книги / Флотационные реагенты

Р а з д е л 4 РЕАГЕНТЫ

ДЛЯ ГОРНО-ХИМИЧЕСКОГО СЫРЬЯ

4.1. РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ФОСФОР- И БОРСОДЕРЖАЩИХ РУД

УДК 622.765.4.06

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОЗДАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕАГЕНТНЫХ РЕЖИМОВ

СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ ГОРНО-ХИМИЧЕСКИХ РУД

ЛД . Ратобыльская , Н.Н. Бойко, БД . Шохин

Горно-химическое сырье отечественных месторождений имеет сложный минеральный состав с близкими физико-химическими свойствами раз­ деляемых компонентов. Текстурно-структурные и физико-химические осо­ бенности этих руд предопределяют ведущую роль в обогащении флотацион­ ного метода.

Решающее значение для достижения высоких показателей флотации гор­ но-химических руд в условиях ухудшения качества сырья и перевода техно­ логических процессов на оборотное водоснабжение имеет создание и использование реагентов-собирателей заданного состава, наиболее полно отвечающего свойствам обогащаемых минералов. Основным реагентомсобирателем для промышленной флотации горно-химических руд были гал­ ловые масла и собирательные смеси на их основе сложного и непостоян­ ного состава, что является одной из главных причин сравнительно низких показателей обогащения.

С целью разработки научно-обоснованной и более эффективной реагент­ ной рецептуры для флотации горно-химических руд исследования развива­ лись в следующих направлениях:

установление взаимосвязи между кристаллохимическими и физико­ химическими свойствами минералов и реагентов;

изыскание и разработка новых реагентов и реагентных режимов; совершенствование существующих реагентных режимов на действую­

щих предприятиях; исследование синтеза новых реагентов-собирателей с высокой флота­

ционной активностью и избирательностью.

При изучении кристаллохимических и физико-химических свойств разделяемых минералов и механизма действия реагентов выявлены раз­ личия в тонкой структуре минералов и научно обоснована перспектив­ ность применения в качестве реагентов-собирателей ПАВ гетерополяр­

гидрофильные полимеры органического (КМЦ, сульфит-спиртовая барда и др.) и неорганического (полифосфорные соли, жидкое стекло и др.) происхождения.

Для флотации фосфорсодержащих руд наиболее перспективными реаген­ тами-собирателями являются азотсодержащие полифункциональные орга­ нические соединения. Наличие в молекуле подобных соединений карбо­ ксильной и аминоили иминогрупп позволяет их использовать при флота­ ции в широком диапазоне рН среды и температуры пульпы. Применение этих ПАВ — качественно новый шаг в стандартизации реагентов-собира­ телей.

Для достижения дальнейшего прогресса при флотационном обогащении руд горной химии необходимо обеспечить отрасль высококачественными флотационными реагентами-собирателями заданных свойств и состава. Ре­ шение данной проблемы возможно в результате исследований направлен­ ного синтеза органических продуктов с заданными свойствами и более широкого применения новых реагентов.

С целью оптимизации реагентного режима флотации апатита проведе­ ны лабораторные испытания новых реагентов из класса Ы-содержащих ПАВ, отличающихся составом ацильных радикалов и структурой исход­ ных аминокислот (ААК-1,2,3,4), а также модифицированные карбоно­ вые кислоты (МКК-1,2,3). Эксперименты проводили на пробе хибинской апатит-нефелиновой руды текущей и перспективной добычи с содержани­ ем 16,5-14,7% Р20 5.

В качестве эталона сравнения был принят реагентный режим, практи­ куемый в настоящее время на обогатительных фабриках ПО "Апатит” , включающий собирательную смесь мыл, жидкое стекло и ОП-4. В таблЛ приведены результаты флотации апатит-нефелиновой руды новыми реаген­ тами. Для оценки технологических свойств трехфазных пен нами введен коэффициент К, представляющий собой отношение объема образующей­ ся пены к весу пенного продукта.

Из практики работы АНОФ-2 известно, что существующий реагентный режим при флотации апатит-нефелиновой руды на свежей воде обеспечи­ вает получение высокоминерализованной, легко разрушаемой и хорошо транспортируемой пены. При этом коэффициент пенообразования К ра­ вен 3-3,5.

Из табл. 1 видно, что испытанные реагенты на свежей воде обеспечи­ вают высокие технологические показатели флотации апатит-нефелиновых руд и хорошие свойства пены. Реагент таллактам обеспечивает .получе­ ние концентратов с содержанием 39,4—39,64% Р20 5 при извлечении 92,4- 93,7%. Объем образующейся пены даже в отсутствие реагента ОП-4 мень­ ше, чем при стандартном режиме, а добавки 10-20 г/т ОП-4 уменьшают объем пены в 2 раза.

Высокая эффективность установлена при флотации апатит-нефелино­ вой руды реагентом-собирателем ААК-4. Он обеспечил при высоком ка­ честве концентрата 40,05—40,25% Р20 5, извлечение 94,4-90,7%. А обра­ зующийся объем пены даже в отсутствие реагентов-регуляторов в 3 ра-

Лабораторный опыты флотации апатит-нефелиновой руды 'Хибинского месторожде­ ния на свежей воде новыми реагентами-собирателями

за меньше, чем при стандартном режиме, что свидетельствует о возмож­ ности упрощения реагентного режима флотации.

Реагенты класса М-ациламинокислот (ААК-1, ААК-2, ААК-3) обеспечи­ вают высокую избирательность флотации при хорошем качестве пены. Реагенты-собиратели типа МКК также обладают высокой избирательно­ стью: получены концентраты с содержанием 39,95-40,5% Р20 5 при из­ влечении 91-95,2%.

Эти опыты послужили основанием для испытания новых реагентов при флотации на оборотной воде АНОФ-2.

Результаты опытов флотации в оборотной воде, приведенные в табл. 2, показывают, что процесс обогащения протекает с высокими технологи­ ческими показателями. Однако при применении стандартного реагентно­ го режима флотация сопровождается повышенным пенообразованием, что, как показала практика работы АНОФ-2, затрудняет ведение процесса в промышленных условиях и ограничивает использование оборотной воды до 60-70%.

Так, перевод АНОФ-2 на оборотное водоснабжение с использованием стандартного реагентного режима привел к резкому снижению товарного извлечения Р2О5. Основной причиной снижения технологических показа­ телей при полном водообороте является увеличение соле- и шламосодержания в сливе хвостохранилища, а также остаточной концентрации орга­ нических веществ в оборотной воде в связи с широким диапазоном колебаний расхода реагентов-собирателей.

Флотация апатит-нефелиновых руд на оборотной воде при использова­ нии новых реагентов-собирателей протекает с высокой избирательностью,

Лабораторные опыты флотации апатит-нефелиновой руды новыми реагентамисобирателями на оборотной воде АНОФ-2

С целью оптимизации реагентного режима флотации апатита в условиях замкнутого водооборота проведены укрупненные и промышленные испы­ тания новых реагентов.

Укрупненные испытания проводились на опытной установке произво­

Р20 5 с хорошими технологическими свойствами пены. Расход собирате­ ля составлял 100—120 г/т, жидкого стекла — 40—35 г/т.

При флотации реагентом-собирателем МКК-3 были получены концен­ траты с содержанием 39,75—40,3% Р20 5 при извлечении 90,4—88,4% Р20 5. Расход собирателя составил 150—200 г/т, жидкого стекла — 100—50 г/т. Флотационная пена обладает повышенной хрупкостью, что затрудняло устойчивое ведение процесса. Улучшение технологических свойств пены достигалось добавлением к реагенту МКК-3 омыленного сырого таллового масла.

Промышленные испытания проводились на четырех секциях АНОФ-2 ААК-4 был испытан в виде слабокислого (рН 5,5—6) и щелочного (рН 10,5—11,6) растворов, приготовленных при температуре 20°С. Во время испытаний реагента-собирателя ААК-4 было переработано 100 тыс. т ру­ ды при 100%-ном водообороте.

Испытания показали возможность получения кондиционных апатито­ вых концентратов с содержанием 39,4-39,8% Р20 5 при извлечении 9 3 - 94%. Флотационная пена характеризуется высокой минерализацией, лег­ кой разрушаемостью и хорошей транспортируемостью.

Расход реагента-собирателя ААК-4 при установившемся режиме со­ ставляет 80—90 г/т, жидкого стекла — 25—40 г/т. Применение нового реагента исключает использование ОП-4 и значительно сокращает расход жидкого стекла (в 2,5—4 раза).

Способ приготовления растворов ААК-4 в отличие от фабричной собира-

тельной смеси очень прост, не требует подогрева паром и омыления. При флотации реагентом МКК-3 в промышленных условиях с 100%-ным исполь­ зованием оборотной воды получен концентрат с содержанием 39,38% Р20 5 при технологическом извлечении 90,36% из руды с содержанием 16,13% Р20 5.

Процесс флотации при применении реагента-собирателя МКК-3 протекал неустойчиво и трудно поддавался регулировке, поэтому реагент в чистом виде не может быть рекомендован для промышленного внедрения. При­ менение реагента-собирателя МКК-3 в смеси с талловым маслом позволило повысить стабильность и показатели процесса флотации.

При флотации смесью МКК-3 и омыленного таллового масла в соотноше­ нии 9:1 в условиях 100%-ного использования оборотной воды получен кон­ центрат с содержанием 39,50% Р20 5 при технологическом извлечении 93,13% Р20 5 из руды с содержанием 15,9% Р20 5, При этом расход жидкого стекла составлял 50 г/т, смеси МКК-3 и СТМ (9:1) — 150 г/т. Применение реагента ОП-4 полностью исключено.

Для флотационного выделения апатита из бедных руд сложного силикат­ но-карбонатного состава потребовалась разработка принципиально новых реагентных режимов флотации. Экспериментальную апробацию получили реагенты-собиратели типа ААК и ПАВ гетерополярного строения с солидо-

фильной группой ^ Р 0 4—

Использование традиционных карбоксильных собирателей не позволяло получать кондиционные апатитовые концентраты из высококарбонатных руд Селигдарского, Восточносаянского, Новополтавского, Ковдорского месторождений. В результате исследований, проведенных ГИГХСом, ИМРом и КФАНом, показано, что использование новых реагентов обеспе­ чивает прямую флотацию апатита в щелочной среде.

Наибольший интерес представляет применение таллактама при флота­ ции новополтавских карбонатитов и селигдарских руд, обеспечивающее получение концентратов с содержанием 36—39% Р20 5 при извлечении 65—75% [1]. При флотации восточносаянских карбонатитов положитель­ ные результаты получены с использованием эфиров фосфорной кисло­ ты [2].

Для флотации апатита из руд Селигдарского месторождения разработан способ флотации, предусматривающий применение смеси реагентов-собира­ телей ИМ-50 и ИМР-25 (типа таллактам) в соотношении 1:1 в присутствии комплексного реагента-регулятора, включающего сульфит-спиртовую барду. При флотации в этом режиме из руды с содержанием 5—6% Р20 5 получены концентраты с содержанием 36-39% Р20 5 при извлечении 65-70% [3].

Высокую селективность флотации апатита из ковдорских форстериткарбонатных руд показал реагент на основе фосфоновых кислот — фло- тол-7,9. Полупромышленные испытания флотола-7,9 в сочетании со вспенивателем Т-80 показали возможность получения апатитовых концентратов с содержанием 37,4—40,2% Р20 5, 3,1-1,3% М§0 при извлечении 75,4 и 68,8% Р2Ов соответственно. При применении стандартного реагентного режима (сульфатное мыло и алканоламид) получен.концентрат с содер­ жанием 36,6% Р20 5 и 5% М§0 при извлечении 69,8% Р20 5.

обогащения горно-химических руд пониженного качества и в условиях замкнутого водооборота на действующих предприятиях, а также расшире­ ние сырьевой базы за счет вовлечения в переработку руд новых место­ рождений.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.А.с. 839570 (СССР). Способ флотации фосфорсодержащих руд / Ратобыльская Л.Д., Моисеева Р.Н., Убизкая Л.И. и др. Заявл. 07.09.79, № 2819657/22-03* Опубл. в Б.И., 1981, № 23; МКИ В 03.

Ъ. Ратобыльская Л .Д., Ж аворонок В.И., Вдовиченко Н.Н. и др. Применение фосфоксильных собирателей и спиртов для повышения эффективности флотации трудно-

Опубл. в Б.И., 1980, № 13; МКИ В 03.

УДК 622.765 + 622.364

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РЕАГЕНТОВ-СОБИРАТЕЛЕЙ

НА ОСНОВЕ МАЦИЛИРОВАННЫХ АМИНОКИСЛОТ

ЛД . Ратобыльская , Р.Н. Моисеева, А.П. Михалкин, З.П. Рослова, А.Ю. Бойко, В.В. Жарков, Л.А. Королева, И.Г. Рыбалка, П.П. Гнатюк, В.А. Малый, Н.А. Шаронова

В последние годы все более широкое использование в качестве реаген­ тов-собирателей при флотации фосфорсодержащих руд находят такие известные поверхностно-активные вещества, как Ы-ациламинокислоты.

Для выявления зависимости между структурными особенностями моле­ кул М-ациламинокислот и их флотационными свойствами нами были синтезированы производные на основе семи наиболее доступных амино­ кислот С2 -С 6. В качестве ацилирующих реагентов использовались инди­ видуальные высшие карбоновые кислоты С14—С18 ;з. Продукты синтези­ рованы известным методом — конденсацией аминокислот хлорангидридами карбоновых кислот.

Продукты идентифицированы элементным анализом, методами тонко­ слойной хроматографии, УФ-ИК, ЯМР1 3С-спектроскопии. М-Ациламино- кислоты имеют максимальное поглощение ХМа к с ( ^ м а к с ) < 215 ( < 200). Наиболее характеристические полосы поглощения колебаний функцио­ нальных групп в ИК-области (см“1 ) : ^ н — 3000; ^0 = 0 -1720 (кар­ боксильная группа), 1>с=о—1690-166013С (пептидная связь). Хими­ ческие сдвиги, характеризующие поглощение ядер различных функцио­ нальных групп (м.д.): 176-172 (карбоксильная группа), 131 (олефиновая связь), 38 (Ы-замещение), 36-24 (метиленовые группы).

Оценка коллоидно-дисперсных свойств, проведенная по изотермам поверхностного натяжения, скорости пенообразования и пеноразрушения водных растворов показала, что синтезированные Ы-ациламинокислоты (ААК) являются эффективными ПАВ.

С целью решения вопроса создания производства отечественного реаген­ та-собирателя селективного действия, который обладает высокой флота­ ционной активностью, НИИхимполимером и ГИГХСом была разра­ ботана промышленная технология получения реагента типа ААК на основе И-ацилированных аминокислот взаимодействием натриевой соли 6-аминогексановой кислоты с доступными для промышленного производства высшими карбоновыми кислотами. Основой разработки послужил известный способ получения М-ацилированных аминокислот

[И- Исследована и показана возможность использования в качестве ацили*

рующих агентов смеси природных и синтетических кислот. Процесс произ водетва реагента ААК осуществляется по периодической схеме. Вс< используемое в процессе оборудование является стандартным и выпуска­ ется серийно отечественной промышленностью.

Разработаны методы аналитического контроля процесса на всех стадиях и выданы рекомендации по выбору материалов, основного техно­ логического оборудования, механизации, автоматическому контролю процесса производства реагента ААК. Определены пожаровзрывоопасные и токсикологические свойства сырья, промежуточных продуктов и гото­ вого продукта.

Реагенты-собиратели типа И-ацилированных аминокарбоновых кислот (ААК) эффективны при флотации апатит-карбонатных руд. Селективность отделения апатита от карбонатов, в особенности от доломита, усиливается при применении сочетаний Ы-ацилированных и алкилгидроксамовых кислот в присутствии сложного полимерного модификатора.

Из труднообогатимых огипсованных апатит-доломит-силикатных руд Селигдарского месторождения высококачественный апатитовый концент­ рат получается только при флотации смесью ААК на основе жирных кислот таллового масла (таллактам) или легкого таллового масла (ИМР-25) с реагентом ИМ-50 [2].

В лабораторных условиях флотация обесшламленной руды (проба № 40), содержащей 5,6% Р20 5 и 17,5% М§0, на свежей умягченной воде протекает с получением концентратов, содержащих 38—39% Р20 5 при извлечении 65-70%. Присутствие в руде водорастворимого сульфата кальция повышает жесткость пульпы, поэтому требуется связывание катионов жесткости.

Укрупненные испытания технологии флотации апатитовой руды Селиг­ дарского месторождения смесью ААК и алкилгидроксаматов проведены ГИГХСом и ИМРом на установке непрерывного действия производитель­ ностью 60 кг/ч. Руда измельчалась до —0,2 мм* с остатком на сите 0,15 мм 8—14%.

Флотация производилась по схеме с четырьмя перечистками концентрата и контрольной флотацией хвостов в замкнутом цикле с промпродуктами. Первоначально испытывалась флотация с предварительным обесшлампиванием измельченной руды и промпродукта I перечистки на свежей воде,

Т а б л и ц а 1

Содержание Мацилированных производных 6-аминогексановой кислоты в модификациях отечественных реагентов типа ААК

введен коэффициент ценообразования К, представляющий собой отношение объема образующейся пены (в см3) к весу пенного продукта (в г .). Опыты флотации осуществлялись по схеме замкнутого цикла, включающей основ­ ную, контрольную и три перечистные операции. Реагенты-собиратели испытывались в виде 2%-ных водных растворов.

Как видно из данных табл. 2, испытанные реагенты при флотации на свежей воде обеспечивают высокие технологические показатели флотации и хорошие свойства пены. Флотация апатит-нефелиновой руды с использо­ ванием новых реагентов-собирателей протекает с высокой избиратель­ ностью, обеспечивая получение апатитовых концентратов с содержанием 39,4-39,8% Р20 5 при извлечении 94,9-96,3%, при хорошем качестве фло­ тационной пены.

Лабораторные опыты послужили основанием для проведения полу­ промышленных и промышленных испытаний новых реагентов-собирателей. Для проведения полупромышленных испытаний были приготовлены опытные партии реагента ААК с использованием в качестве исходного сырья е -капролактама и технических жирных кислот. Последние в настоя­ щее время используются в качестве одного из компонентов собирательной смеси на ОФ-2 и поэтому в будущем могут быть использованы в качестве реального сырья при производстве одной из модификаций реагента типа ААК.

Укрупненные испытания проведены на опытно-промышленной установке производительностью 3,2—3,5 т/ч с полным использованием оборотной