СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ВЫСОКОШЛАМИСТЫХ КАЛИЙСОДЕРЖАЩИХ РУД

Изобретение относится к технологии флотационного обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения руд, преимущественно калийных.

Известен способ обогащения калийсодержащих руд, включающий дробление, классификацию, измельчение, обесшламливание и последующую флотацию хлористого калия, при этом перед обесшламливанием суспендированную руду с плотностью 60-70% твердого направляют на дезинтеграцию (оттирку). Руда после дезинтеграции подвергается обесшламливанию гидромеханическими способами либо двухстадийной флотацией. Из обесшламленной руды производится флотация сильвина (Perucca C.F. Potash Processing in Saskatchewan - a Review of Process Technologies//2003, Internet: www.informine.com).

Недостатком данного способа является низкая селективность процесса обесшламливания при содержании в руде более 6% н.о. и, как следствие, повышение потерь полезного компонента со шламами. Оттирке подвергается весь поток руды, идущий на обогащение.

Известен флотационный способ обогащения калийсодержащих руд с высоким содержанием нерастворимого остатка (н.о.), включающий дробление, классификацию, измельчение исходного сырья, кондиционирование рудной пульпы с флокулянтом и собирателем, однопоточное обесшламливание пульпы методом шламовой флотации и последующую сильвиновую флотацию (П. №2132239, МКИ⁶ B03D 1/02, опубл. 27.0699, БИ №18, 1999).

Недостатком данного способа является низкая селективность процесса обесшламливания при содержании в руде более 6% н.о. и, как следствие, повышение потерь полезного компонента со шламами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обогащения калийсодержащих руд, включающий дробление, предварительную классификацию с получением подрешетного продукта -0,7 мм, в котором до 40% н.о. предсоставлено тонкодисперсными аморфными частицами и надрешетного продукта, доизмельчение последнего, классификацию доизмельченного продукта последовательно в две стадии, первую по крупности 1 мм, возврат продукта крупностью +1 мм на доизмельчение, 2-ю стадию классификации подрешетного продукта по крупности 0,7 мм с получением надрешетного продукта крупностью +0,7-1 мм (2-й рудный поток) и подрешетного продукта -0,7 мм, который объединяют с подрешетным продуктом предварительной классификации, раздельное флотационное обесшламливание объединенного (1-го) рудного потока крупностью до -0,7 мм с получением пенного отвального шлама и камерного продукта, из которого флотируют сильвин. Надрешетный продукт 2-й стадии классификации крупностью +0,7-1 мм обесшламливают, а затем флотируют сильвин (П. 2354457, МПК В03В 7/00, опубл. 10.05.2009, БИ №13).

Недостатком данного способа является низкая селективность процесса обесшламливания при содержании н.о. в руде более 10% и, как следствие, повышение потерь полезного компонента со шламами.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение рудной базы для обогащения калийсодержащих руд за счет повышения эффективности обесшламливания руды с массовой долей н.о. до 16%, снижение потерь полезного компонента со шламами и хвостами сильвиновой флотации.

Указанный технический результат достигается тем, что способ обогащения высокошламистых калийсодержащих руд включает дробление, предварительную классификацию с получением подрешетного и надрешетного продуктов, доизмельчение последнего с последующим разделением на два рудных потока, объединение подрешетного продукта второй стадии классификации с подрешетным продуктом предварительной классификации (1-й рудный поток), его обесшламливание с получением пенного отвального шлама и камерного продукта, флотацию сильвина, при этом перед обесшламливанием руду с содержанием до 16% н.о. разделяют на два потока, а предварительную классификацию осуществляют по классу -0,63 мм и двухстадийную классификацию доизмельченного надрешетного продукта по классам -0,63 мм и +0,63-1,2 мм, после чего 2-й рудный поток суспендируют насыщенным раствором до плотности Ж:Т=0,75-0,80, выдерживают в нем не менее 3 минут и после этого направляют на оттирку в режиме интенсивного перемешивания с последующей промывкой рудной суспензии, добавляя насыщенный раствор при перемешивании до плотности суспензии Ж:Т=1,4-1,8, а затем рудную суспензию обрабатывают реагентами, обесшламливают и сгущают до плотности Ж:Т=0,75-0,80, после этого обесшламленный 2-й рудный поток обрабатывают реагентами и объединяют камерным продуктом, а из объединенного рудного потока флотируют сильвин, при этом объединенные потоки пенных шламовых продуктов перед складированием промывают и сгущают.

Шламовый продукт, сгущенный до плотности суспензии Ж:Т менее 1,3, перед складированием промывают недонасыщенным по KCl раствором.

Для приготовления и промывки рудной суспензии используют оборотные, насыщенные по солям руды, растворы калийного производства, а рудный поток крупностью 0,63-1,2 мм, выдержанный в насыщенном растворе, подвергают оттирке не менее 3 минут без использования реагентов и не более 3 минут с использованием реагентов.

Способ поясняется схемой и осуществляется следующим образом.

Дробленую сухим способом руду крупностью до 15 мм и с содержанием до 16% нерастворимого остатка (н.о.) суспендируют оборотным насыщенным раствором калийного производства в массовом соотношении Ж:Т=1,5-2,0 и предварительно классифицируют по классу крупности 0,63 мм на дуговых грохотах с шириной щели 1,2 мм либо на виброгрохотах с получением двух продуктов: подрешетного и надрешетного.

Надрешетный продукт измельчают в стержневой мельнице при Ж:Т=0,8-0,9 и классифицируют на первой стадии по границе разделения 1,2 мм при плотности питания дуговых сит Ж:Т=1,5. Надрешетный продукт классификации крупностью +1,2 мм при Ж:Т=0,8-0,9 возвращают на доизмельчение в мельницу.

Подрешетный продукт пкрупностью -1,2 мм при плотности Ж:Т=1,5 классифицируют на второй стадии по границе разделения 0,63 мм при плотности потока Ж:Т=2,5-3,0. Подрешетный продукт второй стадии классификации крупностью -0,63 мм объединяют с подрешетным продуктом предварительной классификации рудной суспензии (1-й рудный поток) и обрабатывают реагентами: флокулянтом, например Accofloc 110 в количестве 450 г/т н.о. в руде, собирателем, этомином НТ/40 фирмы AKZO-Nobel в количестве 200 г/т н.о. в руде, и подают на колонную шламовую флотацию, после которой получают пенный шламовый и камерный продукты.

Надрешетный продукт второй стадии повторной классификации крупностью +0,63-1,2 мм с плотностью Ж:Т=0,75-0,8 (2-й рудный поток) направляют на оттирку в течение не менее 3 минут в аппарат с механическими мешалками. Затем суспензию подвергают отмывке оборотным насыщенным раствором калийного производства в аналогичном аппарате, доводя плотность суспензии до Ж:Т=1,4-1,8, после чего обесшламливают флотационным способом.

Обесшламленный 2-й поток руды снова доводят до Ж:Т=0,75-0,8, обрабатывают смесью реагентов, например аминный собиратель, вспениватель и аполярный реагент в массовом соотношении 1:04,:0,4.

Крупнозернистым потоком руды (+0,63-1,2 мм) объединяют с обесшламленным камерным продуктом и подают на сильвиновую флотацию.

В пенный шламовый продукт извлекается 70-75% н.о. при массовой доле KCl в твердой фазе не более 12%. Этот продукт сгущают до Ж:Т<1,3, промывают недонасыщенным по KCl раствором, доводя массовую долю KCl в твердой фазе шламов до менее 6% и сбрасывают в шламохранилище.

Нерастворимый остаток в калийсодержащей руде представлен до 40% тонкодисперсными аморфными частицами и флотоактивными силикатными минералами, независимо от массовой доли общего содержания н.о. в руде. Классификация суспендированной руды по крупности 0,63 мм способствует более эффективному выделению в подрешетный продукт свободного н.о., который удаляется в последующей стадии обесшламливания в колонных флотомашинах.

Экспериментально на сильвинитовой руде Талицкого участка Верхнекамского месторождения калийномагниевых солей с массовой долей н.о. 16% установлено, что извлечение н.о. в процессе шламовой флотации из рудного потока крупностью менее 0,63 мм достигает 70-75% при массовой доле KCl в пенном продукте не более 12%, что значительно снижает нагрузку по н.о. на последующие стадии обогащения руды.

Извлечение н.о. из неклассифицированной полидисперсной руды при шламовой флотации составляет менее 70%, при этом снижаются скорость и селективность процесса. Кроме того, повышенное содержание в суспензии крупных солевых частиц приводит в процессе шламовой флотации к большему разрушению флокул н.о. и росту расхода флокулянта.

В рудном потоке крупностью более 0,63 мм н.о. преимущественно представлен в виде сростков и ассоциатов с минералами сильвина и галита. Глинисто-карбонатные шламы характеризуются высокой сорбционной активностью и сорбируют в солевых растворах амины, что обусловливает значительное снижение флотируемости именно крупных фракций сильвина и, в свою очередь, отражается на показателях обогащения, способствует увеличению потерь полезного компонента с хвостами. При увеличении крупности флотируемых частиц растут расходы реагентов.

Доизмельчение надрешетного продукта предварительной классификации (крупнее 1,2 мм) способствует раскрытию сростков солевых минералов, при этом изменяя их агрегатное состояние и увеличивая выход мелкозернистого потока руды (крупностью до 0,63 мм).

Для обесшламленной рудной суспензии, состоящей из полидисперсных частиц с диапазоном крупности 1,2-0 мм, характерно различие удельной поверхности частиц, что при обработке реагентами - собирателями влияет на сорбционную способность частиц, особенно крупных, более 0,63 мм.

Раздельная обработка реагентами крупных и мелких фракций обесшламленной рудной суспензии создает условия для снижения расхода реагентов, т.к. обработка крупных фракций рудной суспензии производится в отсутствие тонкозернистых фракций сильвина, характеризующихся повышенной сорбционной активностью и, как следствие, к неоправданно повышенному расходу реагентов.

Крупную фракцию обесшламленной руды, обработанную реагентами, объединяют с мелкой обесшламленной фракцией и направляют на совместную флотацию сильвина. При этом за счет свежей подачи в процесс реагента-собирателя снижается десорбция реагента-собирателя с крупной фракции сильвина, часть реагентов закрепляется на крупных частицах сильвина, повышая извлечение его в концентрат, снижая, таким образом, потери KCl с хвостами обогащения.

Совместная флотация сильвина при объединении потоков обесшламленной руды различной крупности позволяет более эффективно флотировать крупные частицы сильвина. Такой прием позволяет снизить расход реагентов на 8-10% по сравнению со схемой без разделения потоков в голове процесса (перед обесшламливанием), а также снизить потери полезного компонента в крупных фракциях хвостов.

Разделение руды на два автономных потока в голове технологической схемы обогащения руды позволяет учесть различие физических и физико-химических свойств минералов и шламовых частиц и, как следствие, существенно повысить эффективность обесшламливания руды и упростить схему дальнейшей подготовки руды перед основной сильвиновой флотацией.

Суспензию руды крупностью 0,63-1,2 мм направляют на оттирку (дезинтеграцию) в режиме интенсивного перемешивания при плотности суспензии Ж:Т=0,75-0,8. Основная задача оттирки руды состоит в том, чтобы разрушить сростки руды по границам спайности без переизмельчения полезного компонента с последующим удалением свободного н.о. из процессса.

Интенсивное перемешивание и высокая плотность пульпы создают условия для наибольшего количества соударений частиц минералов между собой и ударов лопастями мешалки, способствуя, таким образом, отрыву частиц н.о., прилипших к частицам сильвина. Использование реагентов в процессе оттирки (например, солей алюминия) приводит к ослаблению сростков и ассоциатов минералов по границам спайности, что значительно снижает время оттирки и, как следствие, снижает переизмельчение руды в процессе.

Промывка рудной суспензии производится оборотным маточным щелоком калийного производства, насыщенным солями руды, в режиме интенсивного перемешивания с одновременным доведением плотности суспензии Ж:Т=1,4-1,8. Промывка применяется для разрушения и удаления н.о. (диспергации), входящего в состав руды. Улучшают качество промывки руды предварительное замачивание и солевой состав промывочного раствора.

Экспериментально на сильвинитовой руде Талицкого участка Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей с массовой долей н.о. 16% установлено, что после процессов обесшламливания, массовая доля н.о. в руде перед основной сильвиновой флотацией снижается до 2%.

Использование способа позволит:

- расширить рудную базу для обогащения, за счет вовлечения в переработку труднообогатимых высокошламистых руд, характеризующихся мелкой вкрапленностью;

- стабилизировать процесс флотационного обогащения сильвинитовых руд с масовой долей н.о. до 16%;

- повысить извлечение полезного компонента из руды за счет снижения потерь со шламами и хвостами сильвиновой флотации;

- снизить расход реагентов.