Processo di arricchimento per la riduzione del fosforo nell’ilmenite ad alto tenore di fosforo proveniente da minerali alluvionali costieri

La presente invenzione riguarda un processo di arricchimento finalizzato alla riduzione del tenore di fosforo nell'ilmenite e, in particolare, un processo di arricchimento finalizzato alla riduzione del tenore di fosforo nell'ilmenite ad alto tenore di fosforo proveniente da minerali alluvionali costieri.

I minerali dei depositi alluvionali costieri sono costituiti da minerali preziosi quali l’ilmenite, lo zircone, il rutilo e la monazite. In genere, l’ilmenite raccolta dai depositi alluvionali costieri viene sottoposta a concentrazione per gravità per arricchire il concentrato con i minerali preziosi, tra cui l’ilmenite, lo zircone, il rutilo e la monazite. Ad esempio, molti impianti di concentrazione nella provincia di Hainan adottano questo metodo. Il concentrato umido arricchito viene quindi essiccato (mediante riscaldamento o essiccazione al sole), vagliato attraverso un setaccio a maglia 80, con le frazioni sovradimensionate rispetto alla maglia 80 scartate e quelle sottodimensionate alimentate a un separatore magnetico a disco per ottenere ilmenite a basso tenore di fosforo, come mostrato nella Figura 1. Questa porzione di concentrato, grazie al suo basso contenuto di fosforo, può essere inviata direttamente alla fusione. Gli sterili provenienti dal separatore magnetico a disco vengono quindi sottoposti a una fase di separazione su un altro separatore magnetico a disco, ottenendo un concentrato di scarti costituito da ilmenite ad alto contenuto di fosforo. Poiché il contenuto di fosforo di questa ilmenite ad alto tenore di fosforo supera i requisiti di fusione (ovvero, fosforo superiore a 0,04%, che in alcuni casi supera lo 0,11%), tale ilmenite ad alto tenore di fosforo diventa un materiale di scarto e viene eliminata. Attualmente, nella provincia di Hainan si è accumulata una quantità considerevole di tale materiale di scarto. A seconda dell’area di estrazione, la resa di questa ilmenite ad alto contenuto di fosforo varia; in alcune aree, la produzione di ilmenite ad alto contenuto di fosforo è doppia rispetto a quella del concentrato di ilmenite a basso contenuto di fosforo, con conseguente grave spreco di risorse nazionali. Gli sterili di separazione, costituiti da zircone, rutilo e monazite, vengono inviati al circuito di pulizia dello zircone. Per quanto riguarda l’ilmenite ad alto tenore di fosforo scartata, sono stati compiuti alcuni tentativi per esplorarne l’utilizzo; ad esempio, l’Istituto di Metallurgia dello Jiangxi ha cercato di trattarla con un metodo combinato di separazione magnetica e flottazione, ma senza successo, principalmente perché non è stato possibile ridurre il tenore di fosforo al fine di soddisfare i requisiti di fusione.

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un processo di arricchimento tecnicamente fattibile ed economicamente razionale, in grado di ridurre il tenore di fosforo nell’ilmenite ad alto contenuto di fosforo a un livello che soddisfi i requisiti di fusione previsti per l’ilmenite a basso contenuto di fosforo, sfruttando così appieno le risorse nazionali e generando ricchezza per il Paese.

La soluzione tecnica della presente invenzione si basa sulla caratteristica secondo cui il fosforo in impurità presente nell’ilmenite ad alto tenore di fosforo, nonché nei minerali che vi crescono insieme o ad essa associati, presenta una scarsa conduttività elettrica. Attraverso la separazione elettrostatica ad alta tensione, si raggiunge l’obiettivo di separazione, riducendo così in modo sostanziale il contenuto di fosforo come impurità nell’ilmenite ad alto tenore di fosforo per ottenere ilmenite a basso tenore di fosforo.

Il processo di arricchimento oggetto della presente invenzione, finalizzato alla riduzione del contenuto di fosforo nell'ilmenite ad alto tenore di fosforo proveniente da minerali alluvionali costieri, comprende l'essiccazione del materiale in entrata (mediante riscaldamento o essiccazione al sole), la vagliatura e la separazione magnetica, caratterizzato dal fatto che La separazione magnetica prevede l’utilizzo di un separatore magnetico a rullo indotto per separare innanzitutto i minerali non magnetici, seguito da una separazione elettrostatica su un separatore elettrostatico ad alta tensione per separare ulteriormente i minerali non conduttivi, ottenendo infine un concentrato di ilmenite a basso contenuto di fosforo che è sia magnetico che conduttivo.

Nel processo di arricchimento oggetto della presente invenzione, il separatore magnetico a rulli indotti funziona con una corrente di esercizio compresa tra 8 e 14 A, mentre il separatore elettrostatico ad alta tensione funziona a una tensione compresa tra 18 e 25 kV.

Il processo specifico di arricchimento oggetto della presente invenzione è il seguente: l’ilmenite ad alto contenuto di fosforo viene essiccata (mediante riscaldamento o essiccazione al sole) e quindi vagliata con un setaccio a maglia 80; il materiale sovradimensionato (+80 mesh) viene scartato, mentre quello sottodimensionato (–80 mesh) viene utilizzato come materia prima. Questa materia prima viene dapprima separata su un separatore magnetico a rulli indotti, e il prodotto magnetico risultante viene quindi convogliato a un separatore elettrostatico a rulli ad alta tensione per un'ulteriore separazione. Il prodotto ottenuto è un concentrato di ilmenite a basso tenore di fosforo che soddisfa i requisiti di fusione, mentre gli sterili vengono combinati con quelli provenienti dal separatore magnetico a rulli indotti. Come mostrato nella Figura 1, i risultati della separazione sono i seguenti:

Tasso di rimozione del fosforo: 34–811 TP3T

Secondo lo schema di processo della presente invenzione, i prodotti ottenuti soddisfano pienamente i requisiti di fusione, consentendo così il riutilizzo di risorse minerarie che in precedenza venivano scartate.

Il processo oggetto della presente invenzione può essere applicato anche per migliorare i flussi di lavorazione dell’ilmenite esistenti per i minerali alluvionali da spiaggia. Ad esempio, il flusso di lavorazione dell’ilmenite esistente illustrato nella Figura 3 può essere migliorato fino a ottenere il flusso illustrato nella Figura 2. Il processo specifico è il seguente: partendo dal concentrato ottenuto per gravità, dopo l’essiccazione (mediante riscaldamento o essiccazione al sole), esso viene sottoposto direttamente a una separazione magnetica preliminare su un separatore magnetico a rulli indotti; il concentrato risultante viene quindi sottoposto a una separazione elettrostatica di purificazione su un separatore elettrostatico ad alta tensione, ottenendo un concentrato di ilmenite con un tenore di fosforo inferiore a 0,04%. Gli sterili della separazione magnetica grossolana, costituiti da zircone, rutilo e monazite, possono essere inviati direttamente al circuito di pulizia dello zircone.

Il separatore magnetico a rullo indotto offre vantaggi quali un’elevata intensità del campo magnetico, una buona efficienza di separazione, un’ampia capacità di trattamento e un elevato recupero di titanio. Passando dallo schema di processo originale con separatori magnetici a disco (un separatore preliminare e uno di rifinitura) al nuovo schema di processo, che prevede un separatore preliminare su un separatore magnetico a rullo indotto seguito da un separatore di rifinitura su un separatore elettrostatico ad alta tensione, è possibile ottenere un concentrato di ilmenite conforme ai requisiti di fusione.

Quando il materiale di alimentazione contiene TiO₂ in quantità compresa tra 11 e 18%, dopo il trattamento mediante il processo di arricchimento oggetto della presente invenzione, è possibile ottenere un concentrato di ilmenite con TiO₂ > 50% e un tenore di fosforo inferiore a 0,04%, mentre il recupero di ilmenite aumenta di oltre 20%.

Adottando il processo di arricchimento sopra descritto, la presente invenzione, rispetto allo stato dell'arte, si caratterizza per uno schema di processo semplice, una buona efficienza di separazione, bassi costi di produzione e significativi vantaggi economici, sfruttando appieno le risorse nazionali. Si tratta di un processo di arricchimento tecnicamente fattibile ed economicamente razionale per il trattamento dell'ilmenite, con un ampio potenziale di diffusione e applicazione.

Descrizione delle figure:

• Figura 1: Schema di processo di arricchimento oggetto della presente invenzione

• Figura 2: Schema di processo migliorato per la lavorazione dell'ilmenite

• Figura 3: Schema di processo esistente per l'arricchimento dell'ilmenite

Esempio:

Secondo lo schema di processo illustrato nella Figura 1, l’ilmenite ad alto contenuto di fosforo proveniente dai minerali alluvionali delle spiagge veniva essiccata (mediante riscaldamento o essiccazione al sole) e vagliata con un setaccio da 80 mesh; il materiale sovradimensionato (+80 mesh) veniva scartato, mentre quello sottodimensionato (–80 mesh) veniva utilizzato come materia prima. Questo materiale di alimentazione veniva fatto passare attraverso un separatore magnetico a rulli indotti per separare i minerali magnetici, con la corrente di lavoro regolata tra 8 e 14 A. Viene quindi sottoposto a separazione elettrostatica su un separatore elettrostatico ad alta tensione, con la tensione regolata tra 18 e 25 kV, per separare i minerali non conduttivi, ottenendo così un concentrato di ilmenite a basso tenore di fosforo conforme ai requisiti. I risultati sono riportati nella tabella sottostante.