Флотация урановых руд

10.07.2020

Флотационное обогащение в схемах переработки урановых руд может преследовать различные цели, а именно следующие: 1) флотацию самих урановых минералов или носителей урана — фосфоритов, каусто-биолитов и др. — для получения продукта с повышенной концентрацией урана; 2) удаление из руды вредных примесей, главным образом карбонатов, мешающих или осложняющих дальнейший гидрометаллургический предел, и 3) извлечение из комплексных руд других полезных компонентов —сульфидов железа, меди и других металлов — для самостоятельного их использования. При существующих высоких требованиях к качеству урановых концентратов флотация в самых благоприятных условиях не может заменить химического обогащения, даже в случае извлечения чистых урановых минералов.

Значительно больший практическим интерес представляет флотация как способ удаления вредных примесей и выделения из комплексных руд других полезных минералов. В этом случае затраты на организаций флотационных цехов и дополнительные эксплуатационные расходы оправдываются, так как в процессе производства получаются дополнительные ценности или достигается экономия при последующей гидрометаллургической переработке.

До сих пор еще мало известно о флотационных свинствах урановых минералов, хотя выполнены и проводятся в настоящее время значительные исследования в этой области.

Легко флотируют минералы, в которых уран связан с органическими соединениями пли с асфальтоподобными веществами (тухолит, карбуран и др.). Уран, связанный с углистыми веществами, флотирует с одним вспенивателем. Урановые смолки и слюдки хорошо флотируют с жирными кислотами в интервале значений pH = 3,9-4,6.

Основательное исследование взаимодействия мономолекулярных пленок жирной кислоты с ионами уранила было проведено Шульманом для миристиновой кислоты, с которой при значении pH от 3,9 до 4,6 образовывалась нерастворимая двойная соль. При этих значениях pH происходит, как утверждается, хорошая флотация урановой смолки; однако использование таких соединений на практике, по-видимому, связало с влиянием других ионов, в частности ионов кальция.

Селективность флотации этих минералов значительно повышается после предварительной сульфидизации, например при нагревании с сернистым аммонием.

Урановые минералы, тесно связанные с ильменитом или гематитом, можно флотировать талловым маслом или его фракциями, содержащими линолевую кислоту; уран, связанный с сульфидами, флотирует ксантогенатами.

При флотации урановых минералов из хвостов после цианирования золотосодержащих руд флотация затрудняется из-за депрессии цианидом; устранение этих затруднений может быть достигнуто после обработки кислыми растворами с последующей промывкой перед флотацией.

Было высказано предположение, что можно добиться повышения селективности флотации применением вместо жирных кислот сульфгидрильных собирателей с предварительной сульфидизацией. Известна безуспешная попытка применить к бедным саскачеванским рудам сульфидизацию сероуглеродом с последующим использованием ксантогената в качестве собирателя.

Запатентован метод флотации карнотита из кремнистых руд, основанный на применении смеси жирной кислоты, молекула которой содержит цепочку по меньшей мере из 10 атомов углерода, используемого в качестве собирателя высокомолекулярного алифатического амина, в молекуле которого содержится не менее 8 атомов углерода. Аналогичная смесь предложена для обработки руды с высоким содержанием урановой смолки, причем в этом случае при измельчении добавляют хлорное железо.

Вельтман запатентовал использование растворимых солей жирных или смоляной кислот в сочетании с детергентом (окись полиэтилена — фенол) в качестве собирателен для окисных минералов. В более позднем патенте упоминаются в качестве детергентов Айджелал CA и Тритон HE, а также положительно оцениваются сульфированные детергенты.

При флотации давидита и браниерита из Южно-Африканских месторождений установлено, что хорошие результаты получаются с анионными реагентами и что флотацию шламовых фракций можно провести с предварительным эмульгированием этих реагентов. К числу наилучших собирателей относятся хорошо эмульгирующиеся смеси, состоящие из легких фракций дистиллятной нефти собирателя в виде олеиновой и нафтеновой кислот, соснового масла или крезола и эмульгатора, в виде, например олеата натрия, сульфированного касторового масла или нафтасульфоната натрия.

Исследования по флотации урановой смолки и уранинита были проведены Карром, который прежде всего отмечает, что флотируемость этих минералов, взятых из разных месторождений, неодинакова, так как их свойства сильно зависят от условий образования.

В проведенных ранее исследованиях было установлено, что наилучшие результаты удалось получить с анионными собирателями: жирными кислотами, сульфированными сырыми жирными кислотами и октилортофосфорной кислотой. В качестве регуляторов применялись жидкое стекло и фосфаты. Хорошие показатели флотации удавалось получить в ограниченном диапазоне значения pH, например с применением сапонированных жирных кислот и жидкого стекла при pH 7—8, с олеиновой кислотой и жидким стеклом при pH = 6,0—6,0, с жирными кислотами и сульфированным керосином при pH = 6,8, с ортофосфорной кислотой при pH = 5,8.

В излагаемом ниже исследовании по флотации уранинита изучено действие собирателя анионного типа — диэтилдитиокарбамата (C2H5)2NCSS и катионного собирателя Армии СД, в основном додециламин — CН3(CH2)11NН3+.

Изученные образцы были получены из куска сплошной урановой смолки, отобранной на руднике Уайт и Рам-Джангс (Северная территория, Австралия), Крупные зерна размером около 7 мм кипятили в растворе NaOH, а затем измельчали иод водой в фарфоровой ступке. Подготовленную для флотации фракцию —0,21+0,15 мм отсеивали также под водой.

Очищенный амии Армии СД (48% C12H25, 18% С14Н22) нейтрализовали соляной кислотой. Для получения необходимого значения pH пользовались серной кислотой и едким натром.

При исследовании изучались следующие вопросы:

1. Влияние количества собирателя, закрепившегося на частице, на ее флотируемость, т.е. определение пределов, до которых может быть снижена флотируемость, с уменьшением концентрации собирателя при его десорбции. При этом было установлено, что флотируемость можно снизить десорбцией собирателя, уменьшая его концентрацию в растворе. Ho это относится только к амину. Что касается дитиокарбамата, то сорбция его происходит настолько прочно, хотя и медленно, что обратимость не достигается.

2. Время, в течение которого достигается постоянная величина флотируемости. Приведенные в табл. 223 цифры дают значение флотируемости и в долях от ее постоянного значения в зависимости от времени перемешивания с собирателем.

Из табл. 223 видно, что амии адсорбируется быстрее, чем дитиокарбамат. Данные таблицы 221 позволяют считать, что при повышении температуры в пределах 10—10°С улучшение флотируемости обусловлено усилением адсорбции собирателя.

3. Влияние изменения условии перемешивания. Умеренное перемешивание было принято за стандартное. При усиленном перемешивании, производимом механическим путем, флотируемость при концентрациях собирателя, больших 25 мг/л, была примерно вдвое выше, чем при умеренном перемешивании.

4. Влияние значения pH пульпы. Результаты испытаний показали, что максимум флотируемости с применением в качестве собирателя амина соответствует значению pH = 6, а с дитиокарбаматом — 8. Кроме того, выяснено действие фосфорной, соляной и серной кислот на флотируемость при концентрации амина 0,5 мг/л. Установлено, что в этом случае при флотации в щелочных растворах присутствие сульфатного иона влияния не оказывает.

Испытания показали, что дитиокарбамат нестабилен в кислых растворах. Для определения степени разложения дитиокарбамата в раствор собирателя добавляли кислоту, затем определяли значение pH. Остаточную концентрацию собирателя находили титрованием йодом.

Флотируемость для исходного раствора с концентрацией 50 мг/л и для обработанного кислотой с концентрацией 500 мг/л оказалась одинаковой.

Из данных исследований можно заключить, что ион H+ конкурирует с ионом амина CH3(CH2)11NH3+ а ион ОН- — с ионом дитиокарбамата. Это согласуется с фактом взаимодействия гидроксильного иона с ионом уранила и образования полимерных комплексов или взаимодействия ионов уранила с NaOH с получением полиуранатов щелочного металла. Действительная оценка влияния pH на флотируемость затруднительна, так как значения pH в объеме раствора и на границе раздела, по-видимому, неодинаковы.

Влияние фосфорной кислоты при регулировании ею величины pH происходит в результате энергичного взаимодействия между уранилом и фосфатными группами с образованием комплексов, например UO2*Н2РО4, а также комплексов фосфатоаминного типа, например осадков додециламмоний-уранил-фосфат или нерастворимой мономолекулярной пленки октодецилфосфорной кислоты. Ионы уранила образуют комплексные соединения с сульфатными попами и хлором, но их взаимодействие менее значительно, чем с фосфатными ионами. Отсюда можно заключить, что фосфатные, сульфатные и хлорные коны действуют как активаторы при образовании адсорбционных соединений, содержащих амины и уранил.

5. Изучалось также влияние возраста пузырьков па его нагрузку. Пузырек выдерживался в течение разных промежутков времени до того, как его вводили на 15 сек в раствор, содержащий частицы минерала. При выдержке длительностью до 60 сек и концентрации амина 100 мг/л изменения флотируемости не наблюдалось.

При изучении механизма закрепления собирателя на поверхности частиц уранинита было высказано предположение, что на границе раздела образуется адсорбционное соединение в результате взаимодействия ионов минерала и собирателя, Хотя ото соединение и не идентично с таким же, образованным в растворе, по химическое взаимодействие между собирателем и растворимыми солями, содержащими такие же ионы, что и минерал, может привести к адсорбции собирателя на границе жидкой и твердой фаз.

Следует отметить, что ион уранила UO2++ стремится увеличить валентность, образуя при этом следующие комплексные соединения:

1) уранил-амины с аминами и фосфатами (CH)3*NH4)U2PO4 или (C2H5*NH3)UO2*РО4;

2) комплексные соли со щелочами, например UO2(SSCN(C2H5)]2, желто-оранжевое соединение, устойчивое при pH = 2,5—7, и UO2[SSCN(C2H5)2]2NaSSCN(C2H5)2 красного цвета, существующее при pH выше 7.

Принято считать, что в природном минерале имеются и U1+ и U6+; однако полагают, что на поверхности возможно окисление его до U5+ или U6+. Таким образом, и поверхностных слоях должен наблюдаться шестивалентный нон, возможно в гидратной форме. Ион U6+ в водных растворах не существует, и можно считать, что он находится в гидролизованном состоянии как UO. Взаимодействие U1+ с кислородом и водой приводит, таким образом, к образованию уранил-иона.

Условия, при которых образуются адсорбционные соединения с амином и дитиокарбаматом, исследовались при определении флотируемости частиц уранинита. Действительные соотношения между флотируемостью и концентрацией собирателя на границе раздела уранинита и раствора неизвестны. Поэтому допускают, что флотируемость эта меняется в соответствии с закреплением собирателя на поверхности.

Ниже излагаются результаты исследования, проводившегося на металлургическом факультете университета Квинс (Капала) в период 1955—1960 гг. по изучению флотируемости урансодержащих минералов. Целью исследования было изыскание недефицитных и дешевых реагентов-собирателей для флотации указанных минералов.

Изученные минералы охарактеризованы в табл. 225, где также приводятся полученные результаты при их флотации.

Проба, содержащая браниерит, представляла собой конгломерат из кварцевой гальки и пирита, в котором встречалась часть браниерита. Содержание составляло 4,3% серы. 4,5% — железа (общего).

Все пробы с урановой смолкой состояли главным образом из плагиоклазового полевого шпата, пронизанного гематитом и содержащего разные количества тонковкрапленных сульфидных минералов, в основном пирита.

Пробы руд алланита-ураноторита и ураницит-ураноторита были получены из пегматитов с высоким содержанием биотита.

Пробы эвксенита и фергусонита были получены из пегматитовых месторождений; основными породными минералами в них являлись кварц, полевые шпаты и часто турмалин, сфен, циркон, пирит и магнезит.

Главными породными минералами пирохлоровых проб были: апатит, магнезит, доломит, слюда, барит, пирит и гранат в пробе из месторождения Ока и апатит, пироксен, биотит и кальцит — в пробе из месторождения Норт-Бей. В этих пробах содержалось соответственно 0,05% U3O8, 0,40% Nb2O5 и 0,12% U3O8, 0,79% Nb2O3.

Проба бетафитовой руды представляла собой кристаллический известняк с небольшими примесями апатита и сульфидов, амфиболов и крупнозернистого биотита.

Тухолитовая руда была осадочного происхождения и содержала конгломерат из крупной кварцевой гальки, а также около 4% пирита.

Опыты по флотации проводились с навесками весом 1000 г во флотационных машинах, механического типа. Вспомогательные операции (измельчение, обесшламливание) проводились на обычном лабораторном оборудовании.

Подробные показатели флотации для трех видов проб приведены в табл. 226.

Для алланит-ураноторитовой руды результаты, полученные в лабораторных условиях и показанные в табл. 226, были проверены в промышленном масштабе и в основном подтвердились. Результаты по остальным пробам были проверены в обычной лабораторной флотационной машине в условиях, моделирующих непрерывный процесс.

Все испытанные радиоактивные минералы удалось флотировать, причем степень концентрации колебалась от 1,3 для бетафита до 6,6 для эвксенит-фергусонита. Таким образом, удавалось удалить от 25 до 85% исходного материала в виде отвальных хвостов. Извлечение урана колебалось от 87 до 98%,

Методика опытов была в основном одинаковой для всех проб. Материал подвергали измельчению, протирке и обесшламливанию. Затем проводили флотацию сульфидов и слюды и флотацию урановых минералов, иногда с перечисткой концентратов.

Максимальная крупность флотируемых частиц была 0,48 мм, но для достижения необходимой степени раскрытия минералов приходилось измельчать пробы до 60—80% — 0,074 мм. Измельчение производили в лабораторной шаровой или стержневой мельнице. В некоторых случаях применяли стадиальное измельчение.

Минеральные поверхности очищали протиркой с едким натром (0,5—1,5 кг/т). Такой обработкой достигалась одновременно и диспергация шламов.

Для обеспечения удовлетворительных результатов приходилось почти во всех случаях удалять шла мы. Количество удаляемых шламов колебалось от С% для пробы ураницит-ураноторита, до 18% для пирохлора. Из пробы, содержавшей урановую смолку, было удалено в среднем 12% руды в виде шламов. Обесшламливание осуществляли простой декантацией.

Когда в пробах присутствовали заметные количества сульфидов и слюд, их извлекали из-за связанных с ними урановых минералов. Сульфиды флотировали в слабощелочной среде амиловым ксантогенатом (0,05—0,10 кг/т руды), слюду флотировали при таком же pH с применением катионного собирателя Армак 1120 в количестве 0,05—0,10 кг/т. В этих продуктах содержалось 0,03—0,25% U3O8 при извлечении 5—25% от исходной руды.

Во всех случаях радиоактивные минералы успешно флотировались в присутствии жирных кислот, эмульгированных жирных кислот или алкилфосфорной кислоты, а для некоторых минералов все или несколько из перечисленных реагентов оказались эффективными собирателями. Реагенты, подвергавшиеся испытанию в качестве собирателей, приведены в табл. 227. Большинство перечисленных жирнокислотных собирателей содержит в виде основного компонента олеиновую кислоту. Эмульгирование жирной кислоты едким натром (в количестве 1% к расходу кислоты) в большинстве случаев заметно улучшало флотацию.

Каждой пробе соответствовал свой оптимальный режим. Для браннерита наилучшие результаты были получены при следующих условиях: плотность 30% твердого, расход реагентов: индусойла L-5 1,25 кг/т, жидкого стекла 0,5 кг/т руды; значение pH 9,5 для флотации сульфидов и слюды: pH = 7,3 для флотации урановых минералов. Перечистка производилась при плотности пульпы 10% твердого.

Урановая смолка флотировалась аналогично браннериту; олеиновая кислота при расходе до 3,0 кг/т оказалась лучшим собирателем. Для всех испытанных проб эффективным заменителем олеиновой кислоты оказался Эмерсол 300. Удовлетворительные результаты с урановой смолкой были получены также с монодиоктилортофосфорной кислотой (1,5 кг/т) в присутствии кремнефтористого натрия (1,0 кг/т) и сульфата алюминия (0,4 кг/т) в качестве депрессоров. В некоторых случаях монодиоктилортофосфорную кислоту удавалось успешно заменить изооктил-пирофосфорной кислотой в смеси с керосином.

Наилучшие результаты в пробах с уранинитом и ураноторитом были получены с собирателем Неофат 42*12(2—2,5 кг/т) при pH = 7,8 с жидким стеклом (менее 0,25 кг/т руды) в качестве депрессора и пептизатора. При аналогичных условиях удовлетворительными заменителями Неофага 42-12 оказались актинол С и ацинтол Д. Олеиновая кислота двойной перегонки также являлась эффективным собирателем для уранинита и ураноторита, но она значительно дороже других собирателей.

Эвксенит и фергусонит флотировались олеиновой кислотой в условиях, описанных ранее, а также нефтяными сульфонатами в кислой среде с применением кремнефтористого натрия в качестве депрессора.

Пирохлор флотировался с трудом. Однако в одном случае удовлетворительные результаты были получены с олеиновой кислотой двойной перегонки (2,75 кг/т) в сочетании с купферроном (0,75 кг/т) в качестве активатора и реагентом FSDS в качестве депрессора для карбонатов. Собирательные свойства по отношению к пирохлору были обнаружены также у катионных реагентов Армак 1120 и Дуомин 12. Как правило, флотационные исследования на пирохлоре касались не прямой, а обратной флотации с переводом в пену, главным образом апатита и доломита, для чего успешно использовались жирные кислоты.

Как указывалось, бетафит успешно флотировался, но при низкой степени концентрации олеиновой кислотой двойной перегонки. Из пробы, содержащей пирохлор, также пытались флотировать пустую породу. Слюда флотировалась катионным реагентом Арман 1120, а апатит и доломит — олеиновой кислотой двойной перегонки в сочетании с хлористым алюминием, реагентом № 615 и жидким стеклом в качестве депрессоров бетафита. При этом извлечение урана было 01% при степени концентрации примерно 10:1.

Тухолит флотировался смесью льняного масла реагента Широсоп и монодиооктилортофосфорной кислоты. Депрессором служила смесь жидкого стекла и плавиковой кислоты. Оптимальное значение pH примерно 4,0. В щелочной среде тухолит удавалось флотировать реагентом Неофат 42-12.

По результатам исследования флотируемости различных проб в присутствии олеиновой кислоты и жидкого стекла был установлен следующий ряд по уменьшающейся флотируемости: некоторые слюдяные минералы, магнетит, карбонаты, другие окислы железа, хлориты, урансодержащие минералы; гранаты, полевые шпаты и кварц не флотируются а таких условиях.

Качество уранового концентрата, очевидно, зависит от количества легкофлотируемых олеиновой кислотой минералов (слюды, магнетитов и др.), содержащихся в урановой руде, причем удовлетворительные результаты могут быть получены только в том случае, если главными породными минералами являются кремнезем и силикаты щелочных или щелочноземельных металлов.

При флотации урановых минералов собирателями анионного и катионного типов достигается удовлетворительное извлечение, но в тех же условиях флотируются и основные породообразующие минералы (кварц, полевой шпат). Для повышения избирательности флотации урановых минералов при использовании жирных кислот М.А. Эйгелес, Л.Л. Грекулова и М.Л. Волова использовали метод депрессирования щелочными регуляторами породообразующих минералов.

Исследования проводились с чистыми уранинитом и настураном различной степени окисленности (кислородный показатель от 2,2 до 2,9) и некоторыми породообразующими минералами — главным образом с кварцем и полевым шпатом.

Результаты опытов по флотации уранинита и настурана из смеси с кварцем показывают, что оба минерала флотируются приблизительно при одних и тех же оптимальных значениях pH. В жесткой воде кварц флотируется лучше уранинита. За 20 мин флотации извлекается 70% уранинита и 94% кварца.

Для получения высокого извлечения настурана необходим большой расход собирателя, вызывающий практически полное извлечение минералов.

Для повышения селективности флотации настурана было изучено влияние различных условий подготовки пульпы и различных регуляторов флотации, из которых наиболее интересными оказались сульфид и силикат натрия. Предварительная кислотная обработка смеси настурана и кварца с последующей отмывкой от кислоты улучшает результаты флотации.

Обработка минеральной смеси олеиновой кислотой при температуре около 80°С с последующим разбавлением ее холодной водой повышает интенсивность флотации настурана и кварца. Ho если такую обработку к затем флотацию проводить в умягченной водей ввести в пульпу перед флотацией достаточное количество сернистого натрия, то селективность флотации настурана резко возрастает. Установлено также полезное слияние сухого измельчения перед флотацией.

Применение перечисток с подачей в пульпу дополнительных количеств силиката натрия позволяет повысить качество концентратов и снизить выход конечных концентратов до 2—5% от материала, поступающего на флотацию, при высоком извлечении.

Разработанный режим был проверен на двух пробах урановых руд. Руда I состояла из 85% кварца, 7% полевого шпата и 5% глинистых минералов. Руда 2 представляла кварцево-полевошпатовые породи с небольшим содержанием карбонатных -минералов. Уран в обеих рудах находился в виде настурана различной степени окисленности. Перед флотацией руды подвергались дешламации. В качестве депрессора минералов пустой породы использовался сернистый натрий (250—300 г/т). В опытах с рудой 2 предварительно флотировался карбонат.

Результаты лабораторных опытов флотации, отнесенные к питанию урановой флотации, приведены в табл. 228.

Такие же результаты были получены и при применении вместо сернистого натрия силиката натрия.

В результате исследований по флотации настурана из искусственных минеральных смесей и из руд показана возможность селективной флотации настурана жирными кислотами в умягченной воде с применением избирательно действующих депрессоров пустой породы — силиката или сульфида натрия.

А.М. Шишов и В.М. Лаксенко флотировали настуран алкил-фосфорными эфирами и их щелочными солями.

Несмотря на весьма высокие извлечения в опытах с чистыми минералами, степень селективности разделения настурана и пустой породы была недостаточна. В связи с этим было изучено влияние различных регуляторов на процесс флотации настурана изооктилфосфорными производными. Лучшие результаты были получены при использовании в качестве регулятора

Флотация с изооктилфосфатом натрия в присутствии реагента ДШ проводилась также и с рудой. Руда состояла из слюдистых сланцев, частично окварцованных и гематитизированных. Основными породообразующими минералами были кварц (-15%), слюды (32%), хлорит (8%), полевые шпаты (5%) и карбонаты (5%). Общее содержание сульфидов (главным образом пирита) не превышало 1—1,5%. Почти весь уран был представлен настураном с крупностью включений от нескольких миллиметров до нескольких микрон. Другие урановые минералы встречались в виде единичных зерен. Содержание урана в руде составляло 0,23%.

После измельчения до —0,15 мм руда подвергалась сульфидной флотации, хвосты сульфидной флотации обесшламливались на лабораторном гидроциклоне по зерну 20 мк, а из песков гидроциклона флотировали уран. При данной крупности измельчения не достигается полного обособления частиц настурана.

Флотация проводилась при pH = 3,3-3,6. Суммарный расход собирателя составлял 1,8 кг/т. Суммарные результаты флотации приведены а табл. 229.
Флотация урановых руд

Из результатов опыта, приведенного в таблице, видна принципиальная возможность получения высокой степени концентрации обособленных зерен настурана при флотации изооктилфосфатом натрия в присутствии реагента ДШ.

Исследования по флотации первичных урановых руд были проведены в Горной школе штата Колорадо с целью найти метод повышения содержания U3O8 в концентрате до 0,25%, что позволило бы значительно увеличить запасы уранового сырья.

Исследованию подвергались низкосортные руды месторождения Биверлодж в провинции Саскачеван (Канада) и руды из округа Джилвин (Колорадо, США), содержащие 0,07—0,10% U3O8.

Руда месторождения Биверлодж содержала 60% кварца, 20% ортоклаза, 10% хлорита, 5% карбонатов и 5% плагиоклаза, пирит, слюду, халькопирит, пироксен, серицит, магнетит, галенит, уранинит. Типичная форма нахождения уранинита в руде — корочки и пленки на лимонитизированных зернах пирита, кварца и кварцево-пиритных сростков. Толщина корочек уранинита 5—10 мк. В классе — 0,15+0,074 мм 90% уранинита находится в виде сростков.

Задачей флотации было выделить в концентрат минералы, носители уранинита, так как уранинит при измельчении раскрывается в недостаточной степени.

Кварц и другие силикаты, выход которых составляет до 80% от руды, почти не содержали уранинита. Депрессия их достигалась добавкой плавиковой кислоты или фтористого натрия.

Селективная стадиальная флотация минералов, связанных с уранинитом, осуществлялась с применением смеси собирателей, состоявшей из трех частей по весу олеиновой и линолевой кислот (как например, реагент Эмерсол 300). трех частей нефтяных остатков и одной части ретролеумсульфонатов (сульфированных нефтепродуктов), например Оронит L. Из этой смеси получали водную эмульсию с содержанием 20—25% активного реагента. Такая эмульсия обладала сильными собирательными свойствами II давала объемистую вязкую пену, в которую увлекались все шламы. На свойства пены благоприятно действовала добавка одной части синтетического реагента Укон 75-Н-1400 на десять частей активных компонентов эмульсин. Натриевая соль лигнинсульфокислоти оказалась хорошим диспергирующим реагентом, повышающим качество концентрата, однако она понижала извлечение.

В основной флотации расход активных компонентов смеси собирателен составлял 5—10 кг/г руды. Реагент добавляли стадиально. Значение pH=6,0 поддерживалось добавкой серной кислоты,

В перечистку концентрата добавляли серную кислоту для поддержания нужного значения pH. В результате подбора соответствующей плотности пульпы и числа очистных флотаций удалось получить содержание 0,22—0,28% U3O8 при извлечении 78—85%.

Опытная установка производительностью около 20 кг/ч состояла из шаровой мельницы, работавшей в замкнутом цикле с классификатором, основной и перечисткой шестикамерных флотомашин Денвер 5. Эмульсию добавляли в контактный чан перед основной флотацией и последовательно в отдельные камеры. Хвосты перечистных операций возвращали в контактный чан.

В табл. 230 приведены результаты флотации руды месторождения Биверлодж.

Из руд района Джилпин (Колорадо) были исследованы руды месторождений Хайлендер и Керолл.

Руда месторождения Хайлендер состоит в основном из микроклина и кварца. В незначительном количестве содержатся полевые шпаты, слюды, хлорит, пирит. Урансодержащий минерал весьма тонко рассеян; предполагают, что это урановая смолка.

Руда из кварцевых жил месторождения Керолл — сильно измененная, каолинизированная, с включениями пирита, прожилками сфалерита и спорадическими включениями галенита в трещинах. Из других минералов в руде содержатся кварц, полевые шпаты, слюды и апатит. Прожилки урановой смолки шириной до 30 мк обнаружены в окварцованном материале.

Лабораторные испытания, проведенные по той же схеме, что и испытания руд месторождения Биверлодж, дали лучшие результаты. Peагентный режим был примерно таким же. Полученные показатели приведены в табл. 231.

В результате проведенных испытаний были сделаны следующие выводы:

1) флотация может служить рациональным методом обработки первичных урановых руд;

2) при обогащении тонковкрапленных уранинитовых руд следует флотировать минералы вмещающих пород — носители уранинита.

В Индии были проведены исследования по флотации бедной урановой руды месторождения Керуадунгри (Южный Бихар), содержавшей уранинит и пирохлор. Руда представляла собой хлоритовые сланцы, в которых помимо урансодержащих минералов присутствовали магнетит, апатит и турмалин. Химический состав руды:

Руда перед флотацией измельчалась до крупности 45% — 0,074 мм. Флотация проводилась с различными собирателями. Результаты опытов приведены в табл. 232.

С помощью олеиновой кислоты, лаурата натрия и нефтяного сульфоната осуществлялась прямая флотация урановых минералов. Флотация с лаурилсульфатом приводила к обратной флотации. Co всеми испытанными катионными собирателями осуществлялась обратная флотация, Лучшие показатели флотации были получены с олеиновой кислотой, с которой и проводились дальнейшие опыты.

Влияние значения pH на флотацию олеиновой кислотой приведено в табл. 233.

Из табл. 233 следует, что урановые минералы хорошо флотируются в кислой среде. Следовательно, активной формой собирателя, по-видимому является недиссоциированная молекула.

Опыты показали, что для определения оптимальной продолжительности перемешивания достаточно 5 мин. Установлено опытным путем, что флотация лучше протекает в разжиженной пульпе при 13% твердого.

Изучение флотации урановых минералов олеиновой кислотой в присутствии таких депрессоров пустой породы, как хлорное железо, экстракт квебрахо и молочная кислота, показало, что только молочная кислота дает устойчивое улучшение качества концентрата, но это происходит за счет значительного снижения извлечения. Хлорное железо и экстракт квебрахо являются еще менее селективными депрессорами, чем молочная кислота. Поэтому рекомендуется проводить флотацию без депрессоров.

В результате проведенной работы установлено, что флотацией с олеиновой кислотой можно получить урановый концентрате содержанием 0,15% U3O8 при извлечении около 80%.

Представляют интерес исследования по флотации урановой руды месторождения Кулампатти (штат Мадрас, Индия). Руда представляет собой ураноносный крупнозернистый гранит, состоящий на 74% из кварца и полевых шпатов. Другими минералами пустой породы являются гранат и слюда. Из тяжелых минералов присутствуют магнетит, циркон, турмалин, окислы железа и рутил. Основными радиоактивными минералами являются фергусонит и уранинит, главным образом первый. Содержание U3O8 в руде составляет 0,067%.

Примерно 95% фергусонита и уранинита раскрываются при измельчении до 0,50—0,25 мм.

Опыты проводились с навесками весом 500 г. В качестве собирателей испытывались олеиновая кислота, олеат натрия, нефтяной сульфонат, смесь олеиновой и линолевой кислот и уксуснокислый лауриламин. Лучшие результаты были получены ее смесью олеиновой кислоты (2 кг/т) и нефтяного сульфоната (1 кг/т) и со смесью олеиновой кислоты (1,6 кг/т), нефтяного сульфоната (0,8 кг/т) и олеата натрия (1,6 кг/т), С первой смесью было получено извлечение 87,0% при содержании в концентрате 0,33% U3U8, а со второй — 85,6% при содержании 0,38% U3O8. Эта тройная смесь и была принята для дальнейших опытов. Оптимальный расход смеси собирателей (при соотношении олеиновая кислота: нефтяной сульфонат: олеат натрия = 2:1:2) составлял 4 кг/г при подаче в два приема: 75% в начале флотации и 25% во второй прием. После каждой подачи собирателя пульпа перемешивалась 15 мин.

Значение pH исходной пульпы было 8,3, а после добавления смеси собирателей — 7,5. Исследования с разными количествами серной кислоты и жидкого стекла для изменения pH показали, что лучшие результаты получаются без добавления этих реагентов (при рН=7,5).

Для повышения качества концентрата и извлечения были проведены опыты с введением перечисток и контрольных операций. При перечистке концентрата без добавления дополнительных реагентов весь материал переходил в пену. Контрольная флотация хвостов основной операции (в которых содержалось 0,01 % U3O8) дала возможность извлечь 60% от оставшегося в хвостах U3O8 в виде концентрата, содержащего 0,07% U3O8. Таким образом, общее извлечение повышается до 90% при снижении содержания в концентрате до 0,3%.

Исследования по флотации отенитовых руд месторождения Маунт-Спокейн, содержащих менее 0,2% U3O8, были проведены в США. Согласно заданию требовалось получить концентрат, содержащий 1% U3O8 при извлечении не ниже 90%.

В ходе исследования выяснилось, что на аргиллитовых разностях, добиться нужных показателей не удалось, однако граниты, содержащие 1,27% U3O8 в виде отенита, обогащались успешно: при содержании в концентрате 11% U3O8 извлечение доходило до 97,8%. Из других пробитого месторождения, содержащих 0,13% U3O8, получен концентрат с содержанием 5% U3O8 при извлечении 93,5%. Неудовлетворительные показатели флотации аргиллитовых руд объясняются тем, что уран содержится в них не в виде отенита, а в виде других минералов, трудно поддающихся флотации. Промежуточное положение по обогати мости занимает третий тип руд этого района — галечные конгломераты, в которых встречаются мелкие валуны частично разложившегося гранита, содержащие вкрапленный отенит.

На аргиллитовых рудах в качестве собирателя использовали реагент R-708 фирмы «Цианамид Ко». Однако этот собиратель оказался пригодным только для флотации отенита при отделении его от силикатов, и показатели на аргиллитовых рудах оказались низкими. В ходе исследований установлено, что более эффективными реагентами для отенита являются жирные кислоты насыщенного ряда, собирательные свойства которых возрастают с увеличением длины углеводородной цепи. Окончательно в качестве собирателя была выбрана наиболее дешевая стеариновая кислота с 18 атомами углерода.

Вначале стеариновую кислоту добавляли в пульпу в виде раствора в циклогексане, газолине, соляровом маслe, керосине, однако при этом получали богатые концентраты при низком извлечении. Затем были испытаны эмульсии стеариновой кислоты. Стеариновая кислота при обычной температуре обладает слабыми собирательными свойствами, но при введении ее в пульпу при повышенных температурах в присутствии углеводородных растворителей она приобретает хорошие собирательные свойства.

Удовлетворительные результаты дала эмульсия следующего состава: 1 часть (по весу) стеариновой кислоты, 1 часть олеата натрия, 1,2 части керосина, 100 частей воды. В некоторых случаях стеариновая кислота успешно заменялась олеиновой. Эмульсия приготовлялась перемешиванием стеариновой кислоты и олеата натрия в горячей воде с добавкой керосина и последующим перемешиванием при одновременном охлаждении.

В пяти опытах, результаты которых приведены в табл. 234, 650 г руды измельчали при добавке 650 см3 воды в лабораторной стержневой мельнице. Часть воды отделяли на фильтре, после чего руда переносилась в сосуд из нержавеющей стали, куда во время перемешивания добавляли едкий натр, затем эмульсию собирателя и силикат натрия. Значение pH доводили до 8,5—9. После этого проводили флотацию в лабораторной машине.

Опыт I проведен с образцом бедной аргиллитовой руды, наиболее трудно флотируемой. Концентраты, получаемые из этой руды, всегда содержали большое количество железистых шламов и разрушенной биотитовой слюды. Низкое извлечение и содержание можно объяснить тонкой вкрапленностью урановых минералов. Опыт 2 проведен с конгломератными рудами. Опыты 3 и 4 проведены с неразложившимися гранитными рудами и опыт 5 —с разложившимися рудами, в которых полевой шпат значительно каолинизирован. Глина в этой руде не мешает получению концентратов с высоким содержанием и хорошим извлечением урана.

При разработке технологических схем извлечения урана из золотоурановых руд Витватерсранда (Южно-Африканская Республика) много внимания было уделено исследованию флотационного процесса. Основные положения, установленные в результате проведенных исследований, сводятся к следующему.

Флотация тухолита с помощью одного вспенивателя (углеродная флотация) позволяет из большинства исследованных руд извлечь 20—30% урана. Этот метод флотации наиболее эффективен ввиду его простоты, дешевизны и возможности получения из хвостов планирования достаточного богатых концентратов.

С применением ксантогената (сульфидная флотация) извлечение урана повышается за счет флотации уранинита и тухолита, которые не флотируют с одним вспенивателем. Извлекаемый при этом в концентрат пирит содержит очень мало урана.

Цианирование руды перед флотацией значительно снижает извлечение урана. Так, при флотации пробы руды до цианирования извлекалось 54,5% урана, при флотации той же руды после цианирования извлечение урана снизилось до 46,1 %.

При использовании аэрофлотов и сульфонатов извлечение урана повышается, но концентрат содержит значительное количество шламов. Наиболее высокое извлечение урана было достигнуто при флотации с олеиновой кислотой и ксантогенатом в умягченной воде после измельчения руды в галечной мельнице. При флотации с олеиновой кислотой и расходе ее I—1,5 кг/т было достигнуто извлечение урана 70—80% при выходе концентрата около 20%. На флотацию с олеиновой кислотой плохо сказывается измельчение руды в стальных мельницах, а также предварительное цианирование руды. Это влияние может быть устранено репульпацией хвостов цианирования с добавкой небольшого количества серкой кислоты, повторной фильтрацией с промывкой и последующей флотацией олеиновой кислотой с расходом ее 1—2,5 кг/г руды.

Флотация с олеиновой кислотой позволяла получить высокое извлечение золота, и поэтому она рекомендуется при одновременном извлечении золота и урана из исходной руды, но она нецелесообразна для флотации хвостов цианирования.

Наиболее эффективным для флотационного извлечения урана из хвостов цианирования является применение сульфонатов совместно с ксантогенатами; при этом может оказаться необходимым предварительное обесшламливание.

Извлечение урана из хвостов цианирования флотацией применяется в настоящее время на трех южноафриканских заводах — Воджелетрунсбалт, Дагафонтейн и Мерриспрут.

На заводе Воджелетрунсбалт хвосты цианирования из старых отвалов и текущей добычи подвергают флотации. В руде текущей добычи основным урановым минералом является уранинит, содержание тухолита незначительно. Уранинит и золото содержатся преимущественно в цементе конгломерата и окружены серицитом и хлоритом, реже — кварцем. Свыше 70% уранинита имеют размер меньше 0,074 мм. Пирит не является носителем урановых минералов.

Хвосты цианирования из старых отвалов подверглись процессам поверхностного окисления на глубину не более 2,5 м. Существенного изменения кислотности раствора не произошло, но в нем нет растворенной CaO, а содержание цианида очень небольшое.

На флотацию поступает шихта, состоящая из 45% хвостов цианирования руды текущей добычи и 55% старых хвостов. Всего в цех флотации поступает около 4600 т в сутки хвостов.

Хвосты цианирования руды текущей добычи поступают в виде пульпы, содержащей цианид 0,014% (в виде KCN); содержание цианида в пульпе хвостов из отвалов изменяется от 0 до 0,0003%.

В табл. 235 приведен состав хвостов цианирования текущей добычи, а в табл. 236 — хвостов из отвалов.

Перед флотацией пульпу подвергают обработке для добычи нейтрализации свободной щелочности и корректировки pH пульпы удаления цианида и корректировки плотности пульпы. Подготовленная пульпа хвостов цианирования текущей добычи поступает в кондиционер, где она смешивается с пульпой хвостов из отвалов. В кондиционере автоматически поддерживается значение рН=5,7 и удельный вес пульпы, равный 1,23.

Из кондиционера пульпа поступает в четыре контактных чана с механическим перемешиванием, куда также подают промпродукт основной флотации и флотореагенты — вторичный бутиловый ксантогенат натрия (50 г/т), вспепиватель Аэрофрос 70 (25 г/т). Аэрофлот 25 (8,4 г/т). Время контакта пульпы с реагентами составляет 32 мин.

Из каждого контактного чана пульпа поступает в группу флотационных машин Фагергрена. Продолжительность основной флотации составляет 16 мин. В основную флотацию дополнительно подают флотореагенты в два приема в камеры № 9 и 17. Общий расход реагентов приведен в табл. 237.

Флотация осуществляется по простой схеме, состоящей из основной и контрольной операции. Из первых 12 камер каждой ниши флотационных машин снимают готовый концентрат. Промпродукт из остальных камер возвращают в начало процесса.

В табл. 238 приведены показатели флотации.


Исследования по флотации карбонатов из урановых руд проводились в Чехословакии с двумя характерными типами руд. Руда первого типа состояла в основном из гнейсов и графитовых кварцитов с прожилками кварца, Карбонаты здесь были представлены доломитами, содержание CO2 составляло около 6%, Руда второго типа состояла главным образом из кальцита, гематита и диабаза, Некарбонатная часть руды была представлена силикатными минералами. Первые же флотационные опыты показали необходимость предварительного выделения графита для уменьшения расхода жирных кислот при флотации карбонатов. Флотацию графитов проводили керосином, трихлорэтиленом, сосновым маслом; для депрессии силикатов использовали жидкое стекло. При исследовании флотации карбонатов в качестве собирателей были испытаны: окисленный керосин, олеиновая кислота, пальмитиновая кислота и жирные кислоты — продукты мыловаренного производства. Опыты показали, что наиболее эффективным собирателем является олеиновая кислота. При расходе олеиновой кислоты 200 г/т в предварительных опытах был получен концентрат с содержанием CO2 20,01% при извлечении 89,2%. Крупность помола 70—80% — 0,074 мм; время флотации 10 мин. Дальнейшими опытами установлено, что оптимальное время флотации составляет 20 мин для обоих типов рул, оптимальная крупность помола 82% — 0,074 мм. Установлен расход олеиновой кислоты: для руд первого месторождения — 200 г/т (содержание CO2 в карбонатном концентрате 14,43%, извлечение 81,80%); для второго месторождения—300 г/т (содержание CO2 в карбонатном концентрате 21,74%, извлечение 93,58%).

После перечистки были получены концентраты с содержанием CO2 25 и 32% при извлечении соответственно 75 и 59%. При проведении опытов на укрупненной установке непрерывного действия был уточнен реагентный режим и получены следующие результаты для руды первого месторождения (табл. 239).

Расход реагентов в этих опытах составил: при флотации графита — жидкого стекла 800 г/т, керосина 650 г/т, трихлорэтилена 1200 г/т, соснового масла 75 г/т; при флотации карбонатов — олеиновой кислоты 600 г/т. Содержание урана в отдельных продуктах флотации примерно одинаково, за исключением графитового концентрата, где оно несколько ниже.

Извлечение пирита из урановых руд осуществляют на руде предприятий Витватерсранда (Южно-Африканская Республика), где на пиритную флотацию поступают хвосты после сернокислотного выщелачивания урана.

Хвосты подвергают репульпации с помощью известкового молока доводят значение pH пульпы до 6, после чего ее направляют в контактные чаны. В чаны подают также сосновое масло (15 г/т) и ксантогенат (70 г/т) и производят перемешивание в течение 5 мин.

Из контактных чанов пульпа поступает на основную флотацию в три нитки флотационных машин Энджитер из 12 камер. Концентрат из первых четырех камер основной флотации перечищают в десятикамерных машинах такого же типа, Промпродукт из остальных камер основной флотации направляют в пятую камеру перечистных машин. Хвосты перечистной флотации возвращают в контактный чан исходной пульпы.

В табл. 240 приведен расход флотореагентов, а в табл. 241 — характеристика продуктов пиритной флотации.


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