Opublikowano: 5.III.1970 59266 KI. 1 a, 35 MKP B 03 b UKD 3\ot Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Jerzy Iskra, mgr inz. Zygfryd Lupa, inz. Zygmunt Pilecki, inz. Zdzislaw Swakon, inz. Karol Hussar, Stanislaw Zatwarnicki Wlasciciel patentu: Politechnika Slaska, Gliwice (Polska) Sposób wzbogacania fosforytów oraz urzadzenie do selektywnego kruszenia tych fosforytów Przedmiotem wynalazku jest sposób wzboga¬ cania kopalin uzytecznych, w sklad których wchodza mineraly o róznych wlasnosciach me¬ chanicznych, zwlaszcza fosforytów oraz urzadze¬ nie do selektywnego kruszenia tych mineralów. 5 Ze znanych sposobów wzbogacania fosforytów mozna wyróznic jedne oparte na wykorzystaniu róznicy wlasnosci fizykochemicznych mineralów fosforytowych i skaly towarzyszacej, do których naleza flotacje i selektywna flokulacja. Sa one 10 jednak trudne i bardzo kosztowne.Inne sposoby polegaja na zastosowaniu takich operacji przeróbczych, jak kruszenie, mielenie, rozmywanie i klasyfikacja. Mozna je stosowac jedynie dla bardzo bogatych i latwo wzbogacal- 15 nych rud, przy czym uzyski w tak prowadzo¬ nych procesach wahaja sie w granicach 70% P2O5.Do wzbogacania fosforytów o spoiwie wegla¬ nowym stosuje sie kalcynacje, która jest opera- 20 cja droga i usuwajaca jedynie C02, a pozosta¬ wiajaca inne domieszki, nie ulegajace rozklado¬ wi w temperaturze kalcynacji.Dotychczas stosowane urzadzenia kruszace cha¬ rakteryzuja sie niska selektywnoscia kruszenia, 25 co jest glówna wada przy zastosowaniu ich do wzbogacania fosforytów.Skala fosforytowa sklada sie najczesciej z kon- krecji fosforytowych o wielkosci ziarn od 0,075 do 0,5 mm polaczonych lepiszczem weglanowym, 30 weglanowo-ilastym lub ilastym. Czasami w sklad lepiszcza wchodzi jeszcze krzemionka. Wzbogaca¬ nie rudy polega na uwolnieniu a nastepnie wy¬ dzieleniu konkrecji fosforytowych. Konkrecje fosforytowe, lepiszcze i kwarcyty maja rózna wytrzymalosc na sciskanie. Lepiszcze o cha¬ rakterze ilastym, weglanowo-ilastym i weglano¬ wym ma mniejsza wytrzymalosc na sciskanie od konkrecji fosforytowych. Wystepujace natomiast czasami w wiekszych skupiskach o srednicy po¬ wyzej 1 mm, zanieczyszczenia krzemionkowe po¬ siadaja znacznie wieksza wytrzymalosc na sci¬ skanie od konkrecji fosforytowych. Zanieczysz¬ czenia krzemionkowe najczesciej wystepuja w formie kwarcytów.Celem wynalazku jest uwolnienie konkrecji fosforytowych o wielkosci ziarn od 0,075 do 0,5 mm ze skaly fosforytowej zawierajacej ponadto lepiszcze oraz zanieczyszczenia krzemionkowe, a nastepnie wydzielenie ich na drodze dalszych procesów przeróbczych.Zadaniem wynalazku jest opracowanie urza¬ dzenia do wybitnie selektywnego kruszenia oraz opracowanie sposobu oczyszczenia ziarn fosfo¬ rytowych i wydzielenie ich z maksymalnym uzy¬ skiem P2O5. Cel ten zostal osiagniety przez opra¬ cowanie do selektywnego kruszenia, kruszarki walcowej z ogumowanymi bebnaini i prfcez za¬ stosowanie do oczyszczenia ziarn fosforytów, od¬ pylania lulb rozmywania z odilaniem, a nastep- 592663 nie klasyfikacje w zaleznosci od wielkosci ziarn.Dla skal o lepiszczu wybitnie weglanowym sto¬ suje sie najpierw kalcynacje, a nastepnie selek¬ tywne kruszenie, rozmywanie z odmulaniem i klasyfikacje.Rozwiazanie wedlug wynalazku, przy zastoso¬ waniu tanich operacji, umozliwia uizyskanie kon¬ centratów o zawartosci 33 do 36% P2O5 przy uzysku P205 wynoszacym 80 do 96%, a wiec ja¬ kosciowo znacznie lepszym od uzyskiwanych przy innych znanych sposobach wzbogacania fosfory¬ tów.Istotna zaleta sposobu wedlug wynalazku, umozliwiajaca uzyskanie dobrych wyników wzbogacania jest uzycie prostych i tanich ope¬ racji przeróbczych, z których zadna nie naru¬ sza ziarn fosforytowych. Wzbogacanie fosfory¬ tów wedlug wynalazku mozna przeprowadzic w rózny sposób w zaleznosci od jakosci skaly fo¬ sforytowej i kosztu wody w zakladzie przerób¬ czym.Zestawienie selektywnego kruszenia sposobem, wedlug wynalazku z odpylaniem lub rozmywa¬ niem z odimulaniem, daje zawsze zasadnicza po¬ prawe jakosci.W przypadku trudnosci uzyskania wody przez zaklady przeróbcze fosforytów, mozna zwiekszyc ilosc operacji selektywnego kruszenia fosforytów a nastepnie skruszone lepiszcze wydzielic na sucho. Dla skal slabo zwiezlych prizy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku, mozna znacznie zmniejszyc okres i intensywnosc rozmywania, a w wielu przypadkach mozna ograniczyc sie do wzbogacania na sucho.W wielu przypadkach rozmywanie mozna za¬ stapic zwilzaniem surowca przed selektywnym kruszeniem lub kruszenie selektywne wykonywac na mokro.Dotychczas prizy prowadzeniu kalcynacji fos¬ forytów o spoiwie weglanowo-ilastym, na skutek niedokladnego oddzielenia ilów, nastepuje spie¬ kanie sie w piecu kalcyjacyjnym ilów z CaO i konkrecjami fosforytowymi. Tworzy to spieki, z których trudno wydzielic ziarna fosforytowe co znacznie pogarsza jakosc koncentratów i ob¬ niza uzysk P205.W sposobie wedlug wynalazku zagadnienie to rozwiazano przez bardzo selektywne kruszenie, w którym nastepuje dokladne oddzielenie ilów od ziarn fosforytowych i nastepnie odilenie ich przez odpylenie lub rozmycie z odmuleniem.Urzadzenie do selektywnego kruszenia poka¬ zano na rysunku. Kruszarka dwuwalcowa skla¬ da sie z walców stalowych 2, na które nalozona jest warstwa materialu elastycznego 1. Walce z których jeden jest nieprzesuwny sa dociskane do siebie mechanizmem sruibowym 3. W odróz¬ nieniu od znanych konstrukcji kruszarek wal¬ cowych nie posiada elementów sprezynujacych.Powloki elastyczne na walcach korzystnie jest wykonywac Iz gumy o znacznym wydluzeniu ich twardosci tym wiekszej im wieksza jest twardosc kruszonej kopaliny. 59266 4 Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia uzy¬ skanie prawie stalego cisnienia na plaszczyznie stylu walców. Wlasciwe dla kruszenia danej ko¬ paliny cisnienie osiaga sie przez dobór wlasciwe- 5 go gatunku i odpowiedniej grubosci gumy, oraz przez zastosowanie odpowiedniego docisku wal¬ ców. 'Cisnienie wywolane miedzy walcami win¬ no miec wartosc posrednia pomiedzy wytrzy¬ maloscia na sciskanie lepiszcza i konkrecji fo- 10 sforytowych. Ogumowanie na walcach najlepiej stosowac o grubosci równej potrójnej wielkosci najwiekszych ziarn wzbogacanych mineralów.Korzystnie jest stosowac walce o srednicy rów¬ nej pietnastokrotnej wielkosci najwiekszych 15 ziarn wzbogacanych kopalin. Najkorzystniej moc z ukladu napedowego przeniesc na jeden walec a drugi napedzac przez sprzezenie cierne z na¬ pedowym.Selektywne kruszenie przy zastosowaniu urza- 20 dzenia wedlug wynalazku odbywa sie nastepu¬ jaco: kopalina poddana kruszeniu w sklad, któ¬ rej wchodza mineraly o róznej wytrzymalosci na sciskanie jest doprowadzana pomiedzy obracaja¬ ce sie walce. Ziarna mineralów posiadajace 25 wieksza wytrzymalosc na sciskanie od konkrecji fosforytowych i lepiszcza odksztalcaja' elastycz¬ na powloke walców i przechodza nienaruszone.(Natomiast lepisizcze posiadajace najmniejsza wy¬ trzymalosc na sciskanie zostaje skruszone do 30 bardzo drobnych ziarn (pylu). Równoczesnie na¬ stepuje uwolnienie drobnych ziarn (konkrecji) fosforytowych z lepiszcza, które posiadaja po¬ srednia wytrzymalosc na sciskanie pomiedzy le¬ piszczem ilastym czy weglanowym a innymi za- 35 nieczyszczeniami o wieksizej wytrzymalosci na sciskanie np. kwarcyt.Urzadzenie wedlug wynalazku pozwala zatem na zrealizowanie bardzo selektywnego kruszenia nie dajac jednak bezposredniego rozdzialu ziarn 40 mineralu uzytecznego od skaly plonnej, rozdzial ten uzyskuje sie dopiero w dalszych operacjach technologicznych.Zasadnicze sposoby wzbogacania fosforytów, wedlug wynalazku mozna przedstawic na przy- 45 kladach.Przyklad 1. (Nadawa podlega wstepnemu kruszeniu do granulacji — 50 mm a nastepnie jest raz lub kilkakrotnie przepuszczana przez urzadzenie do selektywnego kruszenia wedlug 50 wynalazku. Kruszarka ta prizy wlasciwie nasta¬ wionym docisku m'edzy walcami, kruszymy skale fosforytowa w ten sposób, ze konkrecja fosforytowa o granulacji od 0,075 do 0,5 mm po¬ zostaje nienaruszona, a skruszone zostaje jedy- 55 nie lepiszcze.Po selektywnym kruszeniu przeprowadzamy odpylanie w wyniku którego zostaja wydzielone drobne i lzejsze ziarna lepiszcza. Po odpyleniu fosforytów stosujemy roizmywanie ich dla od- 60 mycia dalszej czesci lepiszcza znajdujacego sie na zewnetrznych powierzchniach ziarn fosfory¬ towych. Odmyte czesci lepiszcza wydzielamy z obiegu wodnego, a nadziarno z oczyszczonych fosforytów izawierajace kwarcyty lub zlepience 65 krzemionkowe wydzielamy przez klasyfikacje.59266 Dla pewnych rud juz po selektywnym krusze¬ niu, odpyleniu i klasyfikacji uzyskuje sie kon¬ centraty handlowe. W innych przypadkach na¬ lezy stosowac rozmywanie z odilaniem, a naj¬ lepsze efekty daje stosowanie obu procesów lacz¬ nie. Jezeli lepiszcze zawiera ily peczniejace nie- odpylenie ich procesem rozmywania prowadzi do powiekszenia obiegu wodnego.Przyklad 2. Wzbogacanie fosforytów o le¬ piszczu zawierajacym znaczne ilosci czesci we¬ glanowych, ze stosowaniem obiegu wodnego.'Nadawe po wstepnym kruszeniu do granulacji — 50 mm kruszymy selektywnie raz lub kilka¬ krotnie przepuszczajac przez urzadzenie wedlug wynalazku. Po selektywnym kruszeniu, odpyla¬ niu i rozmywaniu z odilaniem jak w przykladzie 1, suszymy przez skladowanie, co w warunkach krajów sródziemnomorskich nastepuje szybko.Kraje te sa glównym producentem fosforytów.W zaleznosci od rodzaju rudy przed procesem kalcynacji nalezy stosowac odpylanie lub roz¬ mywanie z odmulaniem. Lepsze jednak wyniki daje stosowanie obu procesów lacznie.Wysuszone fosforyty kalcynujemy, a nastepnie gasimy, roizmywamy z odmulaniem klasyfiku¬ jemy jak w przykladzie 1.Przyklad 3. Wzbogacanie fosforytów o le¬ piszczu weglanowym zawierajacym mineraly ila¬ ste bez stosowania obiegu wodnego.Nadawe po wstepnym kruszeniu do granu¬ lacji — 50 kruszymy selektywnie raz lub kilka¬ krotnie przepuszczajac przez urzadzenie wedlug wynalaizku. Skruszone fosforyty odpylamy, kal¬ cynujemy, gasimy stechiometryczna iloscia wody w stosunku do tlenków powstalych z weglanów w procesie kalcynacji a nastepnie ponownie przepuszczamy przez urzadzenie do selektywne¬ go kruszenia wedlug wynalazku, odpylamy i kla¬ syfikujemy.Przyklad 4. Wzbogacanie fosforytów o le¬ piszczu weglanowym nie zawierajacym minera¬ lów ilastych.¦Nadawe po wstepnym kruszeniu do granulacji — 50 mm poddaje sie procesowi kalcynacji a nastepnie gaszeniu. W izaleznosci od tego czy pro¬ ces prowadzi sie na sucho — ze stechiometrycz¬ na iloscia wody lub na mokro — z nadmiarem wody. Material zgaszony kruszy sie selektywnie na kruszarce wedlug wynalazku, odpyla lub roz¬ mywa z odmulaniem i klasyfikuje. Celem se¬ lektywnego kruszenia fosforytów po kalcynacji i gaszeniu jest oddzielenie rozlozonego w powyz- 10 15 20 25 30 35 40 45 .50 6 szym procesie lepisizcza od konkrecji fosfory¬ towych.Stosujac do wzbogacania fosforytów sposoby opisane w przykladach 1, 2, 3, 4 otrzymujemy nastepujace wyniki: Przyklad 1 2 3 4 Nadawa za¬ wartosc p2o5 23—26 23—26 23—26 23—26 Produkt wzbogacania zawartosc P205 30—33 33—36 32—34 32—34 uzysk 80—90 80—90 80—85 80—85 PL