Teknik Alan

Mevcut buluş, alümina üretiminde kullanılan diaspor tipi boksitin zenginleştirilmesine yönelik bir yöntemle ilgilidir.

Arka Plan Sanatı

Çin’in boksit kaynakları, esas olarak yüksek alümina, yüksek silika ve düşük alümina-silika oranıyla karakterize edilen diaspor tipi boksittir; bunların çoğunda A/S oranı 4 ile 8 arasındadır. Bu tür cevherler, alümina üretimi için çoğunlukla kireç sinterleme işlemi ve Bayer-sinterleme kombine işlemiyle işlenmektedir. Bu iki yöntemin dezavantajları arasında yüksek enerji tüketimi, uzun proses akışı ve büyük sermaye yatırımı bulunmaktadır. Bununla birlikte, basit bir akışa ve iyi ekonomik faydalara sahip olan Bayer prosesi, alümina-silika oranı (A/S) 10'dan büyük bir hammadde gerektirir. Boksitten silisli gang minerallerini uzaklaştırmak ve hammaddenin A/S oranını Bayer işleminde kullanılabilecek düzeye çıkarmak amacıyla, 1970’lerden bu yana hem yurt içinde hem de yurt dışında zenginleştirme yöntemleriyle silis minerallerinin uzaklaştırılmasına yönelik kapsamlı araştırmalar yürütülmüştür; Bunlar arasında flotasyonla silis giderimi etkili bir yöntemdir.

Şu anda, diaspor tipi boksitin flotasyon işleminde, öğütme inceliği 0,074 mm'den geçenlerin oranı 'ın üzerindedir ve sodyum karbonat, sodyum silikat, sodyum heksametafosfat, sodyum sülfür vb. düzenleyiciler olarak kullanılırken, sodyum oksitlenmiş parafin sabunu, tall yağı, oleik asit vb. ise boksit flotasyonunda silis giderimi için toplayıcı olarak kullanılmaktadır. Sodyum karbonat dozajı ham cevherin 2000‑5000 g/t'sıdır, sodyum heksametafosfat dozu ise 150–500 g/t’dir; sodyum karbonat ile sodyum heksametafosfat arasındaki oran 7–30:1 olup, dispersan tüketimi yüksektir. Toplayıcı dozajı, ham cevher başına 1700–3200 g/t'dir. Yukarıdaki işlemin başlıca sorunları şunlardır: yüksek toplayıcı tüketimi, kaba diaspor bakımından zengin kilitli parçacıkların düşük geri kazanımı ve su ortamındaki Ca²⁺ ve Mg²⁺ içeriklerinin flotasyonla silis giderimi üzerinde önemli etkisi; bu da ince öğütme (öğütme inceliği >90%, 0,074 mm'den geçen), bu da ince konsantre parçacık boyutuna, alümina-silika ayrımında zorluğa ve hem konsantre kalitesini hem de geri kazanımını sağlamada zorluğa yol açar; dolayısıyla üretim gereksinimlerini teknik ve ekonomik açıdan karşılamayı zorlaştırır.

Buluşun Özeti

Yukarıda belirtilen eksikliklerin giderilmesi amacıyla, mevcut buluş, bir düzenleyici ve bir kompozit toplayıcının bir arada kullanılmasıyla, çeşitli su kalitelerinde diasporu ve zengin kilitli parçacıkları etkin bir şekilde geri kazanabilen ve iyi bir silis giderme etkisi sağlayabilen bir boksit zenginleştirme yöntemi sunmaktadır.

Mevcut buluş, cevher öğütme ve doğrudan flotasyon gibi işlemleri içermektedir ve şu özellik ile karakterize edilmektedir: 7–12 aralığındaki bir ham madde pH’sında, boksitin doğrudan flotasyon yoluyla silis giderimi işlemini gerçekleştirmek üzere bir düzenleyici ile kompozit toplayıcı karışımı eklenir; bu işlem sonucunda, esas olarak diaspor ve bunun zengin kilitli parçacıklarından oluşan bir doğrudan flotasyon konsantresi elde edilir.

(1) Kombine düzenleyici şudur: yüksek dozda sodyum karbonat + düşük dozda dispersan. Dağıtıcı, fosfatlar, polifosfatlar, sodyum silikat, lignosülfonik asit ve tuzları, hümik asit ve tuzları, tanen, karboksimetil selüloz, karboksietil selüloz ve flor içeren bileşiklerden bir veya daha fazlasıdır. Sodyum karbonat dozaj aralığı ham cevherin 3000‑8000 g/t'sıdır, dispersan dozajı ham cevherin 10‑200 g/t'sıdır, sodyum karbonat ile dispersan arasındaki oran 30‑200:1'dir ve reaktif dozajları aktif madde içeriği esas alınarak hesaplanır.

Yukarıda belirtilen dozaj ve kombine düzenleyicinin oranı altında, doğrudan flotasyon yoluyla silis giderimi için gerekli hamur pH’ı sağlanabilir, çamur etkili bir şekilde dağıtılabilir, seçici alümina-silika ayrıştırmasında ince gangın yarattığı engel ortadan kaldırılabilir, silikalı gang seçici olarak bastırılabilir ve iri diaspor ile bunun içinde hapsolmuş zengin parçacıkların flotasyonu kolaylaştırılabilir.

(2) Kompozit toplayıcı şudur: bir kenetleme toplayıcısı + hidrokarbon içeren bir oksijen asidi ve bunun tuzu. Şelatlayıcı toplayıcı, C₆‑C₁₈ hidroksamik asit ve tuzları veya türevleri, C₄‑C₁₈ oksim organik bileşikleri, kupferron, 8‑hidroksikinolin vb. arasından bir veya daha fazlasıdır. Hidrokarbon içeren oksijen asidi, yağ asitleri ve bunların tuzları veya türevleri, hidrokarbon sülfatları ve hidrokarbon sülfonatlardan bir veya daha fazlasıdır. Şelatlayıcı toplayıcının doz aralığı ham cevher başına 10‑500 g/t, hidrokarbon içeren oksijen asidi ve tuzunun doz aralığı ham cevher başına 500‑2500 g/t olup, şelatlayıcı toplayıcı ile hidrokarbon içeren oksijen asidi ve tuzu arasındaki oran 1:250–1'dir; reaktif dozajları ise aktif içerik esas alınarak hesaplanır.

Mevcut buluş, toplayıcı ile diaspore ve içinde hapsolmuş zengin parçacıklar arasındaki etkileşimi güçlendirebilen, iri diaspore ve içinde hapsolmuş zengin parçacıkları etkin bir şekilde toplayabilen, sudaki Ca²⁺ ve Mg²⁺ iyonlarına karşı duyarsız olan, düşük toplayıcı tüketimine sahip bir kompozit toplayıcı kullanır; ve yüksek A/S oranı, yüksek Al₂O₃ geri kazanımı ve iri parçacık boyutuna sahip doğrudan flotasyon boksit konsantresi ürünü elde edebilen bir kompozit toplayıcı kullanmaktadır.

Buluşun Özellikleri

Mevcut buluşa göre boksitin doğrudan flotasyon yoluyla silis giderimi gerçekleştirildiğinde, iri taneli ve diaspor bakımından zengin kilitli parçacıkların toplanma kabiliyeti yüksektir. Farklı su ortamlarında (toplam Ca²⁺+Mg²⁺ içeriği 40‑180 mg/L), farklı A/S oranlarına sahip hammaddeler üzerinde silis giderme etkisi iyidir; iri, diaspore bakımından zengin sıkışmış parçacıklar etkili bir şekilde geri kazanılabilir, flotasyon konsantresindeki +0,074 mm fraksiyonunun içeriği –23 oranında artar ve Al₂O₃ içeriği –67 olan ham diaspore tipi boksit cevherleri için, SiO₂ 8%‑19% ve A/S oranı 3‑9 olan ham diaspore tipi boksit cevherleri için, A/S oranı 10‑20 olan bir doğrudan flotasyon konsantresi üretilebilir. Bu konsantre, alümina üretimi için Bayer prosesinde doğrudan kullanılabilir ve önemli ekonomik faydalar sağlar.

Uygulama Örneklerinin Ayrıntılı Açıklaması

Mevcut buluş, örnekler referans alınarak aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Örnekler:

Aşağıdaki örneklerin tümü, boksitin 55%‑89% boyutuna öğütülür; bu süreçte bir kaba ayırma aşaması, bir arındırma aşaması, çok sayıda temizleme aşaması bulunur ve orta ürün sırayla veya birleştirilmiş bir şekilde geri döndürülür; böylece konsantre ve atık üretilir.

1. Kombine Regülatör

Hammadde: Henan Eyaleti’ndeki bir madenden alınan ve aşağıdaki ana kimyasal bileşime (wt%) ve A/S oranına sahip bir numune:

Su kalitesi: Toplam Ca²⁺+Mg²⁺ içeriği = 140 mg/L

Kompozit toplayıcı kullanımı: ham cevher başına 100 g/t sodyum hidroksamat, ham cevher başına 1100 g/t oleik asit. Farklı kombine düzenleyici dozajları ve oranları altında elde edilen kapalı devre flotasyon sonuçları şöyledir:

2. Kompozit Toplayıcı

Hammadde: Örnek 1 ile aynı; Su kalitesi: Örnek 1 ile aynı.

Kombine bir düzenleyici kullanılarak: ham cevher başına 4000 g/t sodyum karbonat + ham cevher başına 80 g/t sodyum heksametafosfat. Farklı kompozit toplayıcı koşulları altında elde edilen kapalı devre flotasyon sonuçları şöyledir:

3. Su Kalitesine Uyum

Hammaddanın temel kimyasal bileşimi (wt%) ve A/S oranı:

Kombine düzenleyici: ham cevher başına 4200 g/t sodyum karbonat, ham cevher başına 60 g/t sodyum heksametafosfat.

Bileşik toplayıcı: ham cevher başına 200 g/t hidroksamik asit, ham cevher başına 1100 g/t oleik asit.

Kapalı devre flotasyon sonuçları (konsantrede +0,074 mm boyutundaki taneciklerin 25‑33% olduğu durum) şu şekildedir:

4. Ham Cevherlere Uyum Yeteneği

Flotasyon reaktif rejimi: Örnek 3’tekiyle aynı; flotasyon suyu ortamındaki toplam Ca²⁺ + Mg²⁺ içeriği: 110 mg/L.

Hammadde numunelerinin temel kimyasal bileşimi (wt%) ve A/S oranı:

Kapalı devre flotasyon sonuçları (konsantredeki +0,074 mm'lik parçacıkların 18-33% olduğu varsayımıyla) şu şekildedir: