FI60142C - Foerfarande foer att separera karbonat- och fosfatmineralier fraon varandra medelst flotation - Google Patents

Description

Ιν£*»·Ι ΓΒΐ ««kuulutusjulkaisu sm λ o JSTa m Π1) utlAggNINGSSKRIFT 60142 •ffij C <45> f atent 'ni3cld«?lat' '' ^ (51) Kv.ik.3/Int.ci.3 B 03 D 1/02 SUOMI—FINLAND (21) Pttmttlhtkemut — Pat«nun*eknin| 773533 (22) Htkemitpilvi —Ameknlnpdag 22.11.77 ' (23) AI kupli vi— Glltljh»t*d»j 22.11.77 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offmtllg 23.05.79

Patentti- ja rekisterihallitus .... .... .... , . .....

„ . ... i (44) Nlhtlvlktlptnon t kuuLJulkalsun pvm. — . .

Patent- och registentyrelsen ' Ansektn utitfd oeh utUkrtft.n pubikend 31.08.81 (32)(33)(31) Pyy4«tty «tuolkuus—Bu|ird prioritet (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, FI; Töölönkatu 00100 Helsinki 10, Suomi-Finland(FI) (72) Väinö Viljo Heikki Hintikka, Pori, Kaarlo Matti Juhani Saari, Vanha-Ulvila, Suomi-Finland(Fl) (7*0 Berggren Oy Ab (5*+) Menetelmä karbonaatti- ja fosfaattimineraalien erottamiseksi toisistaan vaahdottamalla - Förfarande för att separera karbonat- och fos-fatmineralier fran varandra medelst flotation Tämä keksintö kohdistuu, menetelmään karbonaatti- ja fosfaatti-mineraalien erottamiseksi toisistaan vaahdottamalla karbonaatti- fosfaattimalmien tai -rikasteiden vesilietettä kokoojan avulla.

Karbonaatti- ja fosfaattimineraaleja voidaan tunnetusti vaahdottaa yhteisrikasteeksi rasvahappotyyppisellä kokoojalla silikaattien jäädessä jätteeseen. Karbonaatti- ja fosfaattimineraalien saantia yhteisrikasteeseen voidaan parantaa ja samalla kokoojamäärää vähentää käyttämällä erilaisia emulgaattoreita, neutraaliöljyä tai kuumavalmennusta etuvaahdotuksen tai jauhatuksen yhteydessä. Kertaamalla esirikaste useita kertoja on päästy yhteisrikasteeseen, jonka puhtausaste on ollut 90-95 %. Karbonaattien ja fosfaattien saanti tähän tuotteeseen on ollut korkea 85-90 % (karbonaatit) ja 95-98 % (fosfaatit).

Kun fosfaatteja ja karbonaatteja on vaahdotettu selektiivi- 60142 sesti omiksi rikasteikseen on korkean saannin seurauksena fos-faattirikasteeseen kuitenkin tullut karbonaatteja ja karbonaat-tirikasteeseen fosfaatteja.

Karbonaattien ja fosfaattien erotus toisistaan yhteisrikas-teesta tai selektiivivaahdotuksella saadun fosfaatti- tai kar-bonaattirikasteen puhdistaminen tuottaa vaikeuksia ja on tavanomaisilla menetelmillä epäselektiivinen, mistä johtuu suhteellisen suuret fosfaattitappiot karbonaattirikasteeseen eikä myöskään fosfaattirikasteen pitoisuus ole ollut tyydyttävä johtuen siihen tulevista karbonaateista.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä fosfaat-timineraalien selektiiviseksi vaahdottamiseksi karbonaatti-fosfaattimalmeista ja -rikasteista ja erityisesti rasvahappo-kokoojalla vaahdotetusta karbonaatti-fosfaattiesirikasteesta, niin että fosfaatit ja karbonaatit saadaan selektiivisesti erotetuiksi toisistaan hyvällä saannolla.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Keksinnön mukaisesti lisätään karbonaatti-fosfaattimalmin tai -rikasteen vesilietteeseen ennen vaahdotusta ainetta, joka selektiivisesti inaktivoi karbonaattimineraalien näillä pinnoilla jo olevat kooojapeitteet.

Fosfaattimineraalien kokoojana käytetään jotakin tähän tarkoitukseen soveltuvaa sinänsä tunnettua anionista kokoojaa, jonka tarkoituksenmukainen valinta ja käyttö kuuluu alan ammattimiehen taitoihin. Karbonaattimineraalien painajana käytetään esillä olevan keksinnön mukaisesti hiilidioksidia ja/tai rikkidioksidia, kun vaahdotus on tarkoitus suorittaa anionisella kokoojalla.

Esillä olevan keksinnön erään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaan käsitellään rasvahappokokoojalla esivaahdotettuja karbonaattifosfaattiesirikasteita ensin hiilidioksidilla ja/ 60142 tai rikkidioksidilla rasvahappojen poistamiseksi mineraalipin-noilta, minkä jälkeen vaahdotus suoritetaan esillä olevan keksinnön mukaisesti. Mikäli rasvahapot on poistettu rikkidioksidilla tai hiilidioksidilla ja kokoojana käytetään anionista kokoojaa, kuten rasvahappotyyppistä kokoojaa, ei mitään karbonaattien painajaa enää tarvita sillä rasvahappokokooja ei enää hydrofoboi karbonaattimineraalien pintoja.

Karbonaattipainajan määrä riippuu rikasteen tai malmin karbo-naattifosfaattisuhteesta, siten että mitä korkeampi suhde sitä enemmän painajaa tarvitaan. Karbonaattipainajalla suoritetun valmennuksen jälkeen on pH-arvo yleensä neutraalilla alueella. Tämän jälkeen suoritetaan fosfaattivaahdotus rasvahappotyyppi-sellä kokoojalla, jolloin fosfaatit vaahdotuvat selektiivisesti ja karbonaatit jäävät vaahdotusjätteeseen. Rasvahappovaah-dotuksessa ei pH ole kovin merkitsevä.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin esimerkkien avulla. Esimerkki 1

Selektiivisen rasvahappokokoojalla suoritetun apatiittivaahdo-tuksen tuotteena saadun apatiittirikasteen pitoisuuden korottaminen CC>2- tai SC^-käsittelyllä on esimerkki keksinnön mukaisella menetelmällä saaduista tuloksista. Tulos on esitetty alla olevassa taulukossa 1. Malmin koostumus oli n. 9 % apa-tiittia, n. 20 % karbonaatteja sekä n. 71 % silikaatteja.

Taulukko 1

Epäpuhdas Karbonaatti- Puhdistettu apatiitti- rikaste apatiitti- rikaste rikaste

Paino-% 15,9 (100) 2,8 (17,6) 9,2 (82,4) P205% 19,4 3,6 31,1

Apatiitti Pit. % 46,6 8,6 74,6

Saanti% 94,6 (100) 7,4 (7,8) 87,2 (92,2)

Karbonaatti Pit. % 48,3 86,1 25,0

Saanti% 39,7 (100) 27,6 (69,5) 12,1 (30,5)

Silikaatti Pit. % 3,5 6,0 0,5

Saanti% 0,76 (100) 0,7 (92,1) 0,06 (7,9) 4 601 42

Yllä olevassa tuloslaskelmassa on painoprosentit ja saantipro-sentit laskettu prosentteina malmista. Suluissa olevat %-luvut osoittavat jakautuman puhdistuksessa.

Tulos osoittaa, että hyvällä saannilla, 94,6 %, vaahdotetusta apatiittirikasteesta, jonka pitoisuus 19,4 % P^O,. ei sellaisenaan ole tyydyttävä, on tällä menetelmällä saatu poistetuksi noin 70 % karbonaateista, jolloin apatiittirikasteen pitoisuus on noussut 1,6-kertaiseksi (19,4 %:sta 31,1 %:iin P20,.) aPa_ tiittitappion ollessa vain noin 8 %.

Edellä oleva koe on suoritettu seuraavasti. Malmi on jauhettu kaksivaiheisella jauhatuksella, tärymyllyssä ja kuulamyllyssä, sopivaan hienouteen noin 40 % -200 meshiä, jonka jälkeen suoritetussa apatiittivaahdotuksessa on käytetty 200 g/t puhdasta erukkavapaata rypsirasvahappoa ja 100 g/t polyglykolieette-rin emulgaattoria, jotka on lisätty prosessiin emulsiona. Tästä vaahdotuksesta on saatu edellä olevassa taulukossa 3 esiintyvä epäpuhdas apatiittirikaste. Hyvän saannin seurauksena on, kuten edellä on jo mainittu, heikko pitoisuus, johtuen rikasteeseen nousseista karbonaateista. Karbonaattien poistamiseksi on epäpuhdas apatiittirikaste käsitelty CC>2:lla lisäämällä 2-3 kg/t CO,,: a valmmennukseen, jolloin pH laskee arvoon 6,5-7. Tässä pHrssa on rikastetta valmennettu noin 5 min, jonka jälkeen pH on voitu nostaa soodalla arvoon 7-8, pH:n korottaminen ei ole välttämätön, mutta sillä voidaan nopeuttaa prosessia. Tämän jälkeen on suoritettu vaahdotus, jolloin apatiitti vaah-dottuu ja karbonaatit jäävät vaahdotusjätteeseen. Esivaahdo-tuksen jätteeseen jääneet karbonaatit on helposti saatu vaahdotetuksi millä tahansa rasvahappokokoojalla, jonka määrä on noin 200-300 g/t. Yhdistämällä viimeksi mainitusta tuotteesta kertaamalla saatu puhdas karbonaattituote ja edellä mainittu apatiittirikasteen puhdistuksesta saatu karbonaattirikaste, on saatu lopullinen karbonaattirikaste, jonka pitoisuus on ollut noin 85-90 % karbonaatteja ja saanti tähän tuotteeseen noin 70-80 %.

Näin yksinkertaisella ja halvalla menetelmällä saadaan mal- •i’ 5 60142 missä olevat apatiitti, karbonaatti ja kiille erotetuiksi omiksi rikasteikseen, joilla on hyvät pitoisuudet (puhtausaste noin 75-98 %) ja hyvät saannit (70-95 %).

Apatiitin ja karbonaattien selektiivivaahdotukseen ja apatiit-tirikasteen CC^illa tai SC^slla puhdistamiseen perustuvan menetelmän edut tavanomaisiin menetelmiin verrattuna ovat sen yksinkertaisuus, pienet reagenssikustannukset ja ennen kaikkea hyvät saannit ja pitoisuudet. Apatiitin saanti on yleensä ollut noin 70-80 %, keksinnön mukaisella menetelmällä noin 85-90 %, ja karbo-naattisaanti vain noin 40-50 %, keksinnön mukaisella menetelmällä n. 70-80 %.

Yleensä edellä mainittu selektiivinen apatiittivaahdotus onnistuu ilman karbonaatin painajaa vain mikäli karbonaatti/apatiit-tisuhde < 1,5-2. Malmeissa, joissa em. suhde on suurempi on edullista käyttää CO^za ja/tai SC^ca karbonaattien painajana jo esivaahdotuksessa. Tällöin menetelmä toimii seuraavasti.

Esimerkki 2

Rasvahappokokooja ja mahdollinen emulgaattori lisätään valmennukseen normaalitavalla mieluummin hieman yliannostettuna, jotta kaikki fosfaattimineraalien pinnat saavat rasvahappo-peitteen. Kokoojan yliannostuksesta on luonnollisesti seurauksena, että osa karbonaateista vaahdottuisi fosfaattien mukana. Tämän estämiseksi suoritetaan em. CC^- ja/tai SC>2-käsit-tely edellä kuvatulla tavalla. Tällöin kokoojapeitteet saadaan selektiivisesti inaktiivisiksi karbonaattipinnoilla, mistä on seurauksena, että saadaan jo esivaahdotuksessa puhdas fosfaattirikaste (P2°5 - ^0 ^ hyvällä saannilla (85-90 %). Kokoojalisäys ja CC>2” ja/tai SC^-käsittely voidaan luonnollisestikin suorittaa päinvastaisessa järjestyksessä, jolloin C02- ja/tai SC>2~käsittelyn seurauksena rasvahappokokooja ei hydrofobisoi karbonaattipintoja ja tämän seurauksena vain fosfaatit vaahdottuvat.

Tulokset edellä kuvatusta selektlivivaahdotuksesta on esitetty alla olevassa taulukossa 2.

6 601 42

Taulukko 2

Apatiitti- Apatiitti- Karbo- Kertaus- j£te malmi rikaste naatti- jätteet (kiille- (esiri- rikaste rikaste) kaste)

Paino-% 100 9,8 12,0 6,5 71#6 P205 % 3,5 31,5 2,1 1,6 0,09

Apatiitti Pit. % 8,4 75,6 4,4 , 3,8 0^22

Saanti% 100,0 88,3 7,2 2,7 3^3

Karbonaatti Pit. % 15,4 20,0 94,2 20,1 2^2

Saanti% 100,0 12,8 73,9 7,7 5/6

Silikaatti Pit. % 75,9 3,1 1,0 75,0 98,6

Saanti% 100,0 0,4 0,2 6,4 93^0 Tässä kokeessa on käytetty seuraavia reagensseja, joiden lisä-ysjärjestys on sama kuin luettelossa:

Apatiittivaahdotus

Metasilikaatti 1000 g/t

Silikaattien painajana esivaahdotuksessa

Emulgaattori (polyglykolieetteri) 100 g/t

Karbonaattien painaja yhdessä CC^jn kanssa Aeropromoter 765 (rasvahappokokooja,

American Cyanamid, USA) 200 g/t CC^-kaasu (puhalletaan lietteeseen) ~2000 g/t

Karbonaattien painaja

Karbonaattivaahdotus

Rasvahappokokooja 200 g/t

Emulgaattori (polyglykolieetteri) 100 g/t

Metasilikaatti 500 g/t

Edellisellä reagenssiyhdistelmällä on saatu selektiivisesti yksivaiheisena vaahdotuksena taulukossa 2 oleva apatiittlri-kaste. Karbonaattirikaste on vaahdotettu jälkimmäisellä rea-gonssiyhdistelmäl]ä apatiittivaahdotuksen jätteestä. Hyvän laatuisen rikasteen saaminen on vaatinut 3 kertausvaahdotusta.

7 60142

Esimerkki 3

Lyijyväähdotuksen jätteeseen sisältyvien fosfaattimineraalien (apatiitti + monatsiitti) selektiivisessä vaahdotuksessa fos-faatti-karbonaatti-silikaatti-pitoisesta jätteestä saatu tulos on esitetty alla olevassa taulukossa 3.

Taulukko 3

Pb-vaahdotuksen Fosfaatti- Jäte jäte (lantanidi-) rikaste

Paino-% 100 8,2 91,8

Ln203 % 0,87 8,85 0,16

Fosfaatit P_Oc % 1,7 17,3 0,31

λ D

Saanti% 100,0 83,4 16,6

Karbonaatit Pit. % 16,1 22,5 15,5

Saanti% 100,0 11,5 88,5

Silikaatti Pit. % 76,0 19,1 81,1

Saanti% 100,0 2,1 97,9

Yllä oleva tulos on saatu vastaavanlaisella reagenssiyhdistel-mällä kuin edellisen esimerkinkin tulos. Kokoojamäärä on vain pienennetty lähtömateriaalien fosfaattipitoisuuksien suhteessa. Fosfaattien saannin kannalta ei tässä esitetty tulos oleellisesti poikkea tavanomaisten menetelmien antamista tuloksista, mutta rikasteen laadun suhteen on ero huomattavan suuri. Tällä menetelmällä saadun rikasteen pitoisuus on yli kolminkertainen fosfaattien (lantanidien) suhteen, johtuen juuri siitä, että tällä menetelmällä voidaan vaahdottaa fosfaatit selektiivisesti karbonaattien ja silikaattien jäädessä jätteeseen. Tämä on huomattavan suuri etu prosessikustannusten suhteen, koska yhdellä vaahdotusvaiheella päästään samaan tulokseen, johon tavanomaisilla menetelmillä olisi tarvittu kaksi lisävaihetta, nimittäin karbonaattien poisto liuottamalla esim. HClrlla ja tämän jälkeen silikaattien poisto vaahdottamalla.

N