Флотация фосфатов

Развитие туковой промышленности в России немыслимо без рационального использования его фосфоритовых и апатитовых месторождений.

Внедрением флотации апатита описанной ниже на руководящей Кировской апатитовой фабрике дан блестящий пример освоения нами флотации нового сырья.

Внедрение флотации в фосфоритовых месторождениях задерживается изучением процесса в приложении к основным фосфоритовым месторождениям (Егорьевским, Вятским, Актюбинским, ЦЧО и др.). Во всяком случае можно сказать, что флотация займет для наших фосфоритов соответствующую роль, став неотъемлемой частью схемы почти для каждого из них.

Основным требованием к обогащению, диктуемым со стороны технологии, является получение концентратов максимальным содержанием P2O3 и минимальным R2O3, по которым обычно ведется химический контроль продуктов обогащения, а также определенная тонина помола. В виду наличия в фосфоритовых рудах глауконита, его выделение как самостоятельного товарного продукта благоприятствует экономике.

Существуют различные модификации фосфорнокислого кальция. Одни из них кристаллические, например апатит [Ca5F(PO4)3]; а другие по большей части аморфные. В кристаллических фосфатах ион фосфорной кислоты частично замещен другими отрицательными ионами, например ионом фтора или хлора. Так называемые костяные фосфориты (Флорида, Северная Африка и др.) представляют собой аморфный тип фосфатов. Они содержат значительное количество органических веществ, отчего зависит их темная окраска. Минералы в фосфоритах часто настолько тонко вкраплены друг в друга, что для их разделения необходимо тонкое измельчение.

В органических осадочных фосфоритах главнейшим загрязнением является кремнезем, а в некоторых олитовых месторождениях — силикаты, кремнезем и кальцит. В залежах апатита пустой породой являются силикаты, окислы железа и кальцит.

Если пустой породой являются силикаты, то частицы фосфорита очень легко флотируют в случае применения тех же реагентов, как для флотации кальцита: олеиновой кислоты, кремнекислого натрия и соснового масла. Иногда необходимо прибавлять соду, для того чтобы получить наиболее благоприятное значение pH, т. е. немногим ниже 8.

Попытки обогатить органические фосфориты до сих пор были неуспешны. Существует указание, что в присутствии обычных реагентов (мыл и соснового масла) кальцит несколько легче флотирует, чем фосфориты. Нужно напомнить, что точно также флюорит и кальцит обладают одинаковой способностью к флотации. Объясняется это обстоятельство тем, что реакция (79) протекает, по-видимому, труднее слева направо, чем реакция (73), так как фосфорнокислый кальций менее растворим, чем фтористый и углекислый кальций:

Обычно залежи фосфорита органического происхождения имеют большее промышленное значение, чем залежи апатита, который является минералом изверженных или метаморфических пород (за исключением нашего Кировского апатитового месторождения). Иногда апатит встречается в качестве примеси в рудах магнитного железняка. Недавно было найдено, что возможно обогащать эти руды путем отделения при помощи флотации апатита от магнетита, остающегося в хвостах. В качестве реагентов применялся пальмитат натрия (около 5 кг/т), или вести селективную флотацию на магнетит и апатит, учитывая флотируемость обоих минералов.

Флотация фосфоритов в ряде стран уже разрешена технически, причем у нас также делается в проектах фосфоритных фабрик упор на максимальное внедрение этого процесса, как давшего при испытаниях в НИУ благоприятные результаты.

Пример 278. Разберем по табл. 170 флотацию отвалов флоридских фосфоритов (США), полученных после мокрого обогащения. Реагентами служили: олеиновая кислота 0,8 кг/т; сырье сосновое масло 0,4 кг/т; сосновое масло паровой очистки 0,3 кг/т; силикат натрия 0,125 кг/т и сода 0,1 кг/г.

Пример 279. Разберем по табл. 171 данные изучения флотации вятской фосфоритной руды.

Вятские фосфориты представлены желваками крупностью от 200—0 мм. Содержание P2O5 уменьшается по мере перехода от крупных классов к мелким — от 26,13 до 3,62% по классам при исходном 15,75%. Содержание R2O3, наоборот, увеличивается от 6,13 до 27,16% (класс 60—100 меш), понижаясь дальше до 19,04% при исходном 14,37%. Содержание пирита колеблется в пределах 0,97—6,94%.

Желваки (по минералогическому анализу шлифа 1) состоят из курскита (2Са3(РО4)2*CaCO3*CaF3) — 56,0%; шаффелита (3Са3(РО4)2*CaCO3*CaF2) — 24,2%; глауконита — 12,9%; кварца — 2,6%; пирита — 20,9%; бурого железняка — 1,4% и пустоты — 2%. Таким образом, вредными примесями являются глауконит, кварц, пирит и лимонит (присутствующий в других шлифах).

Центрофугированием в тяжелых жидкостях (жидкость Тулэ) измельченной пробы определен уд. вес чистой фракции фосфата в 2,91—3,04 при анализе его P2O3 — 30,52%; CaO — 47,50%; R2О3 — 3,05%; CO3 — 5,93% и F — 3,41%, т. е. найден предел обогатимости данной пробы.

Для удаления пирита проба флотировалась с соляной кислотой, ксантатом и сосновым маслом, давая конечный пиритный концентрат с 83% FeS3 и 5% P2O5, после чего с карбоновыми кислотами (около 0,7 кг/г), асидолом (около 0,4 кг/т) и жидким стеклом (около 0,5 кг/т) шла флотация фосфата. Крупность помола — 150 меш; пульпа с 14% твердого. Процесс имеет первичную флотацию, две перечистки хвостов и 2 очистных флотации концентрата, причем промпродукт 1-й перечистной идет в первую очистную флотацию, а все остальные промпродукты замкнуты с первичной флотацией. Время флотации первичной 12 мин., обоих очистных 11 мин.; первой перечистной 12 мин. и второй 14 мин. Флотация предусматривает предварительную промывку, при которой выделяются хвосты, из них дополнительно может быть извлечен глауконит.

Таким образом, результаты являются достаточно удовлетворительными по сравнению с оптимально возможными.