Застосування хімічних методів у технології бадделеїтового концентрату
Локшин Е.П.1, Лебедєв В.М.2, Бармін І.С.2
1Інститут хімії та технології рідкісних елементів та мінеральної сировини ім. І.В. Тананаєва КНЦ РАН,. Апатити, Україна
2ВАТ «Ковдорський ГЗК», Ковдор, Україна
Дані про застосування хімічних методів для вирівнювання baddeleite concentrate and recovery baddeleyite from final tailings are resulted.
На ВАТ «Ковдорський ГЗК» бадделеїтовий концентрат (БК) виділяють з хвостів збагачення апатиту гравітаційними методами з доочищенням магнітною сепарацією. Вилучення БК, що випускається за ТУ 1762-003-00186759-2000. досягає 35% [1]. Рідкометальні мінерали утворюють механічно важко руйнуються зростки з бадделеїтом, мають близькі з ним щільності, тому при збагаченні потрапляють у чорновий бадделеїтовий концентрат. Це визначає забруднення БК радіонуклідами, що особливо зростає при переробці руди «аномальної» зони, що містить підвищені концентрації гатчеттоліту.
В операціях доведення скидається кілька видів відходів, що характеризуються підвищеною питомою радіоактивністю. Насамперед це дозволяє отримувати їх товарний БК методами механічного збагачення.
Мал. 1. Принципова технологічна схема очищення чорнового БК від радіонуклідів
Оскільки можливості методів механічного збагачення виявилися переважно вичерпані, проводиться розробка методів хімічного збагачення. Прийнятий сірчанокислотний метод обробки продуктів, що містять бадделеит. При цьому враховувалися економічні фактори (щодо низьку вартість товарної сірчаної кислоти, наявність її виробництва в Мурманській області), екологічні фактори (очищення стоків від сульфат-іону простіше, ніж від хлорид-іонів; низька леткість сірчаної кислоти) та технологічні фактори (можливість проведення процесів привисоких температур без використання автоклавного обладнання).
Підсумком першої частини досліджень стала розробка фахівцями ІХТРЕМС КНЦ РАН та ВАТ «Ковдорський ГЗК» технології сірчанокислотного очищення чорнового БК від домішок радіонуклідів [2,3]. Технологія, принципова схема якої наведено на рис. 1, ґрунтується на тому, що основна частина радіоактивних домішок (урану, торію), а також значна частина танталу і ніобію не скристалізуються ізоморфно з бадделеїтом, утворюючи самостійні мінерали групи пірохлору. Порівняльний аналіз хімічної стійкості бадделеїту та різних танталоніобатів (лопариту, пірохлору (Ca,Na)2Nb2O6(OH,F)), інших домішкових мінералів - циркеліту, магнетиту, форстериту, апатиту, ільменіту, кальциту, доломіту дозволив експериментально показати, 180-200 о З можливе вибіркове сірчанокислотне розкладання більшості домішних мінералів, у тому числі таких стійких, як гатчеттоліт і пірохлор. Бадделеїт за цих умов з H2SO4 практично не взаємодіє. Циркон, піроксени та гранати, присутні у бадделеїтовому концентраті, обмежують ефективність його очищення від SiO2.
За розробленою технологією бадделеїтовий концентрат обробляють концентрованою (≥80 мас.%) сірчаною кислотою при 180-200 про С. Сипучий продукт сульфатизації (спік) розпульпують у содовому розчині, при цьому сульфати домішних сполук переходять у нерозчинні карбонати та/або фосфа. Бадделеїтовий концентрат виділяють із суспензії на гідроциклонах, промивають водою і сушать. Втрати цирконію за вибраних умов сульфатизації не перевищують 0.5% і визначаються в основному винесенням шламових фракцій бадделеїтового концентрату при гідрокласифікації, а також переходом у розчин цирконію з циркеліту (Ca, Th,Ce)Zr(Ti,Nb)2O7.
Досвід експлуатації напівпромислової установки показав недостатню надійність шнекового сульфатизатора, що використовувався спочатку. Крім того, до недоліків роботи установки слід віднести використання соди для нейтралізації сірчанокислої суспензії і, як наслідок, потрапляння до хвостосховища помітної кількості сульфат-іону у вигляді сульфату натрію.
Останніми роками розроблено ефективно працюючий сульфатизатор прохідного типу. Це дозволило закінчити організацію промислового виробництва хімічно очищеного БК на ВАТ «Ковдорський ГЗК». Крім того, проведено дослідження щодо розробки нового методу переробки сірчанокислої суспензії (див. нижче).
Мал. 2. Принципова технологічна схема очищення БК від апатиту, що передбачає десульфатацію скидних розчинів
Очищення чорнового концентрату сульфатизацією відбувається за рахунок розкладання гатчеттоліту і циркеліту, і після вилуговування ніобій і тантал розподіляються між розчином і шламами, що складаються з нерозчинних сульфатів, гідролізованих форм, і мінералів, що недорозклалися, які можуть бути відокремлені гравітацією.
Таблиця 1 Розподіл компонентів при переробці бадделеїтсодержащих відходів