Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние проблемы селективной флотации кальцийсо-держащих минералов. 9
1.1. Руды и месторождения Приморского края. Оценка действующих технологий их обогащения 9
1.2. Анализ и обобщение результатов ранее выполненных исследований по повышению селективности флотации кальцийсодержащих минералов 13
1.3. Цели и задачи исследований 23
2. Экспериментальные исследования флотируемости мономинералов, содержащих в кристаллической решётке катионы кальция 26
2.1. Оценка относительной флотационной активности монофракций кальцийсодержащих минералов 26
2.2. Определение зависимостей показателей селективности разделения флюорита и кальцита при флотации смеси их монофракций от типа применяемого собирателя и характеристики жидкой фазы пульпы 35
2.3. Выводы 44
3. Обоснование и разработка эффективной технологии флотации флюорита при обогащении тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд 46
3.1. Характеристика и основные технологические особенности карбонатно-флюоритовых руд месторождений Вознесенского рудного района 46
3.2. Обоснование основных направлений совершенствования технологии флотации при обогащении тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд 50
3.3. Экспериментальные исследования влияния основных реагентов и параметров процесса на селективность извлечения флюорита из карбонатно-флюоритовых руд 53
3.3.1. Оценка селективности флотации карбонатно-флюоритовых руд с использованием флотола 7,9 53
3.3.2. Обоснование эффективности технологии низкотемпературной флотации с применением флотола 7,9 в сочетании с фторидом натрия при обогащении различных сортов руд 68
3.3.3. Оценка перспективности применения в технологии низкотемпера турной флотации флюоритовых руд аспарала Ф 69
3.4. Оценка результатов исследований технологии низкотемпературной флотации в условиях производственной лаборатории 73
3.5. Оценка направлений совершенствования технологии флотации при обогащении низкосортного забалансового сырья 84
3.6. Оптимизация технологического режима флюоритовой флотации с применением методов математического планирования эксперимента 85
3.7. Выводы 92
4. Опытно-промышленные испытания технологии низкотемпературной технологии флотации флюоритовых руд на обогатительной фабрике ООО «Ярославская горнорудная компания» 95
4.1. Подготовка промышленных испытаний. Компоновка цепи аппаратов с учётом рекомендуемой технологической схемы 95
4.2. Характеристика пускон ал ад очного периода 98
4.3. Основные результаты промышленных испытаний технологии низкотемпературной флотации 99
4.4. Оценка показателей работы узла обезвоживания концентратов, произведённых по новой технологии 111
4.5. Выводы 112
5. Совершенствование технологии низкотемпературной флотации флюоритовых руд и оценка её эффективности 115
5.1. Обоснование направлений совершенствования технологического режима с целью снижения объёма и улучшения структуры пенных
продуктов 115
5.1.1. Оптимизация процессов пенообразования при использовании аспарала Ф в сочетании с ЖКТМ 117
5.1.2. Оптимизация структуры пенных продуктов при использовании аспаралаФ в комбинации с техническим мылом 120
5.1.3. Установление влияния мицеллообразования на процесс флотации при использовании собирательных смесей 122
5.2. Оценка технологической эффективности применения фторированных растворов собирателей на основе жирных кислот талового масла-при флотации высококарбонатных руд , 123
5.3. Промышленные испытания технологии, низкотемпературной флотации руд в усовершенствованном варианте 126
5.3.1. Результаты испытаний технологии, основанной на применении собирательной смеси аспарала Ф с техническим мылом 126
5.3.2. Основные результаты промышленных испытаний технологии флотации высококарбонатных флюоритовых руд с применением фторированных собирательей на основе ЖКТМ 135
5.4. Оценка технологической эффективности разработанной и апробированной в промышленных условиях технологии низкотемпературной флотации при обогащении карбонатно-флюоритовых руд 138
Заключение 140
Список использованных источников 143
- Анализ и обобщение результатов ранее выполненных исследований по повышению селективности флотации кальцийсодержащих минералов
- Определение зависимостей показателей селективности разделения флюорита и кальцита при флотации смеси их монофракций от типа применяемого собирателя и характеристики жидкой фазы пульпы
- Обоснование основных направлений совершенствования технологии флотации при обогащении тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд
- Основные результаты промышленных испытаний технологии низкотемпературной флотации
Введение к работе
Минерально-сырьевые ресурсы Дальневосточного региона являются одним из определяющих факторов его развития.
Крупнейшими горно-добывающими компаниями Приморья производятся цветные металлы, олово, боросодержащая продукция, вольфрам. Особое место среди горно-рудных предприятий занимает Ярославская горно-рудная компания, производящая, по различным данным, от 80 до 90 % флюоритового (пла-викошпатового) концентрата от общего объёма его производства в России. Флюорит — практически единственный промышленный минерал — источник фтора — относится к экономически и стратегически важным полезным ископаемым. Соединения фтора нашли широкое применение в алюминиевой промышленности, сталелитейном производстве, химической индустрии. Соли фтора применяют для получения урана высокой чистоты, широко используются фтор-содержащие полимеры в различных областях машиностроения, в том числе для производства ракет и в самолётостроении. В стекольной и керамической промышленности флюорит является одним из исходных продуктов для получения матовых стёкол, высококачественной посуды [54].
Широкое применение фтора определяет актуальность работ, направленных на совершенствование методов его обогащения. В связи с тем, что большая часть легкообогатимых руд Вознесенского рудного района в Приморском крае отработана, в последние годы с особой остротой встал вопрос о создании технологии, позволяющей вовлекать в переработку бедные по содержанию, труд-нообогатимые руды, с высоким содержанием карбонатов. Традиционно обогащение карбонатно-флюоритовых руд проводилось методом флотации с включением в схему двукратного нагрева пульпы. В связи с резким ростом цен на технологическое топливо, использование таких технологий в конце 20-го, начале 21-го столетия стало экономически нецелесообразным.
Несмотря на достаточно большое количество исследований, проводимых в 70-80-х годах прошлого столетия и промышленных испытаний технологий, позволяющих исключить нагрев пульпы или снизить их температуру, проблема
оставалась нерешённой. Теорией селективной адсорбции флотационных реагентов из группы жирных кислот обосновывалось образование наиболее устойчивых соединений на поверхности флюорита в условиях нагретой пульпы. Обработка при этом минеральной смеси флюорита и кальцита гексафторсилика-том способствовала резкому снижению растворимости кальцита и снижению его адсорбционной способности.
Цель работы-научно обосновать, разработать и реализовать экономически эффективную и отвечающую экологическим требованиям технологию обогащения тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд месторождений Вознесенского рудного района Приморского края.
Основная идея работы состоит в установлении и применении селективных реагентов собирателей; выявлении и научном обосновании эффективных технологических режимов флотации труднообогатимых тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд; создании на этой основе энергосберегающей технологии флотационного обогащения флюоритовых руд в низкотемпературном режиме.
Задачи исследования:
-определить уровень флотируемости кальцийсодержащих минералов, выявить наиболее селективнодействующие собиратели и установить влияние рН среды;
-разработать рациональную технологию низкотемпературной флотации тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд месторождений Вознесенского рудного района;
-установить закономерности изменения пенообразующих свойств и технологических показателей флотации от соотношения компонентов при использовании собирательных смесей;
-оценить эффективность разработанной технологии при обогащении руд с низким карбонатным модулем.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Высокая избирательность флотационного разделения минералов, в состав кристаллической решётки которых входит катион кальция, достигается на
основе использования высокоселективных реагентов: флотола 7,9, активной частью которого является смесь натриевых солей дифосфоновых кислот и аспарала Ф, представляющего собой тетранатриевую соль г>Г-п-октадецил-№-сульфосукциноиласпарагиновой кислоты.
Повышение флотационной активности флюорита при одновременном существенном снижении флотируемости кальцита достигается на основе применения собирателей в сочетании с фторидом натрия, обеспечивающим поляризацию адсорбционного слоя флюорита.
Значительного улучшения структуры пенных продуктов без снижения технологических показателей обогащения позволяет достичь использование для флотации флюоритовых руд аспарала Ф в комбинации с жирнокислотными собирателями простого строения в определённом диапазоне соотношений.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Установлены уровни флотируемости, определяющие активность извлечения в пенный продукт монофракций кальцийсодержащих минералов.
Определены рациональные условия и оптимальные параметры технологического режима флотации апатита, шеелита, флюорита, датолита и кальцита.
Выявлены основные факторы и характер их влияния на уровень селективности флотационного разделения флюорита и кальцита. Установлены критерии эффективности разделения минералов.
4. Научно обоснована и разработана технология низкотемпературной
флотации тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд, базирующаяся на
применении фторированных растворов собирателей и позволяющая существен
но повысить эффективность обогащения.
5. Установлены зависимости пенообразующих и технологических свойств
собирательных смесей от соотношения составляющих компонентов, характер
изменения технологических показателей при варьировании соотношений соби
рателей, выявлены оптимальные пропорции реагентов.
Практическая значимость работы:
1. Разработанная и апробированная в промышленных условиях рацио
нальная технология флотационного извлечения флюорита из труднообогати-
мых карбонатно-флюоритовых руд, базирующаяся на использовании высокосе
лективных собирателей и собирательных комплексов в сочетании с фторидом
натрия, позволяет исключить из технологической схемы двукратный нагрев
пульпы и повысить эффективность разделения флюорита и кальцита.
2. Результаты промышленных испытаний показали, что новая технология
флотации в низкотемпературном режиме, в сравнении с традиционной высоко
температурной, позволяет повысить извлечение флюорита в концентрат на 3—
4 % и более в зависимости от качества руды и марки производимых концентра
тов.
3. Исключение из схемы двукратного высокотемпературного нагрева
пульпы при флотации карбонатно-флюоритовых руд приводит к сокращению
потребления предприятием топливного мазута на 20-25 тыс. т. в год.
Разработанная и предложенная ООО «Ярославская горнорудная компания» технология даёт возможность получения удовлетворительных показателей при обогащении бедных по флюориту карбонатных руд, что позволит укрепить сырьевую базу предприятия и повысить полноту использования недр.
Исключением из схемы высокотемпературного нагрева пульпы достигается снижение объёма испарений с поверхности флотокамер, что приводит к улучшению санитарно-экологических условий в цехе флотации.
Анализ и обобщение результатов ранее выполненных исследований по повышению селективности флотации кальцийсодержащих минералов
Основной причиной низкой эффективности флотационного разделения кальциисодержащих минералов является равнозначность механизма адсорбции традиционно применяемых жирнокислотных собирателей на их поверхности. При взаимодействии карбоксильной группы собирателя с катионом кальция происходит образование прочного нерастворимого соединения [R-COO Ca. Теоретически все минералы кальцийсодержащей группы имеют равные или потенциально близкие шансы к образованию указанных соединений, обеспечивающих гидрофобизацию и последующую успешную флотацию минеральной частицы. Однако в практике наблюдаются некоторые различия в адсорбционном потенциале отдельных кальциисодержащих минералов по отношению к карбоновым кислотам, их производным и сочетаниям реагентов более сложного состава [11, 16, 17, 18]. Использование этих различий может послужить основой для обоснования и разработки технологий их селективной флотации.
Применение в качестве собирателей селективных реагентов сложного строения, содержащих в основном несколько функциональных групп (N-ацилированных аминокислот, дихлоркарбоновых кислот и их производных, дифосфоновых кислот и их солей, производных сульфоянтарных и аспарагино-вых кислот), может обеспечить разделение кальцита и апатита, кальцита и флюорита в щелочной среде методом прямой селективной флотации [21, 27, 31, 32, 62-64]. Важное значение имеет выбор регуляторов процесса, рН среды. Влияние температурного фактора при этом чаще играет второстепенную роль. Традиционно для большинства кальцийсодержащих минералов при флотации с применением жирных кислот необходима слабощелочная или щелочная среда [11-13, 15]. Однако известно, что карбонатные минералы могут успешно флотироваться в слабокислой среде [15, 26, 38]. По данным О.С. Богданова и других [12, 15, 22-24], с увеличением рН раствора диссоциация жирнокислотных собирателей возрастает. Это приводит к увеличению концентрации анионов жирных кислот [RCOO"] в растворе, вследствие чего улучшается их сорбция и повышается флотируемость минералов. Вместе с тем увеличение рН означает рост концентрации гидроксил-анионов, конкурирующих с анионами собирателя, поэтому увеличение рН сверх определенных значений будет нейтрализовы-вать влияние повышенной концентрации анионов собирателя и может ухудшить флотацию. При исследованиях зависимости флотации олеатом натрия ряда минералов, в том числе шеелита и кальцита, от рН пульпы было установлено, что для каждого минерала существует критическая величина рН. При этом по данным И.Х. Володавского, В.А. Глембоцкого. и других [16, 18, 20, 22, 23, 43], определяющим фактором является природа катиона кристаллической решетки минерала. Исходя из этого, при флотации смеси кальцийсодержащих минералов значение рН среды вряд ли может быть положено в основу селекции. В работах О.С. Богданова и др. также показано, что извлечение кальцийсодержащих минералов зачастую зависит не только от рН среды, но и от химического состава регулятора. Так, установлено, что поглощение карбонатных ионов из раствора соды кальцинированной (ЫагСОз) кальцитом заметно выше, чем флюоритом, что объясняется тем, что анионы СОз " не изоморфны анионом кристаллической решетки флюорита. По данным исследований В.И. Брагиной [18], при высоких значениях рН раствора щелочи могут действовать как депрессоры благодаря уменьшению или предотвращению закрепления собирателей на поверхности минерала. Однако в исследованиях М.А. Эйгелеса [98, 99] показано, что флюорит и кальцит не депрессируются анионом ОН" при флота ции олеиновой кислотой даже при рН 12 и выше. По данным М. Климента и А. Бара, при действии соды (Na2C03) на флюорит в случае превышения произведения растворимости происходит осаждение СаС03. Многочисленные исследования доказывают, что различные кислоты и щелочи неравноценным образом влияют на сорбцию олеата натрия на минералы и последующую их флотацию [1, 3, 11, 39, 45, 48]. Было установлено, что NaOH подавляет флотацию флюорита при рН выше 13, а Са(ОН)2 уже при 10. Сорбция олеата натрия и флоти-руемость флюорита в кислой среде в растворах НС1 выше, чем в присутствии H2SO4. В среде ортофосфорной кислоты может успешно флотироваться кальцит и доломит из карбонатио-апатитовых руд, при этом апатит находится в инертном состоянии [38, 63, 65].
В интервале рН 3-5 большая часть собирателя представлена в молекулярном виде. Наблюдающееся при этом увеличение флотируемое минералов, в отдельных случаях связывается [1, 77, 78] с возможностью активной молекулярной сорбции собирателя. В некоторых работах как основной результат воздействия кислой среды, обеспечивающей селективную флотацию, рассматривается изменение состояния поверхности разделяемых минералов. Л.М. Черный показал, что в результате меньшей растворимости ионов Mg2+ по сравнению с Са"+ в фосфорнокислотной среде флотация доломита происходит за счет его магнезитовой части вследствие закрепления анионов собирателя в слое Штерна главным образом против ионов Mg [85, 86, 97-99]. Степень флотируемости кальцита, исходя из этого, в фосфорнокислой среде ниже. Исследования формы закрепления олеата натрия на доломите и фосфате в фосфорнокислой среде методом ИКС показали, что депрессия фосфата (апатита) фосфорной кислотой может быть связана с предотвращением хемосорбции собирателя на фосфате.
По результатам исследований Л.И. Стремовского первостепенное значение в механизме селективного воздействия фосфорнокислой среды имеют переход собирателя в молекулярную форму и низкая растворимость кальциевых и магниевых солей ортофосфорной кислотой [78].
Известен разработанный в Японии способ обратной флотации шеелита из черновых карбонатно-шеелитовых концентратов в кислой среде [94, 95]. По данным исследований, приведенным О.С. Богдановым, лучшая флотируемость олеиновой кислотой наблюдается при рН 6-8. На практике технология обогащения минералов кальцийсодержащей группы на предприятиях России и стран из ближнего зарубежья в основном построена на использовании щелочных регуляторов среды. Исключением является применявшаяся технология обогащения карбонатно-фосфоритовых руд на предприятиях месторождения Кара-Тау (Казахстан), где в голове процесса проводилась флотация карбонатов в кислой среде, затем после сгущения, декантации жидкой фазы и разбавления следовали подача щелочных регуляторов и флотация фосфоритов. Технология разработана в бывшем СССР в ГИГХС [38, 63].
Широко использующиеся при флотации кальцийсодержащих минералов жирнокислотные собиратели обладают недостаточной избирательностью и не позволяют достичь удовлетворительного извлечения минералов из руд, которые содержат два и более таких компонента [2, 3, 66, 73, 80-83]. Выраженными селективными свойствами наделены некоторые собиратели, являющиеся производными карбоновых кислот и имеющие более сложное строение. И.Н. Плак-синым с соавторами показано значительное повышение собирательных и селективных свойств при введении в молекулу собирателя а-заместителей, в частности у а-сульфокарбоновых кислот с длиной углеводородного радикала Сю-Сіб [56-59]. По данным Б.Е. Чистякова, хлорирование высших карбоновых кислот усиливает их собирательные свойства при флотации апатита и оксидов железа. Б. Шуберт и X. Бальдауф показали, что при флотации большинства минералов дикарбоновые кислоты — более активные собиратели, чем монокарбоновые [102]. В исследованиях Механобра [26] показано, что более сильные кислотные свойства собирателя обусловливают большую сорбцию его на всех минералах, что и создает их повышенную гидрофобизацию. Возрастание кислотных свойств собирателя способствует расширению оптимума сорбции и флотации минералов в более кислой области.
Определение зависимостей показателей селективности разделения флюорита и кальцита при флотации смеси их монофракций от типа применяемого собирателя и характеристики жидкой фазы пульпы
Установленные различия при флотации мономинеральных фракций характеризуют природные свойства конкретных минералов и дают возможность оценить флотационные свойства изучаемых минералов в изолированных условиях. Эти данные необходимы для оценки свойств конкретной пары минерал-собиратель в определённых фиксированных условиях рН среды. Однако при наличии в пульпе двух-трёх и более минералов водная фаза неизбежно будет содержать различные ионы, представляющие собой так называемую рудную вытяжку - микрорастворы всех присутствующих в пульпе минералов. В экспериментах по разделению искусственных смесей минералов помимо влияния типа и расхода собирателя и характеристики рН среды неизбежно влияние присутствующих в жидкой фазе пульпы ионов рудной вытяжки.
Исследования по разделению флюорита и кальцита проводились на смеси их монофракций в соотношении 1:1. В условиях эксплуатации месторождений Вознесенского рудного района Приморского края до 2005-2006 гг. на обогащение подавались руды с содержанием флюорита 35-40 %, кальцита 4-10 %, т.е. в худшем варианте карбонатный модуль составлял не менее 3,5. В последнее время в связи с проблемами вскрыши и добычи на переработку зачастую поступают карбонатные руды с более низким модулем. Задача проведённых исследований состояла в выявлении влияния на результаты разделения минералов
3s типа и расхода выбранного собирателя в условиях щелочной и кислой среды. В экспериментах не применялись другие реагенты, кроме регулятора среды и собирателя, пенные продукты не подвергались перечисткам, в связи с чем меньше сказывалось влияние посторонних факторов (взаимодействие реагентов, обводнённость продуктов и т.п.) на показатели флотации. Результаты исследований на смеси монофракций в щелочной среде приведены в табл. 1 приложения, графическое их изображение представлено на рис. 10-12. На основе полученных результатов определялась эффективность обогащения [49] с использованием критерия эффективности Хенкока-Люйкена. а(ІОО-а) где а — содержание CaF2 в руде; у — выход пенного продукта; Р — содержание CaF2 в пенном продукте
При флотации с использованием олеиновой кислоты наблюдалась довольно слабая избирательность процесса: пенные продукты содержали в основном не более 60-65 % CaF2, камерный продукт также состоял из кальцита лишь на 64,79 %; флюорит в нём содержался в количестве 33,81 %. Самый богатый из всех пенных продуктов - третий содержал 70,85 % CaF2 при выходе его лишь 6 %. Низкую селективность процесса весьма наглядно демонстрируют кривые (рис. 10). Графики выхода пенных продуктов и извлечение в них кальцита и флюорита расположены друг от друга на незначительном расстоянии. Кривые содержаний компонентов также очень мало удалены друг от друга, что свидетельствует о близком значении показателей и, соответственно, о низкой селективности флотации. График критерия эффективности разделения минералов расположен в нижней части оси координат.
В результате аппроксимации кривых 1, 2, 4, 6 (рис. 10) получены следующие зависимости показателей от расхода олеиновой кислоты:
Применение в качестве собирателя флотола 7,9, а также аспарала Ф приводит к существенному изменению показателей флотации (рис. 11-12). При использовании флотола отдельные пенные продукты содержали 79,37-87,32 % CaF2; причём суммарный выход их составлял более 35 %, а общий пенный продукт после шести дозировок собирателя содержал 80,64 % CaF2 при извлечении в него флюорита 84,04 %. Седьмой приём флотации позволяет повысить извлечение до 92,67 % при содержании CaF2 77,93 %. Соотношение кальцита и флюорита в наиболее чистых пенных продуктах составляет (1:4,04)-(1:7,34). При этом камерный продукт содержит лишь 9,04 % CaF2 и 89,55 % СаСОз, соотношение кальцита и флюорита соответствует соотношению 1 :0,1. Извлечение кальцита составляет 74,35 %. Значение критерия эффективности разделения минералов существенно возрастает в сравнении с экспериментами на олеиновой кислоте и при расходах флотола более 125 г/т располагается в верхней половине оси координат. Математическая интерпретация графиков влияния расхода флотола 7,9 на показатели флотации позволяет получить уравнение:
Использование в процессе аспарала Ф также даёт возможность разделить минеральную смесь на преимущественно флюоритовые пенные продукты и заметно обогащенный кальцитом камерный продукт. Наиболее богатые флюоритом пенные продукты содержат 70,19-78,84 CaF2 при общем выходе их 42,9-66 %. В сумме извлечение CaF2 в 1-6 пенные продукты с содержанием 70,68 % флюорита составляет 78,93 %. В камерном продукте, оставшемся после флотации с дробной дозировкой собирателя в 7 приёмов, содержится 18,16 % CaF2 и 80,74 % СаСОз при извлечении в него кальцита 59,86 %. Общий уровень показателей при флотации аспаралом Ф несколько ниже, чем при использовании в качестве собирателя флотола, однако критерий эффективности разделения минералов имеет довольно высокие значения: при расходе собирателя 125-150 г/т он достигает 53 %.
Обоснование основных направлений совершенствования технологии флотации при обогащении тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд
Как показали результаты исследований по разделению монофракций кальцийсодержащих минералов методом флотации, применение флотола 7,9 может обеспечить высокий уровень селективности извлечения флюорита в пенный продукт при одновременной концентрации кальцита в камерном продукте даже без применения дополнительных модификаторов. Собиратель даёт возможность эффективно флотировать флюорит в слабокислой и щелочной среде. Флотол 7,9 применялся в виде натриевой соли дифосфоновых кислот (флотол нейтральный). Это менее активная и менее агрессивная форма реагента, чем прошедший лабораторные и промышленные испытания в 70-80-х годах [62] прошлого столетия и не получивший промышленного внедрения флотол 7,9 в «кислой» форме (авторы В.Д. Помазов и другие, ЦНИИОлово). Несмотря на удовлетворительные результаты испытаний в цикле флотации, технология с применением флотола 7,9 не была принята к внедрению в связи с нарушением процесса обезвоживания полученных концентратов, что обусловлено, по нашей оценке, повышенным коллоидообразованием, вызванным используемой «кислой» формой реагента.
Исследования с использованием в качестве собирателя флотола 7,9 нейтрального первоначально были проведены на рудах Вознесенского месторождения с содержанием CaF2 30,69-31,68 % и 5,86-7,28 % СаСОз на свежей водопроводной воде. В результате (табл. 5) по схеме, полностью исключающей нагрев пульпы до высоких температур PI применение каких-либо депрессоров, после основной флотации и четырёх-пяти перечисток удалось получить концентрат с содержанием CaF2 89,55-93,80 % при извлечении флюорита в открытом цикле 36,1-52,1 %. При этом потери с хвостами составляли лишь 3,9 4,1 %, а довольно значительная часть флюорита была сосредоточена в промпродуктах.
В связи с тем, что действующая обогатительная фабрика Ярославской горнорудной компании работает с использованием на 100 % оборотной воды, была поставлена серия опытов на воде предприятия. Результаты, представленные в табл. 6, свидетельствуют о том, что оборотная вода не оказывает отрицательного влияния на процесс. Содержание CaF2 в концентрате составило 92,07— 94,69 %, извлечение флюорита в концентрат в опытах открытого цикла — 38,38— 55,61 %. Данные наших опытов и практика работы обогатительной фабрики с использованием проектной технологии показывают, что сбалансированный со левой состав оборотной воды способствует достижению стабильности флотационного процесса.
Результаты экспериментов указывают на перспективность применения флотола 7,9 нейтрального как основы для разработки технологии флотации флюорита в низкотемпературном режиме. Вместе с тем полученные показатели по извлечению флюорита в концентрат являются недопустимо низкими, а о возможности их повышения за счёт перераспределения части флюорита, сосредоточившейся в промпродуктах, можно судить только после проведения соответствующих экспериментов по схеме в замкнутом цикле, имитирующей производственный процесс.
После тщательного изучения влияния на процесс флотации различных регуляторов в соответствующих сериях опытов удалось установить, что:
1) целесообразно применение в качестве щелочного регулятора среды кальцинированной соды в количестве 0,5-2 кг/т (в зависимости от разновидностей руд);
2) применение депрессоров, используемых в существующей технологии, не даёт дополнительного технологического эффекта.
Выбранная для опытов замкнутого цикла технологическая схема в части движения продуктов обогащения мало отличалась от действовавшей (проектной) схемы. Она включала в себя основную, контрольную флотацию и перечистки пенного продукта. Промпродукты также объединялись, сгущались и подвергались промпродуктовой флотации (дофлотации) с минимальной (10-20 г/т) дозировкой собирателя. Камерный продукт дофлотации являлся отвальным (хвосты 2), пенный присоединялся к пенному продукту основной флотации. Количество перечистных операций было сокращено до 5 вместо 6-7 по действующей технологии. Основное существенное отличие схемы от действующей — полное исключение из неё операций подогрева пульпы. По выбранной схеме проведено три цикла исследований, в каждом из которых был изучен определённый режим водооборота.
1. Для исследований была использована оборотная вода, наработанная первоначально в опытах открытого цикла, проводимых на свежей водопровод ной воде. Далее сточная вода каждой пары предыдущих опытов использовалась для последующих, с добавлением недостающего количества из подготовленного для первых опытов запаса.
2. Весь цикл исследований проводился на технической оборотной воде Ярославского ГОКа.
3. Первые эксперименты проведены на сточной воде, собранной в опытах второго цикла, далее в каждой паре последующих опытов использовалась сточная вода от предыдущих с восполнением недостающего количества из запаса, подготовленного во втором цикле.
Результаты исследований, приведённые в табл. 7, свидетельствуют о том, что из руды Вознесенского месторождения, содержащей CaF2 31,44-31,75 % и СаС03 - 7 %, в опытах замкнутого цикла удалось получить концентраты с содержанием CaF2 92,15-92,58 % и извлечением в них флюорита 74,6-77,2 %, что превышает показатели действующего производства на аналогичном сырье на 10-14 % по извлечению и на 2,0-2,5 % по содержанию CaF2. Однако, несмотря на имеющийся резерв для промышленного внедрения, полученные результаты нельзя оценить как достаточно высокие, так как на предприятии прослеживалась тенденция к ухудшению качества сырья. Использованная для экспериментов проба руды Вознесенского месторождения, несмотря на невысокое содержание CaF2, представляла наименее тонковкрапленный и наиболее легкообога-тимый тип руд. Поэтому исследования были продолжены в направлениях совершенствования технологии низкотемпературной флотации, изыскания возможности оптимизации процесса на основе использования флотола, а также поиска других высокоселективных реагентов.
Основные результаты промышленных испытаний технологии низкотемпературной флотации
Промышленные испытания технологии низкотемпературной флотации были начаты 20 июня 2005 г. в 21 час. Важно заметить, что с первых часов испытаний качество концентратов соответствовало требованиям, обозначенным в договоре. Среднее содержание CaF2 в концентрате пусковой смены составило 90,4 %, однако технологическое извлечение составляло лишь около 40 %. С первых дней работы были выявлены недостатки и узкие места, обусловленные в основном несоответствием существующей обвязки схемы потребностям новой технологии. В связи с повышенным пенообразованием, являющимся следствием применения аспарала Ф, был необходим специальный подход к проблеме приёма и транспортировки пенных продуктов. Отсутствие в обвязках схемы объёмных желобов, течек, труб, необходимого количества пеногасящих устройств явилось причиной переливов пенных продуктов и связанных с ними потерь флюорита.
Для нормализации процесса потребовалось выполнение ряда практических мероприятий, в том числе: установка пеногасящих устройств во всех операциях, расширение или полная замена приёмных желобов и транспортирующих трубопроводов пенных продуктов на более объёмные, установка дополнительных всасывающих блоков и блокнасосов для транспортировки пенных продуктов. Несмотря на обозначившиеся недостатки, качество концентрата в основном удавалось поддерживать на приемлемом уровне даже в первом настроен 9Ь ном периоде. Технологическое извлечение флюорита в концентрат в начальный период испытаний было очень низким.
Кроме того, из-за высокой изношенности парка флотомашин реальное время флотации было значительно ниже расчётного. В отдельные периоды не работали (были остановлены) либо не обеспечивали необходимый уровень аэрации до 30-35 % блоков флотомашин. С 4 июля была снижена производительность технологической нитки до 30 т/ч, в связи с чем почти на 15 % сократилась нагрузка на оборудование, возросло время флотации, а также сократился выход пенных продуктов в единицу времени.
В табл. 18, 19 приведены результаты испытаний новой технологии, разбитые на отдельные периоды с краткой характеристикой каждого из них. В первый настроечный период при производительности технологической нитки 35 т/ч, по итогам работы за 21 смену полученный концентрат содержал 90,16 % CaF2 при извлечении в него флюорита 52,38 % без учёта первичных шламов, отмывка и сброс которых в отвал осуществляется в дробильном отделении. Во втором периоде, после снижения производительности до 30 т/ч, наблюдался некоторый рост извлечения флюорита с головных операций. Содержание CaF2 в хвостах 1 снизилось до 16-19 %, технологическое извлечение флюорита возросло до 56,97 %. Для второго периода, как и для первого, характерна нестабильная работа, так как «на ходу» без остановки технологической линии продолжались монтажно-наладочные работы. Проведение монтажно-наладочных работ отразилось на качестве концентрата, в этот период (с 4.07 по 20.07) содержание CaF2 в выпущенном концентрате составило 89,66 %.
Завершающие преобразования приёмно-транспортной системы были произведены в период остановок для монтажно-наладочных работ с 20.07 по 22.07. Выполненные мероприятия позволили принимать и успешно транспортировать все пенные продукты в полном объёме, без переливов и потерь.
В отрезок времени с 22.07 по 28.07, обозначенный в табл. 18, 19 как третий период, была завершена переработка первоначально подготовленной для испытаний шихты. Качество концентратов изменялось по содержанию CaF2 по отдельным сменам от 88,7 до 92 % при извлечении флюорита от 55,9 до 75,1 %. По балансу за весь период получен концентрат с содержанием 90,52 % CaF2 при технологическом извлечении 65,41 % без учёта первичных шламов, с учётом потерь со шламами - 62,64 %.
Данные табл. 18-19, обозначенные четвёртым периодом, отражают результаты, полученные при переработке новой шихты в условиях модернизированной поточно-транспортной системы. За 9 смен секцией было переработано без учёта первичных шламов 3009 т руды с содержанием 41,94 % CaF2 и 4,94 % СаСОз, получено 945 т концентрата, содержащего 91,24 % CaFj с извлечением флюорита 68,31 % без учёта первичных шламов или 65,38 % с учётом потерь со шламами. Таким образом, достигнутые в четвёртом периоде работ результаты уже полностью соответствовали обозначенным в паспорте испытаний и были не ниже, чем показатели действующей высокотемпературной технологии. Необходимо отметить, что на протяжении всего периода испытаний предприятие работало в соответствии с графиком, выполняло план выпуска концентрата. Корректировка объёмов производства по причине освоения новой технологии не производилась.
В связи с тем, что по плану часть поставляемого потребителю концентрата должна соответствовать марке ФФ-92, а таклсе с необходимостью проверки управляемости и регулируемости новой технологии, в течение августа схема дважды (8.08-9.08 и 11.08-14.08) перестраивалась на выпуск этой марки. Первый переход занял продолжительное время: в течение трёх смен вырабатывались накопленные в сгустителе промпродукты невысокого качества, что не позволяло получать концентраты по содержанию CaF2 выше, чем 90-91 %, без больших потерь по извлечению с хвостами промпродуктового цикла.
