Settore tecnico: La presente invenzione riguarda un metodo di arricchimento, in particolare un metodo di arricchimento del minerale di berillo.

Immagine di sfondo: Il berillo è un minerale silicato, che si forma prevalentemente nei giacimenti di pegmatite, ed è utilizzato principalmente per la produzione del metallo raro berillio e dei suoi composti. Il berillio e i suoi composti sono materie prime importanti per molti settori dell’economia nazionale. Ad esempio, le leghe di berillio-rame presentano i vantaggi di elevata durezza, elevata resistenza e buona conduttività termica, e costituiscono materiali importanti per l’industria elettronica, elettrica e automobilistica; l’ossido di berillio presenta una buona conduttività termica e una bassa conduttività elettrica, il che lo rende adatto alla realizzazione di radiatori e isolanti elettrici utilizzati nella produzione di microprocessori, radar e dispositivi a transistor; il berillio metallico presenta i vantaggi di un elevato punto di fusione, bassa densità, elevata resistenza specifica, resistenza all’ossidazione a temperatura ambiente, basso coefficiente di dilatazione, buona stabilità dimensionale, ecc., ed è ampiamente utilizzato come materiale strutturale nell’industria aerospaziale, come materiale di schermatura nei reattori nucleari e per la preparazione di sorgenti di neutroni, diventando così un importante “metallo spaziale”. I metodi esistenti di arricchimento del berillo sono per lo più processi acidi o alcalini e utilizzano principalmente acidi forti o alcali forti per la separazione; richiedono inoltre riscaldamento, lavaggio con acqua e disidratazione durante il processo di arricchimento, nonché la rimozione preliminare dei minerali magnetici e di quelli facilmente flottanti. Questi metodi non solo presentano processi complessi, schemi di processo lunghi, ingenti investimenti in attrezzature, elevato consumo energetico e scarsi benefici economici; inoltre, gli acidi forti o gli alcali forti causano una significativa corrosione delle attrezzature, influenzando direttamente la loro durata e aumentando i costi operativi. Ancora più grave è il fatto che gli acidi o gli alcali forti causano anche un grave inquinamento ambientale. Inoltre, nella società odierna, in cui le risorse minerarie sono sempre più scarse, come utilizzare pienamente ed efficacemente i minerali a basso tenore o gli sterili è anch’esso un importante argomento di ricerca. Pertanto, è necessario migliorare la tecnologia esistente per soddisfare i requisiti della produzione industriale e dell’ambiente ecologico.

Sintesi dell'invenzione: Lo scopo della presente invenzione è quello di superare le carenze della tecnica precedente e di fornire un metodo caratterizzato da un processo semplice, uno schema di lavorazione conciso, l’assenza di inquinamento ambientale, bassi costi operativi, un’elevata resa e in grado di produrre concentrato di berillio da minerali poveri o da sterili.

La presente invenzione raggiunge l'obiettivo sopra indicato attraverso le seguenti soluzioni tecniche: prevede la concentrazione per gravità degli sterili o dei minerali poveri e la flottazione della fluorite, caratterizzata dall'aggiunta al minerale dei seguenti componenti:

Carbonato di sodio 300-800 g/t, collettore 400-1300 g/t,

silicato di sodio 200–1200 g/t, idrossido di sodio 50–300 g/t, solfato di alluminio 250–1000 g/t, sale di ferro 100–600 g/t, agente schiumogeno 10–30 g/t e collettore cationico 50–200 g/t. Dopo la flottazione della fluorite, viene effettuata la flottazione inversa del berillo per ottenere un concentrato di ossido di berillio.

Le fasi specifiche del processo oggetto della presente invenzione sono le seguenti:

1. La concentrazione per gravità degli sterili viene effettuata utilizzando tecniche convenzionali, ottenendo così un concentrato di tungsteno;
2. Agli sterili rimanenti vengono aggiunti i seguenti componenti per la flottazione della fluorite:
   • Carbonato di sodio: 300–800 g/t,
   • Silicato di sodio: 200–1200 g/t,
   • Solfato di alluminio: 250–1000 g/t,
   • Concentratore: 300–1000 g/t,
   • Il pH viene regolato a un valore compreso tra 7,5 e 9,5. Le impurità separate vengono quindi trattate con tecniche convenzionali per ottenere un concentrato di fluorite;
3. Agli sterili rimanenti vengono aggiunti i seguenti componenti per la rimozione della fluorite:
   • Concentratore: 100–300 g/t,
   • Schiumatore: 20–30 g/t,
     Le impurità separate vengono convogliate al circuito di flottazione della fluorite per il recupero del concentrato di fluorite;
4. Agli sterili rimanenti vengono aggiunti i seguenti componenti per la lavorazione preliminare del berillo (flottazione inversa del berillo):
   • Idrossido di sodio: 50–300 g/t,
   • Sali di ferro: 100–600 g/t,
   • Collettore cationico: 50–200 g/t,
   • Schiumatore: 10–20 g/t,
   • Il pH viene regolato a un valore compreso tra 7,5 e 9. Dopo una fase di separazione delle impurità, le impurità presenti nella schiuma vengono scartate come sterili, mentre il concentrato ottenuto dalla separazione viene reimmesso nella fase di lavorazione preliminare del berillo;
5. Agli sterili rimanenti vengono aggiunti i seguenti componenti per la purificazione del berillo (flottazione inversa del berillo):
   • Collettore cationico: 20–60 g/t,
   • Schiumatore: 5–10 g/t,
     Si ottiene un concentrato di ossido di berillio, mentre gli scarti di purificazione vengono reimmessi nella fase di sgrossatura del berillo.

Nel metodo di processo oggetto della presente invenzione, il collettore è costituito da sapone di paraffina ossidato o da acido oleico. L’agente schiumogeno è l’olio di pino. Il sale di ferro è cloruro ferrico, solfato ferrico o solfato ferroso. Il collettore cationico è un'ammina primaria, un'ammina secondaria o una diammina eterea con 10–18 atomi di carbonio.

Rispetto allo stato dell'arte, la presente invenzione presenta i seguenti vantaggi ed effetti benefici:

1. Non richiede disidratazione, riscaldamento, lavaggio del minerale, né rimozione dei minerali magnetici e di quelli facilmente galleggianti. È possibile ottenere un concentrato di ossido di berillio di qualità relativamente elevata mediante una sola fase di sgrossatura, una fase di pulizia e una fase di purificazione. Il processo è semplice, lo schema di lavorazione è breve e l’investimento in attrezzature è contenuto.
2. L'intero processo richiede solo l'aggiunta di piccole quantità di alcali, sali, collettori e agenti schiumogeni per ottenere il concentrato di ossido di berillio in un unico ciclo. I reagenti debolmente alcalini non corrodono le apparecchiature. Le acque reflue scaricate dopo il trattamento rispettano ampiamente gli standard nazionali e durante la produzione non vengono generati gas tossici o nocivi, il che significa che non si verifica alcun inquinamento ambientale.
3. Una singola linea di produzione è in grado di produrre contemporaneamente concentrati di tungsteno, berillio e fluorite, garantendo un elevato grado di utilizzo degli impianti, prodotti di alta qualità e un recupero complessivo del 60–80%, con conseguenti notevoli vantaggi economici.

Pertanto, la presente invenzione rappresenta una nuova svolta nella flottazione del berillo dai giacimenti di pegmatite, risolvendo in modo definitivo molti problemi legati alla produzione e all'applicazione pratica di tali giacimenti e consentendo un utilizzo completo ed efficace di preziose risorse minerarie.

La figura 1 rappresenta lo schema di processo della presente invenzione.

La presente invenzione viene descritta più dettagliatamente di seguito con riferimento ad alcune forme di realizzazione.

Esempio 1

Come materia prima sono stati selezionati gli sterili provenienti dalla miniera di tungsteno di Hutiaoxia, nella contea di Zhongdian, provincia dello Yunnan, in Cina. La composizione chimica degli sterili era la seguente: WO₃ > 0,73%, BeO > 1,3%, CaF₂ > 42,4%, Al₂O₃ 2,4%, CaO 4,6%, ganga contenente quarzo 43,42%, mica 2%, calcite 8,2%, materia organica 3,5%, pirite 15% e tracce di altri minerali. Le fasi specifiche del processo sono state:

1. La concentrazione per gravità degli sterili è stata effettuata utilizzando tecniche convenzionali, ottenendo così un concentrato di tungsteno.
2. Agli sterili rimanenti sono stati aggiunti i seguenti componenti per la flottazione della fluorite:
   • Carbonato di sodio: 400 g/t,
   • Silicato di sodio: 500 g/t,
   • Solfato di alluminio: 300 g/t,
   • Sapone di paraffina ossidato: 600 g/t,
     Il pH è stato regolato a un valore compreso tra 7,5 e 9,5. Le impurità separate sono state quindi trattate con tecniche convenzionali per ottenere un concentrato di fluorite.
3. Ai residui rimanenti sono stati aggiunti i seguenti componenti per la rimozione della fluorite:
   • Sapone di paraffina ossidata: 200 g/t,
   • Olio di pino: 30 g/t,
     Le impurità separate sono state convogliate al circuito di flottazione della fluorite per ottenere il concentrato di fluorite.
4. Ai residui rimanenti sono stati aggiunti i seguenti componenti per la lavorazione preliminare del berillo (flottazione inversa del berillo):
   • Idrossido di sodio: 100 g/t,
   • Cloruro ferrico: 500 g/t,
   • Ottadecilammina: 160 g/t,
   • Olio di pino: 20 g/t,
     Il pH è stato regolato a un valore compreso tra 7,5 e 9. Dopo una fase di separazione delle impurità, le impurità presenti nella schiuma sono state scartate come sterili, mentre il concentrato ottenuto dalla separazione è stato reimmesso nella fase di lavorazione preliminare del berillo.
5. Agli sterili rimanenti sono stati aggiunti i seguenti componenti per la purificazione del berillo (flottazione inversa del berillo):
   • Ottadecilammina: 60 g/t,
   • Olio di pino: 10 g/t,
     È stato ottenuto un concentrato di ossido di berillio e gli scarti di pulizia sono stati reimmessi nella fase di sgrossatura del berillo.

L'ottadecilammina utilizzata nelle fasi 4 e 5 era un'ammina primaria contenente 18 atomi di carbonio.

I gradi e i rendimenti del concentrato di ossido di berillio, del concentrato di tungsteno e del concentrato di fluorite ottenuti erano i seguenti:

La tabella seguente riporta i dosaggi dei reagenti per ciascuna fase degli Esempi 2, 3 e 4. Le fasi e i metodi di processo erano gli stessi dell’Esempio 1. L’Esempio 2 illustra i dosaggi dei reagenti utilizzati in una prova di scalabilità, in cui sono state trattate complessivamente 500 tonnellate di residui di tungsteno, ottenendo i seguenti indici:

Dosaggi dei reagenti per gli esempi 2, 3 e 4 (g/t):