Technisches Gebiet: Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufbereitungsverfahren, insbesondere ein Verfahren zur Aufbereitung von Beryllerz.

Hintergrundbild: Beryll ist ein Silikatmineral, das vorwiegend in Pegmatitlagerstätten vorkommt und hauptsächlich zur Gewinnung des Seltenmetalls Beryllium und seiner Verbindungen verwendet wird. Beryllium und seine Verbindungen sind wichtige Rohstoffe für viele Bereiche der Volkswirtschaft. So weisen beispielsweise Beryllium-Kupfer-Legierungen die Vorteile hoher Härte, hoher Festigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit auf und sind wichtige Werkstoffe für die Elektronik-, Elektro- und Automobilindustrie; Berylliumoxid verfügt über eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine geringe elektrische Leitfähigkeit, wodurch es sich für Kühlkörper und elektrische Isolatoren eignet, die bei der Herstellung von Mikroprozessoren, Radar- und Transistorbauelementen zum Einsatz kommen; metallisches Beryllium zeichnet sich durch einen hohen Schmelzpunkt, eine geringe Dichte, eine hohe spezifische Festigkeit, Oxidationsbeständigkeit bei Raumtemperatur, einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, gute Maßhaltigkeit usw. aus und wird in großem Umfang als Strukturwerkstoff in der Luft- und Raumfahrtindustrie, als Abschirmmaterial in Kernreaktoren sowie zur Herstellung von Neutronenquellen eingesetzt; somit ist es zu einem wichtigen “Weltraummetall” geworden. Bestehende Aufbereitungsverfahren für Beryll sind meist Säure- oder Laugenverfahren, bei denen zur Trennung überwiegend starke Säuren oder starke Laugen zum Einsatz kommen; zudem erfordern sie während des Aufbereitungsprozesses Erhitzen, Waschen mit Wasser und Entwässern sowie die vorherige Entfernung magnetischer Mineralien und leicht schwimmfähiger Mineralien. Diese Verfahren zeichnen sich nicht nur durch komplexe Abläufe, lange Prozessabläufe, hohe Investitionen in Anlagen, hohen Energieverbrauch und geringen wirtschaftlichen Nutzen aus; darüber hinaus verursachen starke Säuren oder starke Laugen erhebliche Korrosion an den Anlagen, was sich direkt auf deren Lebensdauer auswirkt und die Betriebskosten erhöht. Noch gravierender ist, dass starke Säuren oder starke Laugen zudem eine erhebliche Umweltbelastung verursachen. Darüber hinaus ist in der heutigen Gesellschaft, in der mineralische Ressourcen zunehmend knapp werden, die Frage, wie minderwertige, armhaltige Erze oder Abgänge vollständig und effektiv verwertet werden können, ebenfalls ein wichtiges Forschungsthema. Daher ist es notwendig, die bestehende Technologie zu verbessern, um den Anforderungen der industriellen Produktion und des ökologischen Umfelds gerecht zu werden.

Zusammenfassung der Erfindung: Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Mängel des Standes der Technik zu beheben und ein Verfahren bereitzustellen, das sich durch einen einfachen Ablauf, einen kurzen Prozessablauf, keine Umweltbelastung, niedrige Betriebskosten und eine hohe Ausbeute auszeichnet und mit dem sich aus mageren Erzen oder Abgängen Berylliumkonzentrat herstellen lässt.

Die vorliegende Erfindung erreicht das oben genannte Ziel durch die folgenden technischen Lösungen: Sie umfasst die Schwerkraftkonzentration von Abgängen oder mageren Erzen sowie die Fluorit-Flotation, dadurch gekennzeichnet, dass dem Erz die folgenden Komponenten zugesetzt werden:

Natriumcarbonat 300–800 g/t, Sammler 400–1300 g/t,

Natriumsilikat 200–1200 g/t, Natriumhydroxid 50–300 g/t, Aluminiumsulfat 250–1000 g/t, Eisensalz 100–600 g/t, Schaumbildner 10–30 g/t und kationischer Sammler 50–200 g/t. Nach der Fluorit-Flotation wird eine Beryll-Umkehrflotation durchgeführt, um ein Berylliumoxid-Konzentrat zu gewinnen.

Die konkreten Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung lauten wie folgt:

1. Die Schwerkraftkonzentration der Abgänge erfolgt mithilfe herkömmlicher Verfahren, wodurch ein Wolframkonzentrat gewonnen wird;
2. Den verbleibenden Abgängen werden für die Fluorit-Flotation folgende Bestandteile zugesetzt:
   • Natriumcarbonat: 300–800 g/t,
   • Natriumsilikat: 200–1200 g/t,
   • Aluminiumsulfat: 250–1000 g/t,
   • Kollektor: 300–1000 g/t,
   • Der pH-Wert wird auf 7,5–9,5 eingestellt. Die abgetrennten Verunreinigungen werden anschließend mit herkömmlichen Verfahren aufbereitet, um ein Fluoritkonzentrat zu gewinnen;
3. Den verbleibenden Abraum werden zur Fluoritauswaschung folgende Bestandteile zugesetzt:
   • Kollektor: 100–300 g/t,
   • Schaumbildner: 20–30 g/t,
     Die abgetrennten Verunreinigungen werden in den Fluorit-Flotationskreislauf geleitet, um Fluoritkonzentrat zu gewinnen;
4. Den verbleibenden Rückständen werden folgende Komponenten für die Beryll-Voraufbereitung (Beryll-Umkehrflotation) zugesetzt:
   • Natriumhydroxid: 50–300 g/t,
   • Eisensalz: 100–600 g/t,
   • Kationischer Sammler: 50–200 g/t,
   • Schaumbildner: 10–20 g/t,
   • Der pH-Wert wird auf 7,5–9 eingestellt. Nach einer Stufe der Abscheidung der abgetrennten Verunreinigungen werden die im Schaum enthaltenen Verunreinigungen als Abgangsmaterial entsorgt, und das Abscheiderkonzentrat wird in die Beryll-Vorreinigung zurückgeführt;
5. Den verbleibenden Abgängen werden zur Beryllreinigung (Beryll-Umkehrflotation) folgende Bestandteile zugesetzt:
   • Kationischer Sammler: 20–60 g/t,
   • Schaumbildner: 5–10 g/t,
     Es wird ein Berylliumoxid-Konzentrat gewonnen, und die Reinigungsrückstände werden in die Beryll-Voraufbereitung zurückgeführt.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist der Kollektor oxidierte Paraffinseife oder Ölsäure. Der Schaumbildner ist Kiefernöl. Das Eisensalz ist Eisen(III)-chlorid, Eisen(III)-sulfat oder Eisen(II)-sulfat. Der kationische Sammler ist ein primäres Amin, ein sekundäres Amin oder ein Etherdiamin mit 10–18 Kohlenstoffatomen.

Im Vergleich zum Stand der Technik weist die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile und positiven Wirkungen auf:

1. Es sind weder Entwässerung, Erwärmung, Erzwaschung noch die Entfernung magnetischer und leicht schwimmfähiger Mineralien erforderlich. Ein Berylliumoxidkonzentrat mit relativ hohem Gehalt lässt sich durch nur eine Vorreinigung, eine Reinigung und eine Nachreinigung gewinnen. Das Verfahren ist einfach, der Prozessablauf ist kurz und der Investitionsaufwand für die Anlagen ist gering.
2. Der gesamte Prozess erfordert lediglich die Zugabe geringer Mengen an Alkali, Salzen, Sammelmitteln und Schaumbildnern, um das Berylliumoxidkonzentrat in einem einzigen Durchgang zu gewinnen. Die schwach alkalischen Reagenzien greifen die Anlagen nicht an. Das nach der Aufbereitung eingeleitete Abwasser unterschreitet die nationalen Grenzwerte bei weitem, und während der Produktion entstehen keine giftigen oder schädlichen Gase, sodass keine Umweltbelastung entsteht.
3. Eine einzige Produktionslinie kann gleichzeitig Wolfram-, Beryllium- und Fluoritkonzentrate herstellen, wobei eine hohe Anlagenauslastung, hohe Produktqualitäten und eine Gesamtausbeute von 60–80% erzielt werden, was zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führt.

Daher stellt die vorliegende Erfindung einen neuen Durchbruch bei der Flotation von Beryll aus Pegmatitlagerstätten dar, löst viele Probleme bei der praktischen Gewinnung und Nutzung solcher Lagerstätten grundlegend und ermöglicht eine vollständige und effektive Nutzung wertvoller Bodenschätze.

Abbildung 1 zeigt das Prozessschema der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsformen näher beschrieben.

Beispiel 1

Als Rohmaterial wurden die Abraumhalden der Wolframmine Hutiaoxia im Kreis Zhongdian in der Provinz Yunnan, China, ausgewählt. Die chemische Zusammensetzung der Abraumhalden war wie folgt: WO₃ > 0,73%, BeO > 1,3%, CaF₂ > 42,4%, Al₂O₃ 2,4%, CaO 4,6%, quarzhaltige Gangart 43,42%, Glimmer 2%, Calcit 8,2%, organische Substanz 3,5%, Pyrit 15% sowie Spuren anderer Mineralien. Die einzelnen Verfahrensschritte waren:

1. Die Schwerkraftkonzentration der Abgänge erfolgte unter Verwendung herkömmlicher Verfahren, wodurch ein Wolframkonzentrat gewonnen wurde.
2. Den verbleibenden Abraumhalden wurden für die Fluorit-Flotation folgende Komponenten beigemischt:
   • Natriumcarbonat: 400 g/t,
   • Natriumsilikat: 500 g/t,
   • Aluminiumsulfat: 300 g/t,
   • Oxidierte Paraffinseife: 600 g/t,
     Der pH-Wert wurde auf 7,5–9,5 eingestellt. Die abgetrennten Verunreinigungen wurden anschließend mit herkömmlichen Verfahren aufbereitet, um ein Fluoritkonzentrat zu gewinnen.
3. Den verbleibenden Abraumhalden wurden zur Fluoritauswaschung folgende Bestandteile zugesetzt:
   • Oxidierte Paraffinseife: 200 g/t,
   • Kiefernöl: 30 g/t,
     Die abgetrennten Verunreinigungen wurden in den Fluorit-Flotationskreislauf geleitet, um Fluoritkonzentrat zu gewinnen.
4. Den verbleibenden Abraum wurden folgende Komponenten für die Beryll-Vorreinigung (Beryll-Umkehrflotation) beigemischt:
   • Natriumhydroxid: 100 g/t,
   • Eisen(III)-chlorid: 500 g/t,
   • Octadecylamin: 160 g/t,
   • Kiefernöl: 20 g/t,
     Der pH-Wert wurde auf 7,5–9 eingestellt. Nach einer Stufe der Abscheidung der abgetrennten Verunreinigungen wurden die Verunreinigungen aus dem Schaum als Abgangsmaterial entsorgt, und das Abscheidungskonzentrat wurde in die Beryll-Vorreinigung zurückgeführt.
5. Den verbleibenden Abraum wurden zur Beryllreinigung (Beryll-Umkehrflotation) folgende Bestandteile zugesetzt:
   • Octadecylamin: 60 g/t,
   • Kiefernöl: 10 g/t,
     Es wurde ein Berylliumoxid-Konzentrat gewonnen, und die Reinigungsrückstände wurden in die Beryll-Voraufbereitung zurückgeführt.

Das in den Schritten 4 und 5 verwendete Octadecylamin war ein primäres Amin mit 18 Kohlenstoffatomen.

Die Gehalte und Ausbeuten des gewonnenen Berylliumoxidkonzentrats, Wolframkonzentrats und Fluoritkonzentrats waren wie folgt:

Die folgende Tabelle zeigt die Reagenzdosierungen für jeden Schritt in den Beispielen 2, 3 und 4. Die Verfahrensschritte und Methoden entsprachen denen in Beispiel 1. Beispiel 2 zeigt die Reagenzdosierungen, die bei einem Scale-up-Versuch verwendet wurden, bei dem insgesamt 500 Tonnen Wolfram-Abgangsmaterial aufbereitet wurden, was zu folgenden Kennzahlen führte:

Reagenzdosierungen für die Beispiele 2, 3 und 4 (g/t):