СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ СФЕНОВОГО И ЭГИРИНОВОГО КОНЦЕНТРАТОВ
METHOD OF PRODUCING HIGH-PURITY SPHEN AND AEGIRINE CONCENTRATES

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и химической технологии неорганических веществ, в частности к комплексной переработке минерального сырья.
2
2
5
2
3
Хибинские апатито-нефелиновые руды содержат апатит, нефелин, сфен, эгирин, титаномагнетит и полевые шпаты. Эгирин относится к пироксенам и включает минералы от эгирин-авгита до эгирина, различающиеся по химическому составу и магнитным свойствам. Эгирин содержит небольшое количество кальция и много железа, поэтому он плохо флотируется и отделяется магнитной сепарацией в магнитном поле высокой напряженности. Эгирин-авгит содержит 14-20% СаО и меньшее количество железа, хорошо флотируется и обладает меньшей эгирина магнитной восприимчивостью. Известен целый ряд работ, которые посвящены комплексному обогащению этих руд с получением апатитового, нефелинового, сфенового, эгиринового и титаномагнетитового концентратов (Гершенкоп А.Ш., Андреева А.И., Лыгач В.Н. /Разработка и полупромышленные испытания комбинированной схемы комплексного обогащения руды Партомчоррского месторождения //В кн.: Комплексное обогащение апатито-нефелиновой руды. Апатиты, КФ АН СССР. - 1978. - С.3-15). По рассматриваемой схеме комплексного обогащения апатито-нефелиновых руд выделен помимо апатитового, нефелинового концентратов сфеновый, эгириновый и титаномагнетитовый концентраты. Сфеновый концентрат получен доработкой пенного продукта обратной нефелиновой флотации и содержал 30-32% ТiO (80-85% по сфену), 1.5-2% РO (3-5% апатита); 3% АlО (8-10% нефелина). К недостаткам следует отнести зависимость технологии от минерального состава руды. При уменьшении содержания в руде сфена, увеличении содержания нефелина и пироксенов качество сфеновых концентратов колеблется, т.е. нет постоянного состава сфенового концентрата, что важно для его потребителей.
2
5
2
3
Для повышения качества сфенового концентрата предложено вести вторую контрольную флотацию в апатитовом переделе, что одновременно повышает технологические показатели производства апатитового концентрата и снижает содержание апатита в сфеновом концентрате до 1-2% (0.2-0.8% РO). В рассматриваемом способе содержание сфена в сфеновом концентрате составляет около 85%, и он в основном загрязнен нефелином, содержание которого колеблется от 10 до 15% (3-5% АlО) (патент РФ №2152258, кл. В03В 7/00, В03D 1/02. Способ комплексного обогащения апатитонефелиновых руд. /Голованов В.Г., Васильева Н.Я., Гершенкоп А.Ш. и др. //2000. - Бюл. №19).
Наиболее близким к предлагаемому способу получения сфенового концентрата высокого качества является способ переработки отходов апатито-нефелиновой флотации, по которому предлагается получать сфеновый концентрат химической очисткой «пенного продукта апатито-нефелиновой флотации» после его магнитной сепарации с получением немагнитной фракции, направляемой на химическое растворение, входящих в состав примесей последовательным их растворением в первой стадии нефелина, а во второй - апатита при температуре 40-100°С (патент РФ №2197430, кл. С01G 23/00, С22 В/08. Способ переработки отходов апатито-нефелиновой флотации /Федоров С.Г., Брыляков Ю.Е., Алексеев А.И. и др. //2003. - БИ №3).
2
Предлагаемый способ приводит к большим потерям сфена, т.к. пенный продукт обратной нефелиновой флотации содержит 3-4% ТiO или 7-10% сфена, до 35% нефелина, 7-10% апатита, более 40% пироксенов. При производительности апатито-нефелиновой фабрики 10 млн т руды в год количество пенного продукта обратной нефелиновой флотации составит более 3 млн т. Растворение нефелина и апатита, содержащихся здесь, создаст проблемы с использованием получаемых по этому способу растворов. Следует также учитывать расходы кислоты для такого объема продукта, а также количества необходимых реакторов и экологических последствий такой технологии.
2
2
2
Сущность предлагаемого технического решения состоит в использовании флотационной доводки пенного продукта обратной нефелиновой флотации, в результате чего выделяется черновой сфеновый концентрат, содержащий 8-12% нефелина, 5-8% апатита, 30-40% пироксенов и до 40-50% сфена (18-24% ТiO). Доводка такого продукта магнитной сепарацией в поле высокой напряженности позволила бы получать сфеновый концентрат содержанием около 30% ТiO. Этот продукт, содержащий 18-24% ТiO, подвергается химической очистке в одну стадию, т.к. его выход составляет 0.3-0.5 млн т в год при значительно меньшем содержании здесь нефелина (в 4 раза) и апатита.
2
2
3
2
5
Объем химической очистки при этом сокращается почти в 4 раза, а растворы, получаемые в результате этой операции, могут быть полностью использованы фабриками для сгущения апатитового и нефелинового концентратов в виде коагулянтов. По предлагаемой технологии химически очищенный черновой сфеновый концентрат подвергается промывке, последующей сушке и магнитной сепарации в поле высокой напряженности, после которой получается высокочистые сфеновый концентрат содержанием ТiO 36.8-37.0%, АlO и РO менее 0.5% и эгириновый концентрат с таким же содержанием примесей. Такие концентраты могут быть использованы для целевого использования. Вся химическая очистка выполняется в одну стадию при температуре 40-50°С.
Сущность предлагаемого способа может быть пояснена следующими примерами.
2
4
Пример 1. Берут 1 кг чернового сфенового концентрата, полученного после флотационных перечисток пенного продукта обратной нефелиновой флотации, который вводят постепенно при перемешивании в раствор серной кислоты (15%) из расчета 1.21 кг HSO на 1 кг нефелина, перемешивают при температуре 40°С в течение двух часов.
2
Затем отделяют твердую фазу, сушат и затем подвергают магнитной сепарации в поле высокой напряженности, получают сфеновый (немагнитная фракция) и эгириновый (магнитная фракция) концентраты. Содержание примесей в обоих концентратах менее 0.5%, а ТiO в сфеновом - 36.8%.
2
5
2
3
Пример 2. Берут 1 кг пенного продукта, перемешивают в течение 3-х часов с 15% серной кислотой при температуре 50°С. Затем отделяют твердую фазу, сушат и направляют ее на магнитную сепарацию в поле высокой напряженности, получают сфеновый концентрат и эгириновый концентрат с содержанием РО более 0.1% и АlО около 0.5%. Расход серной кислоты в пересчете на 100% содержание составляет 1.21 кг на 1 кг нефелина.
В таблице 1 приведен сравнительный анализ известного и предлагаемого способов.
Приведенные в описании заявки данные свидетельствуют о том, что предлагаемое техническое решение позволяет повысить выход ценных компонентов, дополнительно получить алюмосодержащий коагулянт, полностью потребляемый фабриками для сгущения апатитового концентрата, и эгириновый концентрат высокой чистоты.
Таблица 1
Сравнительная оценка известного и предлагаемого способов с использованием химической очистки концентратов (переработка 1 т исходного продукта)
Способ
Наименование получаемых продуктов
Экологические проблемы
Расходы серной кислоты
Эффективность переработки
Экономическая эффективность
Прототип
- избытокалюмосиликатного коагулянта - сфеновый концентрат содержанием 36.8-37% ТiO<sub>2</sub>
- развернутый фронт химической очистки;- избыток коагулянта;- загрязнение парамиH<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>;- химическая очистка ведется в 2 стадии
около 400 кг на 100% активность H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> на 1 т пенного продукта обратной нефелиновой флотации при получении 220-250 кг сфенового концентрата
- содержание сфена в сфеновом концентрате 90-93%;- извлечение сфена в концентрат -около 50%
- без предварительной переработки получены целевые продукты
Заявляемое техническоерешение
- алюмосиликатный коагулянт, полностью используемый на обогатительных фабриках;- сфеновый и эгириновый концентраты высокой чистоты
- сокращение фронта химической очистки в 3 раза;- коагулянт полностью используется на фабриках;- химическая очистка ведется в 1 стадию
около 120 кг на 100% активность H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> на 1 точистного пенного продукта флотацией при получении 500-550 кг сфенового и 400-450 кг эгиринового концентрата
- содержание сфена в сфеновом концентрате более 95%;- извлечение сфена вконцентрат более 75%
- получены целевые продукты с использованием при флотации одного нетоксичного депрессора;- дополнительно получен готовый эгириновый концентрат высокой чистоты;- в 3 раза сокращен фронт химической очистки