NO770766L - Fremgangsm}te ved anrikning av fosfatholdige mineraler - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved anrikning av fosfatholdige mineraler.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte ved separasjon av en fosfatholdig komponentdel fra et mineral ved en skumflota-sjonsfremgangsmåte. Mere spesielt vedrorer oppfinnelsen anrikning av et fosfatholdig mineral fra en mineralblanding innehol-dende karbonater av jordalkalimetaller, fluorider, silikater etc. ved fIotasjon i alkalisk miljo hvor massens pH-verdi overstiger 6, under anvendelse av en alkylamidokarboksylsyre som samlemiddel. Fremgangsmåtens selektivitet fremmes av nærvær av i og for seg kjente hjelpemidler såsom dispergeringsmidler, aktivatorer, skumdannere , trykkmidler etc..

Fosfatholdige mineraler såsom apatitt og fosforitt renses ved opp-konsentrering av råmineralet, vanligvis ved flotasjon, dvs. en behandling hvor en vandig suspensjon av det finknuste mineral tilsettes et samlemiddel, hvoretter gass eller luft presses gjennom suspensjonen hvorved de hydrofoberede korn loftes til overflaten og danner en skumfase som bortfores som skumprodukt.

Anrikning av fosfatholdige mineraler ved flotasjon utfores vanligvis ved hjelp av anionaktive samlemidler' såsom fettsyrer, forskjellige sulfater eller sulfonater, samt deres alkalisalter etc. i alkalisk miljo, i kombinasjon med forskjellige hjelpemidler såsom trykkmidler, aktivatorer etc. for å oppnå de bnskede betingelser for prosessens selektive forlop. Imidlertid kjemi-sorberes de vanlige anionaktive samlemidler uselektivt på jordalkalimetallholdige mineraloverflater, hvorfor man vanligvis oppnår et sterkt forurenset samelkonsentrat. Dette samlekon-sentrat må renses ytterligere, enten ved gjentatte flotasjoner i ét antall trinn eller ved etter et desorpsjonstrinn å foreta flotasjonen i nærvær av andre samlemidler av andre typer. Rensing av råkonsentratet ved et antall gjentatte trinn gir lav effektivitet og forer ofte til betydelig fosfortap i avfallet.

Det er kjent at prosessens selektivitet, ved flotasjon med et samlemiddel av den nevnte type, kan okes ved at flotasjonen utfores i surt miljo. I svensk patent nr. 326.417 beskrives eksempelvis separasjon av kalsitt fra apatitt i surt miljo under anvendelse av fettsyre-mieraloljeemulsjoner. En ulempe med anionaktive samlemidler er foruten deres svakt utviklede selektive samleevne fblsomheten overfor hardt vann og suspensjonens temperatur. For å være effektive bor suspensjonens temperatur være 25 30°C, noe som i mange tilfeller medfbrer en bkonomisk belastning for flotasjonsprosessen. Fblsomheten overfor de be-standdeler som gir hardt vann innvirker nedsettende på flota-sjonsforlbpet og nbdvendiggjbr behov for kontinuerlig blbtgjbring av vannet hvor det anvendes et sluttet prosessvannsystem.

Ifblge foreliggende oppfinnelse har det vist seg at et fosfatholdig mineral kan anrikes fra karbonat og/eller silikatinneholdende systemer ved skumfIotasjon ved en pH over 6 under anvendelse av et samlemiddel bestående av minst en alkylamidokarboksylsyre eller alkalimetallsalt derav, og i nærvær av et trykk-middel.

Alkylamidokarboksylsyrene som anvendes ifblge foreliggende oppfinnelse utviser ehgod selektiv affinitet overfor fosfatmineralet og gir dermed hbyere utbytter og renhet i konsentratet erholdt ved flotasjonen, sammenlignet med konvensjonelle samlemidler. Nærværet av den negative substituent i syrenes hydrokar-bonkjede forsterker synergistisk dissosiasjonsevnen for en endestilt karboksylgruppe. Denne omstendighet begunstiger be-tingelsene for samlerens kjemisorpsjon på mineraloverflaten og gir en meget hby fIotasjonshastighet.

Alkylamidokarboksylsyrene er mindre fblsomme mot hardhets-givende bestanddeler i prosessvannet, og dispergeres lett i dette og kan derfor tilsettes suspensjonen uten en forutgående-forbehandling såsom emulgering. Alkylamidokarboksylsyrene er ikke temperaturtolsomme, dvs. de gir full aktivitet selv for

lave suspensjonstemperaturer. ,

Det samlemiddel som anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse utgjores av en fri alkylamidokarboksylsyre eller alkalimetallsalt derav, og har den generelle bruttoformel: .

hvori R betegner en mettet eller umettet', forgrenet eller uforgrenet alkylgruppe med 7 - 30 karbonatomer, R' betyr hydrogen eller en alkylgruppe med 1-4 karbonatomer og n = 1 - 8.

R betegner en alkylgruppe med minst 7 karbonatomer, eksempelvis heptyl, oktyl, nonyl, desyl, dodesyl, tridesyl, tetradesyl, pentadesyl , heptadesyl, oktadesyl og hoyere alkyl med opptil 30 karbonatomer, samt de tilsvarende umettede alkylgrupper

med 7-30 karbonatomer av hvilke eksempelvis kan nevnes de-cenyl, tridecenyl, heksadecenyl, heptadecenyl, oktadecenyl, eicosenyl etc, dobbelt eller flerumettede alkylgrupper med 7-30 karbonatomer, arylsubstituerte alkylgrupper og alkylsub-stituert cykloalkylgruppe med minst 7 karbonatomer, såsom oktylfenyl, nonylfenyl, dodesylfenyl , tridesylfenyl, nonylcyklo-propyl, dedesylcyklobutyl etc. og hvilke som helst av disse grupper kan inneholde oksygenbroer eller ikke-forstyrrende, inerte substituenter.

Fortrinnsvis betyr R en forgrenet eller uforgrenet, mettet eller umettet alkylgruppe med 11 - 22 karbonatomer, R^ en metyl-,

etyl-, propyl- eller butylgruppe, n ligger i området 2-6

og X er gruppen

hvori R^ har den ovenfor angitte betydning.

Separasjon av et fosfatholdig mineral utfores ifolgé oppfinnelsen ved skumflotasjori ved hjelp av det ovenfor angitte samle-, middel ved en pH i suspensjonen som overstiger 6, vanligvis

ved en. for suspensjonen naturlig pH-verdi og i nærvær av vanlige midler såsom dekstrin, tannin, natriumsilikat etc. Ved bulkfIotasjon erholdes fosfatmineralet som skumprodukt.

Passende utfores flotasjonen ved suspensjonens naturlige pH-verdi, som normalt ligger i pH-området 8-10. Det ligger også innenfor oppfinnelsens ramme å justere suspensjonens pH-verdi alt etter materialets petrografiske fasesammensetning, eksempelvis ved tilsetning av natriumkarbonat, lesket kalk eller lut.

Ifblge foreliggende oppfinnelse kari et fosfatholdig mineral anrikes fra et system som fosforitt-silikat, apatitt-hematitt-silikat, apatitt-dolomitt-biotitt etc..

I fremgangsmåten beskrevet i eksempel 1 og 2•avgår apatitt som skumprodukt i en sterkt .hydrofobert tilstand. Denne tilstand er resultatet av fysikalsk og kjemisk absorpsjon av samlemidlet ,på mineralpartiklenes overflater. Absorpsjonsprosessen folger de kjente fysikalske lover og er avhengig av flere para-metre, også av suspensjonens temperatur, dens pH-verdi og mi-neralflåtenes negativitet og Z-potensial. Disse er forskjellige for forskjellige mineraler med den folge at samlemidlet sorteres på forskjellig måte og i forskjellig grad og fortrinnsvis omkring aktive sentra. (Se eksempelvis P. Ney, Zeta-Poten-tiale und Flotierbarkeit von Mineralen, Springer-Verlag 1973, sidene 108 - 115, 96 - 101$ Vladimer Ponec m.fl., Adsorption on Solids, Butterworths, 1974, sidene 435 - 488).

Det fosforholdige skumprodukt som erholdes ifblge foreliggende, fremgangsmåte kan underkastes en etterfblgende selektiv flotasjon ved en pH-verdi på 4 - 5,5 hvorved eventuelle.kabonholdige jordalkalimetallforurensninger erholdes som skumprodukt og det fosforrike mineral som kammerprodukt.

Når skumproduktene erholdt etter flotasjon ved en pH-verdi over 6 underkastes en etterfølgende selektiv separasjon ved en pH

i området .4 - 5,5 vil samlemidlet desorberes fra det fosfatholdige mineral som deretter gjenfår sine hydrofilé egenskaper mens de forurensende jordalkalimetallholdige mineraler forblir hydrofobe og overgår i skumfasen under flotasjonen.

P.g.a. alkylamidokarboksylsyrenes hoye reaktivitet og gode selektive affinitet overfor fosfatholdige mineraler er det mulig fra mindreverdige komplekse mineralsystemer såsom apatitt-kalsitt-dolomitt-silikat, fluoritt-magnesitt-kalsitt-apatitt, apatitt-kalsi tt-dolomitt-biotitt m.fl., å isolere et apatittkonsentrat som egner seg for fosforsyrefremstilling, ved våtekstraksjons-metoden. Resultatet av flotasjonen er avhengig av de forskjellige faktorer som normalt influerer på fIotasjonsprosessen, såsom mineralforbehandlingen og finknusingen, kornstorrelsesforde-ling, suspensjonens konsentrasjon, kondisjoneringstid etc, dys. kjente parametere. Samlemidlet anvendes i en mengde over 40 g/tonn tort gods. Den ovre grense begrenses méd hensyn til den kritiske konsentrasjon for dannelse av doble absorpsjonslag. Samlemidlet tilsettes passende i en mengde på 50 100 g/tonn.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere med de etterfølgende eksemp-ler, hvis intet annet er angitt så er de anvendte prosentsatser angitt i vekt-%.

E ksempel 1

Separasjon av et apatittkonsentrat fra hematitt råjernmalm

1.6 kg fosforrik hematittmalm med folgende sammensetning: hematitt 35,9 %, magnetitt 14,4 fluorapatitt 15,1 %, kvarts 7,1 %, muskovitt 2,2 %, kalsitt0,7 %, feltspat og glimmer 18,4 %, samt vann 6,2 % ble innveid i en stangkvern og nedmalt til flotasjonsfinhet = 0,0 75 mm slik at en. tilstrekkelig finknusing og optimal kornfordelingskurve ble erholdt. Som trykk-middel ble tilsatt 0,35 g dekstrin, fremstilt ved partiell hydrolyse av mai sstivelse.

For flotasjonsforsok i laboratorieapparat av typen Fagergren

med et cellevolum på 2,5 1 innveides 1,5 kg nyfremstilt mineral-suspe.nsjon hvis volum ble fortynnet med vann til 2,3 1. Til suspensjonen med naturlig pH-verdi på 8,2 og et torrstoffinnhold på 44% ble tilsatt 0,5 g 40 %'ig opplosning av Na2Si205som dis-pergeringsmiddel for slam og 0,15 g oktadecenamidoeddiksyre som samlemiddel. Etter en kondisjoneringstid på 5 min. ved 15°C

ble innfort luft og nydannet skumdekke ble avstroket manuelt i lopet av 6 min..

Etter avvanning og torking av skumproduktet ble påvist en rest som rå-apatittkonsentrat. Kjemisk analyse av råapatitt erholdt ved 3 parallelle forsok gjenvises i den nedenfor viste tabell:

Etter råflotasjonstrinnet ble lufttilfbrselen avstengt og vannivået i cellen justert ved ekstra tilsetning av ca. 150 ml vann. Deretter ble lufttilforselen åpnet og scavenger flotasjon (restuttrekning) utfort i lopet av 5 min. med ekstremt stort luftpådrag. Hovedproduktet, jernmalm med ekstremt lavt fosforinnhold, avgår fra prosessen som kammerprodukt. Skum produktet som ble erholdt ved restuttrekningen kan tilbakefores til råfIotasjonstrinnnt hvis prosessen utfores kontinuerlig eller etter kontroll fores sammen med råfIotasjonskonsentratet. Råapatittkonsentratet ble underkastet repetering i to trinn for utvinning av apatittkonsentratet uten ytterligere tilsats av samlemidlet. Typiske analyser for fluorapatittkonsentratet erholdt etter repetering og tbrking ved 120°C er:

Fosforfattig jernslam som er tilbake som kammerprodukt underkastes en etterfølgende flotasjon med et kationaktivt samlereagens for å rense jernslammet fra tilbakeværeftde sure bestand-deler såsom kvarts, kiselsyre, silikater, samt deres alkalisalter. Flotasjonen utfores ifblge i og for seg kjent monster og etter en innen anrikningsteknikken passende fremgangsmåte.

Kammerproduktet som avgår fra silikatfIotasjonstrinnet til a<y>vanning på et trommeltilter er et meget rent slam som er vel-egnet for reduksjon til jernsvamp eller fremstilling av kull-sinter.

Eksempel 2

Utvinning av apatittkonsentrat ved direkte flotasjon

Grovt primæravfall, erholdt ved fosforrensning av ramagnetitt på permanent magnetseparator, med et fosforinnhold på 2,5 % underkastes en ytterligere finknusing til = 0 ,110 mm i våt

tilstand i en autogen malekrets.

Etter" fortykning ble det erholdt en mineralsuspensjon i vann

med ca. 45% torrstoffinnhold, som uten klassering går direkte

til separasjon på apatitt ved flotasjon. I henhold til eksempel 1 ble det innveiet.1,5 kg finknust suspensjon med ca. 45% torrstoffinnhold i laboratorieflptasjonscellen av typen Fagergren. Volumet ble fortynnet med vann til 2,3 1. Til suspensjonen med en naturlig pH-verdi på 8,0 - 8,1 ble tilsatt 0,5 g Na2Si205

for peptisering av slammet og trykking av silikatene, samt

0,125 g oktadecenylamidopropionsyre som samlereagens for apatitt.

Etter kondisjonering av suspensjonen i 5 min. ved normal temperatur ble luft innfort og det dannede skumteppe avstroket manuelt i lopet av 5 min.. Flotasjonen ble utfort i henhold til det nedenfor viste tidsskjema:

Samlereagenset av alkylamidokarboksylsyren utviser en usedvanlig selektivitet med hensyn til separasjon av systemet silikater-jernoksyd-apatitt-mineral. Ved kontinuerlig utfbrelse av prosessen kan et hoyere fosforutbytte erholdes ved tilbakefbring av scav. godset til flotasjonen.

Eksempel 3

Separasjon av et apatittkonsentrat fra et lavverdig komplekst karbonatmateriale bestående av systemet apatift-kalsitt-dolomitt-biotitt med fordelingen 8:15:10:67.

Selektiv separasjon ved flotasjon av det ovenfornevnte system med konvensjonelle samlemidler er en teknisk vanskelig og ubko-nomisk prosess. De vanlige anionaktive samlemidler såsom normale fettsyrer, sulfonater., f osf orsyreestere etc. kj emisorber es uselektivt på jordalkaliinneholdende mineraler og gir ved flotasjon sterkt forurensede bulkkonsentrater. Rensing ved et antall repetisjonstrinn er uokonomisk og forer til betydelige fosfortap.

v Andre resultater erholdes ved anvendelse av en totrinnsfrem-gangsmåte og natriumsaltet av oktadecenyl-w-amidokapronsyre som samlemiddel.

1,5 kg fersk, renknust mineralsuspensjon ble innveiet i en flo-tasjonscelle av typen Fagergren med et cellevolum på 2,5 1 hvoretter suspensjonen fortynnes med vann til 2,3 1 slik at suspensjonens torrstoffinnhold blir ca. 40%. Til suspensjonen som har en naturlig pH-verdi i området 8,6 - 8,8 tilsettes 1 g av en 40%'ig Na-dpplosning av Na2Si205, samt 0,4 g av det dvenfornevnte samlemiddel. Etter kondisjonering i 6 min. ble pH-verdien innstilt på 9 - 9,2 og luft innfort og flotasjonen utfort slik som beskrevet i eksempel 1. Som skumprodukt erholdes et bulkkonsentrat som inneholder samtlige av de jordalkalimetallholdige mineraler som forefantes i suspensjonen.

Da kun apatittdelen representerer et verdifullt mineral påsees det at restavtrekhingen utfores kvantitativt slik at innholdet av P20^i kammerproduktet ikke overstiger 0,1 %. Skumproduktet fra råfIotasjonstrinnet og scavenger-konsentratet underkastes repetering slik at den overveiende del av biotitt- forblir tilbake som et kammerprodukt dg fores bort som avfall. Apatitt-kalsitt-ddbmitt-konsentratet underkastes etter kondisjonering med fosforsyre ved pH 4-4,5 den etterfolgende selektive flotasjon. Kalsitt-dolomittfraksjonen avgår som skumprodukt og apatittkonsentratet som kammerprodukt.

Materialbalansen ved flotasjonsfremgangsmåten som angitt ovenfor med alkylamidokapronat som samlemiddel fremgår av den etter-følgende tabell:

Claims (4)

1.. Fremgangsmåte ved anrikning av et f osf atholdig mineral fra et karbonat- og/eller silikatinneholdende system ved skum-flotasjon, karakterisert ved at flotasjonen utfores ved en pH-verdi som overstiger 6 og med et samlemiddel bestående av minst en alkylamidokarboksylsyre eller alkalimetallsalt derav, med den generelle formel:

hvor X er gruppen

hvori R betegner en mettet eller umettet alkylgruppe med 7 - 30 karbonatomer, R^ betegner hydrogen eller en alkylgruppe med 1-4 karbonatomer og n = 1-8, og i nærvær av minst en tryk-ker, hvorved det fosforinneholdende mineralet erholdes som et skumprodukt.

2. Fremgangsmåte ifblge krav 1, karakterisert ved at det erholdte skumprodukt underkastes en etterfblgende selektiv flotasjon ved en pH-verdi i området 4 - 5,5 hvorved eventuelle jordalkalimetallholdige forurensninger erholdes som skumprodukt og det fosforrike mineral erholdes som kammerprodukt.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes et samlemiddel som utgjores av minst en alkylamidokarbo.ksylsyre eller alkalimetallsalt derav, hvori R betyr en mettet eller umettet alkylgruppe med 7-22 karbonatomer, R^ betyr en alkylgruppe med 1-4 karbonatomer, n = 2 - 6 og X er gruppen

hvori R^ har den tidligere angitte betydning.

4. Fremgangsmåte ifolge kravene 1 - 3, karakterisert ved at flotasjonen utfores i nærvær av kjente skumdannere og aktivatorer.