И избирательное дробление

Несмотря на кажущуюся простоту и даже примитивность процесса промывки, сделать его достаточно эффективным нелегко по следующей причине.

Во-первых, промывка должна удовлетворять довольно противоречивым требованиям: она должна достаточно полно отделять дисперсный материал от кускового при минимальном истирании последнего. Невыполнение первого требования ведет к ухудшению качества мытого продукта (концентрата), второго – к потерям фосфата с тонкодисперсным материалом. Промывка фосфоритных руд осложняется тем, что поверхность крупных зерен имеет много впадин, заполненных отмываемым материалом. Извлечение его при трении зерен друг о друга и о детали промывочных аппаратов затруднительно.

Другим фактором, определяющим эффективность отмывки фосфоритовых руд от примесей, является так называемая промывистость руд, зависящая от пластичности и липкости дисперсного материала. Если он представлен глинами, имеющими высокую пластичность (разность влажностей глины при верхнем пределе текучести, когда она растекается по плоскости, и при нижнем пределе текучести, когда глина при давлении рассыпается), то отмывка происходит с трудом. Зернистые глауконитовые пески отмываются легче.

Для промывки фосфоритовых руд применяются в различных сочетаниях аппараты трех типов: бутары и скрубберы, корытные мойки и классификаторы (спиральные или в виде промывочных башен). Бутары представляют собой горизонтально расположенные (с небольшим наклоном) вращающиеся барабаны. С одного конца в них подаются руда и вода. Бутары похожи на барабанные грохоты и отличаются от последних наличием приспособлений для более интенсивного механического и гидравлического воздействия на руду. На внутренней поверхности бутар установлены продольные угольники или пластины для лучшего разрыхления руды и увеличения времени ее пребывания в бутаре. Вода подается в барабан под давлением через трубу с насадками. Мелкий материал выходит через перфорированную часть барабана. Расход воды составляет 1–6 м³ на 1 т руды.

Скрубберы отличаются от бутар тем, что их барабаны не имеют отверстий; на торцах находятся стенки с горловинами. Руда подается с одного конца барабана и выходит с другого. Наличие кольцевых бортов обусловливает сохранение в бутаре довольно глубокого слоя пульпы и поэтому руда все время находится в водной среде. В горизонтально установленных скрубберах внутри на стенках находятся дезинтегрирующие и перемешивающие устройства. Они расположены по спирали, что обеспечивает продвижение материала к разгрузочному концу. Вода подается в скруббер под давлением и выходит вместе с рудой. Отделение шламов производится в других аппаратах. Иногда для этой цели на концах скруббера устанавливается короткая коническая или цилиндрическая бутара с перфорированными стенками.

Применяются также лопастные корытные мойки, состоящие из наклонного корыта, по продольной оси которого расположены два вращающихся навстречу друг другу вала с насаженными на них под углом 30–45^о лопастями, благодаря чему достигается передвижение материала к верхнему разгрузочному концу корыта с одновременной его дезинтеграцией. Корыто на 2/3 длины заполнено водой. Шламы удаляются через сливной порог. Лопастные корытные мойки принимают материал не крупнее 75–100 мм и значительно истирают крупные куски.

В последнее время на фосфоритовых установках применяются крупные лопастные корытные мойки.

Для отделения тонких шламов чаще всего применяют обычные спиральные классификаторы. Но встречаются также и мало известные в обогатительной практике гидравлические классифицирующие устройства типа промывочной башни.

Поскольку при промывке руды требуется осуществление оттирки тонких глинистых примесей в щадящих крупные куски условиях, то применяется несколько последовательных операций. Схема моечного комплекса на Егорьевском руднике приведена на рис. 9.1. Но и при такой трехстадиальной схеме промывки и классификации конечные показатели работы комплекса не вполне удовлетворительны. В объединенном концентрате присутствует 2–5 % класса 0,5 мм с содержанием P₂O₅ 8–10 %, что снижает содержание P₂O₅ в мытом продукте до 19–20 %. В сливе классификатора находится до 7–10 % частиц крупнее 0,5 мм, содержащих 18–19 % P₂O₅.

По данным практики обогащения фосфоритов различных месторождений [17,46] можно судить о том, что промывка и классификация позволяют выделить из руды готовый концентрат или отвальные хвосты. Сухая классификация применяется лишь в тех случаях, когда пустая порода содержит не более 2–3 % глины, а содержание влаги в ней составляет не более 3–5 %. Мокрое грохочение, особенно в сочетании с промывкой, всегда эффективнее сухого.

Дезинтеграция и мокрое грохочение фосфоритов Маардуского месторождения с последующим обесшламливанием класса –5+0 мм и грохочением класса –5+0,044 мм позволили выделить 12,4 % отвальных хвостов и 9,7 % концентрата с содержанием 27 % P₂O₅ при извлечении 43,4 % от хвостов (6,4 % от руды).

Установлена возможность применения для предварительного обогащения фосфоритовых руд с целью удаления тонких классов грохочения либо грохочения с одновременной сухой дезинтеграцией и воздушной классификацией [17].

На большинстве предприятий США основным видом обогащения фосфоритов является промывка руды. Так, на фабрике Mountplеesent после тщательной трехкратной промывки в корытных мойках и барабанном грохоте крупные классы (+4,9 мм) представляют собой готовый продукт. Мелкие классы после отстойников подвергаются промывке в классификаторе и корытной мойке, а затем дополнительно очищаются в скруббере. Концентрат после промывки содержит 32–34 % P₂O₅.

Рис. 9.1. Схема промывки руды на рудомойке № 1

Егорьевского рудника

В связи с тропическими климатическими условиями, господствующими в Бразилии, минеральное сырье в стране подвергается сильному воздействию атмосферных факторов. Поэтому даже в апатитовых рудах содержится много мелочи и пыли. В связи с этим обогащение осуществляется путем разделения рыхлой аллювиальной руды по крупности промывкой мелочи в механических классификаторах с отделением тонких шламов. Так, из апатитовых руд месторождения Якупиранга после удаления тонких шламов промывкой и последующей магнитной сепарацией отмытых песков получается апатитовый концентрат с содержанием 38 % P₂O₅ и 2,5 % Fe₂O₃.

В странах Африки для фосфоритовых и апатитовых руд также применяют схемы обогащения, включающие простые методы обогащения (дробление, классификацию, промывку), и только для повышения качества концентратов используют обжиг, флотацию, магнитную сепарацию.

При обогащении иорданских фосфоритов применяют гибкие, легко изменяющиеся схемы, которые в зависимости от типа и физических свойств фосфоритов могут включать дробление, грохочение, промывку, обесшламливание в гидроциклонах, фильтрацию и сушку. Так, если содержание P₂O₅ в руде 32–33 %, то обычно используют только сухое дробление, грохочение с промывкой и сушку.

Развиваются и усложняются схемы и аппараты для промывки руд. Для удаления глинистых примесей и очистки поверхности фосфатных частиц широко применяются специальные промывочные и оттирочные машины и скрубберы. В схемах предусматривается двух- и трехстадиальное обесшламливание. Промывка применяется не только для удаления глинистых примесей, но и для удаления растворимых солей (например, хлоридов). Исследуются и непрерывно совершенствуются методы сухой классификации. Так, для флоридских руд предложен способ сухого обогащеия, основанный на использовании воздуха, движущегося со сверхзвуковыми скоростями.

Применяют обогащение избирательной окаткой[46], основанное, например, на различии между твердостью кварца и фосфатной ракушки. Окатка обычно производится стальными шарами. Для наибольшей эффективности необходимо сделать следующее:

§ исключить ударное и обеспечить истирающее действие шара путем подбора числа оборотов окаточного барабана;

§ подобрать вес единичного шара с учетом физических свойств минералогических компонентов окатываемой руды и ее крупности;

§ поддерживать отношение объема шаров к объему руды, равное 1.

По этой технологии обогащаются руды месторождения Орон и Махтеш в Израиле и месторождений Сирии. Руда сушится, подвергается селективному дроблению и грохочению. Получаемый готовый продукт содержит от 28 до 32,5 % P₂O₅ в зависимости от качества руды и условий дробления и грохочения.