Флотация

Все минералы апатитовых руд являются полярными несульфидными минералами, чьи флотационные свойства близки. Четко выраженный ионный характер связей в кристаллической решетке этих минералов обусловливает их высокую химическую активность по отношению к собирателям анионного типа и одновременно высокую природную гидрофобность.

Для флотации апатитовых руд обычно используют карбоксильные собиратели, которые большей частью закрепляются на их поверхности химически. Для повышения показателей обогащения апатитовых руд автором проведены исследования по применению ряда новых собирателей и модификаторов.

Флотируемость минералов изучалась с применением часто используемого для флотации апатитовых руд собирателя – мыла дистиллированного таллового масла (МДТМ) и перспективных реагентов: смеси МДТМ с оксиэтилированными высокомолекулярными спиртами (ОКС-1), ацелированных аминокислот (таллактам и ААК), смеси их с гидроксамовыми кислотами (таллактам и ИМ- 50) и дифосфоновых кислот (флотол 7,9).

Применение МДТМ в смеси с оксиэтилированными спиртами увеличивает разницу во флотируемости апатита, магнетита, флогопита и кальцита. Однако извлечение апатита снижается до 14–41 % (табл. 8.4).

Таблица 8.4

Влияние собирателей на флотацию минералов

Реагент	Расход реагента, мг/л	Извлечение минерала, %
апатита Ыраас	апатита Ессей	флого- пита	каль- цита	магне- тита
МДТМ + ОКС-1	0,6
1,2
1,8
2,4			4,5
ААК	0,6
1,2					6,5
1,8
2,4
Флотол -7,9	0,6
1,2
1,8			3,5	1,7
2,4				1,5

Флотация минералов таллактамом идет более селективно. При концентрации последнего 3 мг/л разница в извлечении апатита и остальных минералов составляет порядка 40 %.

При флотации минералов N- ацилированными аминокислотами на основе ТЖК (реагент ААК) получено (табл. 8.4) извлечение всех минералов ниже, чем в случае таллактама.

Из практики обогащения апатитсодержащих карбонатных руд известно [46], что смесь N-ацилированных амино- и гидроксамовых кислот более эффективна по отношению к апатиту. Гидроксамовые кислоты образуют прочные комплексные соединения с катионами на поверхности апатита, покрытого гидроксилами железа и его микровключениями, и тем самым способствуют повышению извлечения трудных зерен апатита.

Синтезирован реагент [46] из класса сульфонатов на основе нового вида сырья – полиалкилбензолов. Изучены его собирательные и пенообразующие свойства при флотации различных типов руд. Установлены высокая избирательность сульфоната к флотации ряда минералов в щелочной и кислой средах и неаддитивность его пенообразующих свойств в смеси с оксигидрильным и аполярным собирателями, позволившая определить режимы наиболее эффективного использования реагента.

На примерах комплексного обогащения апатито-нефелиновой руды (апатит, нефелин, сфен), флотации кианита из руды Хизоварского месторождения показано, что использование сульфоната позволяет повысить избирательность процесса, качество получаемых концентратов и извлечение полезного компонента, при этом установлена возможность замены на 30–50 % дефицитных талловых масел, сокращения расхода жидкого стекла и исключения использования реагента ОП-4.

В хвостах апатитового передела присутствует апатит, содержание которого соизмеримо с содержанием сфена в них. Учитывая флотоактивность сфена и апатита, можно сказать, что разделение этих двух минералов представляет собой трудную задачу. Поэтому для получения коллективного концентрата темноцветных минералов, выделяемого при обратной флотации нефелина, требуется решить две задачи. Первая связана с использованием более активного собирателя по сравнению с применяемым на АНОФ-2 [46]. В качестве такого можно рассматривать высокомолекулярный алкилбензосульфонат, который позволяет получать концентрат темноцветных минералов более чистым по нефелину. При необходимости активацию флотации темноцветных минералов следует вести катионами кальция. Вторая задача отделения апатита и сфена может быть решена с использованием имеющегося оборудования на АНОФ-2 (узла доизмельчения, классификации и флотации).

Число реагентов-регуляторов, используемых в промышленной практике, велико.

Нами испытаны сода, органические и неорганические полимеры-регуляторы: жидкое стекло, триполифосфат (ТПФ), сульфит-спиртовая барда (ССБ), лиозон, лифрин-П, СТТОК,Ц-73-1.

При изучении действия соды, триполифосфата и жидкого стекла в качестве собирателя использовался олеат натрия, при изучении других депрессоров была испытана смесь таллактама и ИМ-50.

Сода при концентрации 1,0 мг/л (рН = 9) позволяет перевести
в пенный продукт (до 75–83 %) все апатиты и кальцит, остальные
минералы (на 60–70 %)остаются в камерном продукте. При концентрации выше 90 мг/л резко снижается флотоактивность всех минералов.

Жидкое стекло при малых концентрациях активирует флотацию апатитов, резко снижает флотируемость магнетитов и поч­ти не влияет на флотацию кальцита и флогопита. Увеличение концент­рации свыше 10 мг/л резко снижает флотируемость кальцита, но при этом уменьшается и извлечение апатитов.

В последнее время в практике флотации несульфидных руд начи­нают применяться полифосфаты. Опыты показали, что на исследу­емые минералы они действуют не селективно (депрессируют все мине­ралы).

Широко используются [12]лигносульфонаты – отходы производст­ва целлюлозы. На данных минералах испытаны ССБ, лиозон и лифрин - П.

ССБ (сульфит-спиртовая барда) – довольно известный депрессор, который используется для депрессии карбонатных минералов. Наисследуемый кальцит ССБ оказывает слабое депрессирующее действие.

Лиозон, т.е. лигносульфонаты технические озонированные и лифрин П – лигносульфонаты технические фракционированные оказались более селективными, чем ССБ.

СТТОК – это соль 3-амино-1,24 триазола и ортофосфорной кислоты, специально синтезированный депрессор, при концентрации 40 мг/л проявляет еще большую селективность, чем лиозон и лифрин П. Апатиты переходят в пенный продукт на 75–80 %, а кальцит, флогопит и магнетиты остаются в камере на 60–90 %.

Ц-73-1 – иминобис (метилендифосфоновая) кислота, которая флотируе­мость апатитов при концентрации до 60 мг/л почти не меняет, а кальцита и особенно флогопита и магнетитов резко снижает.

В качестве активатора флотации фосфатов испытано ПАВ-нонилфенолполиэтилен гликоль эфир (Tergitol NP4). В присутствии олеата натрия ПАВ не оказывает влияния на краевой угол смачивания, но увеличивает извлечение чистого апатита даже в присутствии силика-та натрия и ионов кальция. В опытах на рудной пульпе в присутствии ПАВ извлечение Р₂О₅ возрастает на 10–15 % при минимальном влиянии на качество концентрата [46]. Ниже приводятся данные практики флотации апатитовых руд.

Флотация апатита успешно осуществляется в щелочной среде, создаваемой содой с помощью жирно-кислотных собирателей и жидкого стекла.

В Бразилии [46]апатитовые руды на обогатительной фабрике после дробления и измельчения подвергаются двухстадиальному обесшламливанию с последующей флотацией в щелочной среде талловым маслом с депрессией карбонатов и магнетита крахмалом.

Известны результаты флотационной селекции апатита и кальци­та из карбонатной руды при неблагоприятном соотношении минералов. Эффективное разделение получено при использовании солей тетрал-киламмония, обладающих значительно большей селективностью, чемсоли аминов. Соли аминов неизбирательно сорбируются на обоих минералах в молекулярной форме, в то время как соли тетраалкиламмония закрепляются преимущественно на апатите в виде ионов.

Руды магматического происхождения (наиболее крупный апатитоносный комплекс Палабора в ЮАР, месторождение Якупиранга в Бра­зилии и Силинъярви в Финляндии) обогащаются флотацией [46].

В ре­жиме флотации руд Палабора используется нонилфенилтетрагликолиевый эфир, являющийся депрессором карбонатов и диспергатором соби­рателя.

В Бразилии апатит отделяют от карбонатов и окислов железа с помощью каустического крахмала при рН = 10.

В Финляндии для селективной флотации апатита применяют азот­содержащий саркозин. 80 %всех фосфатно-карбонатных руд приходится на месторождения осадочного происхождения. Руды этого типа труднообогатимы вследствие аморфной и пористой структуры фосфата и тонкой вкрапленности минералов. Фосфатное вещество характеризуется пониженным содержанием P₂O₅ из-за аморфного ее замещения CO₃^–2 и F^­–; Са может быть частично замещен Mg.

Для руд США, Турции, России, Марокко, Индии, Швеции, Франции предложена обратная флотация фосфатов. В качестве депрессоров фосфата используют фосфорную, дифосфоновую, серную, кремнефтористо-водородную кислоты, комплекс сульфата алюминия с янтарной кислотой, ханилизарин. Нашли применение селективные собиратели: эфиры фосфорной кислоты, соли алкиламинопропионовых кислот и амфотерные реагенты. Используют режим двухстадиального кондициони­рования жирными кислотами при значениях рН = 10 (первая стадия) и рН = 4 (вторая стадия) с последующей флотацией доломита при низ­ких значениях рН.

Особый интерес представляют предложенные фирмой Сеса Prochinor (Франция) катионные собиратели, существенно упрощающие технологический процесс при обогащении фосфатно-карбонатных руд США. Особенность этих реагентов состоит в том, что они представляютсобой смеси аминов с этераминами.

Заслуживают внимания и японские реагенты фирмы КАО Corporation, которая предлагает в цикле катионной флотации при обогащении флоридских руд эфирные амины и диамины, а также новыевысокоиз­бирательные собиратели, представляющие собой амфотерные соедине­ния типа N-алкилсаркоцинатов.

В качестве депрессоров фосфата при флотации карбонатных руд Флориды [46] предложены алкилфосфоновые кислоты (моноалкилфосфоновые, диалкилфосфоновые и оксиэтилированные дифосфоновые кисло­ты). Эти депрессоры используются совместно с жирнокислотным со­бирателем.

Предложен способ повышения селективности флотации магнийсодержащей фосфатно-карбонатной руды [46], использующий неорга­нические активаторы прямой флотации магнийсодержащих карбонатов: соду, гидроокись аммония, карбонат аммония, известь, углекислый газ. Расходы реагентов бывают следующие, кг/т: соды 0,45, гидроокиси аммония – 0,45, жирнокислотного собирателя – 1,1–1,6, кремнефтористоводородной кислоты – 0,4–0,6, катионного собирателя – 0,1–0,2. Получены кон­центраты с содержанием 28,4–32,0 %P₂O₅ и 0,37–0,5 %окиси магния при извлечении до 70 % P₂O₅. Извлечение окиси магния в карбонатный продукт достигает 92 %.

Повысить селективность флотации апатита можно с помощью со­бирателей флотола 7,9, аспарала, азотсодержащих реагентов, оксиэтилированных аминов и др. [46].

Высокую селективность разделения апатита и карбонатов кальция и магния обеспечивает сочетание реагента-собирателя таллактама и солей лигносульфоновых кислот в присутствии соды и жидкого стекла. Для повышения эффективности флотации апатита из карбонатных руд предложена собирательная смесь таллактама с ИМ-50, таллактама с талловым маслом и керосином.

Установлено, что селективными собирателями апатита являются реагенты класса дифосфоновых кислот (ОАДФК) – флотол 7,9, флотол 10,13 и др. [46]. Изучена возможность применения N-алкил- и N-ациламинокарбоновых кислот при флотации различных типов фосфатных руд. Показано, что N-ацилированные аминокислоты являются эффективными реагентами при обогащении апатит-карбонатных руд одного из место­рождений Украины, Селигдарского, а также при флотации хвостов магнитного обогащения ковдорской руды. Предложены в качестве собирателя при обогащении апатит-карбонатно-силикатных руд моноэфиры алкил (алкенил) янтарных кислот и одноатомных алифатических спиртов.

Наибольший эффект достигается при использовании селективных депрессоров. Так, установлено, что апатит депрессируется фосфатом калия при всех значениях рН, а кальцит только в узком диапазоне в щелочной среде [46].

Для руд месторождения Сокли советскими исследователями разработана технология флотации апатита. Флотация апатита осущест­-влялась в присутствии жидкого стекла в щелочной среде собиратель­ной смесью, состоящей из лёгкого мазута и различных реагентов,таких как алканоламиды, оксиэтилированные спирты, Enulsoqеv S TH (ФРГ) и Flootore R 500(Англия). Лучшие результаты получаются, когда флотация апатита осуществляется в нейтральной среде (pH = 7,2) с подачей в основную операцию жидкого стекла (300–400 г/т), талового масла (400 г/т), солярового масла (1500 г/т) и финского реагента Та-Урат (70 г/т). Возможно получение апатитового концентрата с содержанием 37,7 % P₂O₅ и 3,07 % (Fe ₂O₃+ Al₂O₃) при извлечении 70–72 % P₂O₅.