Обогащение баритовых руд

Свойства и применение барита

Основными технологическими свойствами барита (BaSO₄), определившими его широкое применение в различных отраслях промышленности, являются:

• высокое содержание бария;
• высокая плотность;
• белизна;
• химическая инертность;
• способность адсорбировать рентгеновские лучи;
• ядовитость бариевых соединений.

Высокая плотность барита (около 4500 кг/м³) обусловливает его применение в качестве утяжелителя глинистых растворов при бурении нефтяных скважин, а также в качестве утяжелителя в специальных сортах бумаги и картона, резины и в пластических массах.

Высокое содержание бария в барите (67,5 %) определило его применение в качестве высококачественного природного сырья для получения различных солей и препаратов бария, используемых в пиротехнике, кожевенном деле, сахарном производстве, при изготовлении фотобумаги, в керамике для производства эмалей, для выплавки специальных стекол, в медицине и т. д.

Белизна барита обусловила его применение при изготовлении литопона, светлых цветных красок и различных лаков, специальных сортов белой бумаги.

Химическая инертность барита делает возможным его применение в качестве наполнителя в резине, бумаге, красках и лаках.

Благодаря способности барита адсорбировать рентгеновские лучи его вводят в состав специальных строительных материалов, применяемых для изоляции рентгеновских кабинетов. Это же свойство позволяет использовать барит в медицине при диагностике внутренних болезней.

Ядовитость растворимых бариевых соединений обусловливает их применение в сельском хозяйстве в качестве средства для борьбы с грызунами.

Характеристика месторождений и типов баритовых руд

Промышленные месторождения барита подразделяются на гидротермальные, месторождения выветривания и осадочные.

Гидротермальные месторождения представлены мощными залежами барита, сопровождаемыми карбонатами, сульфидами железа, цинка, свинца и меди, кварцем, флюоритом; среди этих месторождений выделяются жильные и метасоматические месторождения. К этому типу принадлежат месторождения Грузии, Туркмении, Казахстана, Хакассии и др. В метасоматических месторождениях барит образует обычно рассеянную вкрапленность в известняках, и поэтому месторождения этого типа не имеют самостоятельного промышленного значения. Промышленное значение осадочных месторождений также невелико. К месторождениям выветривания относится Медведевское месторождение на Урале.

Баритовые руды разделяются на следующие технологические типы:

• по минеральным ассоциациям:
  • кварцево-баритовые;
  • кальцит-баритовые;
  • сульфидно-баритовые;
  • флюоритбаритовые;
  • баритовые, содержащие оксиды железа — магнитные железные минералы, лимонит и другие охристые минералы;
• по крупности минеральных включений:
  • крупнозернистые руды, из которых при дроблении до 100—25 мм можно выделить куски с кондиционным содержанием барита;
  • среднезернистые руды, из которых возможно выделение частиц с кондиционным содержанием барита при дроблении руды до 1,5—2 мм;
  • тонкозернистые руды, в которых раскрытие основной массы минералов достигается при измельчении до 0,5 мм и мельче.
• по текстурным особенностям барита:
  • мягкий барит — кристаллический, с отчетливо выраженной спайностью, хорошо поддающийся измельчению, используется главным образом для получения молотого барита;
  • твердый барит — скрытокристаллический, плотный, трудно измельчающийся, используется преимущественно для химической переработки.

Методы обогащения баритовых руд

Обогащение баритовых руд заключается в отделении барита от сопутствующих примесей. В зависимости от свойств руды для достижения этой цели применяют различные методы.

Удаление глинистых и охристых примазок достигается промывкой руды. Для более тщательной очистки барита от окрашиваемых примесей его обрабатывают растворами минеральных кислот (чаще всего соляной и серной). Крупность обрабатываемого материала зависит от степени дисперсности примазок.

Отделение барита от сравнительно крупных включений кварца и кальцита вследствие достаточной разницы в плотности легко осуществляется гравитационными методами обогащения. С помощью этих же методов легко отделить от барита галенит, значительно отличающийся от него по плотности. Для сравнительно крупного материала применяют отсадку, для более мелкого — концентрацию на столах.

Тонковкрапленные силикаты и сульфиды вследствие различной флотируемое этих минералов отделяют от барита флотацией. В качестве собирателей при флотации сульфидов применяют ксантогенаты, в присутствии которых барит не флотируется. Для флотации барита используют жирные кислоты, их мыла и алкилсульфаты в условиях, обеспечивающих эффективное отделение его от минералов породы.

Баритовые руды, содержащие значительное количество железа, часто обогащают рудосортировкой. Иногда такая руда подвергается магнитной сепарации с предварительным магнетизирующим обжигом. Для отделения железных минералов от барита в некоторых случаях успешно применяют гравитационное обогащение, флотацию или растворение в кислотах тонких пленок минералов железа и других минералов на плоскостях спайности барита.

Для обогащения явно кристаллических баритовых руд применяют нагревание (декрипитацию), вызывающее растрескивание барита в тонкий порошок. Необходимая температура — 400—500°, крупность исходной руды — 25 мм. Кварц и железистые минералы остаются при этом в виде крупных зерен. Отделение тонкого порошка барита от крупнозернистых примесей достигается грохочением.

Технология обогащения баритовых руд

Крупнозернистые кварцево-баритовые руды обогащают промывкой с последующей рудосортировкой, среднезернистые руды — отсадкой, а тонкозернистые — концентрацией на столах, в центробежных аппаратах или флотацией.

Барит флотируется обычно в щелочной среде олеиновой кислотой, талловым маслом в смеси с керосином, сульфатным маслом, нафтеновыми кислотами или алкилсульфатами при расходе 0,5— 1,5 кг/т. Наибольшей селективностью обладают алкилсульфаты с длиной аполярной цепи, содержащей 15— 17 атомов углерода.

Легче всего барит извлекается из руд, пустая порода которых представлена кварцем и силикатами, легко депресси- рующимися уже при небольших загрузках жидкого стекла, несколько активирующих флотацию барита.

Расход депрессора резко возрастает (до 1,5—4 кг/т) с увеличением в руде содержания карбонатов кальция и магния. Расход всех реагентов снижается, если в качестве собирателя используется алкилсульфат (100— 150 г/т), обеспечивающий, кроме того, возможность флотации в жесткой воде без предварительного обесшламливания флотируемого материала.

Обогащение кальцит-баритовых руд средне- и крупнозернистой вкрапленности проводится рудосортировкой и гравитационными методами. Для обогащения тонкозернистых руд этого типа используют флотацию.

Поскольку повышенные концентрации жидкого стекла оказывают депрессирующее действие и на флотацию барита, то при значительном количестве карбонатов кальция и магния в руде оказывается целесообразной обработка или промпродуктов в отдельном цикле, или чернового баритового концентрата по методу Н.С. Петрова. Метод заключается в пропарке предварительно сгущенного до 50—60 % твердого концентрата в течение 30—60 мин в растворе жидкого стекла (0,3—2 %) при температуре 80—85 °С, разбавлении холодной водой до 25—40 °С и последующей флотации барита. В пропарке собиратель десорбируется с поверхности загрязняющих концентрат частиц кальциевых минералов и их флотация практически полностью депрессируется.

Сульфидно-баритовые руды обогащают флотацией. Селективная флотация этих руд позволяет получить сульфидные концентраты (свинцовый, цинковый) и баритовый концентрат высокого качества с содержанием 89—93 % BaSO₄.

Флотацию барита в этом случае проводят в содовой среде (pH 11) карбоксильным собирателем с использованием в качестве депрессора оксидов железа метасиликата натрия (0,5— 1 кг/т).

Флюорит-баритовые руды наиболее эффективно обогащаются флотацией. При этом могут быть получены кондиционные баритовый и флюоритовый концентраты. Предварительной флотацией с применением ксантогената из этих руд могут быть выделены сульфиды тяжелых металлов. Присутствие кальцита усложняет процесс флотации флюорит-баритовых руд.

Баритовые руды, содержащие оксиды железа, труднообогатимы. При малом содержании железа крупнозернистые руды этого типа обогащают промывкой и рудоразборкой, а тонкозернистые — концентрацией на столах или нагреванием, если барит обладает способностью растрескиваться. Лимонит и другие охристые минералы отмываются кислотами, а магнитные минералы железа отделяются магнитной сепарацией. Обогащение баритовых руд, содержащих большое количество железа, весьма затруднено.

В большинстве случаев барит извлекается из полиметаллических руд, повышая комплексность их использования. Получаемые баритовые концентраты используются в химической промышленности в качестве утяжелителя при бурении нефтяных скважин. Высокосортные баритовые концентраты для химической промышленности содержат до 95 % барита. Плотность концентрата для нефтяной промышленности должна быть 4100—4300 кг/м³, а содержание класса -10 мм не более 5—7 %.

Схемы флотационного извлечения барита сравнительно просты. Они включают обычно основную и контрольную флотацию и две-три перечистки концентрата. Иногда концентрат последней перечистки подвергают классификации в гидроциклонах, пески которого являются концентратом для нефтяной промышленности. Из слива гидроциклона после двух-трех перечисток получают концентрат, пригодный для химической промышленности.