Разработка технологии доводки объединенных продуктов радиометрии фосфоритов обладжанского месторождения

УДК 622.7

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДОВОДКИ ОБЪЕДИНЕННЫХ ПРОДУКТОВ РАДИОМЕТРИИ ФОСФОРИТОВ ОБЛАДЖАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 

Рыбаков Вал. М.

научный руководитель  доцент, канд. техн. наук, профессор РАЕ, 

Сибирский федеральный  университет

Фосфатное сырье необходимо для производства минеральных удобрений, химической и металлургической промышленности, получения флотореагентов, моющих средств, в качестве минеральной подкормки скота и птицы и других целей.

Все эксплуатируемые месторождения Росии находятся в Европейской её части, при этом основной объем добычи приходится на долю Хибинской апатит-нефелиновой группы (Мурманская область), расположенную на значительных расстояниях от заводов по выпуску минеральных удобрений и традиционно сельскохозяйственных регионов [1]. В Сибири и Дальнем Востоке, напротив, где агропромышленные предприятия испытывают постоянную нехватку фосфорных удобрений, эта проблема как никогда актуальна, в связи с чем практический интерес представляет Обладжанское месторождение карбонатных фосфоритовых руд.

В обогащении фосфоритовых и апатитовых  руд много общего. В связи с тем, что апатитовые руды содержат кристаллический апатит, а фосфоритовые руды – фосфатное вещество, которое состоит из плохо раскристаллизованного апатита с большим количеством примесей, последние обычно обогащаются труднее и дают менее качественные концентраты.

В  настоящее время для обогащения фосфатных руд используют промывку, классификацию, избирательное дробление, радиометрическую сепарацию, флотацию и обжиг с последующим гашением водой.

Изучение вещественного состава технологической пробы ТПО-1 Обладжанского месторождения показало, что исходная руда фосфоритов в пробах крайне неоднородна по составу представляет собой смесь каменистых и рыхлых фосфоритов в разных пропорциях, с той или иной примесью доломитов и известковых доломитов. Структура руды также крайне неоднородны: брекчиевидные, обломочные, тонкослоистые, фарфоровидные, крустификационные, пористые, натечные.

Распределение P205 относительно равномерное, изменяется от 19,53 до 24,29% (табл. 2.2). Только в классе -80+40 отмечается повышенное содержание P205 – 26,21%. Общее содержание железа в пробе составило 0,68%. Несколько повышенное содержание Feобщ отмечено в классах: -0,040+0 и -0,071+0,040 мм 2,96% и 1,4% соответственно.

Исследования по флотации проводятся на объединенном продукте радиометрии Обладжанского месторождения, руды которого относятся к карбонатно-фосфатному типу руд и, как уже говорилось выше, является сложнообогатимым сырьем.

Поскольку радиометрией не был получен кондиционный концентрат необходимо ввести доводку. Ранее [13] доводка осуществлялась методом обжига. Так как обжиг является весьма дорогостоящим процессом, желательно доводку концентратов радиометрии осуществить методом флотации. Однако ни в России, ни за рубежом нет технологии флотации высококарбонатных руд. Поэтому целью данной исследовательской  работы с одной стороны является выбор и обоснование более оптимального признака разделения, для получения более высоких технологических показателей РРС, с другой  на поиск эффективной технологии доводки фосфоритовых руд методом флотации.

Для определения содержания фосфора при крупнопорционной сортировке непосредственно на месте добычи руды для исследования был использован метод рентгенофлуоресцентной спектрометрии, использующей излучение рентгеновской трубки. Испытания были проведены на портативном приборе ПРК-2 производства «Радос».

Для первоначального выбора признака разделения был выполнен замер 15-20 кусков каждого класса крупности со снятием спектра. Были выявлены значимые по интенсивности линии, которые соответствовали харакетристическим линиям Ca, Fe, Sr. Соответствующие признаки разделения формировались вычитанием из интенсивности линии фона и нормированием разности на величину обратно рассеянного излучения Ns.

Параллельно были определены, замерами на спектрометре ARL QUANT’X, содержания Р2О5, Ca, Fe, Sr и ряда других элементов, для выявления возможных корреляций между ними(Значимые корреляции не были выявлены).

Несмотря на эти неблагоприятные результаты, обработка результатов исследований полной пробы классов -80+40 мм и -40+20 мм на ПРК-2 показала возможность разделения фосфорита рентгенофлуоресцентным методом.

Дальнейшие испытания проводились с разделением по признаку Р1+Р2. Несмотря на то, что признак Ns обеспечивает несколько более высокие показатели в лабораторных испытаниях, признак Р1+Р2 в промышленной реализации более устойчив, так как меньше зависит от размера куска.

Укрупненные испытания рентгенфлуоресцентной сепарации были проведены в на промышленном сепараторе. Сепарации были подвергнуты классы крупности -80+40 мм и -40+20 мм, полученные из запаса технологической пробы ТПО-1. Класс -20+10 мм сепарировать не удалось из-за слабого сигнала, подаваемого столь мелкими кусками. Условия попадания в концентрат для классов крупности (Рисунок 1):

Рисунок 1 – Границы разделения при рентгенофлуоресуентной сепарации

Границы разделения были выбраны из условия получения пяти продуктов с близкими выходами.

В целом укрупненные испытания рентгенфлуоресцентной сепарации подтвердили предварительные результаты, полученные на лабораторном датчике ПРК-1.

Таблица 1 – Показатели сепарации (класс -40+20 мм)

Граница разделения Р	Выход, %	Содержание, % Р2О5	Содержаниее, % Fe	е, % P2O5	е, % Fe
хв	к-т	хв	к-т	хв	к-т	хв	к-т	хв	к-т
0.17	23.45	76.55	12.33	27.59	0.27	0.3417	12.04	87.96	19.49	80.51
0.2	44.83	55.17	16.207	30.353	0.2557	0.3811	30.26	69.74	35.28	64.72
0.24	68.28	31.72	19.89	32.882	0.2846	0.4115	56.56	43.44	59.82	40.18
0.3	85.52	14.48	21.721	37.54	0.2817	0.58	77.36	22.64	74.15	25.85
0.6	100.00	0.00	24.012	0	0.3249	0	100.00	0.00	100.00	0.00

Таблица 2 – Показатели сепарации (класс -80+40 мм)

Граница разделения Р	Выход, %	Сод-е, % Р2О5	Сод-е, % Fe	е, % P2O5	е, % Fe
хв	к-т	хв	к-т	хв	к-т	хв	к-т	хв	к-т
0.17	10.31	89.69	10.29	28.878	0.12	0.3747	3.93	96.07	3.55	96.45
0.22	30.10	69.90	15.156	32.046	0.1595	0.4298	16.92	83.08	13.78	86.22
0.27	57.32	42.68	20.903	35.099	0.1882	0.5636	44.44	55.56	30.96	69.04
0.34	84.33	15.67	25.409	35.32	0.2496	0.88	79.47	20.53	60.42	39.58
0.7	100.00	0.00	26.962	0	0.3484	0	100.00	0.00	100.00	0.00

Дальнейшее внимание было направленно на формирование более оптимального признака разделения, для получения более высоких технологических показателей.

Обычно при рентгенфлуоресцентной сепарации полезным сигналом является характеристическое излучение элемента, а нормирующий сигнал обратно рассеянного излучения лишь вводит поправку на размер куска. В данном случае ситуация обратная. Интенсивность характеристического излучения как кальция Ca, так и стронция Z и железа Fe, не зависит от содержания фосфора, что вполне объясняется, исходя из минерального состава фосфорита. В то же время интенсивность обратно рассеянного излучения Ns существенно снижается при увеличении содержания фосфора. Именно эта особенность и позволяет сформировать признак разделения. Таким образом, сформированный признак разделения есть, по существу, интенсивность обратного рассеянного излучения, нормированная на сумму характеристического излучения. Действительно, интенсивность обратно рассеянного мягкого ренгеновского излучения обратно пропорциональна эффективному атомному номеру вещества и, таким образом, уменьшается при увеличении содержания в куске апатита и увеличивается при содерджании кальцита и, особенно, доломита.

На самом деле, отраженные электроны возникаю как в результате однократного упругого взаимодействия, так и в актах малоуглового многократного рассеяния. Оценки показывают, что для энергии падающих электронов 10ч30кэв и мишеней, содержащих легкие элементы (смалым атомным номером, в данном случаи фосфор), несколько более половины всех отраженных электронов рождается в результате многократных малоугловых актов взаимодействия(неупругого взаимодействия). Для тяжелых элементов ситуация меняется на обратную, что и объясняет зависимость обратно рассеянного мягкого рентгеновского излучения от содержания аппатита в куске.

Изучение флотационных свойств чистых минералов позволяет установить влияние различных реагентов на отдельные минералы, что является основой для поиска условий селективной флотации промышленных руд.

Исследования проводились на чистых минералах, входящих в состав фосфоритов Обладжанского месторождения с целью определения  наибольшей селективности разделения ценного минерала (фосфат) по сравнению с пустой породой (доломит и гидрогетит). Использовались реагенты, представленные институтом горно-химического сырья (ГИГХС): ААК-40,ААК-37, ИМР-25, ГМФ, ТЛ, ИМ-50, ТЖК, Лиазон, Актилинидазол, которые на данном типе руд ранее не испытывались.

Наибольшая разница в извлечении фосфоата и минералов пустой породы была получена при использовании сочетания реагентов ААК-40 и ИМР-25, ГМФ.

На основании литературных данных [2-11] и результатов флотации на чистых минералах для исследований на объединенном концентрате радиометрии были выбраны реагенты ААК-40, ИМР-25, ГМФ, жидкое стекло, ЖКТМ, а также реагенты, при исследовании которых на кафедре «обогащение полезных ископаемых» [12] были получены неплохие результаты, и используемые в практике обогащения на действующих предприятиях, перерабатывающих фосфатные и карбонатно-фосфатные типы руд (ССБ, КМЦ, МДТМ).

Проведенные на кафедре на Обладжанской руде исследования показали неплохие результаты и по фосфатной, и по карбонатной флотации, поэтому на продукте радиометрии в первую очередь были проведены опыты на этих оптимальных условиях, а затем уже на новых реагентах.

На данный момент поставлена серия опытов с использованием реагентов ААК-40 и ИМР-25 и удалось получить кондиционный концентрат с содержанием 34,3% Р2О5 при извлечении 87,7%.

Список литературы

Карев, Н. Фосфатное сырье: проектная лихорадка / Н. Карев // Рынок апатитового и нефелинового концентратов в России.- 2010. – 106 с. Промышленная Группа "Фосфорит, [Электронный ресурс]: «Фосфорит»  2010. Режим доступа:  http://www. himtrade. ru/passport-description-193.htm#nomenclature  -  Загл. с экрана. http://www. vseslova. ru/index. php? dictionary=bes&word=kingiseppskoe_mestorojdenie_fosforitov  [Электронный ресурс]. - Загл. с экрана. Флотация апатит-штафеллитовой руды с использованием селяктивной флокуляции шламов http://bibliofond. ru/view. aspx? id=469807- [Элеткронный ресурс]. - Загл. с экрана. . Флотационное обогащение микрозернистых фосфоритов/ /  Информационный бюллетень, - №32. - 2011. Белобородов, обогащения техногенного фосфорсодержащего сырья в ГОК» / , , // Горный журнал. – 2010. - №9. – С. 96-97.  http://www. ai08.org/index. php/term/  [Электронный ресурс]  СаО, Х. Q. Технология обогащения низкокачественной фосфатной породы из Хубея, Китай / Х. Q. CaO, S. B. Zheng // Proceedings of 24 International Mineral Processing Congress (IMPC), Beijing, 24-28 Sept., 2008. – Beijing, 2008. – P. 1429-1435. – Деп. в ВИНИТИ 15.12.08, № 11.03-10Д.29. Chander S. Интенсификация флотации фосфатной руды с использованием неионогенного / Chander S.- М.,  ПАВ: B8b/124-B8b/130. – Англ.  2000. Zhao W. Q. Применение собирателя  WF-01 при флотации фосфоритов месторождения в Саудовской Аравии.  Application of WF-01 collector in flotation experiment to phosphate rock of Al Jalamid, Saudi Arabia  / W. Q. Zhao, R. Z. Zhang, C. J. Linghu // Proceedings of 24 International Mineral Processing Congress (IMPC), Beijing, 24-28 Sept., 2008. – Beijing, 2008. – C. 1592-1595. – Англ. Koleini, S. M. Флотация фосфата месторождения Moundon, Иран. Phosphate flotation of Moundon deposite from Iran / S. M. Koleini, A. Reisi // Proceedings of 24 International Mineral Processing Congress (IMPC), Beijing, 24-28 Sept., 2008. – Beijing, 2008. – C. 1358-1365. – Англ. Исследование возможности обогащения руды Обладжанского месторождения методом флотации: отчет о НИР; рук. ; исполн. : , . – М., 2011. Технологии освоения фосфоритов Обладжанского месторождения / - Красноярск: СФУ. - 2009. – 35 с.