Способ обогащения полезных ископаемых

(3ЬВИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых(56) Авторское свидетельство СССР У 173665, кл. В 03 Р 1/00, 1963.Авторское свидетельство СССР У 440160, кл. В 03 Р 1/24, 1972,Авторское свидетельство СССР В 258964, кл. В 03 Р 1/14, 1967. (54)(57) СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающий предварительное кондиционирование исходного сырья с реагентами и флотационное разделение компонентов при обработкепульпы магнитным полем, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения извлечения полезных компонентов в одноименные концентраты икачества концентратов путем повышения селективности разделения частиц с различной магнитной восприимчивостью, обработку пульпы проводятнеоднородным магнитным полем с посто.янным по высоте зоны флотационногоразделения градиентом напряженности,при этом напряженность магнитногополя устанавливают максимальной взоне концентрации частиц с большеймагнитной восприимчивостью.Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной, горнорудной, химической и металлургической отраслях промышленности,Целью изобретения является повышение извлечения полезных компанентов в одноименные концентраты и качества концентратов путем повышения селективности,разделения частиц с различной магнитной носприимчинос" тью,Процесс флотации ведут с одновременным наложением неоднородного магнитного поля, напряженность которого йэменяют по высоте камеры флотомашинь 1, причем максимум напряженности устанавливают и зоне аккумуляции наиболее парамагнитной фрак" ции, При таком способе воздействия на минералы разделение частиц даже со слабыми магнитными свойствами пРоисходит не только в соответствиис их поверхностными свойствами (какв обычном Алотационном процессе),но и в зависимости ат их большей илименьшей магнитной восприимчивости.Если во флотируемой пульпе присутствуют диамагнитные и парамагнитныеминералы, то при наложении неоднородного магнитного поля парамагнитныечастицы втягиваются в область максимальной напряженности, а диамагнитныевыталкиваются из поля,В случае, если пульпа представляет собой смесь только парамагнитныхминералов с различной магнитной восприимчивостью, то в область максимальной напряженности поля притягиваются частицы с более сильными магнитными свойствами, а частицы со слабыми магнитными свойствами остаютсяв области минимальной напряженностимагнитного поля, Изменение напряженности неоднородного магнитного поляпо высоте флотационной камеры позволяет испольэовать магнитное поле какактиватор или депрессор отдельныхчастиц флотационной пульпы, повышаятаким образом, селектинность флотационного разделения. В то же времяналичие водной среды обеспечиваетнеобходимую дисперсность частиц вофпотационной пульпе, снижение силсцепления между ними до минимальных,что, в свою очередь, создает благоприятные условия для воздействия магнитного поля по сравнению с другимиспособами магнитной сепарации,со 15 20 75 36 35 4 О 44, 50 55 Расположение максимума напряженности магнитного поля зависит от состава флотируемой пульпы. Если полезный продукт составляют частицы минерала с парамагнитными свойствами, а отходами являются минералы с диамагнитными (или с менее сильными парамагнитными) свойствами, максимальную напряженность поля создают в верхней части камеры. В этом случае магнитное поле является активатором фпотации частиц с более сильными маг" нитными свайстнами и дипрессором для частиц с более слабыми магнитными свойствами.Если же во флотируемой смеси минералов ценный компонент имеет диамагнитные свойства, то максимальную напряженность магнитного поля создают в нижней части камеры, а минимальную н верхней - н области концентрации пенного продукта. Такое магнитное поле является активатором флотации диамагнитных частиц и депрессором для частиц с более сильными магнитными свойствами.Неоднородное магнитное поле с напряженностью, изменяющейся по высоте Ллотационной камеры, может быть создано электромагнитами или постоянными магнитами, может быть располо" жена внутри флотационной камеры или вне ее в зависимости от конструкторской разработки. Наиболее Удобны для реализации предлагаемого способа обо гашения флотомашины колонного типа, применяемые в .последнее десятилетие н отечественной и зарубежной практике обогащения, но могут быть использованы и импеллерные машины. Напряженность магнитного поля и градиент напряженности по высоте флотационной камеры подбираются в зависимости от свойств флотируемых минералов экспериментально.П р и м е р 1. В лабораторных условиях изучалась возможность обессеринания угля путем наложения неоднородного магнитного поля на флатируемую пульпу на примере труднофлотируемого угля с исходной вольностью 32-347, и содержанием общей серы Б,В = 4,6-4,8 Х.Обычный необогащенный уголь преД- ставляет собой сложную смесь веществ, обладающих различными поверхностньг" ми и магнитными свойствами. Собственно угольное вещество - "чистый уголь" или органическая масса- яв 12ляется диамагнитным и гидрофобным материалом. Золуобразующая часть угля - минеральные примеси - в основном гидрофильны и парамагнитны, Исключение составляет серный колчедан, который содержит большую часть серы (70-753), входящей в угольЭтот минерал гидрофобен н парамагнитен,При.сжигании углей .значительная часть сернистых .соединений превращается в двуокись серы (сернистый газ), которая вредно действует на здоровье человека, отравляет атмосферу, вызывает коррозию металлов. Сера снижает народнохозяйственную ценность технологического топлива, ухудшает качество конечных продуктов его переработки.При обычном способе фнотации большая часть серного колчедана Флотируется вместе с углем в пенный продукт, что значительно снижает качество получаемого Флотоконцент-. рата. Золуобразующие минералы, в основном, накапливаются в нижней части лотационной камеры и составляют отходы Флотации, однако в случае флотации труднолотнруемых углей содержание минеральных примесей во флотоконцентрате бывает выше установленной нормы за счет недостаточного селективного разделения. Снижение содержания золы и серы в концентрате при обычной флотации удается получить за счет потери выхода, качество разделения изменить очень трудно.Лабораторные 4 аотациоиные опыты по изучению влияния магнитного поля на процесс Флотации угля проводят в стандартной лабораторной Флотомащине по обычной методике снятием кине- тических характеристик процесса. Б15747 4 качестве флотореагентов используют собиратель - керосин н пенообразователь Тв соотношении 10 : 1 в,ч. при трех различных реагентных режимах (см. табл. 1).Таблица 1 550 10 кг/кг 825 10 кг/кг 1100 10 кг/кг Флотационную камеру помещают в неоднородное, магнитное поле с напряженностью в донной части камеры Н5000 Э и градиентном поле ЬН = 2000 Э/см; в зоне пенного слоя (в верхней части камеры) напряженность ноля составляет Н = 100 Э при градиенте ЬН 1,400 Э/см, градиент напряженности магнитного поля по высоте камеры составляетН = = 800 Э/см.Для полученных продуктов лотации - 4 аотокоицентрата и отходов- определяют выход в 7 (1 , М ),фкф о фсодержание эолы, Х (Ак, А) и со держание серы общей (Я , Б,к ). Прик э оВкодном и том же реагентном режиме проводят ио три параллельных опыта и определяют средние показатели Флотацно.Результаты фаотации угольного шлама с применением магнитного поля приведены в табл. 2.а б л и ц а 2,С магнитным полем 57,2 49,7 5,78 ОО,О 33,6 4,70 45,2 13,3 3,52 54,8 50,5 5,85 Отходь Исходный 26,6 59,06 3 ВКеросин1 О кг/кгТ 75 10 кг/кг ая отходь ци 3,7 4,8 одныи 7,8 11,2 2,80 41 56,8 6,81 33,7 4,78 50,С магКонцентраОтходы нитнымполем 00,исходный 65,3,80 20 1 13,8 Керосин15 10 "кгТ-бб 1 О з кг/кг 5,49,9 53,5 100,0 33,6 53,9 10,2 сходныи 2,50 46,8 7 Концент С маг- нитным,27 Отходы пол ходный 100,0 33,7 4 50 С увелич флотореаген выход фпоток горючей мас ют, зольнос тельно умен Стандарт- Концентрат Стандарт- Концентрат ная фло"кг тация Отходы Как видно и 3 данных табл. 2, уже при малых расходах флотореагентов ( режим А) магнитное поле существенно изменяет результаты флотации. Так,.в опыте 2 увеличивается выход концентратов по сравнению с опытом 1 на 6,73, извлечение на 117 зольность концентрата снижается на 3,7 Е, содержание серы на 0,5%, Однако абсолютные значения выхода концентрата и извлечения горючей массы невысокие, как в опыте 1 (36,1 и 45,7 соответственно), так и в опыте 2, с применением магнитного поля (42,8 и 56,7 соответственно), поэтому режим А не может считаться оптимальнием удельного расхода ов до 825 г/т (режим В) онцентрата и извлечение и значительно возрастаь концентрата значишается (опыты 3 и 4)Продолжение табл. 2 Влияние магнитного поля заметно ипри этом реагентном режиме: все показатели флотации для опыта 4 существенно лучше, чем для опыта 3,особенно значительно снижение содержания серы в концентрате по сравнению с исходным питанием - 41,43,Однако зольность отходов флотациив опытах 3 и 4 недостаточно высокая - 50,5 и 56,8 Е соответственно,следовательно, необходимо дальнейшееувеличение удельного расхода подаваемых флотореагентов,Режим С при удельном расходе флотореагентов 1100 1 Окг/кг оказалсянаиболее оптимальным. Дальнейшеевозрастание выхода флотоконцентратаи извлечения горючей массы наблюдается н опыте 5 и 6. Однако при обычном способе фпотации (опыт 5) с увеличением выхода концентрата возраста 1ет его зольность: так, в опыте 3зольность концентрата составляетИзвестныи спос Свинцовый концентра 41,9 1,30 21,35 73,44 Медныи концентрат 58,10 65 26,5 Колективный концентрат 00,0 23,27 19,100 едлагаемый способ винцовый онцентра 5,7 52 ф 81 47 78,89 Медныйконцентра 4,29 3,13 1,53 . 21,11 оллективнь 100 00 9 8 00 онцентра 100 0 7 12 13,3, а в опыте 5 - уж 13,8 Ж. Этб явление, обычное для флотационного способа обогащения, связано с тем, что с ростом расхода флотореагентов увеличивается возможность случайного выноса в пенный продукт гидрофильных частиц породы, снижающих качество концентрата.При этом режиме особенно заметно благоприятное воздействие магнитного поля на флотацию. Так, в опыте 6 несмотря на увеличение выхода концентрата до 53,97, зольность его не увеличилась, как в опыте 5, а уменьшилась до 10,2 Е за счет действия магнитного поля, повышающего селективность флотации угля. Значительное 1 на 46,8 Ц снижение содержания серы в концентрате также показывает высокую степень влияния магнитного поля на эффективность флотационного обогащения.Таким образом, результаты лабораторных исследований показывают, что действие магнитного поля улучшает показатели флотации при различных расходах реагентов, Оптимальный реагентный режим зависит от свойств флотируемого угля. Флотационный способ обогащения с одновременным воздействием магнитного поня дает наилучшие результаты при расходе флото 15747 8реагентов керосин + Т( в соотношении 1 О:1) - 1100"10 кг/кг флотируемого угля,П р и м е р 2. Обогащение коллек 5 тивного медно-свинцового концентрата.Реагентный режим при обогащениипо предлагаемому и известному способам одинаков: активированный уголь6010 кг/кг, сода 80 1 О кг/кг,10 медный купорос 3510 кг/кг, феррицианид калия 400 10 кг/кг, бути ловый ксантогенат 2 10 кг/кг, креозол 2 10 кг/кг.В данном коллективном концентра 5 те медь представлена парамагнитнымхалькопиритом Я= 0-2010 6 смзф/г,а свинец - диамагнитным галенитомЖ = 1. О- ( -2 Ц 1 Осм 5/г, При флотации свинцовый концентрат собирается20 в пене, а медный - в хвостах. Поэтому при обогащении по предлагаемомуспособу напряженность неоднородногомагнитного поля (магнитная. сила)возрастает по мере приближения к дну25 камеры, куда втягиваются парамагнитные частицы халькопирита и, наоборот, магнитная сила уменьшается вприближении к пенному слою, куда выталкиваются диамагнитные частицы гаЗ 0 ленита, Результаты селекции коллективного медно-свинцового концентратапредставлены в табл. 3.Таблица 3,Таблица 4 Известный способ 12,78 5,94 11,76 87,22 1,65 0,73 34,52 70,23 65,42 29,77 Концентрат Хвосты Исходнаяруда 2,14 2,20 100,00 100,00 100,00 Предлагаемый способ 3,87 Концентрат 23,52 72,24 76,48 27,76 12,04 13,32 86,68 1,95 0,71 Хвосты ИсходнаяРуда 100,00 2,21 Таким образом, при 4 лотацни по предлагаемому способу содержание свинца в свинцовом концентрате увеличилось по сравнению с флотацией по известному способу на 12,57, меди в медном концентрате на 1,637, и извлечение свинца при этом возросло на 5,5 Е, а меди на 12,887,П р и м е р 3. Обогащение медно- свинцовой руды. Реагентный режим: сода - 60 1 О кг/кг, бутиловый ксантогенат - 20 10 б кг/кг, креозол -Приведенные результаты свидетельствуют о перспективности предлагаемого способа и при обогащении руд с невысоким содержанием разделяемых компонентов. Согласно данным табл. 4, извлечение свинца в концентрате увеличивается на 2 Х, а извлечение меди в свинцовый концентрат снижается на 127., что свидетельствует о значительно лучшей селекции при работе по предлагаемому спосо.бу.П р и м е р 4. Обогащение медно- никелевой руды,Реагентный режим: медный куно рос 50"10 кг/кг, бутиловый аэрофпоратор 20 О кг/кг, В данной ру 5747 1 О1 О кг/кг, Поскольку здесь, как в примере 2, разделению подвергаются халькопирит и галенит, направление действия магнитной силы не изменяется. Пример 2 представляет интерес в плане исследования возможности при" менения способа для обогащения бедных руд.Результаты обогащения медно-свин цовой руды по предлагаемому и известному способам представлены в табл. 4. 2,22 100,00 100,00 4 О де медный компонент представлен слабопарамагнитным халькопиритом ф = = (10-20) 10 см/г, а никелевый - сильнопарамагнитным пирротином Ж = =(300-500) 10 см/г. При флотации 45 в пенньй концентрат лотируетсяпирротин, а халькопирит накапливается в хвостах. Согласно предлагаемому способу неоднородность магнитного поля устанавливается таким об О разом что магнитная сила ( Н о Н)возрастает к пенному слою, усиливая 4 лотацию более нарамагнитного пирро- тина.Результаты обогащения медно-нике левой руды по предлагаемому и известному способам представлены в табл. 5 аСодержание, % Выход, % Продукт Л М Известный способ 46,92 76,43 53,08 23,57 КонцентратХвосты 13,80 1,70 86,20 0,30 3,60 0,18 Исходнаяруда 100,00 0,50 0,65 100,00 100,00 Предлагаемый способ 12,30 0,80 87,70 0,46 Концентрат. 4,2 19,68 79,70 80,32 20,30 Хвосты О,5 Исходнаяруда 100,00 0,50 0,65 00,00 100,00 Составитель В. ШубинаРедактор А. Ворович Техред Т.ДубинчакКорректор М. Пожо Заказ 927/6 Тираж 515 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Полученные результаты свидетельствуют о более высокой селективности флотации по предлагаемому способу по сравнению с известным. При этом содержание никеля в концентрате увеличилось на 0,6%, а меди в хвостах на 0,16%, извлечение никеля в концентрат возросло на 3,3%, а меди в хвостах на 27,2%. Приведенные данные свидетельствуют о применимости предлагаемого способа фпотационного обогащения для селекции различных типов руд, воэможности его использования в технологических схемах как на стадии основ ной флотации, так и при перечистных операциях.