Флотация титановых минералов и руд

24.06.2020

За последнее время флотация приобретает все большее значение при обогащении титановых руд и россыпей. Она успешно применяется в России и на нескольких зарубежных фабриках.

При обогащении ильменито-магнетитовых руд основным методом является гравитация, дополняемая магнитной сепарацией для выделения магнетита. Ильменит затем выделяется на магнитных сепараторах в поле высокой напряженности и в отдельных случаях электростатической сепарацией. При этом извлекается только относительно крупная часть, а тонкозернистая не извлекается и теряется в хвостах.

Для извлечений ильменита из наиболее тонких фракций в настоящее время применяют флотацию, которая позволила значительно снизить потери ильменита, В случае тонкой вкрапленности может оказаться целесообразным применение флотации для всей руды.

Ильменит флотируется собирателями типа жирных кислот. Успешной флотации способствует предварительное обесшламливание руды, кислотная обработка, а часто и протирка для очистки поверхности минералов.

Исследованиями М.А. Эйгелеса и А.В. Мошьяновой установлена разная флотируемость ильмснитов различных месторождений. Различные флотационные свойства ильменита связаны с наличием из поверхности минерала пленки различного состава, толщины и структуры. После обработки серной кислотой поверхности минерала флотируемость ильменита различных месторождении резко возрастает и становится примерно одинаковой.

Флотируемость ильменита после очистки его поверхности при малой плотности слоя собирателя во много раз больше, чем у ильменита с естественной поверхностью при большой плотности слоя собирателя.

В нейтральной среде в пределах значения pH = 6,5—7,5 ильменит хорошо флотируется жирнокислотным собирателем в присутствии фтористого натрия при расходах его до 1000 г/т.

По данным Митчелла, отделение ильменита от кремнистых минералов пустой породы может быть достигнуто обратной флотацией катионными собирателями. Он же указывает, что при низком значении pH удается отфлотировть силикатные минералы с применением в качестве собирателя реагента эмульсол 660-B, отделив их таким образом от ильменита.

В качестве собирателя при флотации ильменита на фабрике Мак-Интайр применяют олеиновую кислоту (0,45 кг/г) и легкое нефтяное масло (0,45 кг/т). На фабрике Отанмаки собирателем служит жирное масло местного происхождения, расход которого составляет 1,1—1.3 кг/т. Для флотации ильменита используют также смоляные и нафтеновые кислоты.

Рутил также флотируют олеиновой кислотой и другими собирателями этого типа. Имеются указания, что собирателями для рутила могут служить сульфурированные производные углеводородов. В лабораторных испытаниях с рудой, содержащей брукит и рутил, и пустой породой. состоящей из кварца, глины и окислов железа, удалось из руды с содержанием 10,6% рутила получить концентрат с содержанием 92,4% рутила при извлечении 63—66%. Руду сначала подвергали протирке и удалению шламов, затем измельчали до 0,10 мм, снова обесшламливали, перемешивали с реагентами при высокой плотности пульпы и флотировали. Концентрат основной флотации подвергали четырем перечисткам.

В качестве реагентов применяли жидкое стекло в количестве 1,5 кг/т при обесшламливании, 0,5 кг/т едкого натрия, который подавался в измельчение, и 0,43 кг/т реагента № 708 при перемешивании. В перечистки добавляли дополнительно 0,75 кг/т жидкого стекла. Пенообразователем служил реагент В-23; его подавали в несколько мест.

В.И. Соколова и И.А. Каковский разработали способ флотации рутила, используя сочетание жирных кислот с амином для повышения селективности процесса, снижения расхода собирателя и замены олеиновой кислоты техническими жирными кислотами, получаемыми из недефицитного сырья.

Авторы отмечают, что сочетание жирных, кислот с изученными ими аминами нельзя рассматривать как флотацию с сочетанием собирателей, так как эти амины не обладают собирательными свойствами по отношению к рутилу и, даже наоборот, подавляют флотацию некоторых минералов (например, ильменита и циркона). Опыты проводились с искусственной смесью, в состав которой входили 5% изучаемого минерала и 95% кварца.

Было установлено, что при флотации рутила наиболее эффективным является сочетание олеиновой кислоты с дициклогексиламином, моногексиламином, купфероном и о-оксихинолином. Эти реагенты позволяют получить то же извлечение рутила в концентрат, что и при флотации с одной олеиновой кислотой, но при значительно более высоком качестве концентрата. Наиболее богатый концентрат получается при флотации олеиновой кислотой в сочетании с дицнклогексиламнном (C6Н4)2NН. Флотация ильменита и циркона при добавке аминов (кроме купферона, который может химически фиксироваться на поверхности этих минералов) заметно ухудшается и амины действуют как подавители,

Еще одна положительная особенность действия дициклогексиламина заключается в том, что при флотации рутила с собирателями, более слабыми, чем олеиновая кислота (например, соапстоком), добавка этого реагента позволяет повысить извлечение рутила в концентрат на 21-34%.

С увеличением расхода олеиновой кислоты при флотации без дициклогексиламина повышается извлечение рутила, но качество концентрата сильно снижается. Соапстоки — более слабые собиратели, чем олеиновая кислота, с повышением их расхода извлечение рутила увеличивается, а качество концентратов оказывается выше, чем при флотации с олеиновой кислотой и практически не зависит от расхода собирателя. Катионные собиратели — АНП и ИМ-11 — очень полно, но и неселективно извлекают рутил из его смеси с кварцем.

В присутствии дициклогексиламина при повышении расхода олеиновой кислоты до величины, необходимой для обеспечения высокого извлечения, качество концентрата не снижается, чего не удается достигнуть при флотации с одной олеиновой кислотой.

В смеси с дициклогексиламином часть олеиновой кислоты можно заменить более дешевыми реагентами (например, соапстоками), при этом показатели флотации почти не ухудшаются.

Перовскит флотируют жирными кислотами; небольшие количества жидкого стекла сильно депрессируют его. При флотации жирными кислотами в щелочной и нейтральной средах не удастся достигнуть достаточно высокого извлечения перовскита. Эффективная флотация перовскита возможна после обработки серной кислотой.

При наличии в руде кальцита расход серной кислоты несколько увеличивается; предварительное выделение кальцита флотацией связано с некоторыми потерями перовскита с кальцитоным концентратом.

Способ флотации перовскита с применением кислотной обработка разработан в Кольском филиале АН СССР для перовскито-титано-магнетитовой руды. Титановые минералы в руде представлены перовскитом и титано-магнетитом, а породообразующие — пироксенитом, амфиболами, оливином, нефелином, биотитом, вермикулитом, кальцитом, шерломитом, натролитом, альбитом, мелилитом, пренитом, гранатом, кварцем. Зерна перовскита рассеяны по осей породе и имеют в основной размер от 0,02 до 0,16 мм, Встречаются выделения перовскита размером до 1—3 см, состоящие из отдельных зерен минерала.

Способ обогащения этих руд заключается в том, что пульпа предварительно перемешивается с жирной кислотой или ее мылом, затея с раствором серной кислоты и подвергается селективной флотация.

В исследованиях было установлено, что при малых концентрат серной кислоты флотируемость перовскита с олеиновой кислотой значительно улучшается по сравнению с высокими концентрациями серкой кислоты.

При повышенных расходах серной кислоты извлечение перовскита снижается; после отмывки кислоты флотация снова улучшается. Было также установлено, что сода и жидкое стекло депрессируют перовскит, а хромовокислые соли служат для него активатором.

Опыты показали, что перовскит, обработанный после действия собирателя кислотой, менее поддается депрессированию жидким стеклом, чем перовскит, сфлотированный в щелочной среде.

Применением небольших количеств жидкого стекла можно повысить содержание двуокиси титана с 35,9% на 6—7 абсолютных процента, а с 45,1% — на 1,7—2 абсолютных процента.

Флотация на полупромышленной установке показала возможность получения перовскитового концентрата с содержанием двуокиси титана до 45,8% при ведении флотации с жировым техническими мылом и до 48,5% — с мылом дистиллированного таллового масла.

Опыты показали, что в результате одной перечистки с алкилсульфатом натрия можно повысить содержание двуокиси титана до 49,7 — 48.2%. Повторной перечисткой без дополнительной подачи реагентов это содержание повышалось до 51,6%.

При выборе собирателя для флотации титановых минералов в промышленных условиях руководствуются его стоимостью и доступностью, постоянством его свойств, а также" его токсичностью.

За последнее время получает все большее распространение флотация титановых минералов с применением в качестве собирателя таллового масла. Эффективность таллового масла значительно увеличивается при подаче его в процесс в эмульгированном виде. Талловое масло используют как в сыром, так и в очищенном виде. Его применяют также в смеси с нефтью или керосином.

Оптимальное соотношение таллового масла и нефти в смеси, наиболее благоприятной для флотации, составляет 1:1 для сырого таллового масла и 1:2 — для очищенного.

Роль нефти при флотации ильменита еще не достаточно изучена. Возможно, что молекулы аполярных углеводородов нефти адсорбируются на молекулах собирателя у поверхности минерала, занимая пространство между последними и тем улучшают флотацию. Лабораторные опыты, проведенные на фабрике Титания, показали, что расход нефти мало влияет на извлечение ильменита, но заметно улучшает качество концентрата.

На фабрике Титания проводились опыты по флотации ильменита с применением в качестве основного реагента эмульсии таллового масла.

Лабораторные опыты и работа фабрики показали, что в случае предварительного кондиционирования пульпы с реагентами при содержании твердого 70% операция предварительного эмульгирования может быть исключена, так как в результате трения частиц минералов при кондиционировании происходит эмульгирование таллового масла. Ho предварительное эмульгирование таллового масла значительно сокращает продолжительность кондиционирования пульпы перед флотацией. На фабрике эмульгирование осуществляется в аппарате типа коллоидной мельницы. Считают, что с эмульгированным талловым маслом продолжительность кондиционирования пульпы может быть сокращена на 30%; что обеспечивает значительное снижение расхода энергии. Добавление специальных эмульгирующих добавок не влияет на стабильность сырого таллового масла и не вызывает улучшения флотации; предполагают, что это связано или с наличием в самом талловом масле веществ, способствующих его эмульгированию, или с высокой эффективностью эмульгирующего устройства.

Так как в очищенном талловом масле содержание жирных кислот доходит до 85%, а в сыром содержится только 50%, расход очищенного мама теоретически должен быть соответственно ниже. В действительности расход реагента в обоих случаях практически одинаков, что стимулирует применение сырого таллового масла как более дешевого.

В опытах с очищенным маслом было установлено, что применение в качестве эмульгатора водорастворимых алкиларилсульфонатов улучшает стабильность эмульсин и результаты флотации.

Применение в качестве эмульгатора полигликолевого эфира итоксоль АР-19 дало хорошие результаты даже в тех случаях, когда не пользовались эмульгирующим аппаратом. Итоксоль позволяет флотировать ильменит при пониженных значениях pH по сравнению с другими эмульгирующими добавками. Это имеет значение для предотвращения флотации апатита. Однако применение указанного эмульгатора увеличивает на 50% продолжительность кондиционирования пульпы перед флотацией.

Существенное значение имеет также конструкция чана для кондиционирования. В нем должно создаваться достаточно энергичное перемешивание и обеспечиваться соответствующая циркуляция пульпы.

С.А. Сысолятин в исследованиях по разделению рутило-цирконовых продуктов установил, что эффективное разделение достигается при флотации с аэрированной водной эмульсией жирных кислот.

Такая селективно действующая эмульсия получается при диспергировании смеси олеиновой кислоты и соды в небольшом объеме воды с помощью быстроходной механической мешалки (3000 об/мин) и одновременной аэрации этой смеси действием засасываемого воздуха. Hеобходимую для флотации селективность эмульсия приобретает в результате обработки ее аэрацией в указанных условиях. Положительная роль аэрации при этом, как предполагает автор исследований, заключается в повышении дисперсности эмульсии благодаря действию воздуха путем образования кавитаций, а также продавливания и разрыва масляных пленок.

Такая эмульсия способна в дальнейшем самопроизвольно эмульгироваться при разбавлении ее водой перед подачей во флотацию. Самопроизвольное эмульгирование жирных кислот в воде особенно интенсивно происходит при использовании в качестве эмульгатора керосана. Оно позволяет сократить время приготовления эмульсин до 10 мин, не прибегая к сложным методам диспергирования (ультразвуку или электрогидравлическому эффекту).

В дальнейших опытах выяснилось, что для получения хороших результатов селективной флотации нет необходимости в специально приготовленной эмульсин, а достаточно одной аэрации воздухом олеиновой кислоты. Аэрированная олеиновая кислота обладает свойством самопроизвольно эмульгироваться в воде и в таком виде селективно флотировать титановые минералы.

При флотации титановых минералов большое значение имеет щелочность пульпы.

Флотация ильменита на фабриках Отанмаки и Мак-Интайр ведется в кислой среде. Значение pH в основной флотации на фабрике Отанмаки составляет 4,8. а в перечистных операциях — 4,3—4,5. Расход серией кислоты на фабрике Мак-Интайр составляет 0,675—0,900 кг/г.

Важной проблемой при флотации титановых руд является достаточно полное удаление апатита при минимальных потерях ильменита. Кондиционный концентрат должен содержать 43—45% TiO2. т.е. около 95% чистою минерала и не более 0,03—0,05% P2O3. Известно, что апатит может быть депрессирован в кислой среде. Эффективность депрессирующего действия ионов фтора также лучше проявляется в кислой среде. Возможны два пути обесфосфоривания титановых концентратов: 1) флотация апатита небольшими количествами таллового масла и 2) депрессия апатита кислотой или фторидом натрия в перечистках концентрата. В обоих случаях потерн ильменита все же значительны.

Если содержание P2O5 должно быть ниже 0,03%, эффективным является выщелачивание апатита минеральными кислотами.

для депрессии апатита на фабрике Мак-Интайр применяется фтористый натрий, расход которого составляет 0,335 кг/т, расход спиртового вспенивателя — 0,015 кг/т. Для повышения селективности при флотаци ильменита добавляют крахмал.

Для обесфосфоривания рутилового концентрата можно применить восстановительный обжиги магнитную сепаратно.

Для удаления апатита из рутилового концентрата Кузнечихинского месторождения он подвергался восстановительному обжигу в течение 2 ч при температуре 900°С и магнитной сепарации. Результаты опыта приведены в табл. 139.
Флотация титановых минералов и руд

При значительном содержании апатита его можно выделить флотацией в кондиционный концентрат.

Если в руде присутствуют сульфиды, их выделяют перед флотацией титановых минералов. Иногда производится совместная предварительная флотация сульфидов и апатита.

На фабрике Отанмаки руда содержит небольшое количество кобальтоносного пирита, для выделения которого перед ильменитовой флотацией проводят сульфидную флотацию. В цикле пиритной флотации применяются следующие реагенты: калиевый этиловый ксантогенат (0,125 кг/т), местным вспениватель (0,025 кг/т), серная кислота (0,015 кг/т); pH пульпы составляет 5—5,3.

На фабрике Титания производится обесшламливание руды, затем пульпа сгущается до 70% твердого, после чего ее перемешивают с ксантогенатом и небольшим количеством эмульсии из смеси очищенного таллового масла и нефти. После этого пульпу разбавляют до 40% твердого и флотируют пирит и апатит.

Кондиционирование при большой плотности пульпы обеспечивает высокое извлечение апатита. Хвосты после флотации апатита и пирита перемешивают со смесью эмульгированных таллового масла и нефти и фтористого натрия для депрессии оставшегося несфлотированного апатита и производят флотацию ильменита.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна