Флотация литиевых руд

10.07.2020

Все литиевые минералы, имеющие промышленное значение, можно обогащать флотацией. Ho наиболее полно изучена флотация сподумена.

Когхилл и Клеммер в 1932 г. впервые доказали возможность отделения сподумена от кварца флотацией с жирнокислотным собирателем. Исследования Таггарта также подтвердили, что невыветрелый сподумен можно отделить от других минералов мыльной флотацией. Девис в 1937 г. опубликовал результаты флотации сподумена из руд месторождения Кингс-Маунтин с применением для активации сподумена едкого натра и олеиновой кислоты в качестве собирателя.

Девис и его сотрудники впервые получили высококачественный сподуменовий концентрат, применяя олеиновую кислоту и в качестве пенообразователя эмульсол К-480; извлечение в грубый концентрат составляло 81%. Норман и Гизекс установили, что в тех случаях, когда пустая порода представлена кварцем, слюдой к полевым шпатом флотация с олеатом не давала хорошей селекции. Селекцию можно было значительно улучшить предварительной обработкой измельченной руды в виде плотной пульпы таким образом, чтобы происходила обдирка поверхности частиц руды в присутствии таких щелочных реагентов, как фторосиликат, силикат, фосфат или гидроокись натрия. После удаления получаемых при этом шламов (составлявших до 10% руды) почти любой анионный собиратель давал хорошие результаты разделения. При использовании олеиновой кислоты оптимальное значение pH было между 6,5 и 8,5. С применением додециламина можно было отделить от кварца коллективный сподуменово-полевошпатовый концентрат. Фальконер и Крауфорд, Мансон и Эриксон применяли аналогичные способы при флотации сподуменовых руд.

В исследованиях по изучению флотационных свойств сподумена, проведенных в послевоенные годы, покачано, что без специальной предварительной обработки поверхности сподумен флотируется неудовлетворительно: после щелочной обработки поверхности сподумен легко флотируется с помощью различных собирателей. Выветрившийся сподумен обладает пониженной флотационной активностью. Механизм активации сподумена щелочными реагентами недостаточно выяснен, но предполагают, что активация вызывается механической очисткой поверхности сподумена от шламов. Потому обработку реагентами рекомендуется проводить в плотной пульпе при энергичном перемешивании.

Очистку поверхности минеральных частиц оттиркой удобно производить в специальном скруббере при плотности пульпы 50% и выше в течение 2—3 ч или в футерованной резиновой мельнице с пониженным числом оборотов в течение 20—30 мин. В мельнице с металлической футеровкой очистки поверхности минералов нe происходит.

Добавка реагентов в скруббер или мельницу повышает эффективность очистки поверхности минеральных частиц. Реагентами, способствующими очистке поверхности, могут служить; Na2SiFe6, Na2РO4, Na2S, NaOН. Более эффективен NaOН (одни или вместе с Na2S). Концентрацию реагентов и продолжительность обработки устанавливают опытным путем.

Исследования флотационных свойств чистых минералов — петалита, лепидолита и сподумена — с различными собирателями и регуляторами флотации проведены Кузькиным С.Ф. Будниковой О.К. и Петровой З.Д.

Петалит имел следующий состав: 2,8.% Li2O; 21,3% Al2O4; 70,25% SiO2; крупность материала —0,2 + 0,044 мм. Исследования показали, что с олеиновой кислотой и олеатом натрии (расход 100—200 г/т минерала) петалит не флотирует. Обработка поверхности петалита едким натром или плавиковой кислотой не улучшает флотацию петалита олеиновой кислотой.

При флотации петалита с изооктил фосфатом натрии в качестве собирателя максимальное извлечение составляет 21% в кислой среде (pH = 3,5) при расходе 500 г/т. Успешная флотация петалита Сила достигнута в нейтральной и слабощелочной средах катионным собирателем при расходе 200 г/т. Извлечение в ленный продукт составляло 60—90%.

В присутствии собирателя ИM-11 в количестве 200 г/т хлорное железо, сернистый натрий и жидкое стекло подавляют флотацию леталита (pH = 0,5—6,8). Хлористый кальций и этих же условиях активирует петалит.

Лепидолит имел следующий состав: 3,01% Li2O; 30,11% Al2O3; 46,42% SiO2; крупность материала —0,1+0,014 и —0,2+0,011 мм.

С олеиновой кислотой, изооктилфосфатом натрия без предварительной активации поверхности лепидолит практически не флотирует. Предварительная обработка поверхности минерала едким натром при его расходе от 1 до 10 кг/т минерала не улучшает флотацию лепидолита. Обработка поверхности фтористо-водородной кислотой активирует флотацию лепидолита олеатом натрия. Поэтому опыты по выяснению влияния некоторых регуляторов на флотацию лепидолита олеатом натрия проводились после активации поверхности минерала фтористоводородной кислотой (расход HF 200 г/т, время обработки 20 мин). После пятикратной промывки минерал поступал на флотацию.

При флотации лепидолита олеатом натрия соли Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3. Na2HPO4, Pb(NO3)2, FeCl3, LiCl оказывают некоторое активирующее действие при расходе до 100 г/т. При увеличении расхода эти соединения подавляют флотацию лепидолита. Активирующее действие на флотацию лепидолита олеатом натрия оказывают Al(NO4)3, Li2SO4, Ca(OCl) Na2SiO3. K4[Fe(CN)6]. Лепидолит успешно флотирует с катонным собирателем ИМ-11 в интервале pH от 3 до 8,5; при этом извлекается до 90% в более лепидолита.

Сподумен имел следующий состав; 5,4% Li2O; 31% Al2O3; 60% SiO2: крупность материала —0,24+0,044 мм. Без предварительной обработки извлечение сподумена на превышало 20% при расходе олеата натрия до 2 кг/т. Поэтому опытам флотации предшествовала обработка сподумена фтористоводородной кислотой при расходе 350 г/т и пятикратная отмывка.

При рН>7 создаются условия стабильной флотации сподумена олеатом натрия. Извлечение в пенный продукт составляет 92—100%, K[Fe(CN)6] и Na2SiO4 депрессируют сподумен уже при расходе 50—250 г/т; Al(NO3)3, Pb(NO3)2, Cu(NO3)2, Fe2(SO4)3 несколько депрессируют флотацию сподумена при малых расходах (до 150 г/г); увеличена расхода регулятора до 1 кг/т восстанавливает флотацию сподумена до такой степени, при какой он флотировал без регулятора, или способствует некоторой активации флотации сподумена. Активирующее действе оказывает хлориоватистокислый кальцин Ca(OCl)2.

С октадециламином сподумен флотирует в очень узком интервале значений концентрации водородных ионов (pH = 5-6). В этих условиях на один из испытанных регуляторов не активирует флотацию сподумена. Кремнефтористый натрий, крахмал сильно депрессируют флотацию сподумена в широком интервале значений pH. Хлорноватистокислый кальций оказывает активирующее действие на сподумен. При расходе октадециламина 10 г/т извлечение сподумена составило 25%. После активации Ca(OCl)2 в количестве 100 г/г сподумен флотируется полностью.

Обожженный в интервале температур от 300 до 700° С и активированный плавиковой кислотой сподумен нацело флотируется олеатом натрия. При дальнейшем повышении температуры обжига флотируемость сподумена резко снижается, и при 900—1000° С извлечение равно нулю.

Горное бюро США опубликовало результаты опытов по флотации сподуменовой руды месторождения Эдисон (Южная Дакота). Опыты показали возможность экономичного обогащения этой руды флотацией. Концентрат после однократной перечистки содержал от 5,0 до 5,3% окиси лития при извлечении от 57,5 до 66,3%. В качестве реагентов применялись: каустическая сода, кремнекислый натрий, олеиновая кислота и реагент В-23. Лабораторные опыты показали также, что применяемая для флотации вода не должна содержать сколько-нибудь значительных количеств неорганических солей, в особенности сульфатов кальция и магния.

Исследование по флотации руды Блек-Хилл (Южная Дакота) показало возможность извлечения сподумена флотацией анионными собирателями после обесшламливания и оттирки руды в присутствии щелочи.

Фальконер и Кроуфорд предложили два варианта флотационного извлечения сподумена. В обоих вариантах руду, измельченную до 0,3 мм, подвергают перемешиванию с едким натром (1,8 кг/т) для оттирки поверхности частиц, после чего ее обесшламливают и промывают. По первому варианту, слюду флотируют катионным собирателем а слабокислой среде, затем сгущают хвосты слюдяной флотации до 50% твердого и перемешивают хвосты с олеиновой кислотой и спиртовым пенообразователем. После этого разбавляют пульпу до 17% твердого и флотируют сподумен с перечистными операциями при подаче серной кислоты. Хвосты сподуменовой флотации обрабатывают фтористоводородной кислотой и катионным собирателем и из них флотируют полевой шпат.

По второму варианту обесшламленную пульпу сгущают до 65% твердого, обрабатывают серной кислотой, олеиновой кислотой и пенообразователями, разбавляют до 21% твердого и флотируют сподумен. Из хвостов сподуменовой флотации последовательно флотируют слюду (с катионным собирателем) и полевой шпат (с катионным собирателем) в присутствии фтористоводородной кислоты.

В результате исследований Иргиредмета было установлено, что чистые разности сподумена обладают низкой флотационной способностью, а сподумен, подвергшийся выветриванию, практически не флотируется жирными кислотами. Обработка поверхности растворами едкого натра редко увеличивает флотоактивность сподумена, незначительно улучшает флотационные свойства полевого шпата и не изменяет свойств кварца. Влияние предварительной обработки едким натром на флотируемость сподумена, кварца и полевого шпата олеиновой кислотой показано в табл. 193.
Флотация литиевых руд

Аналогичное действие на сподумен оказывает кальцинированная сода. Расход щелочи зависит от степени измельчения минералов. Кроме активирующего действия на сподумен щелочь препятствует активации минералов пустой породы ионами и железа при подготовке пульпы к флотации. В результате в щелочной среде почти не наблюдается адсорбции анионного собирателя на кварце и других минералах пустой породы. При обработке руд, подвергшихся выветриванию, щелочь способствует удалению с поверхности сподумена продуктов их разрушения.

Для лучшей депрессии минералов пустой породы Шоршер и Стаканова предложили перемешивать концентрат перед второй перечисткой с большим количеством соды (7—10 кг/т питания). Хвосты этой перечистки они предлагают сгущать и направлять на промывку и в обесшламливание с основным потоком измельченной руды.

На основе активации щелочными реагентами в Иргиредмете разработана технология обогащения сподуменовых руд. Сущность процесса заключается в обработке руды щелочными реагентами при измельчении и агитации, последующей отмывке избытка щелочи и шламов и флотации промытого материала олеиновой кислотой.

Извлечение сподумена в кондиционные концентраты из руд одного месторождения при обогащении этим процессом составляет 90—95%, но извлечение лития не превышает 75%, что объясняется тем, что часть лития представлена в рудах петалитом, который входит изоморфно в слюды и полевые шпаты и находится в виде продуктов разрушения сподумена.

В настоящее время флотация сподуменовых руд осуществляется по двум схемам. Первая схема предусматривает прямую флотацию с переходом сподумена в пенный продукт и применением собирателя анионногo типа. По второй схеме производится обратная флотация: в пенный продукт переходят минералы пустой породи, а сподуменовый концентрат выделяется в виде камерного продукта. В качестве собирателя используется катионный реагент.

Реагентный режим процесса прямой флотации сподумена на разных фабриках в общем примерно одинаков. Некоторое различие наблюдается в применяемых депрессорах пустой породы в основной и перечистных операциях. В качестве депрессоров пустой породы используются молочная кислота, квебрахо (растительный дубильный экстракт, содержащий около 70% таниновой кислоты), жидкое стекло, серная кислота, кальцированная сода. В качестве собирателя применяют главным образом олеиновую кислоту, иногда в смеси с нафтеновыми кислотами (20% к весу олеиновой кислоты).

Трудно указать, для какого типа сподуменовых руд следует применять схему прямой или обратной флотации. Решениe этого вопроса требует проведения специальных исследований для каждого вида сырья. Тем не менее для бедных руд схема прямой флотации сподумена может сказаться более экономичной. По схеме прямой флотации руды, в которых кристаллы сподумена содержат тонкие прожилки кварца и слюды, обогащаются неудовлетворительно. В этом случае более благоприятной может оказаться схема обратной флотации.

Обе схемы были испытаны применительно к сподуменовым рудам месторождений Онтарио и Манитоба (Канада) в 1951—1954 гг.

По первому варианту выделение сподуменового концентрата осуществлялось в виде псиного продукта. Измельчение руды производилось до 60% —0,074 мм. В измельчение подавался едкий натр в количестве 450 г/т руды. После этого проводилось обесшламливание руды и перемешивание с собирателем в течение 10 мин.

В качестве собирателя применяли олеиновую кислоту 230 г/г и нафтеновую кислоту 125 г/т; вспенивателем служил эмульсол. Основная флотация проводилась при pH = 9. Для депрессии пустой породы использовали жидкое стекло и экстракт квебрахо. Затем следовали перечистные флотации грубого концентрата с теми же реагентами при pH = 9,8 и контрольная флотация хвостов основной флотации.

Для руд с содержанием 1,4% Li2O флотация в приведенных условиях обеспечила извлечение сподумена о концентрат до 70—80% при содержании в нем окиси лития 5,3%.

При флотации по второму варианту сподуменовый концентрат выделялся в виде камерного продукта. Флотационные исследования проводились на четырех пробах сподуменовых руд. Пробы A и В (табл. 194) из месторождений, находящихся в Онтарио, пробы C и D из месторождений, находящихся в Манитобе.

Измельчение руды проводилось до крупности —0,4 мм. Пульпа подвергалась обесшламливанию.

Основная флотация проводилась с применением в качестве регуляторов извести, декстрина; собирателем служил катионный реагент Армак Т (смесь аминов), а вспенивателем — сосновое масло. Пенный продукт подвергался перечистке.

В лабораторных условиях для всех проб руд Сил получен сподуменовый концентрат с содержанием окиси лития 5—6% при извлечении 80—90%.

На основании проведенных исследований Сили сделаны следующие выводы.

Обратная флотация пустой породы более эффективна, чем прямая флотация сподумена.

Собиратель Армак T в сочетании с едким натром, декстрином и сосновым маслом представляет собой наиболее эффективный состав реагентов для флотации пустой породы.

Оптимальное извлечение обеспечивается при измельчении до 100% — 0,6 мм при минимальном содержании класса — 0,011 мм.

Так как в псиный продукт переходит основное количество руды, необходимо поддерживать невысокую плотность пульпы (содержание твердого 15—20%) для предотвращения увлечения сподумена в пену. Процесс флотации весьма чувствителен к изменению реагентного режима. Расход собиратели и количество выделяемого промпродукта являются основными факторами, позволяющими регулировать процесс флотации.

Перечистка промпродукта в отдельном цикле по сравнению с возвратом его обеспечивает меньшие потерн с хвостами.

Руды, содержащие преимущественно кварк, флотируются успешнее, чем руды, содержащие полевые шпаты.

Разработанный режим флотации обеспечивает получение высококачественных сподуменовых концентратов.

Представляют интерес исследования по флотации сподумено-берилловых руд месторождений Кингс-Маунтин.

В течение нескольких лет Горное бюро США проводило исследования по разработке эффективного метода селективной флотации сподумена и берилла из руды и хвостов обогатительной фабрики Кингс-Маунтин, где получают только сподуменовый концентрат.

Изучение вещественного состава руды и хвостов (табл. 195) показало, что бериллий присутствует в них в виде берилла с малым содержанием щелочей. Прозрачные бесцветные кристаллы редко превышают 1 мм в поперечнике.

Примерно 10% от общего количества Li2О в руде содержится в слюде и в полевых шпатах, из которых состоит пегматит. В некоторых выветренных рудах небольшие количества окиси лития содержатся также D ассоциированных с ними глинах.

Для отделения сподумена от сопутствующих минералов применялась интенсивная обработка поверхности сподумена кислотой или каустической содой. В результате длительных исследовании был разработан простой реагентный режим, при котором получаются лучшие результаты без предварительной химической обработки поверхности. Тонкоизмельченную руду перемешивают с лигнинсульфонатом аммония щелочного или щелочноземельного металла совместно с фтористым натрием, после чего сподумен флотируется с применением олеиновой кислоты в качестве собирателя. Концентрат основной флотации подвергается трем перечисткам.

Хвосты сподуменовой флотации обесшламливают, перемешивают с серной кислотой и уксуснокислым амином, получаемым из кокосового масла, и из них флотируют слюду с одной перечисткой. Хвосты слюдяной флотации сгущают и обрабатывают плавиковой кислотой, а затем отмывают от нее. Отмытую пульпу обрабатывают едким натром для создания необходимой щелочности, после чего берилл флотируют и дважды перечищают с применением в качестве собирателя олеиновой кислоты, Результаты лабораторных опытов приведены в табл, 196, реагентный режим — в табл. 197.

Аналогичные результаты были получены с четырьмя другими пегматитовыми рудами.

Результаты лабораторных опытов послужили основой для проведения полупромышленных испытаний на небольшой непрерывной установке производительностью около 75 кг/ч по сухому питанию. Дробленая до 6 мм руда измельчалась в стержневой мельнице, работающей в замкнутом цикле с реечным классификатором, слив которого крупностью —0,3 мм поступал в гидросепаратор, где из него удалялась глина, и он сгущался до 40—45% твердого Сгущенный продукт гидросепаратора обрабатывали фтористым натрием 1,0 кг/т и лигнинсульфонатом 1,0 кг/т. Слив первого контактного чана поступал во второй контактный чан, куда добавляли 0,48 кг/т олеиновой кислоты. Затем флотировали сподумен по схеме, состоявшей из основной, контрольной и трех перечистных операций.

Примерно 11% всей окиси лития, содержащейся в руде, было ассоциировано со слюдой, полевым шпатом и глиной. Результаты испытаний на непрерывной установке представлены в табл. 198.

В небольшом масштабе проводились также опыты в замкнутом цикле для проверки лабораторных результатов по флотации берилла. Исходным материалом для этих опытов служили хвосты сподуменовой флотации, получаемые на фабрике Кингс-Маунтин. Так как эти хвосты содержали недоизвлеченный сподумен, то целью опытов являлось совместное извлечение берилла и сподумена в виде коллективного концентрата для дальнейшей переработки на богатые берилловый и сподуменовый продукты. Преимущество этого метода состоит в том, что дополнительное извлечение сподумена из хвостов частично оправдывает расходы на их переработку. Часть хвостов фабрики в количестве 73 кг/ч в пересчете на сухое выводилась из общей струн и направлялась па опытную установку. Пульпу обрабатывали плавиковой кислотой 1 кг/т при pH = 3,8, после чего она поступала в спиральный классификатор для удаления со сливом кислоты. Пески разбавляли водой примерно до 30% твердого и обрабатывали жидким стеклом 0,45 кг/т, едким натром 0,15 кг/т и олеиновой кислотой 0,15 кг/т. Значение pH пульпы составляло 7,8. Коллективная флотация состояла из основной и трех перечистных операций; промпродукты возвращали в предыдущие операции противотоком, В коллективном концентрате содержалось 1,25% BeO и 4,45%. Li2O при извлечении 87% Be и 66% Li2O; кроме того, в этом концентрате содержалось примерно 12,5% слюды, 10,5% полевого шпата и 5,5% кварца.

Переработка коллективного концентрата состояла из трех стадий: выделение слюды, флотации сподумена и флотация берилла.

Коллективный концентрат перемешивали с серной кислотой в количестве 5 кг/т для удаления жирнокислотного собирателя с поверхности минералов. После промывки водой для выделения жирной кислоты из пульпы материал снова перемешивали с серной кислотой 1 кг/г и уксуснокислым амином 0,1 кг/т, получаемым из коксового масла, и флотировали слюду. Хвосты слюдяной флотации обрабатывали лигнинсульфонатом магния 0,75 кг/т, фтористым натрием 0,75 кг/т и олеиновой кислотой 0,4 кг/т, после чего производили основную флотацию сподумена, с двумя перечистками концентрата.

Хвосты и промпродукты сподуменовой флотации объединяли и обрабатывали 1 кг плавиковой кислоты на 1 т коллективного концентрата. Затем кислоты отмывали и материал обрабатывали вторично (0,15 кг едкого натра и 0,24 кг олеиновой кислоты на 1 т питания), после чего производилась основная берилловая флотация при pH около 7. Берилловый концентрат перечищали дважды. Результаты опыта по разделению коллективного концентрата представлены в табл. 199. Общее излечение берилла из хвостов фабрики составило 66%.

В настоящее время исследования по извлечению берилла продолжаются на опытной фабрике Кингс-Маунтин производительностью 2 т/ч.


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