RU2110330C1

RU2110330C1 - Method of concentration of mineralized sands

Info

Publication number: RU2110330C1
Application number: RU96102067A
Authority: RU
Inventors: А.А. Романщак; А.М. Порохняк
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт "ВИОГЕМ"
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1998-05-10

Abstract

FIELD: concentration of difficulty concentrated complex raw material, in particular, argillizated titanium-zirconium sands. SUBSTANCE: the method provides for concentration of mineralized sands, treatment of the latters by an alkaline solution with a subsequent anode treatment and separation of solid fractions in a physical field. Catholyte is introduced in the process of treatment as an alkaline solution, and anode treatment is accomplished in the presence of soluble iron electrode with a subsequent mixing of used catholyte and anolyte. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области обогащения труднообогатимого комплексного сырья, в частности глинизированных титанциркониевых песков. The invention relates to the field of enrichment of refractory complex raw materials, in particular clayey titanium zirconium sands.

Известные способы комплексного обогащения труднообогатимых минерализованных песков включают отмывку глинистой составляющей, подготовку минерализованной компоненты посредством придания ей контрастных свойств, осаждение или флотацию тяжелой фракции и классификацию песчаных хвостов по крупности. Для интенсификации промывки глинистая составляющая подвергается воздействию электрического поля, изменению среды и др. [1]. Known methods for the comprehensive enrichment of refractory mineralized sands include washing the clay component, preparing the mineralized component by giving it contrasting properties, precipitating or flotation of the heavy fraction, and classifying sand tails by size. To intensify the washing, the clay component is exposed to an electric field, a change in the environment, etc. [1].

Для интенсификации отсадки тяжелой фракции используют вибрацию (в т.ч. в водоносном режиме); депрессанты, подавляющие флотационные свойства (флотогравитация); центробежные силы. Для интенсификации флотации минерализованной компоненты активируют поверхность частиц, используют флотоагенты, изменяют и регулируют вязкость среды. To intensify the deposition of the heavy fraction, vibration is used (including in the aquifer); depressants that suppress flotation properties (flotogravity); centrifugal forces. To intensify the flotation of mineralized components, they activate the surface of the particles, use flotation agents, change and regulate the viscosity of the medium.

При классификации песчаных хвостов применяют многократное взвешивание и изменение направления потока жидкости, зернистую постель и др. When classifying sand tails, multiple weighing and changing the direction of fluid flow, a granular bed, etc. are used.

Недостатком известных способов является использование при обогащении загрязняющих окружающую среду реагентов. A disadvantage of the known methods is the use in the enrichment of polluting reagents.

Наиболее близким к предлагаемому и выбранным в качестве прототипа является способ обогащения, включающий электрохимическую обработку пульпы в щелочном растворе глиноземного производства, последующую анодную обработку и разделение компонентов в физическом поле [2]. Closest to the proposed and selected as a prototype is a method of enrichment, including electrochemical treatment of pulp in an alkaline solution of alumina production, subsequent anode treatment and separation of the components in a physical field [2].

Недостатком прототипа является анодное растворение минералов, переход в раствор металлов, что, естественно, оказывает вредное воздействие этих растворов на окружающую среду. The disadvantage of the prototype is the anodic dissolution of minerals, the transition to a metal solution, which, of course, has a harmful effect on the environment of these solutions.

Задачей изобретения является исключение вредного воздействия на окружающую среду отработанных электрохимически, обогащенных металлами растворов. The objective of the invention is to eliminate the harmful effects on the environment of spent electrochemically enriched metal solutions.

Указанная задача и ожидаемый технический результат достигаются тем, что в известном способе в качестве активного раствора в процесс обработки вводят щелочной католит, которым обрабатывают подготовленное сырье, а анодную обработку песчаной фракции осуществляют в присутствии растворимого железного электрода с последующим смешением отработанных католита и анолита. This task and the expected technical result are achieved by the fact that in the known method, alkaline catholyte is introduced into the processing process, which is used to treat the prepared raw materials, and the anode treatment of the sand fraction is carried out in the presence of a soluble iron electrode, followed by mixing of spent catholyte and anolyte.

При растворении железного анода происходит образование тонкодисперсного гидроксида железа, обладающего аномально высокими коагуляционными и сорбционными свойствами, что приводит к выпадению в твердый осадок растворенных при обогащении минеральных веществ в анодной области. When the iron anode is dissolved, finely dispersed iron hydroxide is formed, which has abnormally high coagulation and sorption properties, which leads to the precipitation of mineral substances dissolved in the enrichment in the anode region into a solid precipitate.

Последующее смешение щелочной и кислотной составляющих раствора приводит к окончательной его деминерализации. Subsequent mixing of the alkaline and acid components of the solution leads to its final demineralization.

Более подробно процесс обогащения представлен схемой, согласно которой исходное сырье 1 измельчают в металлической емкости 2 до полной дезинтеграции сцементированного материала, затем в емкость 2 заливают щелочную составляющую 3 (Т : Ж равно 1 : 3) из электролизера 4 и размешивают мешалкой 5. После отсадки зернистой фракции глинистую взвесь 6 сливают в емкость 7. Цикл повторяют до полного осветления и обогащения материала. После отстоя глинистой взвеси отработанный раствор 8 направляют обратно в электролизер 4 на регенерацию. В анодную часть электролизера 4 загружают отделенную зернистую фракцию и осуществляют ее анодную обработку в присутствии растворимого железного электрода 9. При этом происходит активация поверхности песка, улучшение химического состава тяжелой фракции за счет анодного растворения примесей. После анодной обработки песок смешивают с кислотной составляющей в емкости 10 и подают на винтовой сепаратор 11, где за счет центробежных сил разделяют песчаную смесь на тяжелую фракцию и кремнеземистый песок. In more detail, the enrichment process is presented by the scheme according to which the feedstock 1 is crushed in a metal container 2 until the cemented material is completely disintegrated, then the alkaline component 3 (T: W is 1: 3) is poured into the container 2 from the electrolyzer 4 and stirred with a mixer 5. After deposition granular fraction clay suspension 6 is poured into the tank 7. The cycle is repeated until the material is completely clarified and enriched. After settling clay suspension, the spent solution 8 is sent back to the cell 4 for regeneration. The separated granular fraction is loaded into the anode part of the electrolyzer 4 and its anode treatment is carried out in the presence of a soluble iron electrode 9. In this case, the sand surface is activated and the chemical composition of the heavy fraction is improved due to the anodic dissolution of impurities. After the anode treatment, sand is mixed with the acid component in the tank 10 and fed to a screw separator 11, where the sand mixture is separated into a heavy fraction and silica sand by centrifugal forces.

Последовательная щелочная и кислая электрохимическая обработка песчаной части придает ей качества активной добавки (при формировании бетона, кирпичных изделий и т.д.) в соответствии с энергетической теорией "схватывания" зерен кварца, когда щелочная активация приводит к аморфизации кристаллической структуры в контактной зоне, а кислая - создает более прочные граничные слои вокруг зерен активированного кварца и ускоряет кристаллизацию аморфной поверхности и вяжущего материала. Это сокращает сроки схватывания, например, бетона на 40 %, увеличивает прочность изделий на 50 - 60%, а потребность в вяжущих снижается на 30%. The sequential alkaline and acidic electrochemical treatment of the sand part gives it the quality of an active additive (in the formation of concrete, brick products, etc.) in accordance with the energy theory of “setting” quartz grains, when alkaline activation leads to amorphization of the crystal structure in the contact zone, and acidic - creates more durable boundary layers around the grains of activated quartz and accelerates the crystallization of the amorphous surface and binder material. This reduces the setting time, for example, of concrete by 40%, increases the strength of products by 50-60%, and the need for binders is reduced by 30%.

При недостаточной глубине разделения рудных и песчаных частиц операцию винтовой сепарации повторяют. Очищенные от рудной фракции пески продолжают сепарировать для разделения на требуемое количество классов по крупности. При этом поздние выпуски песка характеризуются более химически чистым составом кремнезема. If the separation depth of ore and sand particles is insufficient, the screw separation operation is repeated. Sands purified from the ore fraction continue to be separated for separation into the required number of size classes. At the same time, later sand releases are characterized by a more chemically pure silica composition.

На заключительной стадии отработанные католит и анолит, обогащенные вредными примесями, смешивают в емкости 12. В результате их взаимодействия образуются комплексные труднорастворимые соединения, выпадающие в осадок 13. После отстоя вода становится экологически безопасной, а осадок, являющийся ценным тонкодисперсным продуктом (металлический порошок), направляется на утилизацию, т.е. введение таких существенных признаков, как предварительная щелочная обработка обогащаемых песков, последующая анодная обработка в присутствии растворимого железного анода с последующим смешением отработанных анодных и катодных растворов, позволила решить поставленную экологическую задачу. At the final stage, the spent catholyte and anolyte, enriched with harmful impurities, are mixed in a tank 12. As a result of their interaction, complex hardly soluble compounds precipitate 13. After sludge, the water becomes environmentally safe, and the precipitate, which is a valuable finely dispersed product (metal powder), sent for recycling, i.e. the introduction of such essential features as preliminary alkaline treatment of enriched sand, subsequent anode treatment in the presence of a soluble iron anode, followed by mixing of spent anode and cathode solutions, allowed us to solve the environmental problem.

Достоинствами предлагаемого способа являются высокая производительность, глубокая и комплексная переработка полезных компонентов, совмещение разнотипных операций в одном устройстве, отсутствие химических реагентов, незначительные капитальные и эксплуатационные затраты на комплексное обогащение и экологическая безопасность. Получаемые продукты из песка могут использоваться в качестве абразивных материалов (фракция < 80 мкм); для спекания тонкого кварца с углеродом; получения чистого кремния, ферросилициума, силиката натрия, благородного опала, прессованного кварца, кремнезоля, поверхностно-активного кремнезема - сорбента, белой сажи, теплоизоляционных материалов, формовочных смесей, гидрофобного наполнителя, вулканизирующего агента, носителя катализаторов, кварцевой керамики, кристаллов кварца. Тяжелая фракция может использоваться в виде титан-циркониевого концентрата, а каолин - в качестве конечного продукта для разнообразных применений. The advantages of the proposed method are high productivity, deep and complex processing of useful components, combining different types of operations in one device, the absence of chemicals, low capital and operating costs for complex enrichment and environmental safety. The resulting sand products can be used as abrasive materials (fraction <80 microns); for sintering fine quartz with carbon; obtaining pure silicon, ferrosilicium, sodium silicate, noble opal, pressed quartz, silica sol, surface-active silica - sorbent, white soot, heat-insulating materials, molding compounds, hydrophobic filler, vulcanizing agent, catalyst support, silica ceramics, quartz crystals. The heavy fraction can be used in the form of a titanium-zirconium concentrate, and kaolin - as the final product for a variety of applications.

Пример. В качестве исходного сырья выбраны коалинизированные тонкозернистые титан-циркониевые пески полтавской свиты. Массовое соотношение между песчаными, глинистыми частицами и тяжелыми минералами составляет 350 : 50 : 1. Средние размеры песчаных частиц равны 0,15 мм, а рудной фракции - 0,07 мм. Example. The initialized raw materials were selected coalized fine-grained titanium-zirconium sands of the Poltava Formation. The mass ratio between sand, clay particles and heavy minerals is 350: 50: 1. The average size of sand particles is 0.15 mm, and the ore fraction is 0.07 mm.

В качестве исходного реагента использована вода с минерализацией до 0,2 г/л и нейтральной pH. При электролизе pH щелочной составляющей снижается до 10 ед., а кислотная повышается до 5 - 6. Затраты электроэнергии при этом не превышают 1,4 кВт•ч/м³.As the initial reagent used water with a salinity of up to 0.2 g / l and a neutral pH. During electrolysis, the pH of the alkaline component decreases to 10 units, and the acid increases to 5 - 6. At the same time, the cost of electricity does not exceed 1.4 kW • h / m ³ .

Производительность электролизера составила 5 м³/ч. В раствор перешло 50 - 100 г гидроокиси Fe.The productivity of the electrolyzer was 5 m ³ / h. 50-100 g of Fe hydroxide passed into the solution.

Claims

A method of enrichment of mineralized sands, including the treatment of the latter with an alkaline solution followed by anode treatment and separation of solid fractions in a physical field, characterized in that catholyte is introduced into the treatment process as an alkaline solution, and the anode treatment is carried out in the presence of a soluble iron electrode, followed by mixing of spent catholyte and anolyte.