Перспективы промышленного внедрения низкотемпературной флотации руд базовых месторождений Ярославского ГОКа

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ФЛОТАЦИИ РУД БАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЯРОСЛАВСКОГО ГОКА

Селективная флотация флюорита из тонковкрапленных кар-бонатно-флюоритовых руд месторождений Вознесенского рудного района Приморского края осуществляется на сегодняшний день на действующей обогатительной фабрике ОАО «Ярославский ГОК» с применением сложной схемы флотации, включающей в себя двукратный подогрев пульпы. Как известно [1, 2], для флюори-товых руд базовых месторождений предприятия характерно наличие двух основных факторов, осложняющих их переработку и получение концентратов необходимых кондиций:

1) сверхтонкое взаимное прорастание слагающих минералов;

2) наличие в руде двух минералов кальцийсодержащей группы, обладающих близкими флотационными свойствами, флюорита (СаБ2) и кальцита (СаСО3).

По каждому из этих факторов в отдельности руды можно отнести к разряду труднообогатимых, наличие же их в совокупности предопределяет весьма серьёзные проблемы на пути достижения удовлетворительных показателей их обогащения.

Поэтому для действующей схемы характерна (рисунок) раз-ветвлённость, а также высокая затратность в связи с необходимостью в двукратном подогреве. Процесс подогрева пульпы до высоких температур в условиях постоянно возрастающих цен на топливо явился одной из основных причин, приведших ОАО «Ярославский ГОК» к банкротству. В зимнее время затраты на производство флюоритового концентрата практически превышают суммы, полученные от продажи концентрата. Анализ работы предприятия и все произведённые расчёты показали, что реальное существование горно-обогатительного_________________________________

Схема флотации флюоритових руд Ярославской плавиковошпатовой фабрики

комплекса и его эффективная работа возможна только при внедрении технологии, исключающей высокотемпературную обработку.

На основании проведённого изучения возможностей разделения флюорита и кальцита с использованием реагентов-собирателей из ряда комплексообразующих с несколькими функциональными группами нами была предложена новая, низкотемпературная тех-

нология с применением в качестве собирателя Аспарала Ф в сочетании с фтористым натрием, выполняющим функции модификатора процесса. Активная часть аспарала Ф представлена тетра-натриевой солью К-п-октадецил-К

сульфосукциноиласпарагиновой кислоты. Наличие в формуле четырёх функциональных групп предполагает более высокую способность реагента к химической сорбции на минералах, вследствие чего возрастает избирательность, нацеленность на конкретный минерал. [3]. При этом фтористый натрий, дозирующийся в процесс одновременно с аспаралом, увеличивает скорость и прочность закрепления молекул собирателя на поверхности минеральной частицы. Одновременно он действует как депрессор кальцита и снижает объём и устойчивость пены, частично нейтрализуя отрицательное свойство аспарала - повышенное пенообразование. Предложенный способ флотации полностью исключает подогрев пульпы.

Исследования технологии низкотемпературной флотации проводились на рудах текущей добычи, представленных горногеологической службой ОАО «Ярославский ГОК». Технология прошла проверку в условиях лаборатории проблем комплексной переработки минерального сырья ИГД ДВО РАН на нескольких пробах руд различного качественного состава, и показала высокие результаты. Завершающий этап лабораторных исследований проводился в производственной лаборатории предприятия в укрупнённом варианте по схеме замкнутого цикла, имитирующей производственный процесс.

В первом цикле для экспериментов была использована техническая оборотная вода предприятия. Второй цикл опытов был поставлен на сточной воде, собранной от предыдущих экспериментов, с добавлением в бак, имитирующий хвостохранилище, воды от параллельно проводимых опытов по предлагаемой технологии на различных разновидностях руд, с целью поддержания максимального уровня воды в баке. В третьем цикле исследований была использована вода внутреннего водооборота без подпитки, что привело к постепенному сокращению объёма оборотной воды и повышению в ней концентрации исследуемых реагентов.

Таблица 1

Результаты укрупнённых лабораторных испытаний в условиях лаборатории ЯГОКа

А. На оборотной воде действующей фабрики, нулевой цикл

Наименование продукта Выход, % Содержание, % Извлечение, %

СаК2 СаСОз СаК2 СаСОз

Концентрат 31,79 92,73 1,33 76,96 5,37

Хвосты 1 37,21 6,35 9,65 6,17 45,63

Промпродукт 1 16,73 12,05 12,80 5,26 27,26

Хвосты 2 13,23 31,46 12,38 10,87 20,82

Шламы 1,04 26,35 6,70 0,74 0,92

Руда 100,00 38,31 7,87 100,00 100,00

В. Внутренний водооборот, 1 цикл, с добавлением воды

Наименование продукта Выход, % Содержание, % Извлечение, %

СаК2 СаСОз СаК2 СаСОз

Концентрат 32,50 92,95 0,99 78,65 4,01

Хвосты 1 38,13 6,22 9,93 6,18 47,19

Промпродукт 1 16,46 11,23 14,11 4,82 28,95

Хвосты 2 12,15 30,93 12,72 9,78 19,26

Шламы 0,76 29,04 6,25 0,57 0,59

Руда 100,00 38,41 8,02 100,00 100,00

С. Внутренний водооборот, 2 цикл, без добавления воды

Наименование продукта Выход, % Содержание, % Извлечение, %

СаК2 СаСО3 СаК2 СаСО3

Концентрат 31,98 93,16 1,22 78,38 4,53

Хвосты 1 38,44 5,34 10,77 5,40 48,10

Промпродукт 1 16,33 11,30 14,64 4,85 27,78

Хвосты 2 12,52 32,86 13,02 10,82 18,94

Шламы 0,73 28,32 7,68 0,55 0,65

Руда 100,00 38,01 8,61 100,00 100,00

Технологическая схема движения продуктов обогащения имела лишь одно отличие от действующей схемы переработки руды: промпродукт 1, как носитель большого количества кальцита, способного осложнить получение качественных флюоритовых концентратов, сбрасывался в отвал. Результаты исследований приведены в (табл. 1).

Полученные показатели позволили сделать вывод о перспективности предлагаемой технологии. Из руды с содержанием 38,30

% СаБ2 и 8,12 % СаСО3 были получены концентраты, содержащие 92,73-93,16 % СаБ2 с извлечением от 76,96 до 78,38%. Необходимо отметить, что использование внутреннего водооборота с насыщением оборотной воды новыми реагентами, не оказывает отрицательного влияния на результаты флотации. Напротив, при увеличении кратности оборота воды технологические показатели заметно улучшились: содержание флюорита в концентрате возросло на 0,43 %, одновременно извлечение СаБ2 увеличилось на 1,42 %.

Состоявшийся ещё в июне 2003 г. техсовет предприятия рекомендовал предложенную технологию для промышленных испытаний. Но в связи с неопределённостью вопроса о собственнике все намерения «успешно» затянулись на два года. В марте 2005 г. после приобретения предприятия концерном РОСУГОЛЬ были предприняты конкретные шаги для реализации намеченной программы испытаний и в июне-августе промышленные испытания состоялись.

Согласно хоздоговору между ОАО «Ярославский ГОК» (РКРК) и авторами технологии предполагалось, что промышленные испытания будут проводиться в течение одного календарного месяца на 3-й очереди фабрики при производительности оборудования 40 т/час. В связи с изношенностью оборудования (особенно парка флотомашин), а также учитывая предполагаемые большие объёмы пенных продуктов и неподготовленность в полной мере приёмно-транспортной системы для передачи продуктов от одной операции к другой, производительность технологической нитки была принята в начале 35 т/час, затем снижена до 30 т/час. К тому же в ходе заключительного этапа лабораторных исследований было установлено, что в конкретных условиях 2005 года необходимый расход аспарала Ф и фтористого натрия снизился в среднем на 25-30%. С учётом перечисленных причин приобретённых реагентов хватило для работы в течение 115 смен, из них около 100 полных двенадцатичасовых.

Испытания начались 20-21 июня в ночную смену. По действующей технологии фабрика выпускала концентрат марки ФФ-90, с содержанием СаБ2 не ниже 90 %, и извлечении СаБ2 в концентрат 60-65 %. Показателей того же уровня (не ниже) необходимо было достичь с применением новой технологии. Получение необходимого качества концентрата, как показали первые же экспресс-анализы, не вызвало никаких затруд-нений: по сменному анали-

зу содержание в концентрате СаБ2 составило 90,40 %. Однако извлечение в первые смены работы 3-й очереди было невысоким: 39,8-44,0-49,2 % и лишь к четвёртой смене повысилось до 59,7 %. В полной мере с первых смен работы проявился главный недостаток технологии, основанной на применении аспарала, -очень большое количество пены и высокая её устойчивость. Несмотря на наши предупреждения об увеличенных выходах пенных продуктов, предназначенная для испытаний секция технически оказалась не готова к работе в условиях повышенного пенообразования. Поэтому в июньский и часть июльского периода испытаний на ходу выполнялись технические мероприятия, направленные на улучшение условий прохождения пены. При этом необходимую дозировку реагентов установить не удавалось, т.к. имеющаяся система транспортировки пенных продуктов справлялась лишь с частью объёма пенных продуктов. В приведённых результатах (табл. 2) работы 3-ей очереди по периодам, каждый из которых характеризует определённую степень готовности схемы или этап решения конкретных технологических задач, для первой части испытаний (1-1У периоды) характерно нестабильное качество концентратов и низкое извлечение в них флюорита.

Существенные сдвиги по улучшению технологических показателей произошли после нескольких остановок для производства ремонтных и монтажно-наладочных работ, в ходе которых была осуществлена подгонка приёмно-транспортной системы технологической нитки под реальные объёмы. Начиная с V периода, извлечение флюорита в концентрат стало постепенно возрастать и к XI периоду достигло 72,78 % при содержании СаБ2 в концентрат 90,31 %. Периоды снижения извлечения ^Ш-Х) связаны с тем, что технология дважды перестраивалась на выпуск концентрата марки ФФ-92. По четвёртой очереди фабрики, работающей по традиционной технологии с подогревом, переход на выпуск концентрата марки ФФ-92 связан с ещё большими потерями в извлечении. Так, по данным ОТК за период выпуска концентрата марки ФФ-92 с 11.08. по 14.08. по четвёртой очереди извлечение снизилось до 40,88 % против 52,6 % по предлагаемой, «холодной» технологии.

293

294

295

В общей сложности, в период отлаженной работы (табл. 2, VI-XI периоды) в условиях подготовленной схемы, обеспечивающий приём и транспортировку продуктов обогащения в необходимых количествах, за отрезок времени в 32 технологические смены, удалось получить концентрат с содержанием 90,86 % СаБ2 при извлечении 65,19 % с учётом потерь с первичными шламами. Анализ полученных концентратов на содержание двуокиси кремния показал, что концентраты с содержанием 90-91 % СаБ2 содержат не более 2,43-2,67 % 8Ю2; при выпуске концентратов марки ФФ - 92 содержание 8Ю2, снижается до 1,7 - 2,26 %, что вполне укладывается в допустимые нормы.

Для сравнения результатов работы 3-ей очереди фабрики по традиционной технологии с подогревом пульпы и по предлагаемой низкотемпературной отделом технического контроля предприятия была представлена справка о работе 3-ей очереди в мае-июне 2005 года, из чего следует, что из руды с содержанием 39 % СаБ2 и около 6 % СаСО3, близкой по качественному составу с переработанной по «холодной» технологии, был получен концентрат, содержащий 90,62 % СаБ2 при извлечении 62,97%. Таким образом, новая технология по итогам работы в вышеозначенный стабильный период обеспечила получение концентрата несколько более высокого качества (90,86 %) с технологическим извлечением на 3,22 % выше.

Важной частью проведённых работ явились испытания возможности обезвоживания полученных по новой технологии концентратов с получением кеков после сгущения и фильтрации в отдельной технологической нитке. Неполный цикл исследований выявил серьёзные недостатки в подготовленной схеме обезвоживания, позволил сделать однозначный вывод о том, что концентраты, произведённые в процессе испытаний низкотемпературной технологии, поддаются фильтрации. Не смотря на то, что средняя влажность кеков за время работы в самостоятельной нитке отошла приблизительно на 2-2,5 % выше (18-18,5 % против 16), чем при фильтрации концентратов по действующей технологии, серьёзных нарушений фильтрации не наблюдалось, а за отдельные смены, влажность кека составляла 15 %. Этот пункт исследований рассматривался при согласовании программы работ как обязательный в связи с тем, что предыдущие испытания технологии низкотемпе-

ратурной флотации, проведённые институтом ЦНИИОлово с использованием флотола 7,9 получили отрицательную оценку по причине неудовлетворительной фильтрации произведённых концентратов.

Выводы

1. Проведённые промышленные испытания показали, что технология низкотемпературной флотации с применением аспа-рала в сочетании с фтористым натрием отличается повышенным пенообразованием, требует установки пеногасящих устройств, объёмных желобов для приёма пены и дополнительных блок-насосов для её транспортировки. После выполнения всех необходимых мероприятий технологическая схема была приведена в действующее состояние.

2. В период стабильной работы, после выполнения мероприятий по нормализации работы приёмно-транспортной системы, по результатам 32 смен из руды с содержанием 39,74 % СаБ2 и 5,88 СаСО3 удалось получить концентрат с содержанием 90,86 % СаБ2 при технологическом извлечении 65,19 % с учётом потерь с первичными шламами. Содержание в концентрате двуокиси кремния не превышает допустимых норм и составляет 2,43-2,67 %. По результатам, предлагаемая технология превосходит показатели работы III очереди, полученные по действующей схеме: при более высоком качестве концентрата извлечение возросло на 3,22 %.

3. Заключительный период испытаний с 14 по 19 августа можно охарактеризовать как период отлаженной эффективной работы схемы флотации, обеспечивающей достижения технологических показателей, близких к лабораторным: из руды с содержанием 40,6 % СаБ2 и 5.75 % СаСО3 получен флюоритовый концентрат, содержащий 90,31 % СаБ2, с извлечением 72,78 % с учётом первичных шламов.

4. Фильтрация произведённых концентратов проходит удовлетворительно. Влажность полученных кеков на 2-2,5 % выше, чем при фильтрации концентратов действующей технологии, но полученный показатель не выходит за рамки допустимых требований.

5. Результаты промышленных испытаний позволяют сделать вывод о перспективности технологии низкотемпературной флотации.

--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Киенко Л.А., Саматова Л.А., Воронова О.В. Исследование влияния некоторых реагентов-собирателей на селективную флотацию кальцийсодержащих минералов руд месторождений Приморья // Актуальные проблемы повышения эффективности комплексного освоения месторождений полезных ископаемых Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 1999. - С. 146-156.

2. Киенко Л.А., Саматова Л.А., Плюснина Л.Н., Воронова О.В. Обогащение тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд методом низкотемпературной флотации. Владивосток: Дальнаука, 2000.

3. Переработка труднообогатимых руд (теория и практика). - М.: Наука,

1987.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------

Киенко Л.А. - старший научный сотрудник,

Саматова Л.А. - кандидат технических наук, заведующий лабораторией,

Воронова О.В.,

Институт горного дела ДВО РАН.