Способ обогащения калийных сильвинитовых руд



Способ обогащения калийных сильвинитовых руд
Способ обогащения калийных сильвинитовых руд
B01J19/126 - Химические, физические или физико-химические способы общего назначения (физическая обработка волокон, нитей, пряжи, тканей, пера или волокнистых изделий, изготовленных из этих материалов, отнесена к соответствующим рубрикам для такого вида обработки, например D06M 10/00); устройства для их проведения (насадки, прокладки или решетки, специально предназначенные для биологической обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод C02F 3/10; разбрызгивающие планки или решетки, специально предназначенные для оросительных холодильников F28F 25/08)

Владельцы патента RU 2684380:

Научно-производственная корпорация "Механобр-техника" (акционерное общество) (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих глинистые разности, включает дробление руды, термическую обработку, сухое измельчение обработанной руды до флотационной крупности. Затем проводят флотацию измельченной руды с использованием катионного собирателя и высокомолекулярного модификатора в насыщенном солевом растворе. Термическую обработку руды осуществляют путем воздействия на нее переменным электрическим полем сверхвысокой частоты в СВЧ-печи. Параметры указанного воздействия, такие как частота излучения, мощность излучения и продолжительность воздействия, выбирают из условия обеспечения температуры нагрева глинистых разностей в диапазоне 250-300°С, а температуры всей рудной массы - не выше 180°С. Изобретение позволяет уменьшить энергетические затраты по отношению при одновременном повышении степени извлечения в концентрат сильвина. 2 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к области обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих нерастворимые в воде фракции, представленные, глинистыми разностями.

Известен способ обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих нерастворимые глинистые разности, путем флотации сильвина (KCl) из измельченной до флотационной крупности руды с использованием катионных реагентов-собирателей и высокомолекулярных модификаторов [см., например, Титков С.Н. и др. Обогащение калийных руд. М. «Недра». 1982. с. 116-120]. Недостатком известного способа является сравнительно высокий расход флотационных реагентов и большой фронт флотации, обусловленные специфическим поведением глинистых разностей во флотационной пульпе.

Одним из методов повышения эффективности извлечения сильвина является предварительный нагрев руды.

Так в патенте US 2772775, опубл. 04.12.1956, описан способ переработки сильвинитовых руд, содержащих глинистые шламы, включающий операцию конвекционного нагрева руды до температуры 180-500°С, после чего осуществляют флотационное обогащение. Недостатком способа являются большие энергетические затраты.

Известен способ получения калийных удобрений, описанный в SU 453389, опубл. 02.04.1975, в котором обогащение измельченной сильвинитовой руды включает обжиг в кипящем слое в восстановительной атмосфере при температуре 420-550°С и последующее отделение глинистых разностей в магнитном поле. Недостатком этого способа является то, что он дает эффект только при отделении глинистых разностей с высоким содержанием оксидов железа, что существенно ограничивает его применимость.

В качестве прототипа выбран Способ получения калийных удобрений из высокоглинистых сильвинитовых руд, описанный SU 464571, опубл. 04.07.1975 г., который включает обогащение руды путем нагрева в барабанной печи методом противотока при температуре 200-400°С, охлаждение и последующую флотацию руды с использованием реагентов - депрессоров глинистых шламов (собирателем служит октадецикламин солянокислый). Недостатком этого способа является его недостаточно высокая эффективность, а также необходимость нагрева всей массы руды до температуры 200-400°С, что требует больших энергозатрат. Исследования, проведенные авторами, показали, что конвективный нагрев сильвинитовой руды, осуществляемый аналогичной прототипу, не вызывает структурных изменений солевых минералов - сильвина и галита, но существенно изменяет структуру минералов, составляющих глинистые разности, благодаря удалению кристаллической воды. Таким образом, учитывая то, что содержание глинистых разностей в сильвинитовой руде составляет 3-6%, при конвективном нагреве более 90% используемой энергии расходуется неэффективно.

В основу изобретения поставлена задача создания нового высокоэффективного способа обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих глинистые разности.

Достигаемый технический результат - уменьшении энергетических затрат при одновременном повышении степени извлечения в концентрат сильвина (KCl) за счет осуществления избирательного термического воздействия на компоненты калийной руды, обеспечивающего структурные изменения минералов, входящих в глинистые разности, при минимальном термическом воздействии на солевые минералы - сильвин (KCl) и галит (NaCl).

Поставленная задача решается тем, что заявляемый способ обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих глинистые разности, включает дробление руды, ее термическую обработку, сухое измельчение обработанной руды до флотационной крупности и флотацию измельченной руды с использованием катионного собирателя и высокомолекулярного модификатора в насыщенном солевом растворе. От прототипа отличается тем, что термическую обработку руды осуществляют путем воздействия на нее переменным электрическим полем сверхвысокой частоты (СВЧ-излучение) в СВЧ-печи. При этом параметры СВЧ-воздействия обеспечивают температуру нагрева при термической обработке глинистых разностей в диапазоне 250-300°С, а температуру всей рудной массы - не превышающей 180°С.

В заявляемом способе предлагается осуществлять нагрев руды таким образом, чтобы преимущественно нагревались минералы глинистых разностей при минимальном нагреве солевых минералов. Известно, что поглощение СВЧ-излучения связано с диэлектрической проницаемостью вещества. Диэлектрическая проницаемость галита - 5,9, сильвина - 4,4, а слоистых алюмосиликатов (глины и т.п.) - более 7, а для влажных глин - более 20. Существенная разница в значении диэлектрической проницаемости приводит к значительной разнице в значениях температур нагрева этих компонентов руды при одинаковом СВЧ-воздействии. Опыты, проведенные с калийной сильвинитовой рудой, это подтвердили. В Табл. 1 приведены данные по температуре нагрева глинистых разностей и солевых минералов при СВЧ-воздействии на руду, размещенную в бытовой СВЧ-печи, при частоте излучения 2,45 ГГц и мощности 1 кВт в зависимости от времени термической обработки.

Данные Табл. 1 свидетельствуют о том, что при равном времени нагрева температура глинистых разностей существенно выше температуры нагрева солевых минералов. В зависимости от времени воздействия разница достигает 60-150°С и с увеличением времени воздействия эта разница возрастает.

Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примеров, не имеющих какого-либо ограничительного характера, ниже описаны варианты реализации способа. Сравнительные результаты приведены в Табл. 2, где номера в графе 1 соответствуют номеру Примера.

Пример 1. Соответствует способу по прототипу

Сильвинитовая руда, содержащая 31% KCl, 65% NaCl и 4% глинистых разностей (нерастворимого остатка), крупностью до 10 мм, была подвергнута термической обработке в муфельной печи при температуре 200°С в течение 15 мин (конвекционный нагрев). Далее термически обработанная руда была измельчена на молотковой мельнице до флотационной крупности (до 1,6 мм) и подвергнута флотации в насыщенном солевом растворе с использованием в качестве катионного собирателя алкиламина (торговая марка «Armeen HT»), что соответствует описанному в прототипе октадецикламину солянокислому при расходе - 40 г/т и высокомолекулярного модификатора - карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) - 200 г/т.

Результаты обогащения приведены в Табл. 2 (опыт 1).

Пример 2 Соответствует способу по прототипу

Сильвинитовая руда, аналогичная описанной в Примере 1, крупностью до 25 мм была подвергнута термической обработке в муфельной печи при температуре 400°С в течение 30 мин (конвекционный нагрев). Обработанная руда была измельчена на молотковой мельнице до крупности 1,6 мм и подвергнута флотации аналогично описанному в Примере 1.

Результаты обогащения приведены в Табл. 2 (опыт 2).

Пример 3. СВЧ-обработка в соответствии с заявляемым способом

Сильвинитовая руда аналогичная описанной в Примере 1, крупностью до 10 мм была подвергнута СВЧ-обработке в бытовой СВЧ-печи при частоте 2,45 ГГц, мощности 1 кВт в течение 10 мин. При этом рудная масса нагрелась до 150°С, а глинистая разность, содержащаяся в руде, нагрелась до значительно более высокой температуры, а именно до 250°С,

Термообработанная руда была измельчена до флотационной крупности и подвергнута флотации аналогично описанному в Примере 1.

Результаты обогащения приведены в Табл. 2 (опыт 3).

Пример 4. СВЧ-обработка в соответствии с заявляемым способом

Сильвинитовая руда аналогичная описанной в Примере 1, крупностью до 25 мм была подвергнута СВЧ-обработке на режимах, описанных в Примере 3 в течение 20 мин. При этом рудная масса нагрелась до 180°С, а глинистая разность, содержащаяся в руде, нагрелась до 300°С.

Термообработанная руда была измельчена до флотационной крупности и подвергнута флотации аналогично описанному в Примере 1.

Результаты обогащения приведены в Табл. 2 (опыт 4).

Для подтверждения снижения эффективности обогащения при СВЧ-нагреве до температур, лежащих за пределами заявленных интервалов, были проведены соответствующие сравнительные испытания, в которых для чистоты эксперимента изменялось только время СВЧ-обработки. Примеры приведены ниже.

Пример 5. СВЧ-обработка

Сильвинитовая руда аналогичная описанному в Примере 1, крупностью до 25 мм была подвергнута СВЧ-обработке на режимах, описанных в Примере 3 в течение 5 минут.

При этом рудная масса нагрелась до 110°С, а глинистая разность, содержащаяся в руде, нагрелась до 170°С.

Термообработанная руда была измельчена до флотационной крупности и подвергнута флотации аналогично описанному в Примере 1.

Результаты обогащения приведены в Табл. 2 (опыт 5).

Пример 6. СВЧ-обработка

Сильвинитовая руда аналогичная описанному в Примере 1, крупностью 25 мм, была подвергнута СВЧ-обработке на режимах, описанных в Примере 3 в течение 25 минут. При этом рудная масса нагрелась до 200°С, а глинистая разность, содержащаяся в руде, нагрелась до 350°С.

Термообработанная руда была измельчена до флотационной крупности и подвергнута флотации аналогично описанному в Примере 1.

Результаты обогащения приведены в Табл. 2 (опыт 6).

Из данных Табл.2 следует, что при СВЧ-нагреве сильвинитовой руды на режимах, обеспечивающих значения температур нагрева глинистой разности в заявляемом интервале (250-300°С), показатели извлечения сильвина в концентрат (96-97%) превышают показатели извлечения, достигаемые при конвекционном нагреве сильвинитовой руды до 200-400°С (89-93%). При этом температура самой рудной массы (сильвинитовой руды) при СВЧ-нагреве на этих режимах не превышает 180°С, а расход энергии на нагрев составляет 35-70% от расхода энергии при конвекционном нагреве (для сопоставления расход энергии в опыте 1 принят за 100%).

Снижение времени СВЧ-нагрева, а, соответственно и температуры нагрева глинистой разности до 170°С и температуры рудной массы до 110°С, приводит к снижению извлечения сильвина при флотации до 51,5% (Пример 5). То есть, при таких параметрах СВЧ-нагрева не происходит такого изменения структуры минералов глинистой разности, как в случае заявляемого способа.

Увеличение времени СВЧ-нагрева до 25 минут (Пример 6), а соответственно, и температуры нагрева глинистой разности до 350°С (температура рудной массы при этом составляет 200°С) обеспечивает структурные изменения минералов глинистой разности, но в меньшей степени, чем в заявленном интервале температур. Однако при этом возрастают энергетические затраты и становятся сопоставимыми с конвекционным нагревом, что уменьшает преимущества СВЧ-нагрева.

Приведенные в примерах реализации режимы осуществления способа (частота, мощность излучения, время воздействия) получены экспериментальным путем. Они могут варьироваться в определенных пределах, поскольку влияют на достигаемый результат только в той мере, что относится к температурному режиму СВЧ-обработки. Частота излучения, мощность подводимой энергии и продолжительность воздействия могут быть выбраны в зависимости от соответствующих факторов. Соответствующими факторами могут являться, в том числе: соотношение компонентов руды, размер частиц, распределение частиц по крупности, а также требования к последующей переработке руды.

Полученные результаты обусловлены следующими процессами. Особенность СВЧ-нагрева заключается в том, что СВЧ-излучение воздействуют в первую очередь на кристаллическую влагу, содержащуюся в слоистых силикатах - глинистых разностях, которая при температуре выше 250°С удаляется, что приводит к изменениям их структуры, а именно к сжатию межслоевых пространств и снижению их адсорбционной способности. Это, соответственно, приводит к уменьшению отрицательного воздействия глинистых минералов на процесс флотации сильвинита катионным собирателем. Процессы, приводящие к повышению эффективности флотации, а, соответственно, к повышению эффективности обогащения, происходят при существенно более низких температурах, чем при конвективном нагреве, что позволяет при термообработке уменьшить нагрев солевых минералов, составляющих более 90% рудной массы, и снизить энергозатраты.

Таким образом, описанный ваше СВЧ-нагрев сильвинитовой руды приводит к снижению способности минералов глинистых разностей, составляющих водонерастворимую фракцию сильвинитовых руд, активно поглощать флотационные реагенты, что позволяет осуществлять эффективную флотацию сильвинита катионными собирателями при низких расходах реагентов - модификаторов.

При этом авторами установлено, что при нагреве сильвинитовой руды до температуры 180°С ее прочность не изменяется и не происходит изменения свойств ее дробимости и измельчаемости.

Следует отметить, что известен способ обработки руды с применением СВЧ-обработки [см. патент РФ 2329310, опубл. 20.07.2008]. В патенте описана технология импульсной СВЧ-обработки руды для выделения из нее ценных компонентов, таких как металлы. Обработка осуществляется при продолжительности импульсов менее 1 с и периодом времени между импульсами в 10-20 раз дольше, чем продолжительность самих импульсов. Описанный в этом патенте процесс эффективен при обработке руд, содержащих сульфиды меди, никеля или железа, диэлектрическая проницаемость которых , то есть на порядок выше, чем галита, сильвина и глинистых разностей. При импульсной СВЧ-обработке короткими импульсами происходит образование в частицах упомянутых ценных компонентов руд участков с большим напряжением и последующие микрорастрескивание, что приводит к повышению эффективности выщелачивания упомянутых металлов за счет улучшения доступа выщелачивающего раствора к частицам руды. При этом, как отмечено в патенте РФ 2329310 импульсная микроволновая энергия сводит к минимуму нагревание частиц руды до температур, при которых происходят изменения в минералогии частиц.

В заявляемом способе все минералы, составляющие сильвинитовую руду - галит, сильвин и глинистые разности имеют низкую диэлектрическую проницаемость и слабо поглощают микроволновое излучение, которое, в основном, воздействует на воду, содержащуюся в минералах глинистых разностей, удаление которой дезактивирует ее адсорбционную способность, т.е. микротрещиноватость, обусловливающая высокую адсорбционную способность, уменьшается, а не увеличивается как в способе по патенту РФ 2329310. В этом состоит существенное отличие процессов, наблюдаемых в заявляемом способе обогащения сильвинитовых руд с применением СВЧ-воздействия, от процессов, описанных в патенте РФ 2329310, с применением СВЧ-воздействия короткими импульсами (циклическое ударное воздействие) на компоненты руды другого состава.

Таким образом, заявляемый способ обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих глинистые разности, позволяет уменьшить энергетические затраты по отношению к известным способам с применением конвективного нагрева, при одновременном повышении степени извлечения в концентрат сильвина (KCl) за счет осуществления избирательного термического воздействия на компоненты калийной руды, обеспечивающего структурные изменения минералов, входящих в глинистые разности, при минимальном термическом воздействии на солевые минералы - сильвин (KCl) и галит (NaCl).

Способ обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих глинистые разности, включающий дробление руды, термическую обработку, сухое измельчение обработанной руды до флотационной крупности, флотацию измельченной руды с использованием катионного собирателя и высокомолекулярного модификатора в насыщенном солевом растворе, отличающийся тем, что термическую обработку руды осуществляют путем воздействия на нее переменным электрическим полем сверхвысокой частоты в СВЧ-печи, при этом параметры указанного воздействия, такие как частота излучения, мощность излучения и продолжительность воздействия, выбирают из условия обеспечения температуры нагрева глинистых разностей в диапазоне 250-300°С, а температуры всей рудной массы - не превышающей 180°С.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к неорганической химии и может быть использовано в сельском хозяйстве. Источник ионов щелочного металла получают посредством способа, который предусматривает: а) объединения содержащего ионы щелочного металла каркасного силиката с оксидом или гидроксидом щелочноземельного или щелочного металлов с образованием твердой смеси; b) подвергания твердой смеси гидротермической обработке с образованием геля, который содержит кремний и щелочной металл.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к виноградарству. Способ включает соединение подвоя с привоем, парафинирование прививок, стратификацию на глауконите, высадку в школку и обработку вегетирующих растений удобрениями.
Изобретение относится к технике извлечения хлорида калия из калийсодержащего сырья с примесями хлорида натрия, нерастворимых и органических соединений. .

Изобретение относится к технике получения хлорида калия из сильвинитовых руд с пониженным содержанием в нем пылевых фракций. .

Изобретение относится к переработке калийных руд, в частности к получению минеральных удобрений. .

Изобретение относится к способу непрерывного определения степени насыщения сильвином горячих растворов и к устройству для его осуществления. .

Изобретение относится к технологии получения непылящих калийных удобрений путем обработки их гликольсодержащими реагентами-пылеподавителями с добавкой. .

Изобретение относится к области флотационного обогащения калийных руд и может быть использовано для получения хлорида калия улучшенного гранулометрического состава.

Изобретение может быть использовано при переработке сильвинитовых руд. Способ извлечения хлорида натрия и хлорида калия из полиминерального источника включает подачу размолотого полиминерального источника в верхнюю зону вертикального трехзонного реактора, заполненную раствором, насыщенным по хлориду натрия и по хлориду калия.

Изобретение относится к области управления процессом получения синтетического («обогащенного») карналлита - сырья для производства металлического магния. Технический результат – стабилизация технологического процесса получения синтетического корналлита с заданным содержанием основного вещества.

Изобретение предназначено для нефтедобывающей, химической и горнодобывающей промышленности и может быть использовано для получения дешевой жидкости глушения для нефтедобывающих скважин и хлористого натрия для технических нужд или пищевой поваренной соли на базе местного сырья.

Изобретение относится к сооружению и эксплуатации подземных резервуаров и хранилищ в отложениях каменой соли и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для извлечения раствора хлорида калия, близкого к насыщенному, готовят конечный щёлок шёнита, содержащий 4,0-5,5 мас.%/об.

Изобретение относится к технике управления процессом растворения применительно к растворению карналлитовых руд с получением обогащенного карналлита. Способ включает стабилизацию температуры растворения солей и концентрации полезного компонента в растворе изменением расхода сырья на растворение, определение полезного компонента с входящими в процесс солями и корректировку расхода полезного компонента, поступающего в составе сырья.

Изобретение может быть использовано в производстве хлористого калия методом растворения и кристаллизации. Способ управления процессом растворения сильвинитовых руд включает регулирование подачи руды в зависимости от содержания полезного компонента во входных потоках, измерение температуры во входных потоках, измерение температуры готового раствора, измерение плотности и расхода растворяющего раствора.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения хлористого калия некондиционные продукты флотационного производства хлористого калия из сильвинитовых руд, содержащие хлористый калий, растворяют в нагретом растворе, в качестве которого используют рассол со шламохранилищ флотофабрик, шахтный рассол, избыточные щелоки флотофабрик.
Изобретение может быть использовано при получении хлористого калия из сильвинитовых руд. Способ переработки калийсодержащих руд включает дробление руды, выщелачивание руды раствором горячего ненасыщенного щелока, отделение галитовых отходов от раствора насыщенного щелока фильтрацией.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения агломерированного хлорида калия включает смешивание жидкой и твердой фаз с образованием суспензии, которую нагревают до температуры ее кипения.

Предложенная группа изобретений относится к способам повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пенной флотацией пульпы в текучей среде. Способ повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пенной флотацией пульпы в среде, причем способ включает в себя стадии: смешения стабильной микроэмульсии, среды, мелкодисперсных материалов и, необязательно, других добавок и удаления концентрата из пульпы путем барботирования через пульпу.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих глинистые разности, включает дробление руды, термическую обработку, сухое измельчение обработанной руды до флотационной крупности. Затем проводят флотацию измельченной руды с использованием катионного собирателя и высокомолекулярного модификатора в насыщенном солевом растворе. Термическую обработку руды осуществляют путем воздействия на нее переменным электрическим полем сверхвысокой частоты в СВЧ-печи. Параметры указанного воздействия, такие как частота излучения, мощность излучения и продолжительность воздействия, выбирают из условия обеспечения температуры нагрева глинистых разностей в диапазоне 250-300°С, а температуры всей рудной массы - не выше 180°С. Изобретение позволяет уменьшить энергетические затраты по отношению при одновременном повышении степени извлечения в концентрат сильвина. 2 табл., 6 пр.

Наверх