Изучение обогатимости лопаритовых шламов методом флотации

УДК 622.765

Ю.С. Каменева, Е.В. Черноусенко, И.Н. Вишнякова

ИЗУЧЕНИЕ ОБОГАТИМОСТИ ЛОПАРИТОВЫХ ШЛАМОВ МЕТОДОМ ФЛОТАЦИИ*

Изучена возможность флотационного доизвлечения тантал-нио-биевого продукта из лопаритовых шламов. Содержание полезного компонента 1\1Ь205 в них составило 0,17%. Для флотации испытан ряд реагентов собирателей и депрессоров. Получен лопаритовый продукт с содержанием 1\1Ь205 2,11%, степень концентрации полезного компонента составила 12. Доводка электромагнитной сепарацией флотационного лопаритового продукта позволила повысить содержание 1\1Ь205 в 2 раза. В результате проведенных исследований получен лопаритовый концентрат с содержанием 1\1Ь205 4,5% и отвальные хвосты с содержанием 0,05%.

Ключевые слова: флотация, лопаритовые шламы, тантал, ниобий, гидроксамовые кислоты, гексаметафосфат натрия, концентрат.

Основным минерально-сырьевым источником получения ниобия и тантала в России являются лопаритовые руды Ловозерского месторождения. Уникальные свойства тантала и ниобия обуславливают их высокую востребованность высокотехнологичными отраслями промышленности. Они широко используются в электронике, информационных технологиях, металлургии, атомной энергетике, волоконной оптике, производстве материалов для сверхпроводников, постоянных магнитов, лазеров и во многих других отраслях.

При обогащении редкоземельно-редкометального минерального сырья, характеризующегося мелкой вкрапленностью ценных компонентов, как правило, используют магнитные и гравитационные методы выделения тяжелых минералов. Однако эти методы бывают недостаточно эффективны при обогащении тонких классов, что приводит к существенным потерям полезного компонента с отвальными хвостами. Одним из способов решения этого вопроса может рассматриваться использование флотационных методов, когда изменение поверхностных свойств разделяемых частиц в сложных минеральных

* Работа выполнена в рамках гранта по приоритетному направлению деятельности РНФ № 14-17-00761.

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 5. С. 292-298. © 2017. Ю.С. Каменева, Е.В. Черноусенко, И.Н. Вишнякова.

комплексах осуществляется за счет взаимодействия с флотационными реагентами.

В настоящей работе изучена возможность флотационного до-извлечения тантал-ниобиевого продукта из лопаритовых шла-мов — одного из продуктов технологической цепи обогащения лопаритовой руды Ловозерского месторождения.

Содержание полезного компонента №205 в исследуемом продукте составило 0,17%. Кроме лопарита в пробе присутствуют эгирин, полевые шпаты, нефелин, апатит, а также в незначительных количествах лампрофиллит, эвдиалит, мурманит, астрофиллит.

По гранулометрическому составу (рис. 1) лопаритовые шла-мы, крупность которых менее 0,315 мм, являются благоприятным материалом для флотации.

Содержание класса -0,071 мм в них составляет около 50%. Основная доля ценного компонента приходится на классы крупности менее 0,1 мм, в них сосредоточено до 90% лопарита. Отмечается заметное увеличение содержания №205 с уменьшением класса крупности.

Входящие в состав руды ценные компоненты, такие как редкоземельные элементы, тантал и ниобий характеризуются высокой склонностью к комплексообразованию, ввиду чего при выборе собирателей учитывались комплексообразующие свойства реагентов.

Для флотации редкоземельных и редкометалльных руд известно использование в качестве комплексообразующего реа-

Распределение №205, %

Выход, %

- Содержание N5205, %

Классы крупности, мм

Рис. 1. Интегральный выход, распределение и содержание ШЬ205 по классам крупности

гента различных гидроксамовых кислот (ГК), как самостоятельно, так и в сочетании с другими собирателями [1—5]. В основе разделения — предположение об образовании весьма устойчивых комплексных соединений редкоземельных элементов с органическими лигандами, содержащими в комплексообра-зующей группе азот и кислород [6—7]. В то же время известно о взаимодействии с гидроксамовыми кислотами железа с образованием прочных внутрикомплексных соединений [8—10]. Таким образом, ГК адсорбируются на поверхности лопарита за счет взаимодействия с ионами редкоземельных элементов, титана и ниобия, а на поверхности эгирина за счет железа. Это обуславливает совместную эффективную флотацию этих минералов комплексообразующим реагентом. При этом данный класс соединений проявляет весьма слабую флотационную активность к полевому шпату и нефелину.

В данной работе использовался синтезированный реагент, аналог ИМ-50, представляющий собой смесь алкилгидрокса-мовых (I) и алкилкарбоновых (II) кислот в соотношении 75:25. ,о О

си с/ , У

^„П1п+11,\ 1 Г" и ГХ' п о

, где п = 7,8

-он \

он

Й

В качестве регулятора среды использовалась серная кислота. Для депрессии сопутствующих минералов, таких как нефелин, полевые шпаты, эгирин, испытывались гексаметафосфат натрия (ГМФ), сульфитно-спиртовая барда (ССБ) и жидкое стекло (ЖС). Опыты проводились в открытом цикле. В схеме предусматривались оттирка пробы во флотационной камере в плотной пульпе, основная, контрольная и две перечистные операции (рис. 2).

Лучшие показатели при использовании в качестве собирателя синтезированного реагента ИМ-50 получены с депрессором ГМФ (рис. 3), который в созданных условиях оказывает более сильное депрессирующее действие на сопутствующие минералы по сравнению с другими испытанными реагентами.

Степень концентрации полезного компонента в этом случае составила 12, при более высоком его извлечении в пенный продукт флотации. Независимо от используемого депрессора во всех опытах получены отвальные хвосты с содержанием №205 0,05%.

Промпродукт

Рис. 2. Схема проведения флотационных исследований

В пенный продукт совместно с лопаритом, несмотря на использование депрессоров, переходит значительное количество эгирина, что обусловлено, как отмечалось выше, совместной эффективной флотацией этих минералов гидроксамовыми кислотами. Для полного удаления эгирина применялась доводка флотационного концентрата электромагнитной сепарацией [5]. При токе 1—1,5 А в магнитную фракцию переходит практически весь эгирин. При токе 2 А — лампрофиллит, астрофиллит. В немагнитной фракции остаются преимущественно лопарит, нефелин и полевые шпаты. Использование магнитной сепарации позволило повысить содержание полезного компонента в 2 раза, содержание ^205 в этом продукте составило 4,5%.

Различия во флотирумости лопарита и эгирина могут усиливаться после кислотной обработки коллективного продукта.

Рис. 3. Результаты флотационных опытов при использовании различных депрессоров: содержание Ш205 в лопаритовом продукте

Проведение в голове процесса коллективной эгирин-лопарито-вой флотации синтезированным реагентом ИМ-50, с дальнейшей кислотной обработкой коллективного продукта и последующей лопаритовой флотацией с использованием в качестве депрессора ГМФ позволило получить концентрат с содержанием Nb2O5 3,7%. По-видимому, при резком снижении рН < 2 происходит удаление железа с поверхности лопарита, что приводит к сокращению активных центров для сорбции депрессора. С другой стороны в этих условиях увеличивается депрессия железосодержащего эгирина за счет преобразования гидроксаматов железа в водорастворимую форму и удаления их с поверхности минерала [8, 11].

Таким образом, эффективная флотация лопарита синтезированным комплексообразующим реагентом позволяет получить отвальные хвосты и лопарит-эгириновый продукт, качество которого можно повысить удалением эгирина методом электромагнитной сепарации. Для получения кондиционного лопа-ритового концентрата необходимо обеспечить более высокое содержание лопарита в продукте, направляемом на электромагнитную сепарацию, за счет создания условий для более селективного флотационного разделения лопарита и сопутствующих ему минералов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Xiaoping Xu, Dongyun Liang, Guowei He, Xiaojuan He. Beneficiation studies for the comprehensive recovery of a tantalum-niobium ore // Proceedings IMPC. - 2012, pp. 5892-5898.

2. Pradip, Fuerstenau The role of inorganic and organic reagent in the flotation separatin of rare-earth ores // Int. J. Mineral Processing, 32. -1991, pp. 1-22.

3. Ivanova V., Mitrofanova G. Flotation of eudialyte: correlation of experimental data with the results of quantum-chemical calculations // Proceedings XVI Balkan Mineral Processing Congress «BMPC-2015». -pp. 347-351.

4. Алейников Н. А., Иванова В. А., Зиновьев Ю. З., Новожилова В. В. Флотационное обогащение тонкоизмельченных бадделеитсодержа-щих продуктов / Обогащение шламов. Сборник. - Апатиты, 1983.

5. Полькин С. И. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов. - М.: Недра, 1987. - 428 с.

6. Плаксин И. Н., Барышева К. Ф., Зайцева С. П. Взаимодействие флотационных реагентов с минералами цериевой группы на примере монацита. - М.: Наука, 1972. - 95 с.

7. Яцимирский К. Б., Костромина Н. А., Шек З. А., Давыденко Н. К., Крисс Е. Е., Ермоленко В. И. Химия комплексных соединений редкоземельных элементов. - Киев: Наукова думка. - 1966. - 493 с.

8. Горловский С.И., Еропкин Ю.И, Курсакова Г.М., Коваль Э.М. Совершенствование технологии обогащения некоторых руд редких металлов на основе использования особенностей действия комплексообразу-ющих алкилгидроксамовых кислот / Труды VIII Международного конгресса по обогащению полезных ископаемых. — Л., 1968. — С. 398—413.

9. Тиунов А.А., Шеремет А.В. Применение реагента ИМ-50 при флотации танталсодержащих карбонатитовых руд // Цветная металлургия. - 1973. - № 4. - С. 19.

10. Горловский С.И., Устинов И. Д. О физико-химических особенностях взаимодействия комплексообразующего собирателя ИМ-50 и ионов железа флотационной пульпы // Записки Ленинградского горного института. - 1973. - т. 54. - вып. 3. - С. 3.

11. Горловский С. И., Устинов И. Д. К вопросу о механизме действия флотореагента ИМ-50 в доводочных операциях // Обогащение руд. — 1974. - № 2. - С. 103-108. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Каменева Юлия Сергеевна1 - инженер 1 категории, e-mail: Dgeremi@mail.ru,

Черноусенко Елена Владимировна1 - научный сотрудник, Вишнякова Ирина Николаевна1 - технолог 1 категории, 1 Горный институт Кольского научного центра РАН.

UDC 622.765

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 5, pp. 292-298.

Yu.S. Kameneva, E.V. Chernousenko, I.N. Vishnyakova

STUDY OF LOPARITE SLUDGE CONCENTRATING BY FLOTATION

The authors have studied the possibility of flotation additional recovery of tantalum and niobium products from loparite sludge. The Nb2O5 content therein was 0.17%. A range of reagents collectors and depressants was tested for flotation. Loparite product was obtainedwhich contained 2.11% Nb2O5, concentration rate of the useful component being 12. The completing of flotation loparite product through electromagnetic separation has allowed the increase of the Nb2O5 content almost in twice. The studies performed have resulted in recovery of loparite concentrate with 4.5% Nb2O5 content and dump tailings with 0.05% content.

Key words: flotation, loparit sludges, tantalum, niobium, hydroxamic acid, sodium hexam-etaphosphate, concentrate.

AUTHORS

Kameneva Yu.S.1, Engineer, e-mail: Dgeremi@mail.ru, Chernousenko E.V.1, Researcher, Vishnyakova I.N.1, Technologist,

1 Mining Institute of Kola Scientific Centre of Russian Academy of Sciences, 184209, Apatity, Russia.

ACKNOWLEDGEMENTS

This study has been supported by the Russian Science Foundation in the framework of the priority research area, Grant No. 141700761.

REFERENCES

1. Xiaoping Xu, Dongyun Liang, Guowei He, Xiaojuan He. Beneficiation studies for the comprehensive recovery of a tantalum-niobium ore. Proceedings IMPC. 2012, pp. 5892-5898.

2. Pradip, Fuerstenau The role of inorganic and organic reagent in the flotation sepa-ratin of rare-earth ores. Int. J. Mineral Processing, 32. 1991, pp. 1-22.

3. Ivanova V., Mitrofanova G. Flotation of eudialyte: correlation of experimental data with the results of quantum-chemical calculations. Proceedings XVI Balkan Mineral Processing Congress «BMPC—2015». pp. 347-351.

4. Aleynikov N. A., Ivanova V. A., Zinov'ev Yu. Z., Novozhilova V. V. Obogashchenie shlamov. Sbornik (Processing of slimes. Collection), Apatity, 1983.

5. Pol'kin S. I. Obogashchenie rud i rossypey redkikh i blagorodnykh metallov (Processing of ores and placers of rare and precious metals), Moscow, Nedra, 1987, 428 p.

6. Plaksin I. N., Barysheva K. F., Zaytseva S. P. Vzaimodeystvieflotatsionnykh reagentov s mineralami tserievoy gruppy na primere monatsita (Interaction of flotation reagents with minerals of cerium group on a case study of monazite), Moscow, Nauka, 1972, 95 p.

7. Yatsimirskiy K. B., Kostromina N. A., Shek Z. A., Davydenko N. K., Kriss E. E., Er-molenko V. I. Khimiya kompleksnykh soedineniy redkozemel'nykh elementov (Chemistry of complex compounds of rare earth elements), Kiev, Naukova dumka, 1966, 493 p.

8. Gorlovskiy S. I., Eropkin Yu.I, Kursakova G. M., Koval' E. M. Trudy VIIIMezhdun-arodnogo kongressa po obogashcheniyu poleznykh iskopaemykh (Proceedings of VIII International Congress on mineral processing), Leningrad, 1968, pp. 398-413.

9. Tiunov A. A., Sheremet A. V. Tsvetnaya metallurgiya. 1973, no 4, pp. 19.

10. Gorlovskiy S. I., Ustinov I. D. Zapiski Leningradskogo gornogo instituta. 1973, vol. 54, issue 3, pp. 3.

11. Gorlovskiy S. I., Ustinov I. D. Obogashchenie rud. 1974, no 2, pp. 103-108.

РУКОПИСИ,

ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»

НОРМАЛИЗАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН С ПРОДУВКОЙ ВОЗДУХОМ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ

Джураев Рустам Умарханович1, Хайдарова Малохат Эркиновна1, 1 Навоийский государственный горный институт.

В ходе бурения с продувкой воздухом возникает отрицательное действие температурного фактора, сказывающегося на работе породоразрушающего инструмента через высокие контактные температуры. Рассмотрены способы регулирования и нормализации температурного режима скважин при бурении с продувкой воздухом.

Ключевые слова: бурение, температурный режим, давление, забой, скважина, эффект Ранка, вихревая труба, охлаждение, продувка воздухом.

NORMALIZATION OF TEMPERATURE DURING DRILLING WITH AIR PURGE WHEN USING A VORTEX TUBE

Dzhuraev R.U.1, Xaydarova M.E.1, 1 Navoi State Mining Institute, 210100, Navoi, Uzbekistan.

Drilling with a purge air is effective in the most adverse conditions for liquid washing, when drilling in zones of considerable losses of circulation, in case of difficulties with water supply, a mountain or difficult terrain or in areas with severe climate. However air has a low thermal capacity in comparison with liquid flushing solutions, thus, there is a negative effect of the temperature factor affecting operation of the rock cutting tool through high contact temperatures with irreversible consequences as deformations of matrixes, destruction of diamonds, a for grinding, decrease in hardness of diamonds and a burn of an instrument. Thus, it is necessary to develop technical means and technology of effective providing a well for prevention of these problems. In this article methods of regulation and normalization of temperature condition of wells in case of well-drilling with a purge are considered by air.

Key words: drilling, freezing, temperature, pressure, bottom, borehole, effect of Rank, freezing, vortex tube, purge air, crown.