Способ извлечения криолита из редкометального сырья

 

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КРИОЛИТА ИЗ РЕДКОМЕТАЛЬНОГО СЫРЬЯ, включающий измельчение исходного сырья, кондиционирование пульпы с реагентами и стадиальную флотацию, отличающийся тем, что, с целью повышения степени концентрации криолита в конечном продукте, стадиальную флотацию криолита проводят в три приема в щелочной среде с извлечением криолита, а при кондиционировании последовательно вводят сульфат хрома, жидкое стекло и олеат натрия, при этом соотношение сульфата хрома и жидкого стекла составляет 0,125:1--0,133:1. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед второй стадией флотации пульпу кондиционируют с сульфатом хрома и олеатом натрия. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что перед третьей стадией флотации пульпу дополнительно кондиционируют с сульфатом хрома, жидким стеклом и олеатом натрия, при этом соотношение сульфата хрома и жидкого стекла составляет 0,25:1 - 0,4:1. (Л 4.Способ по п. U отличающийся тем, что прямую стадиальную флотацию криолита проводят при рН 8,5-9,5.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК зло В 03 D 1 00 f .-t) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3369003/22-03 (22) 12.11 81 (46) 15.05.83. Бюл. № 18 (72) Н. Ф. Челищев, Г. Г. Юдин, С. Ф. Кузькин, А. А. Зубков и В. А. Леонов (71) Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов и Бронницкая геолого-геохимическая экспедиция Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (53) 622.765.06 (088.8) (56) 1. Патент США № 2965231, кл. 209-166, опублик. 1960.

2. Патент США № 3082872, кл. 209-166, опублик. 1961 (прототип). (54) (57) !. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КРИОЛИТА ИЗ РЕДКОМЕТАЛЬНОГО СЫРЬЯ, включающий измельчение исходного сырья, кондиционирование пульпы с реагентами и стадиальную флотацию, отличающийся тем, что, с целью повышения степени кон„„SU„„1017386 А центрации криолита в конечном продукте, стадиальную флотацию криолита проводят в три приема в щелочной среде с извлечением криолита, а при кондиционировании последовательно вводят сульфат хрома, жидкое стекло и олеат натрия, при этом соотношение сульфата хрома и жидкого стекла составляет 0,125:1 — 0,133:1.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед второй стадией флотации пульпу кондиционируют с сульфатом хрома и олеатом натрия.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что перед третьей стадией флотации пульпу дополнительно кондиционируют с сульфатом хрома, жидким стеклом и олеатом натрия, при этом соотношение сульфата хрома и жидкого стекла составляет 0,25:1 — Е

0,4:1.

4. Способ по и. 1, отличающийся тем, что прямую стадиальную флотацию криолита проводят при рН 8,5 — 9,5.

1017386

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к способам флотационного извлечения криолита из редкометального сырья.

Известен способ извлечения криолита из редкометального сырья, включающий последовательную флотацию сидерита, тяжелых металлов и флюорита в кислой среде с получением конечного криолитового концентрата камерным продуктом (1).

Недостатком способа является низкая степень концентрации и извлечения криолита при переработке руд с относительно невысоким содержанием криолита.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ извлечения криолита из редкометального сырья, включающий измельчение исходного сырья, кондиционирование пульпы с реагентами и стадиальную флотацию (2) .

Недостатком способа является низкое извлечение криолита в концентрат и степень концентрации при переработке сырья с низким содержанием криолита, так как предполагает получение конечного концентрата камерным продуктом.

Цель изобретения — повышение степени концентрации криолита в конечном продукте.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу извлечения криолита из редкометального сырья, включающему измельчение исходного сырья, кондиционирование с реагентами и стадиальную флотацию, прямую стадиальную флотацию проводят, в три приема в щелочной среде с извлечением криолита, а при кондиционировании последовательно вводят сульфат хрома, жидкое стекло и олеат натрия, при этом соотношение сульфата хрома и жидкого стекла составляет 1:1,25 — 1:1,33.

При этом перед второй стадией флотации пульпу кондиционируют с сульфатом хрома и олеатом натрия.

При этом перед третьей стадией флотации пульпу дополнительно кондиционируют с сульфатом хрома, жидким стеклом и олеатом натрия, при этом соотношение сульфата хрома и жидкого стекла составляет 1:2,5—

1:4.

При этом прямую стадяальную флотацию проводят при рН 8,5 — 9,5.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный материал подготавливают к флотации путем удаления темноцветных минералов (эгирина, биотита и др.) известным методом электромагнитной сепарации (напряженность поля 12000 Э) с доизмельчением и выделением классов крупностью (— 0,14) +0,1 — (— 0,1) +0,044 мм. Затем обрабатывают пульпу, содержащую криолит, флотационными реагентами и проводят 1 основную флотацию, обрабатывают хвосты 1

55 основной флотации реагентами и проводят

2 основную флотацию, обрабатывают хвосты

2 основной флотации реагентами и проводят контрольную флотацию.

После проведения подготовительных операций продукт содержит, в основном, минералы пустой породы — кварц и полевой шпат.

Используют флотационные реагенты: сульфат хрома, жидкое стекло, олеат натрия.

Регулятором среды служит едкий натр.

Экспериментально установлено, что оптимальное значение рН пульпы для флотации криолита 8,5 — 9,5 в присутствии активатора — сульфата хрома, депрессора пустой породы — жидкого стекла и собирателя-эмульсии олеата натрия. Извлечение при этом превышает 90О/О.

Исследование зависимости извлечения криолита от расхода активатора его — сульфата хрома при расходах реагентов в диапазоне 40 — 120 г/т позволяет рекомендовать оптимальную дозировку 80 — 120 г/т при извлечении ценного компонента в пенный продукт 89О/о.

Расходы сульфата хрома ниже 20 г/т не позволяют достичь полноты извлечения криолита в концентрат, а увеличение расходов реагента выше 120 г/т не приводит к существенному увеличению извлечения.

За счет увеличения расхода жидкого стекла до 300 — 500 г/т можно интенсифицировать сам процесс флотации при сохранении его высокой эффективности.

Расходы жидкого стекла ниже 300 г/т приводят к ухудшению качества концентрата; повышенные расходы депрессора (выше

500 г/т) неэффективны вследствие подавления флотации ценного компонента.

Таким образом, оптимальное соотношение сульфата хрома и жидкого стекла в первой стадии составляет 0,125:1 — 1,133:1, в контрольной флотации 0,25:1 — 0,4:1.

Оптимальный расход собирателя составляет 800 †9 г/т (извлечение криолита в пенный продукт 88 — 90О/o). Поскольку олеат натрия обладает не только собирательными но и вспенивающими свойствами, нет необходимости вводить в процесс пенообразователь.

Расходы собирателя ниже 800 г/т не дают возможности получить достаточно высокое извлечение криолита в концентрат, а увеличение расходов реагента выше до 900 г/т приводит к снижению качества криолитового концентрата, при этом прирост извлечения весьма незначителен.

Последовательность операций, обеспечивающих достижение высокого извлечения криолита флотационным способом в одну стадию, состоит: в загрузке исходной руды (легкой фракции, шламов) весом 300 г в камеру флотомашины емкостью 1 л; в полу.чении оптимального рН пульпы с помощью

1017386

15 /о раствора едкого натра в течение 1—

2 мин; в подаче 1о/o раствора сульфата хрома с продолжительностью обработки пульпы активатором 1 — 2 мин; введением

1о/о раствора жидкого стекла с временем обработки пульпы 2 — 3 мин; добавке 1о/о раствора олеата натрия с продолжительностью обработки пульпы собирателем 2—

3 мин. Затем проводят флотацию криолита

1 — 2 мин. Выход криолита в концентрат составляет 1 — 3 /о от исходной навески руды.Более подробно условия проведения процесса описаны в примерах конкретного выполнения.

Проведенные лабораторные эксперименты позволяют установить следующий оптимальный режим флотации криолита: исходный рН (— 8,5) — 9 5; расходы реагентов: сульфата хрома, жидкого стекла и олеата натрия, соответственно, составляют г/т: 80 †1, 300 †5 и 800 †9; крупность исходного материала, мм: (— 0,14) — 0,1— (— 0,1) + 0,044; продолжительность одной операции флотации 1 — 2 мин.

На основании результатов экспериментов сделаны выводы о достаточности 1-ой и 2-ой основных и контрольной флотации для получения отвальных по содержанию криолита хвостов. Вторая контрольная флотация была бы нерентабельна, так как уже в первой извлечение криолита в концентрат незначительно (6= 1 — 2о/o) . Повышение качества концентрата 1-ой основной флотации за счет перечисток его привело бы к снижению извлечения криолита в концентрат.

Способ фактически отражает дробную подачу реагентов во флотацию, что необходимо вследствие определенной десорбции их с поверхности криолита в жидкую фазу из-за растворимости последнего.

Пример 1. Для флотационного выделения криолита берут навеску 300 г исходного материала крупностью (— 0,1)+0,044 мм (лег кие фракции, из которых предварительно выделены известным способом электромагнитной сепарации темноцветные минералы), с содержанием криолита 2,13о/о.

1-ую основную, 2-ую основную и контрольйую флотации осуществляют последовательно в лабораторной флотомашине «Механобр» типа 136 ФЛ. При проведении 1-ой основной флотации навеску материала помещают в камеру емкостью 1 л и приготавливают пульпу с соотношением Т:Ж = 1:3.

Оптимальное значение рН среды устанавливают при помощи 15о/о раствора едкого натрия с контролем на рН-метре типа рН-121.

Подачу водных растворов реагентов осуществляют в следующей последовательности активатор — сульфат хрома — 1о/о-ный водный раствор с продолжительностью обработки пульпы 1 — 2 мин; депрессор пустой породы — жидкое стекло — 1о/о-ный раствор с временем обработки пульпы 2 — 3 мин;

К=. — =25,71, т. е. более чем в двадцать

2,И раз выше, чем показатели при обратной флотации криолита полученные в соответствии с прототипом (пример 4).

Пример 2. Для проведения .флотации берут навеску 300 г исходного материала крупностью (— 0,14) — 0,1 мм (легкие фракции без темноцветных минералов) с содержанием криолита 1,59о/о.

1-ую основную флотацию проводят аналогично 1-ой основной флотации в примере 1 с повторением всех действий во временной последовательности. Расход, г/т: Сгд($04 )з

40, жидкое стекло 400, олеат натрия 500.

Выход концентрата 1-ой основной флотации составляет 2,2о/о при качестве его по криолиту 53,5 /о и извлечении 74 /о. собиратель — олеат натрия — 1о/о-ный раствор с продолжительностью обработки пульпы 2 — 3 мин.

Продолжительность 1-ой основной флотации не превышает 1,5 — 2 мин. Выход концентрата составляет 3,2о/о при качестве его по криолиту 54 /о и извлечении 81, 2о/о.

Однако содержание и извлечение полезного компонента в хвостах флотации оказывается весьма существенным: 0,41 и 18,8 /о, что требует проведения 2-ой основной и контрольной флотаций.

2-ую основную флотацию осуществляют при рН = 9,0 без введения депрессора пустой породы с расходом собирателя

15 200 г/т и продолжительностью процесса 1—

1,5 мин. Все остальные условия проведения, включая действия во временной последовательности, аналогичны ходу 1-ой основной флотации. При этом выход концентрата составляет 1,1о/о при качестве по криолиту

22,5 /о и извлечении 1! 7 /о.

Для получения отвальных по содержанию хвостов камерный продукт 2-ой основной флотации направляют на контрольную флотацию. Реагентный режим контрольной д5 флотации отличается от основных флотаций подачей жидкого стекла и их продолжительность . остаются идентичными.

В результате получают отвальные хвосты

c:ñoäåðæàHèåì криолита 0,13 /о и извлечением 5,8 /о. При необходимости концентраты

30 2-ой основной и контрольной флотаций могут быть подвергнуты дополнительной переработке с целью доизвлечения из них криолита.

Концентрат 1-ой основной флотации содержит 54,04 /о криолита при извлечении

35 81 2о/о, 2-ой основной — 22 51о/о при извлечении 11,7о/о концентрата; контрольной флотации — 13,8 /о при извлечении 1,3 /о.

Извлечение в криолите в отвальных продуктах 5,8 /о при содержании 0,13/о.

Показатель обогащения уже после первой основной стадии флотации составляет

1017386

15 зо

ЗО = 1,24.

Г8,44

Описанный способ непригоден для выделения криолита из редкометального сырья с низким содержанием ценного минерала (2 — 4о/o). В данном случае значительно эффективней извлечь криолит прямой флотацией в пенный продукт, а основную массу пустой породы сконцентрировать в хвостах флотации.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет примерно в 20 раз повысить степень концентрации криолита и тем самым повысить извлечение в концентрат. Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет существенно упростить технологию извлечения криолита из руд, что достигается за счет разработки способа прямой флотации в слабощелочной среде с применением малотоксичных реагенgp тов, что в свою очередь создает более благоприятные условия для решения проблем, связанных с охраной окружающей природной среды, в частности, очистки сточных вод.

Составитель Л. Антонова

Техред И. Церес Корректор М. Демчик

Тираж 580 Подписное ственного комитета СССР обретений и открытий — 35, Раушская наб., д. 4/5 г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Горват

Заказ 3431/11

ВНИИПИ Государ по делам из

113035, Москва, Ж

Филиал ППП «Патент»

Далее по аналогии примера 1 хвосты

1-ой основной направляют на 2-ую основную и контрольные флотации. Условия проведения экспериментов отличаются лишь продолжительностью процесса (2-ая основная—

t =2 ; контрольная — t = 2 — 3 .

В результате получены отвальные хвосты с содержанием криолита 0,18 /о при извлечении его 10,6%.

С целью повышения качества криолита концентрат,1-ой основной флотации подвергают последовательно двум перечисткам без введения реагентов.

Флотацию проводят в лабораторной механической флотомашине с емкостью камеры

75 мл при соотношении T:%=1:5 с рН 7,5 в первой и рН 7,4 во второй перечистных операциях. Продолжительность 1-ой перечистки составляет 3 мин, а второй 2 мин.

Концентрат второй перечистки содержит

67,55 /о криолита при извлечении в него

42 5о/о

Повышение качества криолитового концентрата с введением перечистных операций (показатель обогащения — 42,5) влечет за собой существенное снижение извлечения ценного минерала в него. Распределение криолита по флотационной схеме показывает неэффективность перечистных операций.

/7ример 8. Проведенные дополнительные эксперименты по изучению флотируемости криолита из первичных шламов (крупность (— 0,044) +О мм) с содержанием полезного компонента 3 — 5 /о подтверждают принципиальную возможность эффективного извлечения его разработанным способом.

Флотацию проводят в одну стадию, в аналогичных условиях с перечнем всех действий во временной последовательности примеру 1. Реагентный режим существенно не отличается. При этом в концентрат извлекается до 94,80 /о ценного минерала при содержании 19,91 /о.

Флота ционные хвосты оказываются с завышенным содержанием криолита 0,31 /о.

Для получения отвальных хвостов по содержанию криолита необходимо введение контрольных флотаций.

Учитывая, что в шламах гравитационного обогащения редкометального сырья может концентрироваться до четверти всего криолита, флотационное выделение ценного минерала может себя экономически оправдать.

Полученные флотационные черновые криолитовые концентраты направляют на гидрометаллургическую доводку по известной щелочной схеме, в результате чего получают товарный криолитовый концентрат с содержанием выше 98о/о, удовлетворяющий современным требованиям, предъявляемым алюминиевой промышленностью, и качеству кондиционного криолита.

Пример 4. Для сравнения проводят дан° ные по использованию известного способа (по прототипу) .

Процесс проходит в кислой среде (рН=5) для предотвращения флотации криолита

В первой стадии флотируется основная часть сульфидных примесей при использовании следующего реагентного режима: активатор CuSO4 10 кг/т; регулятор среды Нд$04

300 г/т; собиратель этиловый ксантогенат калия 200 г/т; вспениватель сосновое масло

40 г/т.

Сульфиды пустой породы достаточно полно активируются добавлением медного купороса и кислоты. Наоборот, криолит хорошо депрессируется медным купоросом и концентрируется в хвостах флотации. Камерный продукт первой стадии флотации поступает на вторую, где удаляются остаточные примеси при следующем реагентном режиме: лаурилфосфат натрия 250 г/т; собиратель лаурилпиридинбромид 55 г/т.

При наличии в пустой породе кварца технология улучшается добавкой катионоактивного вещества (амина) во вторую стадию. При этом выход кварца возрастает.

Извлечение криолита в конечный продукт составляет 97,08 /о при содержании 86,00 /о при содержании в исходной руде 78,44 /о.

Рассчитанный показатель обогащения (степень концентрации) составляет К =