Способ переработки титанкремнийсодержащих концентратов

Способ переработки титанкремнийсодержащих концентратов

Реферат

Изобретение относится к металлургии редких металлов, а именно к способам переработки трудновскрываемых лейкоксеновых концентратов Ярегского месторождения.

Лейкоксеновые концентраты Ярегского месторождения представляют собой полиминеральные титан-кремниевые агрегаты, состоящие из сростков минералов титана (рутила, анатаза) с кварцем. Содержание двуокиси титана в них ~45-50%.

Для производства пигментов на основе двуокиси титана с высокими экономическими показателями содержание его в исходных концентратах должно быть не менее 65%.

Технической задачей заявляемого изобретения является переработка черновых лейкоксеновых концентратов с получением обогащенных титaнcодержащих материалов, с содержанием двуокиси титана 68-70% и извлечением 90-95%.

Известен способ получения двуокиси титана из лейкоксенового концентрата с содержанием в нем ~45% TiО₂, включающий его размол, смешение с концентрированной серной кислотой в присутствии железной стружки в массовом соотношении Т:Ж=1,2:1,0; нагрев смеси до температуры 250-300°С, выдержку в течение двух часов при 280°С, охлаждение до 80°С продувкой воздухом и выщелaчивание подкисленной водой и осаждение из растворов (Авт. св. СССР №235883, МПК С 22 В 34/12, опубл. 1969 г.).

Способ предусматривает большой расход электроэнергии на операции разложения концентрата из-за низкой реакционной способности рутила и анатаза.

Известен способ переработки лейкоксенового концентрата с содержанием ТiO₂, ~46%, включающий восстановительный обжиг при температуре 1200-1350°С в течение 20-150 мин, измельчение обожженного концентрата до крупности 75 мкм, смешение с концентрированной серной кислотой, нагревание до 200°С и выдержку при этой температуре в течение 1,5 часов, охлаждение и выщелачивание водой (см. патент РФ №2001138, С 22 В 34/12, опубл 15.10.93).

Недостатком способа является высокая энергоемкость и экологическая агрессивность, использование сложного технологического оборудования.

Известен способ переработки низкотитановых лейкоксеновых концентратов с содержанием TiO₂ ~50,1%, включающий дробление - дезинтеграцию агрегатов в воде ультразвуком и последующее разделение титановой и кремниевой фаз в тяжелых жидкостях на центрифугах (см. патент РФ №1766087, МПК С 22 В 34/12, опубл. 1982 г.).

Недостатком способа является малая производительность процесса (в лабораторных условиях 1-5 кг/ч), сравнительно длительное время ультразвукового дробления (40-60 мин) и использование тяжелых жидкостей (на 1 т концентрата требуется 3-4 т тяжелой жидкости). Способ непригоден для промышленной реализации из-за отсутствия необходимого оборудования (ультазвуковых генераторов большой мощности), большого расхода высокотоксичных и дорогостоящих тяжелых жидкостей для разделения титан-кремниевых фаз.

Известен способ переработки лейкоксеновых концентратов с содержанием TiO₂ ~51,2%, включающий дезинтеграцию микроагрегатов лейкоксена путем измельчения его в ударных дезинтеграторах роторного типа с последующей сепарацией разделенных фаз TiQ₂ и SiО₂ в водном потоке на винтовых шлюзах, разделение осуществляют за счет различной плотности этих фаз (патент РФ №2032756, МПК С 22 В 34/12, опубл. 10.04.95). Способ принят за прототип.

Недостатком способа является чрезвычайно низкая эффективность разделения из-за небольших различий в плотностях разделяемых минералов (разность составляет 0,5-0,7 г/см³), в связи с чем способ также непригоден для промышленной реализации.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности разделения титан-кремнийсодержащих фракций черновых лейкоксеновых концентратов с использованием стандартного оборудования, снижение энергозатрат, повышение извлечения титансодержащих фракций.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки титан-кремнийсодержащих концентратов, преимущественно лейкоксеновых, включающем измельчение исходного чернового концентрата и разделение титан- и кремнийсодержащих фракций с получением богатого титансодержащего продукта, согласно изобретению измельченный исходный концентрат классифицируют по классу 0,2 мм, продукт крупностью +0,2 мм доизмельчают с дополнительным выделением фракции -0,2 мм, объединяют фракции -0,2 мм и подвергают мокрой магнитной сепарации в поле с магнитной индукцией до 0,1 Т для отделения железосодержащей фракции, полученную немагнитную фракцию обезвоживают и осуществляют разделение титан- и кремнийсодержащих фракций основной флотацией с получением пенного продукта, обогащенного лейкоксеном, и камерного продукта, обогащенного кварцем, камерный продукт обезвоживают, измельчают и подвергают контрольной флотации с получением пенного продукта, обогащенного лейкоксеном, пенный продукт контрольной флотации объединяют с пенным продуктом основной флотации и подвергают перечистным флотациям с получением в пенном продукте богатого титансодержащего концентрата, а камерный продукт перечистных флотации подвергают контрольной перечистной флотации с получением в пенном продукте дополнительного титансодержащего концентрата, при этом флотацию на всех стадиях проводят в кислой среде смесью первичных и вторичных аминов; кислую среду создают щавелевой и/или серной кислотой до рН 4,5-5,0 с дополнительным введением кремнефторида натрия; флотацию проводят смесью первичных и вторичных аминов при их соотношении (2-1):(1-2) и камерный продукт основной флотации после обезвоживания измельчают до 0,07 мм, а дополнительный титановый промпродукт, содержащий 35% двуокиси титана, используют для получения цветных пигментов.

Сущность способа заключается в следующем.

Предложена флотационная схема доводки черновых лейкоксеновых концентратов, состоящих из трудновскрываемых фаз TiО₂ и SiО₂ (из-за чего химические способы экономически не эффективны), включающая совокупность флотационных переделов, а именно

- основную флотацию, в процессе которой из предварительно дезинтегрированного чернового концентрата извлекают лейкоксеновую фазу в богатый титансодержащий концентрат,

- перечистные флотации, в процессе которых идет дообогащение титансодержащего концентрата и

- контрольные флотации, в процессе которых доизвлекается лейкоксен из камерных продуктов.

В результате получают титановый продукт с содержанием двуокиси титана 68-70% и извлечением 93-95% и промпродукт, содержащий 35% TiQ₂, который можно использовать в качестве сырья для цветных пигментов.

Высокие показатели по содержанию и извлечению достигнуты при малых энергозатратах на стандартном оборудовании классическим, хорошо освоенным горной промышленностью флотационным процессом, основанным на различиях физико-химических свойств разделяемых минеральных фаз с использованием неизвестных ранее для разделения титана и кремния флотационных реагентов.

Исходный лейкоксеновый концентрат, в котором содержание, мас.%:

TiO₂ 50,8; SiO₂ 41,9, измельчают до крупности 0,2 мм и разделяют на фракции +0,2 мм и -0,2 мм. Во фракцию -0,2 мм извлекается до ~65% двуокиси титана при среднем его содержании ~52%.

Двуокись титана неравномерно распределена по классам крупности, и в основном ею обогащены более тонкие классы -0,125 мм, в то время как кварцем обогащены в основном крупные фракции +0,25 мм.

Поэтому для повышения извлечения двуокиси титана, после классификации по классу 0,2 мм, фракцию +0,2 мм необходимо доизмельчать с дополнительным выделением фракции -0,2 мм.

Исходный материал содержит железо и, кроме того, в процессе измельчения он дополнительно загрязняется железом, поэтому измельченный концентрат необходимо очищать, для чего предложено использовать мокрую магнитную сепарацию в слабом магнитном поле. Полученную немагнитную фракцию подвергают основной флотации в кислой среде смесью первичных и вторичных (диаминов) аминов. Концентрат основной флотации (пенный продукт) подвергают двум флотационным перечисткам с получением богатого титанового концентрата, содержащего 68-70% двуокиси титана и с извлечением 93%. Камерный продукт основной флотации после обезвоживания и измельчения подвергают контрольной флотации, при этом полученный пенный продукт контрольной флотации заворачивают в процесс основной флотации для объединения пенных продуктов, а камерные продукты перечистных флотаций подвергают контрольной перечисной флотации с получением в пенном продукте дополнительного титанового промпродукта, содержащего 35% TiO₂, который является исходным сырьем для цветных пигментов.

Таким образом, новым в заявленном способе является предложенная флотационная схема доводки чернового кварц-лейкоксенового концентрата.

Предложенная совокупность флотационных операций, состав и использование неизвестных для титановых минералов флотореагентов - смесь аминов и диаминов - и режимов флотации позволяют получать при низких эксплуатационных затратах два вида продуктов - богатый титановый концентрат с содержанием двуокиси титана 68,8% и извлечением 93% и дополнительный титановый промпродукт с содержанием двуокиси титана 35%, который может быть использован в технологии получения цветных пигментов.

Обоснование параметров.

Проведение мокрой магнитной сепарации в поле до 0,1 Т обеспечивает достаточную очистку от железосодержащих фракций в виде оксидов, образующих тонкие пленки, налеты, корочки на поверхности зерен кварца и лейкоксена, и частиц аппаратурного железа.

Увеличение напряженности поля приводит к потерям лейкоксена с магнитной фракцией.

Проведение флотации с использованием в качестве флотореагентов - собирателей смеси первичных и вторичных аминов (аминов и диаминов) - позволяет разделить лейкоксен и кварц. Эффект разделения достигается благодаря селективной химической и физической адсорбции реагентов собирателей на поверхности титановых минералов в кислой среде и депрессии кварца фторосодержащим модификатором - кремнефторидом натрия. Кроме того, кремнефторид натрия выполняет дополнительную функцию активатора флотации минералов титана.

Заявленное соотношение амина и диамина (1-2):(2-1) обеспечивает наибольшее извлечение лейкоксена в пенный продукт.

Сочетание установленной крупности флотируемого материала (-0,2 мм) и соотношений флотореагентов между собой позволяют наиболее полно и с наибольшим выходом разделить лейкоксен и кварц и извлечь лейкоксен в пенный продукт, избежав при этом потерь титана с тонкими частицами, которые переходят в шламы.

Уменьшение и увеличение заявленного соотношения снижает показатели флотации лейкоксена.

Доизмельчение камерного продукта основной флотации до 0,07 мм связано с дополнительным освобождением фаз лейкоксена и кварца и соответственно с дополнительным извлечением лейкоксена в товарный концентрат. А возможность использования промпродуктов флотации для получения цветных пигментов делает технологию комплексной и снижает количество отходов.

Пример осуществления способа.

Лейкоксеновый концентрат, содержащий, мас.%: 50,8 двуокиси титана и 41,9 двуокиси кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, калия, натрия и др., подвергали измельчению в мельницах и классификации по крупности 0,2 мм. Фракцию +0,2 мм доизмельчали, объединяли с фракцией -0,2 мм и подвергали магнитной сепарации в магнитном поле напряженностью 0,9 Т с получением магнитного и немагнитного продукта. Магнитную фракцию направляли в хвосты, а немагнитный продукт направляли на основную флотацию лейкоксена. Основную, контрольную и перечистные операции флотации проводили в кислой среде с использованием серной или щавелевой кислоты при рН 4,5-5,0.

В качестве флотореагентов использовали ацетат амина с радикалом С₁₂-С₁₄ и диацетаталкилпропилендиамин с радикалом С₁₆-С₁₈ соответственно в соотношении 1:1 и расходе 250,0 г/т каждого, при введении кремнефторида натрия в количестве 5 кг/т с получением пенного продукта, обогащенного титаном, и камерного продукта.

Камерный продукт основной флотации обезвоживали, измельчали до 0,07 мм и подвергали первой контрольной флотации при рН 4,5-5,0 смесью ацетат амина с радикалом С₁₂-С₁₄ и диацетаталкилпропилендиамина с радикалом C₁₆-C₁₈ при соотношении 1:1 в присутствии кремнефторида натрия. Пенный продукт первой контрольной флотации объединяли с пенным продуктом основной флотации и после обезвоживания подвергали двум перечистным флотациям с получением основного титанового концентрата, содержащего 68-70% и извлечением 93% двуокиси титана.

Камерные продукты перечистных флотации обезвоживали и подвергали контрольной перечистной флотации с получением пенного продукта, который является дополнительным титановым продуктом, содержащим 35% двуокиси титана, пригодным для получения цветных пигментов.

Таким образом заявленный способ позволяет получить богатый титановый концентрат, пригодный для производства белых пигментов, и дополнительный титановый продукт для использования в технологии цветных пигментов с высокими показателями по извлечению (до 95%).

1. Способ переработки лейкоксенового концентрата, включающий измельчение исходного чернового лейкоксенового концентрата и разделение титан- и кремнийсодержащих фракций с получением богатого титансодержащего концентрата, отличающийся тем, что измельченный исходный концентрат классифицируют по классу 0,2 мм, продукт крупностью +0,2 мм доизмельчают с дополнительным выделением фракции -0,2 мм, объединяют фракции -0,2 мм и подвергают мокрой магнитной сепарации в поле с магнитной индукцией до 0,1 Т для отделения железосодержащей фракции, полученную немагнитную фракцию обезвоживают и осуществляют разделение титан- и кремнийсодержащих фракций основной флотацией с получением пенного продукта, обогащенного лейкоксеном, и камерного продукта, обогащенного кварцем, камерный продукт обезвоживают, измельчают и подвергают контрольной флотации с получением пенного продукта, обогащенного лейкоксеном, пенный продукт контрольной флотации объединяют с пенным продуктом основной флотации и подвергают перечистным флотациям с получением в пенном продукте богатого титансодержащего концентрата, а камерные продукты перечистных флотаций подвергают контрольной перечистной флотации с получением в пенном продукте дополнительного титансодержащего промпродукта, при этом флотацию на всех стадиях проводят в кислой среде смесью первичных и вторичных аминов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислую среду создают щавелевой и/или серной кислотой до рН 4,5-5,0 с дополнительным введением кремнефторида натрия.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что флотацию смесью первичных и вторичных аминов проводят при их соотношении (2÷1):(1÷2).

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что обезвоженный камерный продукт основной флотации измельчают до 0,07 мм, а титансодержащий промпродукт, в котором содержится 35% двуокиси титана, используют в качестве сырья для получения цветных пигментов.