Способ флотации для десульфуризации и обескремнивания бокситов - RU2422212C2

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к способам флотации для десульфуризации и обескремнивания бокситов, которые касаются способов флотации бокситов, и более конкретно способа десульфуризации и обескремнивания руд низкосортных бокситов, содержащих серу.

Предпосылки для создания изобретения

Бокситы - это основной исходный материал для алюминиевой промышленности, а также основное сырье для производства тугоплавких материалов, высококачественных абразивных материалов, высококачественного бокситового цемента, керамики, химических продуктов и медицинских препаратов. Если бокситовая руда содержит серу в высоких или низких концентрациях, это серьезно влияет на устойчивость процесса при производстве глинозема при использовании Байер-процесса. В бокситах могут присутствовать такие сульфиды, как пирит, изомерный марказит и грейгит. Пирит начинает взаимодействовать с щелочным раствором при температуре 180°C, в то время как марказит и грейгит гораздо легче разлагаются щелочным раствором с получением S^2-, SO₃^2-, SO₄^2-, S₂^2- и S₂SO₃^2-, в результате чего расходуется NaOH. Кроме того, S^2- и SO₄^2- действуют в качестве диспергирующей добавки, так что железо переходит в раствор в коллоидной форме, что влияет на характеристики осаждения красного шлама и влечет за собой помутнение верхнего продукта. Между тем, стальные части производственного оборудования подвергаются серьезной эрозии продуктом S^2- в растворе, так что оборудование может быстро выходить из строя. Процесс стечения, используемый для производства глинозема, характеризуется высоким потреблением энергии и высокой стоимостью, с одной стороны, и оказывает серьезное неблагоприятное воздействие на окружающую среду и производственное оборудование - с другой стороны. Таким образом, бокситы с высоким содержанием серы необходимо подвергать десульфуризации, чтобы выполнить предъявляемые требования к содержанию серы, прежде чем такие бокситы могут быть использованы для рентабельного производства глинозема с использованием Байер-процесса.

В современных способах десульфуризации и обескремнивания бокситов, содержащих серу, используется первичный процесс тонкого измельчения (крупность частиц примерно 90% - 0,074 мм). В тех случаях, когда величина pH находится в диапазоне от 9 до 10, в качестве коллектора при выполнении обратной флотации для осуществления десульфуризации используются большие количества алкил-дитиокарбоната. После этого в качестве дополнительного коллектора для солей жирных кислот при флотации для осуществления обескремнивания используется додецилсульфат. При этом выход глинозема превышает 80%. Можно видеть, что расход флотационного реагента, используемого в современных процессах, сравнительно велик, и выход глинозема не очень высокий. Таким образом, большой интерес представляет возможность создания флотационного реагента и нового способа флотации для десульфуризации и обескремнивания вышеуказанных типов бокситов.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является преодоление недостатков существующих технических решений, таких как низкая дисперсность и высокая удельная площадь поверхности рудного шлама после первоначального тонкого измельчения, высокий расход флотационного реагента и невысокие характеристики коллектора. Указанная цель достигается с помощью высокоэффективного способа флотации для десульфуризации и обескремнивания серосодержащих бокситов с низким отношением Al/Si, который может эффективно уменьшить количество флотационного реагента, обеспечить необходимое качество флотационных концентратов и улучшить параметры флотационного процесса.

В настоящем изобретении предлагается способ флотации для десульфуризации и обескремнивания бокситов, отличающийся тем, что последовательно выполняется сначала процесс обратной флотации для десульфуризации и затем процесс нормальной флотации для обескремнивания, причем бокситы невысокого качества, содержащие серу, подвергаются процессу обратной флотации для десульфуризации после первичного измельчения, и промежуточные десульфурированные продукты подвергаются процессу нормальной флотации для обескремнивания после стадии повторного измельчения.

Способ флотации для десульфуризации и обескремнивания бокситов в соответствии с настоящим изобретением дополнительно отличается тем, что процесс обратной флотации для десульфуризации содержит первичное измельчение бокситов для получения крупности частиц 60%-85% - 0,074 мм и затем проведение реакции рудного шлама с флотационным реагентом для выполнения процесса обратной флотации для десульфуризации и получения в аппарате сернистых отходов и промежуточных бокситовых продуктов, причем в качестве коллектора используется этилксантогенат (натрий этилксантогенат) или этилтиокарбамат (натрий этилтиокарбамат) в количестве 100-500 г/т руды, в качестве кондиционера используется сульфат меди в количестве 50-500 г/т руды, и в качестве пенообразователя используется так называемый Frother 2 (смесь пиноловых масел, прежде всего α-терпинеола (его содержание превышает 82%), производимый компанией Luchang Trading Co., Ltd, Циндао, Китай) в количестве 20-150 г/т руды.

Способ флотации для десульфуризации и обескремнивания бокситов в соответствии с настоящим изобретением дополнительно отличается тем, что процесс нормальной флотации для обескремнивания содержит вторичное измельчение десульфурированных промежуточных бокситовых продуктов для получения крупности частиц 75%-92% - 0,074 мм и затем проведение реакции шлама с реагентом нормальной флотации для выполнения процесса нормальной флотации для обескремнивания и получения флотационной пены бокситовых концентратов, причем в качестве коллектора используется смесь в отношении 1:5-200 омыленной нафтеновой кислоты и жирной кислоты в количестве 700-1600 г/т руды, для регулирования значения pH используется углекислый натрий в количестве 2000-5000 г/т руды, и в качестве кондиционера используется гексаметафосфат натрия в количестве 50-200 г/т руды.

Способ флотации для десульфуризации и обескремнивания бокситов в соответствии с настоящим изобретением дополнительно отличается тем, что обратная флотация для десульфуризации содержит один или два цикла предварительной обработки, удаления примесей и очистки.

Способ флотации для десульфуризации и обескремнивания бокситов в соответствии с настоящим изобретением дополнительно отличается тем, что нормальная флотация для обескремнивания содержит один или два цикла предварительной обработки, удаления примесей и очистки.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ содержит выполнение обратной флотации для десульфуризации с использованием первичного измельчения и флотации для обескремнивания после выполнения дополнительной стадии измельчения. Способ дополнительно содержит использование флотационного реагента.

В предлагаемом в настоящем изобретении способе используется эффективный коллектор, этилксантогенат, который выбирается таким образом, чтобы он подходил наилучшим образом для десульфуризации серосодержащих бокситов, в сочетании с кондиционером, сульфатом меди, и высокоэффективный коллектор для обеспечения обескремнивания бокситов в процессе нормальной флотации, который получают смешиванием в определенном отношении омыленной жирной кислоты с нафтеновой кислотой.

Нафтеновые кислоты, используемые в настоящем изобретении, - это все нафтеновые кислоты, которые обычно используются и хорошо известны специалистам в данной области техники, или их смеси, предпочтительно карбоновые кислоты C₅-циклоалканов, имеющие нижеприведенную формулу, или их производные, или их смеси,

где n - целое число от 0 до 5, R - насыщенный или ненасыщенный, линейный или разветвленный алифатический гидрокарбил C₁-C₁₀.

Жирные кислоты, используемые в настоящем изобретении, - это все жирные кислоты, которые обычно используются и хорошо известны специалистам в данной области техники, или их смеси, например C₈-C₂₀ насыщенные жирные кислоты или их смеси, ненасыщенные жирные кислоты, такие как, например, масляная кислота, линолевая кислота, линоленовая кислота, элеостеариновая кислота или их смеси, и такие, как одна или несколько кислот, выбранных из группы, состоящей из кислоты соевого масла, кислоты хлопкового масла, жирной кислоты чайного масла, кислоты льняного масла и жирной кислоты тунгового масла.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ основан на природе руд, для которых может осуществляться десульфуризация при грубом измельчении руды, обескремнивание при более тонком измельчении и соответствующая флотация. Сначала после первичного грубого измельчения для осуществления десульфуризации при обратной флотации бокситов добавляется соответствующий реагент. Затем используется процесс нормальной флотации для обескремнивания с добавлением соответствующего реагента после выполнения стадии тонкого измельчения, чтобы повысить качество бокситов и обеспечить выполнение требований к сырью для получения глинозема с использованием Байер-процесса, то есть в результате возможно расширение сырьевой базы бокситов. С другой стороны, расход флотационного реагента может быть дополнительно снижен за счет разработки высокоэффективного коллектора. Таким образом, могут быть улучшены технические и экономические показатели производства.

Процесс флотации при грубом измельчении подходит для осуществления десульфуризации сульфидов за счет широкого распределения размеров их частиц. Процесс десульфуризации при грубом измельчении, используемый в настоящем изобретении, снижает расход энергии на измельчение, существенно уменьшает расход коллектора для сульфидов и снижает неблагоприятное влияние флотационного реагента на проведение следующего процесса флотации для обескремнивания. Высокая эффективность десульфуризации достигается за счет выбора высокоэффективных коллекторов. Из-за узкого распределения размеров частиц силикатов необходимо тонкое измельчение руды, чтобы происходило свободное движение зерен. После этого осуществляется обескремнивание с использованием высокоэффективного флотационного реагента. Использование разработанных высокоэффективных коллекторов при осуществлении нормальной флотации улучшает сбор диаспоровых минералов и их флотационное отделение от силикатов.

В настоящем изобретении используется стадия измельчения, так что сульфиды с широким распределением размеров частиц отделяются преимущественно флотацией и затем подвергаются тонкому измельчению для выполнения обескремнивания. При использовании высокоэффективного флотационного реагента для сульфидов и улучшенного реагента для выполнения обескремнивания бокситов достигаются хорошие технические и экономические показатели производства. Наилучшие результаты двухступенчатого процесса десульфуризации и обескремнивания достигаются для серосодержащих бокситов диаспорового типа, содержащих 0,5-5% S, 55-72% Al₂O₃ и 2-19% SiO₂, с низким отношением Al/Si. В результате можно получать бокситовые концентраты с отношением Al/Si порядка 7-15, которые пригодны для использования без дополнительной обработки при получении глинозема по способу Байера, то есть обеспечивается существенный экономический выигрыш.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ пригоден для десульфуризации и обескремнивания путем флотации низкосортных серосодержащих бокситов. Для бокситов с высоким отношением Al/Si можно выполнять только первоначальный процесс для десульфуризации. Для низкосортных серосодержащих бокситов последующий процесс обескремнивания проводится после завершения первоначального процесса десульфуризации. Предлагаемый в настоящем изобретении способ имеет широкие перспективы применения.

Варианты осуществления изобретения

В настоящем изобретении предлагается способ флотации для десульфуризации и обескремнивания бокситов, в котором последовательно выполняется сначала процесс обратной флотации для десульфуризации и затем процесс нормальной флотации для обескремнивания. Бокситы невысокого качества, содержащие серу, подвергаются процессу обратной флотации для десульфуризации после первичного измельчения, и промежуточные десульфурированные продукты подвергаются процессу нормальной флотации для обескремнивания после стадии дополнительного измельчения. Процесс обратной флотации для десульфуризации содержит первичное измельчение бокситов для получения крупности частиц 60%-85% -0,074 мм и затем проведение реакции рудного шлама с флотационным реагентом для выполнения процесса обратной флотации для десульфуризации и получения в аппарате сернистых отходов и промежуточных бокситовых продуктов, причем в качестве коллектора используется этилксантогенат или этилтиокарбамат в количестве 100-500 г/т руды, в качестве кондиционера используется сульфат меди в количестве 50-500 г/т руды, и в качестве пенообразователя используется Frother 2 в количестве 20-150 г/т руды. Процесс нормальной флотации для обескремнивания содержит дополнительное измельчение десульфурированных промежуточных бокситовых продуктов для получения крупности частиц 75%-92% - 0,074 мм и затем проведение реакции рудного шлама с реагентом нормальной флотации для выполнения процесса нормальной флотации для обескремнивания и получения флотационной пены бокситовых концентратов, причем в качестве коллектора используется смесь в отношении 1:5-200 омыленной нафтеновой кислоты и жирной кислоты в количестве 700-1600 г/т руды, для регулирования значения pH используется углекислый натрий в количестве 2000-5000 г/т руды, и в качестве кондиционера используется гексаметафосфат натрия в количестве 50-200 г/т руды.

Дальнейшее описание дается на конкретных примерах.

Пример 1

Для десульфурирования и обескремнивания исходных бокситов месторождения Чуаньдунвань-Хойхэ, Наньчан, содержащих 59,74% Al₂O₃, 11,39% SiO₂ и 1,73% серы, с отношением Al/Si, равным 5,24, использовались следующие процессы флотации:

a) Процесс первичной десульфуризации

Бокситовая руда перемалывалась с помощью шаровой мельницы. В шаровую мельницу добавлялся углекислый натрий в количестве 4200 г/т исходной руды. Крупность частиц измельченного продукта составляла 75% - 0,074 мм, и концентрация верхнего продукта сортировочной машины составляла 38%. В резервуар мешалки к измельченному шламу добавлялся в качестве активатора сульфат меди в количестве 140 г/т, коллектор в количестве 240 г/т и Frother 2 в качестве пенообразователя в количестве 80 г/т. После достаточного перемешивания смесь подавалась во флотационную машину для выполнения обратной флотации для десульфуризации, причем концентрация шлама для флотации находилась в диапазоне 14-37%, и величина pH поддерживалась на уровне 8,1. После выполнения закрытого цикла последовательно выполняемых стадий: одной предварительной обработки, одной очистки и рециклирования промежуточных продуктов получали флотационную пену сернистых концентратов.

b) Процесс обескремнивания

Десульфурированные концентраты подвергались вторичному измельчению, так что тонина помола составляла 86%. Величина pH шлама доводилась до уровня 9,5. Коллектор, полученный смешиванием нафтеновых кислот (очищенные нафтеновые кислоты, произведенные компанией Intercontinental Vast Fine Chemical industry Co., Ltd, уезд Болуо, провинция Гуандун, Китай, первоначально содержащие карбоновые кислоты C₅-нафтена и их производные, и содержащие дополнительно небольшое количество карбоновых кислот C₃-, C₄- и C₆-нафтена и их производных, причем общее содержание нафтеновых кислот составляло 90%) с масляной кислотой в отношении 1:15, добавлялся в количестве 1160 г/т, и в качестве кондиционера добавлялся гексаметафосфат натрия в количестве 60 г/т.Концентрации после предварительной обработки и стадии концентрирования находились в диапазоне 18-32%; концентрация примесей составляла 7-15%. После последовательного выполнения в замкнутом контуре одной предварительной обработки, двух очисток, одного удаления примесей и рециклирования промежуточных продуктов получали приемлемые концентраты бокситов и небольшие количества отходов.

Показатели обогащения, полученные при использовании описанного способа, приведены в таблице 1.

Пример 2

Для бокситов провинции Наньчан с большим содержанием серы и высоким отношением Al/Si выполнялся только нижеуказанный процесс первичной десульфуризации.

Бокситовая руда перемалывалась с помощью шаровой мельницы. В шаровую мельницу добавлялся углекислый натрий в количестве 4200 г/т исходной руды. Крупность частиц составляла для измельченного продукта 72% - 0,074 мм. Концентрация верхнего продукта сортировочной машины составляла 39,25%. В резервуар мешалки к измельченному шламу добавлялся в качестве активатора сульфат меди в количестве 120 г/т, в качестве коллектора этилксантогенат в количестве 260 г/т и в качестве пенообразователя Frother 2 в количестве 80 г/т. После достаточного перемешивания смесь подавалась во флотационную машину для выполнения обратной флотации для десульфурирования, причем концентрация шлама для флотации находилась в диапазоне 14-37, и величина pH поддерживалась на уровне 8,1. После закрытого цикла последовательно выполняемых стадий: одной предварительной обработки, двух очисток, одного удаления примесей и рециклирования промежуточных продуктов получали флотационную пену концентратов серы и бокситов. Показатели обогащения приведены в таблице 2.

Реферат

Изобретение относится к способам флотации для десульфуризации и обескремнивания руд низкосортных бокситов. Способ включает процесс обратной флотации для десульфуризации и процесс нормальной флотации для обескремнивания, причем бокситы невысокого качества, содержащие серу, сначала подвергают процессу обратной флотации для десульфуризации после первичного измельчения с использованием в качестве коллектора этилксантогената или этилтиокарбамата и затем подвергают процесс нормальной флотации для обескремнивания после выполнения стадии дополнительного измельчения. Процесс обратной флотации для десульфуризации включает первичное измельчение бокситов для получения крупности частиц 60%-85% - 0,074 мм и затем проведение реакции шлама с флотационным реагентом для выполнения процесса обратной флотации для десульфуризации и получения в аппарате сернистых отходов и промежуточных бокситовых продуктов. В качестве коллектора используют этилксантогенат или этилтиокарбамат в количестве 100-500 г/т руды, в качестве кондиционера используют сульфат меди в количестве 50-500 г/т руды, и в качестве пенообразователя используют Frother 2 в количестве 20-150 г/т руды. Технический результат - повышение эффективности флотации и качества флотационных концентратов. 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве нафтеновой кислоты используют карбоновую кислоту С₅-циклоалкана, имеющую нижеприведенную формулу, или ее производное, или их смесь,

где n - целое число от 0 до 5, R - насыщенный или ненасыщенный, линейный или разветвленный алифатический гидрокарбил C₁-С₁₀.