Способ получения бериллиевого концентрата из флюорит-бертрандит-фенакитовых руд
METHOD FOR PRODUCING A BERYLLIUM CONCENTRATE FROM FLUORITE-BERTRANDITE-PHENACITE ORES

Изобретение относится к области флотационного обогащения бериллийсодержащих руд и может быть использовано для получения бериллийсодержащего концентрата высшего сорта (не менее 10% ВеО) с относительно низким содержанием фтора из флюорит-бертрандит-фенакитовых руд.
Известен способ обогащения бертрандитовой руды месторождения Солт-Лейк (США), характеризующегося сложным минеральным составом (С.И. Полькин. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов. М., Недра, 1987 г., с. 73). Бертрандит в руде ассоциирован с пиролюзитом, флюоритом, халцедоном, опалом и кальцитом. Способ включает предварительную флотацию слюды и полевых шпатов, основную флотацию бертрандита и шесть перечистных флотаций. Значение рН при измельчении должно поддерживаться на уровне 9,6, в цикле флотации-8,3.
При коллективной флотации бериллиевых минералов рудную пульпу обрабатывают подавителями - фтористым натрием и гексаметафосфатом или смесью гексаметафосфата натрия и четырехзамещенного пирофосфата натрия, либо смесью гексаметафосфата с борной кислотой. После кондиционирования в пульпу добавляют собиратели (олеиновую кислоту, жирные кислоты таллового масла или рыбьего жира), иногда совместно с керосином. Рекомендуются следующие расходы реагентов, кг/т: NaF-1-3; полифосфат - 0,2-2,5; собиратель - 0,5; керосин - 0,2-0,4.
Недостатком способа является сложность и трудоемкость схемы обогащения, необходимость точного контроля параметров процесса. При переработке руд с высоким содержанием флюорита не обеспечивается получение концентратов бериллия с низким содержанием фтора.
Известен способ переработки руды, содержащей фенакит, бертрандит, флюорит, кальцит, слюду, кварц, полевые шпаты (месторождение Маунт-Уиллер, США), (С.И. Полькин. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов. М., Недра, 1987 г., с. 74). Для подавления минералов породы в измельчение подают фтористый натрий, а в перемешивание -гексаметафосфат натрия. Затем проводят флотацию сульфидов смесью ксантогенатов с получением сульфидного концентрата. Далее флотируют фенакит и бертрандит при рН=7,5-9,4 олеиновой кислотой с топливным маслом. В контрольные флотации добавляют керосин совместно с олеиновой кислотой, а в перечистные - гексаметафосфат натрия, олеиновую кислоту и топливное масло. Способ включает 2 перечистные и 2 контрольные флотации с получением концентрата 1. Хвосты перечистных флотаций перечищают с получением концентрата 2 и промпродукта.
Недостатком способа является многостадийность, получение концентратов различного качества, высокое содержание фтора в концентрате при переработке руд с содержанием флюорита более 10%.
Известен способ флотации бертрандита, фенакита и берилла из руд (патент США №3078997, 1961). Способ заключается в обработке пульпы депрессорами - фтористым натрием, полифосфатом натрия или их смесью с бурой и флотацию полезного минерала жирнокислотным собирателем, в том числе в смеси с керосином при проведении основной и перечистных операций флотации в слабощелочной среде при значении рН=7,5-9,4. Расход фтористого натрия составляет 2-6 фунтов/т; гексаметафосфата натрия, пирофосфата натрия, буры или их смеси - 0,5-5 фунтов/т; собирателя - 0,5-1 фунтов/т руды; керосина - 0,5 фунтов/т.
Недостаток способа заключается в том, что он не обеспечивает достаточно высоких технологических показателей, а полученные концентраты сильно загрязнены сопутствующими минералами (например, флюоритом), которые являются вредными примесями для последующей переработки концентратов.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ обогащения бертрандит-фенакитовых руд с высоким содержанием флюорита от 12-13% до 36-38% при содержании ВеО от 0,11-0,47 до 4,0-4,7% (И.И. Куприянова, Е.П. Шпанов, В.И. Гальченко. Ермаковское флюорит-бериллиевое месторождение (Западное Забайкалье, Россия), изд-во ВНИИ минерального сырья, 2009 г., с. 308). Указанный способ принимаем за прототип.
Способ включает радиометрическую (фотонейтронную) сепарацию, дробление, измельчение отсортированной породы, флотацию сульфидов, коллективную флотацию бериллиевых минералов и флюорита, бериллиевую флотацию с получением бериллиевого и флюоритового концентрата, их доводку до товарных концентратов с помощью перечистных флотаций. Схема переработки показана на рисунке 1.
В рассматриваемом способе фотонейтронная сепарация осуществляется в периодическом режиме, т.е. порция руды загружается в бетонный бункер, в котором проводятся измерения нейтронного излучения, исходящего от руды при облучении ее гамма-лучами. В зависимости от содержания бериллия в порции руды, после сепарации она направляется в отвал или на флотационное обогащение. С помощью фотонейтронной сепарации сокращают массу руды, направляемой на дальнейшее глубокое обогащение, на 25-40%).
Предложенная в способе схема флотации включает в себя: селективную флотацию сульфидов, коллективную флотацию бериллиевых минералов и флюорита, их разделение на два продукта - черновой бериллиевый концентрат и флюоритовый концентрат.
После перечистки получают товарные бериллиевый и флюоритовый концентраты. Для извлечения бериллиевых минералов флотацией применяют реактивы, включающие сочетание гексаметафосфата натрия, едкого натра или соды, фтористого натрия и буры. В качестве собирателей используют смесь жирных кислот с углеводородными маслами и керосином. Расходы реагентов аналогичны вышеописанному способу (патент США №3078997, 1961), рассматриваемому в качестве аналога.
2
По предложенному способу получены концентраты с содержанием ВеО-8,0-16,1% и CaF - 6-15,8% при извлечении ВеО 80,8-81,3%. Соотношение F/BeO=0,19-0,99.
Недостатками способа являются:
- сложная схема обогащения, включающая два вида флотации-сульфидную и бериллиевую;
124
- способ фотонейтронной сепарации руды требует применения гамма-лучей высокой интенсивности (изотоп Sb), что обуславливает необходимость сложной и дорогостоящей системы защиты от излучений;
- большая трудоемкость и низкая эффективность способа фотонейтронной сепарации при организации его методом порционной сортировки, низкое извлечение бериллия вследствие сепарации больших объемов руды;
- замер излучения при сепарации надо вести не менее 1-3с, что обуславливает низкую производительность метода фотонейтронной сепарации при его организации методом покусковой сортировки, неприемлемую для промышленного применения;
- высокое содержание фтора в бериллиевом концентрате в случае переработки руды с большим содержанием флюорита, что осложняет его дальнейшую переработку для получения соединений бериллия и обуславливает значительные потери бериллия при получении гидроксида бериллия из концентрата.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка более экономичного способа обогащения флюорит-бертрандит-фенакитовых руд, обеспечивающего получение высокосортного бериллиевого концентрата, более полное разделение бериллия и фтора в процессе флотационного обогащения с достижением массового соотношения F/BeO в концентрате не более 0,5.
Техническим результатом является получение высокосортного бериллиевого концентрата с низким содержанием фтора.
Технический результат достигается способом получения Be концентрата из флюорит-бертрандит-фенакитовых руд, включающим сепарацию руды, дробление, измельчение, флотацию бериллия жирнокислотным собирателем и керосином с применением флотореагентов, в том числе, полифосфатов натрия (гексаметафосфата, триполифосфата, пирофосфата), едкого натра или соды, фтористого натрия, отличающимся тем, что сепарацию руды осуществляют покусковым способом методом оптической (Color) сепарации по содержащемуся в ней флюориту, с которым ассоциированы бериллиевые минералы, а флотационное обогащение включает основную, 2 перечистных и одну контрольную флотации.
Существенным признаком способа является то, что расход собирателя - олеиновой кислоты составляет 0,10-0,18 кг/т, а керосина - 0,4-0,6 кг/т.
Отличительной особенностью способа является то, что хвосты перечистных флотаций и концентрат контрольной флотации направляют на основную флотацию.
Покусковая сепарация COLOR-методом обеспечивает получение выборки руды с содержанием в среднем не менее 1,5-2,0% ВеО и удаление руды с низким содержанием бериллия (менее 0,2% ВеО) и мешающими флотации породами (сульфиды, кальциты, известняк), что упрощает схему флотационного обогащения руды и снижает прямые затраты на обогащение.
Предлагаемый метод сепарации обеспечивают приемлемое значение производительности покусковой сепарации.
Схема предлагаемого способа обогащения руды показана на рисунке 2.
Преимущество способа обусловлено:
- применением безопасного для персонала оптического метода покусковой сепарации, что позволяет сократить объем руды для дальнейшего обогащения примерно на 50% и предварительно обогатить ее до содержания в среднем не менее 1,5-2,0%) ВеО. Данный прием обеспечивает возможность получения богатого по содержанию бериллия флотоконцентрата. Извлечение бериллия на операции покусковой сепарации составляет более 90%;
- реагентным режимом ведения флотации. Предлагаемые расходы собирателей (олеиновой кислоты и керосина) позволяют эффективно отделить бериллийсодержащие минералы от флюорита, кальций и сульфидосодержащих пород и получить высококачественный бериллиевый концентрат с низким содержанием фтора;
- схемой флотационного обогащения руды, которая позволяет получить отвальные хвосты с содержанием ВеО 0,10-0,20%, что обеспечивает значение показателя флотационного извлечения бериллия более 90% при относительно простой схеме флотации;
- предлагаемой схемой вовлечения в переработку промпродуктов флотационного обогащения, исключающей накопление фтора в питании процесса флотации, что способствует более полному разделению бериллия и фтора (флюорита). Заявляемый прием также позволяет исключить накопление промежуточных концентратов с низким содержанием бериллия.
Обогащение флюорит-бертрандит-фенакитовой руды по предлагаемому способу позволяет снизить затраты на обогащение за счет:
- применения покусковой сепарации COLOR-методом, в результате чего сокращается масса руды для флотации и увеличивается содержание в ней бериллия;
- применения более дешевого и безопасного способа сепарации руды;
- упрощения схемы переработки, в частности, исключения флотации сульфидов и коллективной флотации бериллиевых минералов и флюорита из цикла обогащения, см. рисунок 1, выделение рамкой.
Примеры осуществления способа.
Пример 1
Для обогащения было взято 200 кг флюорит-бертрандит-фенакитовой руды, содержащей в среднем 0,8%) ВеО. Руду раздробили на куски размером 40-60 мм. От дробленой породы были отобраны пробы и проведены измерения содержания оксида бериллия и флюорита. Содержание оксида бериллия в пробах варьировалось от 0,0018 до 5,11%, среднее значение составило 0,8%). Содержание флюорита находилось в диапазоне 19,3-82,26%, среднее значение 60,6%. Раздробленные куски породы были подвергнуты оптической сепарации.
Сепарацию проводили на установке, состоящей из светодиодных источников освещения, цветной быстродвижущейся фотокамеры и подложки с фоном синего цвета. Процесс измерения производился в режиме двухстороннего осмотра, каждый образец выборки фотографировался с двух сторон в увлажненном виде - для имитации процесса отмывки материала перед сепарацией.
Полученные изображения по всем образцам анализировались при помощи специализированного программного обеспечения. По результатам обработки по каждому образцу получены оцифрованные изображения, где зеленый цвет присвоен пикселям «пустой породы», переводимой в хвостовой продукт сепарации, а красный цвет - пикселям Ве-содержащего целевого продукта (флюорита). Исходные и обработанные изображения показаны на рисунке 3.
2
2
В результате сепарации рудный материал был разделен на две группы. От каждой из групп были отобраны представительные пробы и проведены измерения содержания оксида бериллия и флюорита. В первой группе материала содержание составило: ВеО - 0,065%; CaF - 63,7%, во второй группе - 1,54% ВеО и 57,9% CaF.
Выход материала каждой группы составил ~50%.
Потери бериллия с материалом первой группы составили 3%. Материал второй группы был раздроблен до состояния крупки с размером частиц 2 мм и измельчен до крупности -0,074 мм. Далее этот материал был обесшламлен в гидроциклоне с отделением шлама размером - 0,01 мм.
Обесшламленный материал состава, таблица 1, направляли на флотационное обогащение.
Флотацию проводили в лабораторной флотомашине периодического действия с разовой загрузкой материала 0,8 кг. Проведено несколько вариантов кондиционирования руды пред флотацией. Рудный материал кондиционировали последовательным введением следующих реагентов, кг/т: фторид натрия - 1,8; Calgon - 1,0; пирофосфат натрия - 0,76; олеиновая кислота - 0,1; 0,18; 0,25; 0,4; керосин - 0; 0,2;0,4; 0,6. Значение рН поддерживали в диапазоне 9,0-9,4 добавкой водного раствора соды. Варианты кондиционирования и результаты основной флотации приведены в таблице 2.
Из данных таблицы 2 следует, что без добавки керосина бериллий практически не флотируется, а предлагаемый расход керосина 0,4-0,6 кг/т является оптимальным. Снижение расхода олеиновой кислоты по сравнению с прототипом до 0,1-0,18 кг/т способствует более полному разделению бериллий- и фторсодержащих минералов.
Оставшийся рудный материал был флотирован в лабораторной флотационной колонне в непрерывном режиме. Расход фторида натрия - 1,8 кг/т; Calgon - 1,0 кг/т; пирофосфата натрия - 0,76 кг/т; керосина - 0,5 кг/т, олеиновой кислоты - 0,15 кг/т. Был наработан концентрат основной флотации (ОФ) следующего состава, %: Ве(ВеО) - 3,84(10,7); F - 11,2; F/BeO - 1,05.
Концентрат ОФ был подвергнут перечистке 2 раза с добавлением на кондиционирование следующих реагентов, кг/т: фторид натрия - 1,8; калгон-1,0; пирофосфат натрия - 0,95; керосин - 0,25; олеиновая кислота - 0,1. Состав концентратов перечистных флотаций (ПФ) приведен в таблице 3.
Хвосты основной флотации состава, %: ВеО - 0,25; F - 28,2 были направлены на контрольную флотацию (КФ). В пульпу перед контрольной флотацией вводили собиратели - олеиновую кислоту и керосин. В результате флотации получены отвальные по содержанию бериллия хвосты с содержанием ВеО - 0,10%; F - 28,8%.
В результате проведенного эксперимента достигнуты следующие показатели флотационного обогащения флюорит-бертрандит-фенакитовой руды:
- извлечение Be при покусковой сепарации - 97%;
- извлечение бериллия в концентрат - 95,4%;
- содержание Ве/ВеО в концентрате - 8,6/23,9%;
- содержание Ве/ВеО в хвостах флотации - 0,033/0,10%;
- содержание F в концентрате - 3,3%;
- отношение F/BeO в товарном концентрате - 0,14;
- извлечение бериллия из сепарированной руды - 95,4*0,97=92,5%.
Пример 2
Руду после оптической сепарации, дробления, измельчения и обесшламливания состава, приведенного в примере 1, направляли на флотационное извлечение бериллия. На стадии основной флотации к руде добавляли хвосты перечистных флотаций и концентрат контрольной флотации, полученные при проведении эксперимента в примере 1. Массовое соотношение руда: хвосты ПФ 1: хвосты ПФ 2: концентрат КФ=35:3:1:5. Составы концентратов перечистных флотаций приведены в таблице 4.
В результате проведенного эксперимента достигнуты следующие показатели флотационного обогащения флюорит-бертрандит-фенакитовой руды:
- извлечение бериллия в концентрат - 93,2%;
- содержание Ве/ВеО в концентрате - 8,2/22,8%;
- содержание Ве/ВеО в хвостах флотации - 0,046/0,13%;
- содержание F в концентрате - 3,0%;
- отношение F/BeO в товарном концентрате - 0,13;
- извлечение бериллия из сепарированной руды - 93,2*0,97=90,4%.
По предлагаемому способу из руды, содержащей примерно 60% флюорита, получен высокосортный бериллиевый концентрат. Отношение F/BeO при реализации предложенной схемы обогащения было снижено с 18,8 в отсепарированной руде до 0,13-0,14 в товарном концентрате.
В таблице 5 приведены основные показатели процесса обогащения флюорит-бертрандит-фенакитовой руды по заявляемому способу и прототипу.
Таким образом, предлагаемый способ, в отличие от прототипа, позволяет улучшить технико-экономические показатели процесса обогащения руды и получить высококачественный бериллиевый концентрат с низким содержанием фтора по более простой и экономичной схеме, что коренным образом скажется на экономических показателях дальнейшей переработки концентрата в гидроксид бериллия.