Полное руководство по обогащению флюоритовых руд кварцевого типа: технологии, реагенты и производственные методы

Флюорит (CaF₂) является неметаллическим минеральным ресурсом, имеющим стратегическое значение для страны, который широко используется в производстве фторхимикатов, металлургии, сфере новых источников энергии и информационных технологиях. В зависимости от сопутствующих минералов флюоритовые руды подразделяются на четыре основных типа: кварцевого типа, кальцитового типа, баритового типа, а также полиметаллические симбиотические типы. Среди них, руда флюорита кварцевого типа является наиболее широко распространенной и обладает наиболее отработанной технологией обогащения. В данной статье проводится систематический анализ процессов обогащения, режимов использования реагентов и современных методов добычи кварцевого флюорита, что служит полезным справочным материалом для специалистов отрасли.

1. Что такое флюоритовая руда кварцевого типа?

Флюоритовая руда кварцевого типа образуется в результате проникновения и заполнения трещин в кремнистых породах рудоносными гидротермальными флюидами с последующим охлаждением и кристаллизацией. Руда в основном состоит из флюорит (CaF₂) и кварц (SiO₂), с незначительным содержанием кальцита, барита и сульфидов. В зависимости от содержания флюорита его можно разделить на руда флюорита кварцевого типа высокого качества (содержание флюорита до примерно 85%) и низкосортная кварцевая флюоритовая руда (Содержание CaF₂, как правило, составляет от 20% до 45%).

Китай обладает богатыми запасами флюорита кварцевого типа, причем значительные объемы добычи приходятся на провинции Цзянси, Внутреннюю Монголию, Хэнань, Шэньси и другие. По сравнению с флюоритовой рудой кальцитового типа, Флотационная переработка флюоритовой руды кварцевого типа является относительно более простой, что делает его основным сырьем для современного производства флюорита.

2. С какими трудностями приходится сталкиваться при флотации руд флюорита кварцевого типа?

Хотя технология обогащения флюоритовой руды кварцевого типа является относительно отработанной, по-прежнему остаются следующие проблемы:

1. Мелкий размер частиц — требуется более тщательное измельчение

В некоторых кварцевых рудах флюорита флюорит и кварц мелко рассеяны, причем отдельные мелкие зерна флюорита окружены пустой породой, такой как кварц и полевой шпат. Это требует достаточного измельчения для полного высвобождения минерала. Однако чрезмерное измельчение может привести к образованию флюоритовой слизи, что ухудшает эффективность процесса флотации.

2. Снижение содержания кремнезема в концентрате является основной задачей

Ключом к очистке руды флюорита кварцевого типа является снижение содержания кремнезема в концентрате. Поскольку флюорит и кварц отличаются по плавучести, схема применения реагентов и технологический процесс должны обеспечивать снижение содержания SiO₂ в конечном концентрате до уровня ниже 1% при сохранении высокого коэффициента извлечения флюорита.

3. Низкая эффективность флотации при низких температурах

Традиционные коллекторы жирных кислот (например, олеиновая кислота) обладают низкой растворимостью и низкой эффективностью сбора при низких температурах, что приводит к ухудшению показателей флотации в зимний период, особенно в северных регионах.

3. Основные процессы флотации руд флюорита кварцевого типа

3.1 Процесс измельчения

Измельчение является первым и наиболее важным этапом флотации флюорита кварцевого типа. Исходя из особенностей распределения частиц, процессы измельчения бывают в основном двух типов:

• Одноступенчатое измельчение: подходит для руд с крупнозернистым распределением и хорошей освобождаемостью. Степень измельчения обычно поддерживается на уровне 55%–85%, проходящих через сито с ячейками 0,074 мм.
• Поэтапная шлифовка с поэтапным отделением: подходит для мелкозернистых кварцевых флюоритовых руд. Сначала проводится грубое измельчение (например, 65% с прохождением через сито с ячейками 200 меш), а затем грубый концентрат подвергается повторному измельчению (например, 90% с прохождением через сито с ячейками 200 меш) для достижения полного освобождения минералов без избыточного измельчения.

3.2 Технологическая схема флотации

Технологическая схема флотации кварцевой флюоритовой руды, как правило, строится по принципу “одна операция черновой обработки — несколько операций чистовой обработки — финишная обработка” с возвратом промежуточных результатов в порядке. Количество этапов очистки, как правило, от 5 до 8, в зависимости от свойств руды и требований к продукции.

Примеры типовых технологических схем:

• Флюоритовая руда кварцевого типа в западной части провинции Хэнань: одноступенчатое черновое шлифование — одна операция чернового шлифования — две операции снятия остатков — шесть операций чистового шлифования
• Флюоритовая руда кварцевого типа в провинции Цзянси: одна черновая обработка — шесть чистовых — промежуточные заготовки возвращаются в порядке
• Флюоритовая руда низкого качества кварцевого типа во Внутренней Монголии: одна черновая обработка — две промежуточные — пять чистовых
• Флюоритовая руда кварцевого типа в Шанлуо, провинция Шэньси: одна черновая обработка — одна финишная обработка — шесть чисток

3.3 Обработка отходов

Обработка промежуточного продукта является важнейшим фактором, влияющим на эффективность металлургического производства. К числу основных современных подходов относятся:

• «Миддлингс» вернулись в прежнем порядке: прост в использовании и наиболее широко распространен.
• Повторное измельчение среднефракционного материала: повторное измельчение высококачественного среднефракционного сырья перед повторной очисткой, что позволяет эффективно избежать чрезмерного измельчения и повысить эффективность использования ресурсов.
• Отдельная повторная переработка отходов: например, раздельная переработка хвостов очистителя I и концентрата поглотителя.

4. Режим использования флотационных реагентов

4.1 Регулятор pH

Карбонат натрия (Na₂CO₃) является наиболее широко используемым регулятором pH, обычно в дозировке 1000–2000 г/т. Он не только регулирует pH целлюлозы до щелочной среды (pH 8–9), но и рассеивает слизь, а также выводит вредные ионы в осадок.

4.2 Депрессант — силикат натрия является основным компонентом

Силикат натрия (жидкое стекло) является наиболее важным депрессантом при флотации флюорита кварцевого типа. Механизм его действия заключается в селективной адсорбции на поверхности кварца, в результате чего кварц приобретает гидрофильные свойства и, следовательно, его улавливание ухудшается.

Основные моменты, которые следует учитывать при использовании силиката натрия:

• Модуль: обычно 2,0–2,5.
• Дозировка: как правило 800–1500 г/т.
• Модифицированный силикат натрия: для тугоплавких руд, подкисленный силикат натрия может усилить подавление кварца.

В случае кварцевых руд флюорита, содержащих другие пустые минералы, такие как кальцит, комбинированные депрессанты необходимы. Например, при переработке флюоритовой руды кварцевого типа с высоким содержанием кальция для эффективного отделения флюорита от кальцита использовалась комбинация силиката натрия, танина (S-217) и гексаметафосфата натрия.

4.3 Коллекционеры

Уловители жирных кислот являются основными компонентами флотации флюорита, в том числе:

• Олеиновая кислота (олеат натрия): традиционный «рабочий конь» среди коллекторов, обладающий хорошей селективностью, но низкой эффективностью при низких температурах.
• Мыло из окисленного парафина: недорогая, часто используется в сочетании с олеиновой кислотой.
• Комбинированные коллекторы: современная доминирующая тенденция. Например, а смесь окисленного парафинового мыла и олеата натрия обеспечивает эффективное отделение флюорита от кварца при комнатной температуре.
• Коллекционеры романов: например, BK‑410, YN‑12, YP‑2 и т. д., которые отличаются более высокой селективностью и адаптивностью.

4.4 Комбинированные депрессанты — новейшая тенденция

В последние годы использование комбинированных депрессантов становится всё более распространённым. Например, при переработке флюоритовой руды кварцевого типа применялся комбинированный депрессант, состав которого включал силикат натрия, этилендиамин-тетраметиленфосфоновая кислота и курдлан в определённом соотношении. В другом исследовании использовались JK-3 и силикат натрия в качестве комбинированного депрессора. Комбинированные депрессоры используют синергетический эффект взаимодействия нескольких реагентов, что позволяет значительно повысить эффективность депрессии и селективность.

5. Типичные примеры производственной практики

Пример 1: Флюоритовая руда кварцевого типа в провинции Цзянси

Содержание CaF₂ в руде составляет 44,70%, основной пустой породой является кварц. При степени измельчения 65% с проходом через сито 0,074 мм, с использованием карбоната натрия в качестве модификатора, силиката натрия в качестве депрессанта и олеиновой кислоты в качестве коллектора, технологическая схема замкнутого цикла “одна черновая обработка, шесть чистовых, промежуточные заготовки возвращаются в порядке” произвела флюоритовый концентрат с содержанием CaF₂ 98.02% и восстановление 90.98%, при этом содержание SiO₂ составляет всего 0,76%.

Пример 2: Флюоритовая руда кварцевого типа в западной части провинции Хэнань

Содержание CaF₂ в руде составляет 41,58%, при этом размеры вкраплений неоднородны. Используя комбинированный коллектор (окисленное парафиновое мыло + олеат натрия) и а повторное измельчение высококачественного среднефракционного сырья В ходе данного процесса по технологической схеме “одноступенчатое грубое измельчение — одна операция грубого измельчения — две операции промывки — шесть операций очистки” был получен концентрат флюорита с содержанием CaF₂ 97.12% и восстановление 91.10%.

Пример 3: Низкосортная кварцевая флюоритовая руда во Внутренней Монголии

Руда содержит лишь 29,36% CaF₂ и 49,58% SiO₂. При степени измельчения 85% с проходом через сито 0,074 мм, с использованием карбоната натрия в качестве модификатора, силиката натрия в качестве депрессанта и промышленной олеиновой кислоты в качестве сборщика, технологическая схема “одна черновая обработка — две проходные — пять чистовых” получили концентрат с содержанием CaF₂ 97.23% и восстановление 87.16%.

Пример 4: Флюоритовая руда кварцевого типа в Шанлуо, провинция Шэньси

В этой руде используется поэтапное измельчение — поэтапное разделение Технологический процесс: первичный измельчение до концентрата 65% с прохождением через сито с ячейками 200 меш, вторичное измельчение концентрата первого очистителя до концентрата 90% с прохождением через сито с ячейками 200 меш. При схеме переработки “один грубый, один промежуточный, шесть очистительных” качество концентрата достигло 97.41% с коэффициентом извлечения при флотации 94.02%.

6. Последние достижения в области исследований и будущие тенденции

6.1 Коллекторы, устойчивые к низким температурам

Для решения проблем, связанных с зимним всплыванием руды в северных регионах, постоянно разрабатываются новые коллекторы, устойчивые к низким температурам. Например, разработанный собственными силами низкотемпературный коллектор DW-1 при температуре 6 °C, использующий технологическую схему “один этап грубой очистки, один этап промывки, шесть этапов очистки”, позволил получить концентрат флюорита с содержанием CaF₂ 98.37% и восстановление 80.12%.

6.2 Комбинированная прямая и обратная флотация

В недавно запатентованной технологии предлагается “прямая флотация — обратная флотация” комбинированная технологическая схема, позволяющая получать как флюоритовый концентрат, так и кварцевый концентрат, при этом обеспечивая содержание флюорита в концентрате ≥97% и коэффициент извлечения ≥95%.

6.3 Комбинированный процесс магнитной сепарации и флотации

Для руд флюорита кварцевого типа, содержащих значительное количество магнитных минералов, магнитная предварительная концентрация позволяет удалить магнитные минералы перед флотацией. Для руд с низким содержанием магнитных минералов достаточно провести прямую флотацию.

6.4 Экологичные технологии обогащения

К числу будущих приоритетов в области обогащения кварцевых флюоритовых руд относится разработка высокоэффективные и экологически безопасные экологичные технологии, позволяющие сократить затраты и снизить воздействие на окружающую среду.

Для флюоритовой руды кварцевого типа, являющейся наиболее широко распространенным типом флюоритовых месторождений, разработана хорошо отработанная технология обогащения. С надлежащие процессы измельчения, оптимизированные технологические схемы флотации и точные режимы применения реагентов, вполне реально получить высококачественные индексные стекла с содержанием CaF₂ >97% и коэффициентом извлечения >90%.

Многочисленные примеры производственной практики из провинций Цзянси, западной части провинции Хэнань, Внутренней Монголии и провинции Шэньси свидетельствуют о том, что силикат натрия + коллекторы на основе жирных кислот остаются основной системой реагентов для флотации кварцевого флюорита; применение комбинированные коллекторы и комбинированные депрессанты постоянно повышает эффективность сепарации; и поэтапная шлифовка и повторное измельчение отходов эффективно решать проблемы извлечения из мелкодисперсных руд.

По мере того как запасы высококачественного флюорита становятся всё более ограниченными, эффективная разработка и использование низкокачественных кварцевых флюоритовых руд станут важнейшим способом обеспечения Китая фтором. Постоянные инновации в области технологий обогащения обеспечат надёжную основу для экологически безопасного и эффективного использования этого стратегического минерального ресурса.