой "Фосфенокс Н6Б" (Ф Н6Б), ТУ 6-00-04691277-217-97. Этот реагент применяется в производстве моющих средств, в нефтедобывающей, химической, мебельной, кожевенной и меховой промышленности.

Отечественной промышленностью выпускается реагент под торговой маркой "Фосфол 10" (Ф 10), ТУ 38.507-63-0120-91. Этот реагент применяется в качестве компонента при получении ингибиторов комплексного действия и деэмульгаторов в нефтедобывающей промышленности.

Отечественной промышленностью по ТУ 38.507-63-141-90 выпускается реагент под торговой маркой "Фосфол 10Т" (Ф 10Т). Этот реагент применяется в качестве диспергатора и эмульгатора для технических целей.

Отечественной промышленностью выпускается реагент под торговой маркой "Метекс" (МТ), ТУ 2484-184-05744685-01. Реагент применяется в качестве смачивающего и моющего вещества в текстильной промышленности.

Диалкиларилполиэтиленгликолевые эфиры фосфорной кислоты общей формулы: [RC₆Н₄O(СН₂СН₂O)_m]₂Р(O)ОМ,

где R - алкил C_nH_2n+1, n=6-9, m=4-12, М=Н, К, HN(СН₂CH₂OH)₃, до настоящего времени в качестве собирателей флюоритовых руд не применялись, поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Из известных свойств диалкиларилполиэтиленгликолевых эфиров фосфорной кислоты не вытекает со всей очевидностью, что они должны флотировать флюорит. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Пример. Флотация флюоритовой руды Суранского месторождения фосфорорганическими собирателями (ФОС).

Для проведения опытов была использована бедная флюоритовая руда, основу которой составляют флюорит, кварц и слюды. Минеральный состав пробы руды приведен в таблице 1.

Таблица 1
Минеральный состав пробы
Минерал	Количество, %
Флюорит	22
Селлаит	2
Кварц	36,5
Слюды (мусковит, биотит, серицит)	35,5
Кальцит	3
Хлорит	1
Пирит	следы
Сфен	следы
Барит	следы
Апатит	следы

Схема и реагентный режим лабораторных опытов приведены на чертеже, результаты испытаний с применением заявляемых фосфорорганических собирателей и прототипа - в таблице 2.

Таблица 2
Показатели флотации флюорита ФОС из пробы руд Суранского месторождения, %
Продукт флотации	Выход, %	Содержание, %	Извлечение	Условия опыта
CaF2	СаСО3	CaF2,%
1	2	3	4	5	6
Флюоритовый конц-т	19,7	97,7	0,47	79,1	Олеиновая кислота - 0,5 кг/т пропарка 5 перечисток (прототип)
Промпродукт1	12,6	10,18	9,3	5,3
Промпродукты 2-5	3,8	71,74	11,9	11,2
Итого: грубый конц-т	36,1	64,42	4,76	95,6
Хвосты	63,9	1,67	0,96	4,4
Итого: руда	100,0	24,32	2,33	100,0
Флюоритовый конц-т	20,0	98,80	0,26	81,1	Ф Н 6Б - 0,5 кг/т без пропарки 3 перечистки (заявляемый собиратель)
Промпродукт 1	10,1	14,70	8,90	6,1
Промпродукты 2-3	5,5	37,0	15,2	8,4
Итого: грубый конц-т	35,6	65,39	5,02	95,6
Хвосты	64,4	1,67	0,95	4,4
Итого: руда	100,0	24,35	2,40	100,0
Флюоритовый конц-т	19,8	98,68	0,16	80,1	МТ - 0,5 кг/т без пропарки 3 перечистки (заявляемый собиратель)
Промпродукт 1	14,4	15,18	9,66	9,0
Промпродукты 2-3	2,5	52,86	15,64	5,4
Итого: грубый конц-т	36,7	62,80	4,94	94,5
Хвосты	63,3	2,13	0,88	5,5
Итого: руда	100,0	24,39	2,37	100,0
Флюоритовый конц-т	19,6	98,0	0,45	79,1	Ф 10 -0,5 кг/т без пропарки 2 перечистки (заявляемый собиратель)
Промпродукт 1	11,9	11,09	9,5	5,4
Промпродукт 2	3,9	68,42	12,03	11,0
Итого: грубый конц-т	35,4	65,53	4,77	95,5
Хвосты	64,6	1,70	1,02	4,5
Итого: руда	100,0	24,29	2,35	100,0
Флюоритовый конц-т	19,5	97,7	0,31	78,5	Ф 10Т - 0,5 кг/т без пропарки 2 перечистки (заявляемый собиратель)
Промпродукт 1	11,3	10,18	9,48	4,7
Промпродукт 2	3,8	72,31	12,3	11,3
Итого: грубый конц-т	34,6	66,33	4,62	94,5
Хвосты	65,4	2,04	1,08	5,5
Итого: руда	100,0	24,28	2,31	100,0

Из данных таблицы следует, что новые фосфорорганические собиратели являются более селективными, чем олеиновая кислота: для обеспечения аналогичных прототипу показателей флотации требуется меньшее количество перечистных операций: две (Ф 10, Ф 10Т) или три (МТ, ФН 6Б) вместо пяти для олеиновой кислоты. Кроме того, применение предлагаемых собирателей дает возможность исключить пропарку и уменьшить теплозатраты.

Заявляемые ФОС хорошо растворимы в воде, не образуют осадков при хранении и в процессе флотации. Они нетоксичны, взрыво- и пожаробезопасны. Стоимость предлагаемых собирателей находится на уровне олеиновой кислоты. Они производятся отечественной промышленностью в значительных объемах и с успехом могут заменить олеиновую кислоту при флотации флюоритовых руд.

Таким образом, применение заявляемых диалкиларилполиэтиленгликолевых эфиров фосфорной кислоты в качестве собирателя флюоритовых руд позволяет сократить число перечисток, осуществить процесс флотации в холодной пульпе, существенно упростить технологическую схему флотационного обогащения флюоритовых руд и сократить энергетические и экономические затраты.

Предлагаемые собиратели выпускаются отечественной промышленностью и могут быть реализованы на обогатительных фабриках, перерабатывающих флюоритовые руды.

1. Собиратель для флотации флюоритовых руд, отличающийся тем, что в качестве собирателя используют диалкиларилполиэтиленгликолевые эфиры фосфорной кислоты общей формулы

где R - алкил C_nH_2n+1, n=6-9, m=4-12, М=Н, К, HN(СН₂СН₂OH)₃.

2. Собиратель по п.1, отличающийся тем, что R - алкил С_6-9, М=К, m=6 - Фосфенокс Н 6Б.

3. Собиратель по п.1, отличающийся тем, что R - алкил С₉, М=К, m=6 - Метекс.

4. Собиратель по п.1, отличающийся тем, что R - алкил С₉, М=HN(CH₂CH₂OH)₃, m=10 - Фосфол 10Т.

5. Собиратель по п.1, отличающийся тем, что R - алкил C₉, M=H, m=10 - Фосфол 10.