Внедрение колонной флотации для обогащения апатит-нефелиновых руд

ВНЕДРЕНИЕ КОЛОННОЙ ФЛОТАЦИИ ДЛЯ  ОБОГАЩЕНИЯ АПАТИТ-НЕФЕЛИНОВЫХ  РУД 

Ю.Е. Брыляков, М.А. Кострова, Г.К. Паламарчук,  
И.М. Конопляник

ОАО «Апатит», г. Кировск, Россия 

А.В. Чмырев

CETCO 

  Колонная  флотация относится к новому направлению, которое сформировалось относительно недавно, и начало которому было положено разработкой в Канаде образца флотационной колонны.

  В колонной машине реализован принцип противотока  в движении минеральных частиц и пузырьков воздуха, что позволяет использовать гравитационные силы частиц и подъемную силу воздушных пузырьков для разрыва гидратных оболочек, окружающих минеральные частицы и воздушные пузырьки. Противоток пульпы и воздуха снижает групповую скорость всплывания пузырьков, что удлиняет время их контакта с частицами, повышает вероятность столкновения частицы с пузырьком и коэффициент использования воздуха. В связи с отсутствием перемешивающих устройств и низкой турбулентностью потоков пульпы инерционные силы, разрушающие комплекс минерал-пузырек, почти отсутствуют, что позволяют флотировать частицы большей крупности.

  Колонная  флотомашина отличается также высокой  производительностью, низким расходом электроэнергии, небольшими капитальными затратами, меньшей занимаемой площадью (в 3-5 раз меньше, чем для механических флотомашин), возможностью регулирования расхода и дисперсности воздуха, большим аэрируемым объёмом. Процесс вторичной концентрации, происходящей в пенном слое, заметно улучшает качество концентрата. Кроме того, использование флотомашин колонной флотации позволяет упрощать схемы флотации, получая при этом высококачественные концентраты.

  В рекламе  производителей пневматических колонных машин сообщается, что по сравнению  с импеллерными флотомашинами они обеспечивают повышение содержания полезного компонента в концентрате на 1-2%, прирост извлечения на 0,5-2,5%, сокращение расходов на ремонт и электроэнергию на 40%, занимаемой площади на 60%.

  Для оценки возможности применения флотомашин колонной флотации при обогащении апатит-нефелиновых  руд, а также определения эксплуатационных параметров и технологических показателей процесса флотации впервые на апатит-нефелиновых рудах Хибинского месторождения были проведены исследования по колонной флотации апатита.

  Пилотная  установка колонной флотации была смонтирована во флотационном отделении АНОФ-2. Исходным питанием служил пенный продукт основной флотации одной флотосекции. Для решения поставленной задачи изучалось влияние на показатели флотации следующих факторов: расхода воздуха, расхода промывной воды, глубины пенного слоя и объёма поступающего питания.

  В процессе изучения влияния расхода воздуха  и глубины пенного слоя обнаружены известные закономерности. Так, при небольшом расходе воздуха получались концентраты с высоким содержанием Р₂О₅. При увеличении расхода воздуха массовая доля Р₂О₅ в концентрате понижалась. Увеличение расхода воздуха приводило также к росту выхода концентрата и увеличению извлечения апатита в концентрат. Увеличение толщины пенного слоя не оказало заметного влияния на качество концентрата, но способствовало снижению выхода концентрата и извлечения в него ценного компонента.

  Наибольший  интерес представляет реакция процесса флотации в колонне на изменение расхода промывной воды. Увеличение расхода промывной воды способствовало повышению качества концентрата, росту выхода концентрата и извлечения в него ценного компонента.

  Поскольку в ходе испытаний изучался вопрос о сокращении количества перечисток концентрата основной флотации (одна вместо трёх) при использовании флотационной колонны, необходимо было сравнить результаты работы колонны с результатами работы механических флотомашин.

  Для этого  в табл. 1 приведены результаты обогащения пенного продукта основной флотации в колонной флотомашине и результаты работы трёх перечисток по технологической схеме, взятой из регламента АНОФ-2. В последнем случае в таблице приведены частные значения (от операции) выхода концентрата и извлечения в него Р₂О₅. Из приведенных данных видно, что колонная машина превосходит существующую технологию по выходу концентрата, извлечению Р₂О₅, эффективности обогащения.

  Данные  об извлечении Р₂О₅ по классам крупности продуктов обогащения подтверждают тот факт, что колонная флотомашина обеспечивает благоприятные условия для извлечения крупных зерён апатита, которые по традиционной технологии уходят в промпродукт.

  На  рис. 1 приведены графики зависимостей извлечения Р₂О₅ в концентрат колонной флотомашины и концентрат третьей перечистки МФО от крупности.

  Из  графиков наглядно видны различия в  работе колонной и механической флотомашин. В колонне извлечение Р₂О₅ нарастает от тонких классов к крупным. За исключением класса  
-0,040+0 мм извлечение Р₂О₅ в пенный продукт на колонне выше, чем в тех же классах крупности пенного продукта третьей перечистки в механических флотомашинах. Особенно существенна эта разница для классов более 0,071 мм. Именно за счёт этих особенностей в колонной машине мы и имеем более высокие выход концентрата и извлечение в него Р₂О₅, более мелкий и более разжиженный камерный продукт флотации.

перечистной операции 

  Таблица 1

Сравнительные результаты флотации пенного продукта основной флотации в колонной флотомашине и по традиционной технологии

  На  основании проведённых исследований были сделаны следующие выводы:

• машина колонной флотации позволяет получить кондиционный апатитовый концентрат в одну операцию вместо трёх операций по традиционной технологии;
• показатели колонной флотации: выход концентрата, извлечение в него Р₂О₅ и эффективность обогащения - выше, чем при традиционной технологии;
• при колонной флотации создаются хорошие условия для флотации крупных зёрен апатита, в результате чего можно ожидать снижения его потерь с крупными классами хвостов и уменьшения объёма циркулирующих продуктов.

  На  основании проведенных работ  было принято решение о проведении реконструкции флотации АНОФ-2 с  использованием в перечистных операциях  колонных флотомашин СРТ (Канада).

  В настоящее  время флотационный блок № 3 АНОФ-2, оборудованный колонными флотомашинами CPT, успешно работает. Основная и контрольная операции осуществляются во флотомашинах ОК-38, перечистка пенного продукта основной флотации – в колонных флотомашинах CPT.

  Система колонной флотации имеет ряд уникальных черт:

• регулируемый распределитель промывной воды QuickLift, обеспечивающий поверхностное или заглубленное распределение промывной воды для регулирования степени очистки и плотности пены;
• кольцевые внутренние желоба, позволяющие уменьшать расстояние, преодолеваемое нагруженными пузырьками;
• система подачи воздуха SlamJat, обеспечивающая ввод водовоздушной смеси через одиночное керамическое износостойкое сопло, которое представляет собой саморегулирующийся механизм с автоматическим перекрыванием при падении давления сжатого воздуха в системе.

  Процесс флотации в колоннах ведется с  помощью трех контуров автоматического управления: уровня пульпы, расхода воздуха в аэраторы и расхода промывной воды.

  В период пуско-наладочных работ подтвердились  закономерности процесса, определенные в ходе испытаний пилотного образца колонной флотомашины.

  По  сравнению со второй очередью МФО  при переработке руды одинакового  состава за месяц работы третьего блока флотации с полной нагрузкой прирост технологического извлечения составил 1,45 абс.%, снижение расхода собирательной смеси – 30 отн.%.