4.2. Разработка реагентного режима для флотацииуглистых сланцев  

триллионов тонн [100]. Из сланцев можно получать ряд ценных продуктов, но

необходимо иметь в виду, что их присутствие в рудах вызывает серьезные

затруднения при получении качественных концентратов.

Сланцы - метаморфические горные породы, характеризующиеся

ориентированным расположением породообразующих минералов и

способностью раскапываться на тонкие пластины [94].

из осадочных, так и из магматических пород. Они имеют разнообразный

минеральный состав и делятся на различные группы.

Из обзора литературных данных следует, что проводилось достаточно

мало исследований в области обогащения сланцев.

Обогащение углистых сланцев начало практиковаться в Западной Европе

в конце 1950-х годов [95]. Проведены полупромышленные испытания

комбинированной технологии переработки углистых сланцев, содержащих

элементы: Ni, Zn, Си, Со, Fe, S. Технология включает выщелачивание

измельченной руды при 80°С, при этом происходит окисление сульфидных

минералов. Пульпа после выщелачивания подвергается флотации с получением

серосодержащего концентрата, который перечищается в автоклаве с

получением серы [96]. В работе [97] описывается новая технология

комплексного использования серицито-гранато-кварцевых сланцев на

месторождении Улат. С помощью флотации получают серицитовый концентрат

с массовой долей полезного компонента, равной 45,48%. В цикле удаления

шламов добавляется серная кислота для создания рН=5,5. В качестве

собирателя граната используется амин, а депрессором кварца - жидкое стекло.

Полученные гранатовый и кварцевый концентраты дообогащают на магнитных

сепараторах.

Медьсодержащие сланцевые месторождения в Зангерхаузине (Восточная

Германия) и Люблине (Польша) представлены сульфидами меди и цинка, тонко

вкрапленными в карбонатах, глинистом веществе, кварце и битуме [98].

обогащении данных руд наиболее эффективной является коллективная

флотация сульфидов и битума ксантогенатом. Оптимальное значение рН

составляет 8-10. Из руды, содержащей 0,78% меди и 1,04% цинка, получают

концентрат с массовой долей меди, равной 10,2%, и 19,1% цинка при

извлечении 31% и 45% соответственно. Извлечение меди из концентрата

успешно осуществляется раствором гидроокиси аммония. Экстрагирование

меди экстрагентом Hostarex DK 16 из аммиачного раствора с последующей

обработкой 5%-ной серной кислотой обеспечивает увеличение концентрации

меди в 3 раза. Цинк остается в твердой фазе и может быть извлечен флотацией.

Другая предлагаемая схема обогащения сланцев включает дробление,

двухстадиальное измельчение до -40 мкм, флотацию с перечисткой

концентрата и промпродукта. Полученные концентраты подвергаются

выщелачиванию, фильтрат экстрагируется и раствор медного купороса

подвергается гидролизу. В работе [99] представлена схема обогащения горючих

сланцев, включающая трехстадиальное измельчение, дезинтеграцию,

сепарацию, флотацию, масляную агломерацию и обезвоживание концентрата. В

качестве собирателей сланцев используются аполярные масла или керосин при

расходе 200-700 г/т, в качестве вспенивателя - пропиленгликоль в количестве

200-500 г/т. Для флокуляции ценного компонента применяют полимеры

различного состава. Отделение флокул проводится седиментацией или

флотацией. Стадии флокуляции и флотации могут проводиться в различной

последовательности.

В работах [101, 102, 103] рассмотрено влияние реагентов собирателей и

модификаторов на флотируемость серицито-хлоритовых сланцев. В результате

анализа кристаллохимических особенностей серицита и хлорита и сорбционной

способности плоскостей разлома этих минералов по отношению к молекулам

воды показано, что поверхность измельченных зерен этих минералов должна

состоять как из частично гидрофобных, так и сильно гидратированных

участков.

величины рН обусловлена изменением состояния и, в частности, различной

степенью диссоциации слабокислотных Si-OH и амфотерных А1-ОН групп,

расположенных на торцевых участках, вскрытых при измельчении зерен

исследованных минералов. Минеральную поверхность с адсорбированными на

ней ионами или молекулами модификатора автор предлагает рассматривать как

единую квантомеханическую систему. Величина среднего поля такой системы

зависит от характера сорбирующегося соединения и, изменяясь при

закреплении его, может не только ухудшать, но и улучшать условия сорбции

собирателя. Степень гидрофобности минеральной поверхности при этом

зависит как от соотношения количеств сорбированных ионов или молекул

собирателя и модификатора, так и от эффективности их гидрофобизирующего

или гидрофилизирующего действия. Наиболее эффективное подавление

серицита и хлорита неорганическими модификаторами при применении

анионных собирателей достигается в кислой и нейтральной средах при рН от

2,5 до 7,5. Депрессирующее действие модификаторов в области значений рН,

соответствующих молекулярной адсорбции анионных собирателей

(рН = 2,5-3,5), связано с повышением заряда поверхности исследованных

минералов. Подавление флотации серицита и хлорита в присутствии катионных

собирателей достигается лишь при очень высоких расходах модификаторов.

Небольшие концентрации модификаторов вызывают активацию исследованных

минералов. Поэтому для получения качественных концентратов из руд,

содержащих серицитохлоритовые сланцы, необходимо осуществлять или

предварительное флотационное удаление сланцев из руды, или вводить

операцию перефлотации концентрата при депрессии полезных минералов.

Во флюоритовых рудах Даринского месторождения вмещающая порода

обильно представлена углисто-кварцевыми и углисто-карбонатными сланцами,

которые удаляются в начале технологического процесса.

сланцев используют керосин, в качестве вспенивателя - сосновое масло [73].

Во флюоритовых рудах Суранского месторождения вмещающие породы

по составу, текстуре и структуре близки к углисто-слюдисто-кварцевым

сланцам. Сланцы имеют листоватую, вытянутую форму и состоят, в основном,

из кварца и слюды, сильно насыщенных растительными остатками. Наличие

углистых сланцев в руде вызывает серьезные затруднения при флотации

флюорита, так как они переходят во флюоритовый концентрат. Поэтому

необходимо включить в технологическую схему предварительное

флотационное удаление сланцев из руды, тем самым повысить качество

флюоритового концентрата. Для обогащения сланцев нашли применение

аполярные реагенты.

Аполярные реагенты дешевы, доступны, обладают широким

ассортиментом и высоким эффектом гидрофобизации. Введение их в процесс

позволяет значительно повысить технологические показатели, заменить более

токсичные реагенты менее токсичными, снизить затраты на флотационное

обогащение.

Одними из актуальных вопросов для теории и практики флотации

являются изучение действия аполярных реагентов на пенообразование в

присутствии разных пенообразователей, а также выявление влияния состава

этих реагентов на флотацию. Многими исследователями [51, 52, 104, 125] было

установлено, что пенообразователь может оказывать собирательное действие,

активируя флотацию определенных минералов. Такое действие зависит от

строения и концентрации вспенивателя и собирателя, от свойств данного

минерала и других условий флотации [104]. Молекулы пенообразователя,

образуя с молекулами (ионами) собирателя комплексы, могут усилить

гидрофобизующее действие последних [53]. Кроме того, возможно

дополнительное к собирателю самостоятельное закрепление пенообразователя

на минеральной поверхности и снижение ее общей гидратированности. В

работах [52, 53] показано, что и аполярные собиратели действуют в

присутствии разных пенообразователей по-разному или при правильно

подобранном пенообразователе возрастает собирательная способность

добавляемых углеводородов.

Каждой группе пенообразователей, отличающейся гидрофильной частью

молекулы, соответствует наиболее эффективный класс углеводородов.

Наиболее часто используют парафиновые и ароматические углеводороды.

Пенообразователи способствуют увеличению дисперсности воздуха, меньшему

пеногашению и вызывают дальнейшее снижение поверхностного натяжения,

понижают гидратированность поверхности.

Практика флотации карбонатно-флюоритовых руд на Миндякской

обогатительной фабрике показала, что углистые сланцы достаточно интенсивно

флотируются при повышении температуры пульпы.

эффективности термообработки пульпы проведены исследования, результаты

которых показывают (рис. 4.3), что при повышении температуры пульпы до

30°С выход сланцев и массовая доля флюорита в них увеличивается.

Дальнейшее увеличение температуры пульпы практически не оказывает

влияния на выход сланцев, но способствует повышению массовой доли

флюорита в них.

3

10 15 20 25 30 35 40

Температура, °С

Рис. 4.3. Влияние температуры пульпы на флотацию

углистых сланцев:

выход сланцев; -*— массовая доля флюорита

В табл. 4.1-4.3 приведены результаты исследований, полученные при

флотации углистых сланцев различными маслами, предварительно

эмульгированными и отличающимися по своей вязкости, - трансформаторным,

машинным, соляровым и керосином в присутствии пенообразователей СФК,

РАС, ВКП с расходом 90 г/т.

Результаты флотации сланцев в присутствии СФК (90 г/т)

Примечание.

кальцита - 7,73%.

Таблица 4.2

Результаты флотации сланцев в присутствии РАС (90 г/т)

Примечание. Массовая доля в исходной руде: флюорита - 29,35%,

кальцита - 7,73%.

Результаты флотации сланцев в присутствии ВКП (90 г/т)

Примечание. Массовая доля в исходной руде: флюорита - 29,35%,

кальцита - 7,73%.

Результаты исследований показывают, что наилучшие технологические

показатели при выделении углистых сланцев в пенный продукт при флотации

аполярными собирателями достигаются с применением пенообразователя ВКП.

Флотация сланцев протекает достаточно активно, наблюдается обильная черная

пена. Лучшие результаты получены при использовании солярового масла с

расходом 180 г/т. При этом выход сланцев составляет 8,3%, массовая доля

флюорита - 4,78%) при извлечении 2,06%. Введение небольшого количества

трансформаторного, машинного масел и керосина способствует также

получению пенного продукта с низкой массовой долей флюорита, однако при

этом выход сланцев минимален. При использовании пенообразователей СФК и

РАС удовлетворительные результаты наблюдаются с применением малых

расходов машинного и трансформаторного масел. С повышением расхода

собирателей массовая доля флюорита в сланцах возрастает. Низкие показатели

обогащения углистых сланцев получены с применением керосина и РАС.

Использование трансформаторного и солярового масел с данным

пенообразователем также не дает положительных результатов обогащения.

Результаты флотации сланцев

Таблица 4.4

Примечание. Массовая доля в исходной руде: флюорита - 29,35%, кальцита -

7,73%.

В табл. 4.4 представлены результаты исследований влияния расхода

реагента ВКП при оптимальных значениях собирателя — солярового масла.

Сравнение полученных данных показывает, что наилучшие показатели

обогащения получены при использовании солярового масла в количестве

140 г/т, ВКП - в количестве 150 г/т.

Таким образом, включение в технологическую схему (рис. 4.4)

флотации сланцев при переработке данных руд с нижних горизонтов

позволяет практически полностью удалить углистые сланцы и исключить

загрязнение флюоритового концентрата.

Исходная руда

„Солярка

ВКП

Na2S

PcaF2=19,2%Измельчение

I

Классификация

пески

Na2Si03

Si

Флотация сланцев

пенный продукт

Q1EL

у=9,2%

Перемешивание $=5,19%

Е=2,48%

ОсновнаяCaF2флотация

Na2S

Ni1

1еречистка1

Контрольная I

Na2Si03

пенный продуют

!1еречисткаII

у=72,15%

Р=1,87%

Na2S

Е=7,02%

Перечистка II

7=18,65°/

р=93,2%

Е=90,5%-

Концентрат

Перйчисткя ТУ

Na2Si03

у=81,35%

Р=2,25%

Е=9,5%

Хвосты

Рис. 4.4. Технологическая схема флотации флюоритовой руды на

Миндякской фабрике