Широкоиспользуемые в России классические методы обогащения железосодержащих руд не позволяют обогащать попутно добываемые окисленные кварциты. Данный вид руды направляется сразу в отвал. Содержание железа (в основном это гематитовая фракция) в окисленных кварцитах может достигать 40 %. В мировой практике [1] для обогащения магнетит-гематитовых руд используют комбинированные (магнитно-флотационные) методы обогащения. В результате мокрой магнитной сепарации (ММС) получаются ООХ и магнетитовая фракция. Флотационным методом обогащают как ООХ, так и окисленные кварциты, которые схожи по составу. Анализ технологических схем [2] показывает, что чаще всего при обогащении ООХ используют обратную катионную флотацию. В качестве собирателей, как правило, используют высшие алифатические амины или их смеси, а в роли депрессоров выступают реагенты, препятствующие прилипанию пузырьков воздуха к поверхности железосодержащих минералов. Целью данной работы является изучение влияния различных видов собирателей и депрессоров на флотацию ООХ МГОКа.
Для достижения цели были решены следующие задачи:
- определены физико-химические характеристики ООХ МГОКа;
- в лабораторных условиях проведен подбор собирателей и депрессоров, установлен оптимальный реагентный режим флотации.
Химические, минералогические и гранулометрические характеристики исследуемых общих отвальных хвостов представлены в табл. 1, 2, 3.
Таблица 1
Химический состав общих отвальных хвостов в пересчете на оксиды, %
Fe2O3 |
FeO |
SiO2 |
MgO |
CaO |
K2O |
Na2O |
Al2O3 |
P2O5 |
SO3 |
CO2 |
ППП |
30,4±1 |
2,4±0,5 |
59,7±2 |
2,8±0,5 |
1,8±0,3 |
1,6±0,3 |
0,4±0,1 |
0,3±0,1 |
0,3±0,1 |
0,05±0,1 |
0,3±0,1 |
3,9±0,5 |
Таблица 2
Минералогический состав отвальных хвостов, %
Гематит |
Магнетит |
Гидроксиды железа |
Силикаты |
Рудные карбонаты |
Нерудные карбонаты |
Апатиты |
Кварц |
Прочие |
26,2±1 |
1,1±0,3 |
3,9±0,5 |
16,2±0,7 |
5,7±0,5 |
2,2±0,3 |
0,5±0,1 |
43,6±2 |
0,7±0,1 |
Таблица 3
Гранулометрический состав отвальных хвостов, %
Класс крупности, мм |
+1,2 |
-1,2+0,23 |
-0,23+0,16 |
-0,16+0,074 |
-0,074+0,044 |
-0,044 |
Итого |
Выход, % |
1,2 |
4,8 |
2,7 |
8,6 |
7,9 |
74,8 |
100 |
Общие отвальные хвосты МГОКа – это мелкодисперсные отходы; содержание гематита в хвостах свыше 26 %, а кварца – порядка 43 %. Модуль крупности значительно меньше единицы, около 84 % частичек меньше 0,074 мм. Методом БЭТ была определена общая удельная поверхность исследуемого вещества, которая составляет 1,7 м2/г.
В качестве собирателей исследовались ацилированные флотореагенты типа ФЛОН (НПП «Химпромсервис»), талловые оксиэтилированные амины, высший алифатический амин (додециламин) и низший алифатический амин (октиламин). За эталон собирателя брали РА-14 (изодецилоксипропиламин), используемый на МГОКе. В качестве депрессоров исследовали суперпластификаторы (С-3, реотан, Melment), которые, по литературным данным [3-6], хорошо сорбируются на железосодержащих минералах, а на оксидах кремния их сорбция незначительна. В роли депрессоров также использовали крахмал, неонол, глицерин, таннин и кокоалкилбензилдиметиламмоний хлорид (КАБДАХ).
Лабораторные исследования проводились на флотационной машине с автоматическим регулированием числа оборотов импеллера, количества подаваемого воздуха, температуры пульпы и скорости съема пены. Флотация осуществлялась в камере объемом 1 л, загруженность пульпы – 48 % ООХ, расход подаваемого воздуха – 0,4 м3/ч, температура пульпы колебалась от 21 до 22 0С. Характер поверхности кварца регулировали 1 М раствором NaOH, доводя рН среды в пульпе до 8,5-11. Флотационный процесс осуществлялся по следующей схеме (рис. 1).
Рис. 1. Схема флотационного обогащения ООХ МГОКа в лабораторных условиях
Контролировалось содержание оксидов железа и кремния в исходном продукте (питание флотации), камерном продукте (концентрат) и хвостах флотации. Результаты экспериментов представлены в табл. 4, 5.
Таблица 4
Сводные данные результатов флотации с разными собирателями (в качестве депрессора использовали крахмал, 300 г/т)
№ п/п |
Наименование собирателя |
Концентрация собирателя, г/т |
Выход концентрата (камерного продукта), % |
Содержание оксидов в камерном продукте, % |
Коэффициент эффективности1 |
Выход пенного продукта, % |
Содержание оксидов в пенном продукте, % |
||
Fe2О3 |
SiO2 общ. |
Fe2О3 |
SiO2 общ. |
||||||
1 |
ФЛОН2 |
60 |
89 |
35 |
58 |
0,53 |
9 |
24 |
66 |
100 |
80 |
38 |
55 |
0,55 |
20 |
24 |
67 |
||
150 |
76 |
40 |
53 |
0,57 |
24 |
22 |
69 |
||
200 |
70 |
43 |
50 |
0,60 |
30 |
23 |
68 |
||
250 |
56 |
49 |
41 |
0,67 |
44 |
26 |
67 |
||
300 |
43 |
50 |
40 |
0,54 |
58 |
29 |
64 |
||
350 |
43 |
47 |
43 |
0,47 |
58 |
28 |
65 |
||
2 |
РА-14 |
60 |
82 |
43 |
51 |
0,69 |
18 |
23 |
68 |
100 |
71 |
42 |
51 |
0,58 |
31 |
24 |
68 |
||
150 |
58 |
41 |
51 |
0,46 |
43 |
24 |
68 |
||
200 |
48 |
54 |
37 |
0,70 |
53 |
26 |
67 |
||
250 |
40 |
58 |
31 |
0,75 |
61 |
26 |
67 |
||
300 |
34 |
53 |
34 |
0,53 |
66 |
30 |
64 |
||
350 |
21 |
55 |
35 |
0,33 |
79 |
29 |
64 |
||
3 |
Ацетат додециламина |
60 |
78 |
41 |
53 |
0,60 |
22 |
25 |
66 |
100 |
71 |
40 |
52 |
0,55 |
29 |
24 |
67 |
||
150 |
63 |
46 |
46 |
0,63 |
38 |
23 |
68 |
||
200 |
50 |
48 |
42 |
0,57 |
50 |
28 |
66 |
||
250 |
40 |
52 |
38 |
0,55 |
60 |
32 |
62 |
||
4 |
Талловый оксиэтилированные амины |
150 |
89 |
36 |
58 |
0,55 |
22 |
27 |
62 |
200 |
80 |
34 |
59 |
0,46 |
9 |
30 |
59 |
||
250 |
76 |
34 |
59 |
0,44 |
10 |
31 |
58 |
||
5 |
Ацетат октиламина |
60 |
70 |
34 |
59 |
0,41 |
3 |
28 |
58 |
100 |
56 |
35 |
58 |
0,34 |
6 |
28 |
58 |
||
150 |
43 |
41 |
53 |
0,33 |
36 |
26 |
65 |
||
200 |
43 |
37 |
57 |
0,28 |
31 |
28 |
62 |
||
250 |
82 |
43 |
49 |
0,72 |
36 |
26 |
66 |
Примечания:
1 Отношение масс Fe2О3 к SiO2 общ. в концентрате, умноженное на выход концентрата.
2 При добавлении в систему модификатора процесса флотации на основе жирных спиртов и концентрации собирателя 250 г/т значительно увеличивается выход концентрата, а качественные показатели флотации значительно улучшаются.
Графики зависимости контрольных показателей от концентрации собирателей представлены на рис. 2, 3.
Как свидетельствуют данные таблиц и графиков, талловые оксиэтилированные амины и ацетат октиламина оказались неэффективными. Ацетат додециламина и флотореагент типа ФЛОН показали хорошие результаты как собиратели, однако они несколько уступают эталону – РА-14.
Рис. 2. Содержания Fe2O3 в камерном продукте в зависимости от концентрации собирателей
Рис. 3. Сводный график зависимости содержания SiO2 в камерном продукте от концентрации собирателя
Таблица 5
Сводные данные результатов флотации с разными депрессорами (концентрация собирателя 300 г/т)
№ п/п |
Наименование депрессора |
Наименование собирателя |
Концентрация депрессора, г/т |
Выход концентрата (камерного продукта), % |
Содержание оксидов в камерном продукте, % |
Коэффициент эффективности1 |
Выход пенного продукта, % |
Содержание оксидов в пенном продукте, % |
||
Fe2О3 |
SiO2 общ. |
Fe2О3 |
SiO2 общ. |
|||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
1 |
Крахмал |
РА-14 |
300 |
34 |
53 |
34 |
0,53 |
66 |
30 |
64 |
400 |
41 |
49 |
42 |
0,48 |
59 |
30 |
64 |
|||
500 |
44 |
57 |
34 |
0,74 |
56 |
24 |
69 |
|||
ФЛОН |
300 |
45 |
50 |
37 |
0,61 |
50 |
33 |
60 |
||
400 |
54 |
45 |
45 |
0,54 |
55 |
34 |
62 |
|||
500 |
55 |
56 |
35 |
0,88 |
44 |
25 |
67 |
|||
2 |
Неонол2 |
РА-14 |
1000 |
17 |
45 |
44 |
0,17 |
83 |
33 |
59 |
ФЛОН |
27 |
40 |
52 |
0,21 |
73 |
33 |
60 |
|||
3 |
Глицерин |
РА-14 |
300 |
44 |
42 |
42 |
0,44 |
56 |
33 |
60 |
ФЛОН |
44 |
40 |
50 |
0,35 |
56 |
29 |
63 |
|||
4 |
Таннин |
РА-14 |
300 |
42 |
43 |
41 |
0,44 |
58 |
35 |
59 |
ФЛОН |
15 |
40 |
51 |
0,12 |
85 |
31 |
61 |
|||
5 |
КАБДАХ |
РА-14 |
300 |
14 |
38 |
42 |
0,13 |
86 |
34 |
60 |
ФЛОН |
13 |
36 |
44 |
0,11 |
87 |
34 |
59 |
|||
6 |
С-3 |
РА-14 |
300 |
21 |
39 |
50 |
0,16 |
79 |
34 |
59 |
ФЛОН |
300 |
66 |
39 |
56 |
0,46 |
33 |
28 |
62 |
||
7 |
Реотан |
РА-14 |
300 |
41 |
41 |
50 |
0,34 |
59 |
35 |
58 |
ФЛОН |
19 |
41 |
45 |
0,17 |
81 |
31 |
61 |
|||
8 |
Melment |
РА-14 |
300 |
67 |
44 |
49 |
0,60 |
33 |
31 |
61 |
ФЛОН |
28 |
40 |
55 |
0,20 |
72 |
29 |
60 |
Примечания:
1 Отношение масс Fe2О3 к SiO2 общ. в концентрате, умноженное на выход концентрата.
2 При меньших концентрациях флотационный процесс не идет.
Депрессоры С-3, реотан, melment, неонол, глицерин, таннин и КАБДАХ проявили слабую активность. Наибольшим депрессорным действием обладает крахмал.
Для улучшения качества концентрата в процесс флотации введены перечистки (рис. 1). Данные флотации с перечистками представлены в табл. 6.
Таблица 6
Сводные результаты флотации с перечистками продуктов (в качестве депрессора использовали крахмал, 450 г/т)
№ п/п |
Наименование собирателя |
Концентрация собирателя, г/т |
Выход концентрата (камерного продукта), % |
Содержание оксидов в камерном продукте, % |
Коэффициент эффективности1 |
|
Fe2О3 |
SiO2 общ. |
|||||
1 |
ФЛОН |
250 |
26 |
61 |
16 |
0,99 |
2 |
РА-14 |
250 |
24 |
60 |
18 |
0,80 |
Примечание:
1 Отношение масс Fe2О3 к SiO2 общ. в концентрате, умноженное на выход концентрата.
В результате проведенных экспериментов сделаны следующие выводы:
В качестве реагента собирателя обратной катионной флотации общих отвальных хвостов МГОКа целесообразно использовать флотореагент типа ФЛОН с модификатором процесса флотации на основе жирных спиртов, показавший наилучший результат, и флотореагент PA-14. Оптимальная концентрация данных реагентов собирателей составляет 250-300 г/т.
Анализ графиков (рис. 1, 2) показывает отсутствие прямой зависимости контрольных показателей флотации от увеличения концентрации флотореагентов собирателей.
В качестве реагента-депрессора ионов железа рекомендовано использовать гидролизованный крахмал, оптимальная концентрация которого составляет 450-500 г/т.
Для получения товарного продукта с содержанием оксидов железа порядка 60 % из общих отвальных хвостов МГОКа необходимо включение в технологическую схему флотации перечисток, количество которых зависит от исходного состава ООХ. Данная технология также может быть рекомендована для получения товарного железосодержащего продукта из окисленных кварцитов, состав которых близок к составу ООХ. Окисленные кварциты в настоящее время не обогащаются, а сбрасываются в отвалы, оказывая негативное воздействие на окружающую среду [7-8].
Рецензенты:
Павленко В.И., д.т.н., профессор, директор Института строительного материаловедения и техносферной безопасности (ИСМиТБ), заведующий кафедрой «Неорганическая химия», Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород;
Лопанов А.Н., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности», Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород.
Работа поступила в редакцию 10.06.2014.
Библиографическая ссылка
Шаповалов Н.А., Крайний А.А., Городов А.И., Макущенко И.С. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СОБИРАТЕЛЕЙ И ДЕПРЕССОРОВ НА ФЛОТАЦИЮ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ МИХАЙЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9-2. – С. 318-323;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34846 (дата обращения: 17.08.2024).