Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование реагентного режима флотации карбонатно-флюоритовых руд Монголо-Забайкальской провинции

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Долгих, Ольга Леонидовна, Чита

Долгих Ольга Леонидовна 04201453404

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕАГЕНТНОГО РЕЖИМА ФЛОТАЦИИ КАРБОНАТНО-ФЛЮОРИТОВЫХ РУД МОНГОЛО-ЗАБАЙКАЛЬСКОЙ ПРОВИНЦИИ

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 25.00.13 - Обогащение полезных ископаемых

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор А.В. Фатьянов

Чита-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ФЛЮОРИТОВЫХ РУД 11

1.1 Общие сведения о направлении технологии обогащения флюори-товых руд..............................................................................................................................................................11

1.2 Развитие технологии флотации карбонатно-флюоритовых

РУД.......................................................................................... 16

1.3 Практика обогащения карбонатно-флюоритовых

РУД...................................................................................................................... 20

1.4 Выводы и задачи исследований.............................................. 24

2. ИЗУЧЕНИЕ ФЛОТИРУЕМОСТИ ЧИСТЫХ МИНЕРАЛОВ ФЛЮОРИТА И ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ............................................................................................................................................................................26

2.1 Методика подготовки объектов исследования..................................................26

2.2 Изучение вещественного состава руд Начирского и Олимпийского участков Гарсонуйского месторождения..........................................................................26

2.3 Подготовка минералов к исследованиям..................................................................31

2.4 Влияние реагентов - регуляторов рН среды........................................................32

2.5 Влияние реагентов - собирателей на флотируемость флюорита и породообразующих минеральных комплексов................. ..............................34

2.5.1 Влияние олеиновой кислоты на флотируемость кальцийсодер-жащих минералов.............................................................................................................................................34

2.5.2 Использование в качестве собирателя нового реагента из группы перластанов 014-60................................................................................................................................36

2.6 Повышение селективности процесса за счет применения реагентов

- регуляторов....................................................................................................................................................39

2.7 Изучения влияния реагентов на поверхность минералов с помощью

ИК - спектроскопии....................................................................................................................................43

2.8 Особенности подготовки жидкой фазы при флотации карбонатно -

флюоритовых руд..........................................................................................................................................53

2.9 Выводы............................................................................ 57

3. РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ КВАРЦ - ФЛЮОРИТОВЫХ РУД С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕАГЕНТОВ - ПЕР ЛАСТА- 59 НОВ........................................................................................

3.1.Технология обогащения флюоритовых руд Шахматного месторождения............................................................................................................................................................................59

3.1.1 Особенности вещественного состава руды......................................................59

3.1.2 Влияние перластанов на флотацию руд Шахматного месторождения......................................................................................................................................................61

3.2 Технология обогащения флюоритовых руд Антоновского месторождения..............................................................................................................................................................69

3.2.1 .Минералогическая характеристика пробы руды........................................69

3.2.2 Технологическая характеристика обогатимости пробы с применением многофакторного планирования эксперимента..............................................71

3.3 Выводы.............................................................................. 78

4. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ТРУДНООБОГАТИМЫХ КАРБОНАТНО-ФЛЮОРИТОВЫХ РУД ГАРСОНУЙСКОГО МЕСТОРЖДЕНИЯ.......................................... 80

4.1 Характеристика минерального состава карбонатно - кварц - флюоритовых руд Олимпийского и Начирского участков Гарсонуйского месторождения..................................................................................................................................................80

4.2 Разработка эффективной технологии обогащения карбонатно -флюоритовых руд..........................................................................................................................................84

4.3 Выводы........................................................................................................................................................92

5 РАЗРАБОТКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ФЛОТАЦИИ КАРБОНАТНО-ФЛЮОРИТОВЫХ РУД ГОКа БОР - УН-

ДУР............................................................................................................................................................................94

5.1 Краткий вещественный состав карбонатно - флюоритовых руд ГОКа Бор-Ундур........................................................................ 94

5.2 Разработка низкотемпературной технологии флотации карбонатно

- флюоритовых руд ГОКа Бор-Ундур..................................................................................96

5.3 Расчет технико-экономических показателей по рекомендуемой технологии и реагентным режимам для руд ГОКа Бор-Ундур.................. 103

5.4 Выводы................................................................................ 106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................... 108

ЛИТЕРАТУРА........................................................................... 111

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Флюорит относится к стратегически важным видам минерального сырья. Высокие требования к качеству выпускаемой продукции и расширение областей применения фтористых соединений требует увеличения объемов флюо-ритовых флотационных концентратов и повышения их качества при увеличении содержания СаР2 в них до 97 - 99 %. Флотация остается единственным методом получения такой высокосортной продукции обогатительных фабрик в условиях истощения запасов мономинеральных руд и усложнения минерального состава при тонкой вкрапленности минералов. Выпуск в настоящее время флотоконцентратов содержащих 90-92 % флюорита уже не может удовлетворять большинство потребителей.

Результаты исследований, выполненных в разных научных организациях, опыт работы предприятий убеждают в том, что особенности флотационного поведения минералов изучены только для одного типа флюоритовых руд-кварц-флюоритового. Большинство разведанных и вводимых в эксплуатацию руд характеризуются тем, что породообразующие минералы представлены в них кальцийсодержащими карбонатами, имеющими одинаковые флотационные свойства с флюоритом. Трудность разделения минералов флюорита и кальцита заключается в том, что в углах кристаллической решетки у обоих минералов находятся ионы кальция, которые хорошо взаимодействуют с ионами собирателя, что и обусловливает близость их флотационных свойств. С целью повышения уровня селективности флотации кальцийсодержащих минералов, переработка таких руд осуществляется по сложным разветвленным схемам и высокотемпературным режимам. При этом содержание флюорита в рудах и карбонатный модуль (соотношение флюорита и кальцита) снижаются. С уменьшением карбонатного модуля до 2 резко падает извлечение СаБ2 в концентрат (с 8388% до 69%), а содержание Са¥2 в концентрате редко превышает 92 %. При модуле менее 1 карбонатно-флюоритовые руды считаются необогатимыми.

Поэтому вопрос развития технологии обогащения карбонатно-флюоритовых 1 руд стоит очень остро.

Необходимо проведение исследований в области поиска и развития новых технологических решений, позволяющих упростить применяемые технологические схемы и режимы, с исключением высокотемпературной обработки пульпы, за счет новых селективно-действующих реагентов собирателей и депрессоров направленного действия, обеспечивающих селекцию флюорита и карбонатов. Развитие технологии флотации в данных направлениях является актуальной научной задачей.

Основная научная идея состоит в обосновании применения новых селективно-действующих реагентов-собирателей и модифицированных реагентов-регуляторов; выявлении и научном обосновании эффективных технологи-ч ческих схем для труднообогатимых карбонатно-флюоритовых руд с проведени-

ем флотации в низкотемпературном режиме (снижение температуры до +4...+8°С).

Целью работы является повышение качества флюоритовых концентратов, получаемых из труднообогатимых карбонатно-флюоритовых руд Монголо-Забайкальской провинции, на основе установления технологических особенностей флотации исследуемых минералов карбонатно-флюоритовых руд при использовании новых флотационных реагентов и технологических решений, разработка и обоснование более эффективных технологических схем переработки этих руд.

Основные задачи исследований: ч - Развитие технологии обогащения карбонатно-флюоритовых руд на ос-

^ нове применения новых селективно-действующих флотореагентов:

- изучение минерального состава руд, представленных для исследования;

- анализ технологических особенностей селекции флюорита и породообразующих минералов;

- исследование условий применения новых модифицированных флотореагентов;

- оптимизация параметров разделения минералов с помощью метода многофакторного планирования технологических экспериментов;

- исследование возможности проведения флотации карбонатно- флюори-товых руд в низкотемпературном режиме;

- разработка вариантов использования рекомендованных технологических решений.

Объекты исследования -карбонатно-флюоритовые руды ГОКа Бор -Ундур, Начирского и Олимпийского участков Гарсонуйского месторождения, кварц - флюоритовые руды Шахматного и Антоновского месторождений.

Предмет исследования - технологические особенности флотации карбо-натно-флюоритовых, кварц-флюоритовых руд различных месторождений Монголо-Забайкальской провинции.

Методы исследований. Методы исследования вещественного состава, структуры и свойств минералов; эксперименты по мономинеральной и рудной флотации; ИК-спектроскопия для изучения механизма сорбции собирателей и предложенных новых модифицированных реагентов; методы математической статистики для обработки результатов исследований; обзор и анализ литературных источников; обобщение практического опыта работы промышленных предприятий и результатов научных исследований; оптимизация условий разделения минералов с применением многофакторного планирования эксперимента.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Эффективность технологии обогащения флюоритовых руд достигается применением нового селективнодействующего собирателя из класса пер-ластанов (ОСУ,ОМ - 60), позволяющего вести флотацию без подогрева пульпы.

2. Селективность флотации близких по технологическим свойствам флюорита и карбонатных минералов обеспечивается на основе применения нового реагента-собирателя с модифицированным реагентом-депрессором, обеспечивающих повышение содержания СаР2 в концентрате до 97,0 %.

Достоверность и обоснованность экспериментальных результатов работы, научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточной сходимостью теоретических и лабораторных исследований, применением методов математической статистики для обработки полученной информации и планирования экспериментов при доверительной надежности не менее 95 %, удовлетворительной сходимостью статистики обработанных результатов.

Научная новизна работы:

1. Установлено влияние реагента из группы перластанов (Ж- 60 на эффективность рудной флотации, позволяющее повысить качество флюорито-вых концентратов.

2. Научно обоснована и разработана технология флотации карбонат-но-флюоритовых руд в низкотемпературном режиме (снижение температуры до +4...+8 °С) с повышением технологических показателей.

3. Доказано, что селективность флотации минералов с близкими флотационными свойствами - флюорита и карбонатов достигается при использовании различных видов модифицированного жидкого стекла.

Практическая значимость работы

1. Разработанная технологическая схема переработки кварц-флюоритовых руд Шахматного месторождения заложена в паспорт месторождения и использована для расчета ТЭО кондиций. Разработанная технологическая схема переработки кварц-флюоритовых руд Антоновского месторождения заложена в паспорт месторождения и приняты к внедрению при разработке ТЭО кондиций. Разработанная технологическая схема обогащения карбонатно-флюоритовых руд ГОКа Бор-Ундур, рекомендована к внедрению.

2. Предложен эффективный способ флотации руд и поточная линия для его осуществления (патент РФ на изобретение № 2360742).

3. Разработанная в лабораторных условиях технология флотационного извлечения флюорита из труднообогатимых карбонатно-флюоритовых руд, основанная на использовании новых реагентов - собирателей направленного дей-

ствия, позволяет вести флотацию в низкотемпературном режиме и повысить качество флюоритового концентрата до марки ФФ-97.

4. На основе применения нового высокоселективного реагента-собирателя и модифицированного реагента-депрессора, позволяющих улучшить селективность флотации, разработана эффективная технологическая схема, предусматривающая получение двух концентратов - флюоритового и карбонатного, что повышает комплексность использования минерального сырья.

5. Результаты исследований внедрены в учебном процессе в ЗабГУ при чтении лекционного курса «Технология обогащения полезных ископаемых» для студентов специальности «Обогащение полезных ископаемых». Разработаны методические указания «Технология обогащения полезных ископаемых» для выполнения лабораторных работ студентами специальности 130405 «Обогащение полезных ископаемых» (авторы Никитина Л.Г., Никитин C.B., Чита, ЧитГУ, 2008г. 27 стр.). Лабораторная работа № 3 «Изучение технологических параметров флотации неметаллических полезных ископаемых» стр. 1724.

Личный вклад автора состоит в постановке целей и задач, проведении аналитических и экспериментальных исследований по интенсификации рудной флотации на основе применения новых флотационных реагентов, разработке технологических схем и режимов низкотемпературной флотации труднообога-тимых карбонатно-флюоритовых руд.

Апробация работы. Основные выводы работы и результаты исследований докладывались на: Плаксинских чтениях (г. Владивосток, г. Новосибирск 2008-2009гг), всероссийской научно-практической конференции (г. Санкт-Петербург, 2007г.), международной конференции к 60-летию гидрогеологического института ЭСФ АН РАН, института горного дела СО РАН (Новосибирск, 2005г), научно- технических конференциях ЗабГУ.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в т.ч. в рекомендованных ВАК РФ изданиях 2, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка использованных источников из 100 наименований и содержит 120 страниц машинописного текста, 42 таблицы и 31 рисунок.

Автор выражает благодарность научному руководителю работы профессору Фатьянову за оказанную помощь в выполнении работы.

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ФЛЮОРИТОВЫХ РУД

1ЛОбщие сведения о направлении технологии обогащения флюоритовых руд

Общие запасы флюорита составляют более 200 млн. т, в том числе разведанные - 178,5 млн. т. Ежегодно в мире получают свыше 4,5 млн т концентрата плавикового шпата. Ведущая страна по его производству - Китай (свыше 2,5 млн. т). Следом идут Мексика (почти 0,6 млн. т), Марокко, Монголия, а также Россия, Италия, Испания, Франция и Бразилия. Суммарное производство концентрата в этих странах составляет более 92 % от мирового. Остальная часть приходится на Великобританию, Кению, Намибию и другие страны [97].

Распределение флюорита по геолого-промышленным типам месторождений приведено в табл.1. [76].

Таблица 1

Распределение мировых запасов флюорита по геолого-промышленным

типам

Геолого-промышленные типы месторождений Всего в мире

Запасы РУДЫ, тыс.т. Доля в суммарных запасах, % Содержание СаР2, %

1 2 3 4

Жильный кварц (кальцит) - флюоритовый 64900 36,4 20-85

Стратиформный кварц - кальцит - флюоритовый 63085 35,3 17-90

Жильный сульфидно - барит - флюоритовый 31820 17,8 25-66

1 2 3 4

Редкометалльно - флюоритовый 15260 8,6 30-85

Стратиформный песчано - глинисто -флюоритовый 3400 1,9 44

Итого 178465 100 -

Основные запасы флюоритовых руд в России сосредоточены на территории Забайкалья (12,6% - в Бурятии, 38% - в Забайкальском крае) и 49,4% - в Приморском крае. Большинство предприятий Забайкальского края сейчас приостановлены или работают периодически.

Развитие плавикошпатовой промышленности в России начиналось с разработки Абагатуйского месторождения в 1914г. Солонечное месторождение еще в 18-19в. обеспечивало флюоритом горнозаводскую промышленность Забайкалья. [98].

Флюоритовые руды по минеральному составу и технологическим особенностям делятся на следующие типы [35].

1. Флюоритовый (мономинеральный). Механические примеси в руде представлены обломками вмещающих пород. Примеси сульфидов невелики. Содержание флюорита составляет 50 - 80 %. Руды с таким содержанием относятся к богатым и обогащаются с помощью ручной или автоматической сортировки с целью получения флюоритовых концентратов металлургических сортов. Рудосортировку применяют для о�