Введение к работе
Актуальность работы. Важным и перспективным источником сырья для производства апатитового концентрата являются апатит-штаффелитовые руды. Опыт флотационного обогащения таких руд показывает, что при их обогащении наблюдается существенное снижение показателей, обусловленное усложнением состава и свойств исходного сырья, в наибольшей степени - при вовлечении в переработку гипергенно измененных руд.
В апатит-штаффелитовых рудах содержатся фосфатные минералы с резко измененными механическими и физико-химическими свойствами. Вследствие прошедших экзогенных и. гипергенных процессов нарушается структура и существенно снижается прочность фосфатных и породных минералов, что способствует их интенсивному переходу в шламовые классы. Ошламование фосфатных и породных минералов затрудняет их разделение, что увеличивает потери ценных компонентов и снижает качество концентрата.
Задача эффективного обогащения тонких классов апатит-штаффелитовых руд может быть решена',путем выбора технологических режимов и схем сгущения и селективной' флотации, а также выбора эффективных реагентов-флокулянтов, обеспечивающих интенсивное сгущение шламовых фракций и не оказывающих отрицательного влияния на последующий процесс флотации.
Научной основой для решения поставленной задачи являются разработанные методики исследования состава и свойств дисперсных водно-минеральных систем, позволяющие установить закономерности флокуляции и дефлокуляции в процессах сгущения и селективной флотации апатитсодержащих руд, а также провести научно обоснованный выбор параметров и условий применения реагентов-флокулянтов.
- Поставленная задача- является актуальной для предприятий, решающих задачу вовлечения в переработку труднообогатимых типов апатитсодержащих руд, и ее решение позволит повысить полноту извлечения ценных компонентов и повысить технико-экономические показатели обогащения.
Целью работы является установление закономерностей флокуляции тонких классов апатит-штаффелитовых руд с применением анионных полиакриламидов различной степени ионогенности и обоснование условий процессов сгущения и флотации тонкозернистых классов, обеспечивающих повышение качества апатитового концентрата и извлечения пятиокиси фосфора.
Идея работы. Применение флокулянтов ряда анионактивных сополимеров акриламида с заданной степенью ионогенности, обеспечивающих эффективное сгущение, дефлокуляцию и селективную флотацию тонких классов апатита и штаффелита из апатит-штаффелитовых руд.
Методы исследований. В работе использованы методы химического, микрорентгеноспектрального анализа, микроскопии в проходящем и отраженном
свете, дисперсионного анализа, седиментационных и флотационных исследований, лабораторных и укрупненных технологических испытаний, математического планирования и обработки результатов экспериментов.
Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна.
-
Вскрыты причины увеличения потерь пятиокиси фосфора и снижения качества концентрата при флотационном обогащении апатит-штаффелитовых руд, заключающиеся в вовлечении в переработку экзогенно и гипергенно измененных руд, содержащих склонные к ошламованию апатит и штаффелит, что обуславливает увеличение в 1,7 раза массовой доли труднообогащаемых тонких классов крупности (-5 мкм) минералов в измельченной руде, теряемых в процессах сгущения шламовых продуктов и их последующей флотации.
-
Разработана методика исследования седиментационной устойчивости и флотируемое тонких классов апатит-штаффелитовых руд, позволяющая оценить интенсивность процесса вторичной флокуляции в условиях флотации. Установлены закономерности процесса первичной и вторичной флокуляции при применении анионактивных сополимеров акриламида с акрилатом натрия и показано, что при содержании акрилатных групп в флокулянте более 17 % происходит интенсивное сгущение тонких классов апатита и штаффелита, а при содержании акрилатных групп более 27 % наблюдается интенсивная вторичная флокуляции шламов, снижающая эффективность флотации фосфатных минералов.
-
Установлены количественные зависимости параметров процессов сгущения и флотации шламовых продуктов апатит-штаффелитовых руд при варьировании расхода и строения флокулянтов ряда анионактивных сополимеров акриламида. Показано, что при применении флокулянтов с содержанием ионогенных звеньев от 17 до 27%, расходах от 15 до 25 г/т руды и времени осаждения от 4 до 8 минут достигаются наилучшие показатели по извлечению пятиокиси фосфора (80-85%) и качеству флотационного фосфатного концентрата (36-38%).
-
Научно обоснованы технологический режим и схема обогащения апатит-штаффелитовых руд, включающая операции дробления, предварительной дешламации, измельчения, разделения на песковую и шламовую части, сгущения шламов с применением флокулянта «Праестол 2530» ряда анионактивных сополимеров акриламида с ионогенностью 20%, совмещенную флотацию пескового и сгущенного шламового продуктов с применением в качестве собирателей жирнокислотных фракций талового масла, регулятора среды - кальцинированной соды, регулятора вспенивания - М-246, депрессоров - жидкого стекла и сульфит-спиртовой барды.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются удовлетворительной сходимостью результатов измерений, воспроизводимостью зависимостей выходных параметров при варьировании условий экспериментов, достижением максимальной эффективности процесса
обогащения в экспериментально обоснованных интервалах варьирования ионогенности флокулянта, а также положительными результатами укрупненных технологических испытаний.
Научное значение заключается в разработке методики исследований и установлении закономерностей процессов вторичной флокуляции и зависимостей процессов сгущения и селективной флотации тонких классов апатит-штаффелитовых руд от строения, расхода и условий применения флокулянтов ряда анионактивных сополимеров акриламида с акрилатом натрия.
Практическое значение работы заключается в разработке эффективного технологического режима и схемы и обогащения апатит-штаффелитовых руд, обеспечивающей повышение извлечение пятиокиси фосфора из тонких классов.
Реализация результатов работы.
Разработанные технологический режим и схема флотационного обогащения апатит-штаффелитовых руд прошли укрупненные технологические испытания и включены в техническое задание и проект реконструкции обогатительной фабрики Ковдорского ГОКа.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международном конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, МИСиС, 2011), Международной научно-практической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (Екатеринбург, УГГА, 2012), Международной научно-практической конференции «Плаксинские чтения» (2011-2012), научных семинарах МГГУ (2010-2011).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 работах, из них 4 статьи - в журналах из перечня ВАК Минобрнауки РФ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 130 наименований, содержит 29 рисунков и 22 таблицы.
