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Verfahren zur Schauraflotation von Nioberzen Die Erfindung betrifft
die Gewinnung von Niobmineralien, insbesondere die Trennung derselben, wie z. B.
Pyrochlor und Niokalit, mittels Schaumflotation von wertlosem Material und Gangart,
mit denen zusammen solche Niobmineralien in der Natur auftreten.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung für die Konzentration eines
Mobminerals, insbesondere von Pyrochlor und Niokalit, durch Schaumflotation, bei
welchem eine wäßrige Dispersion von Festem, die wenigstens eines der genannten Mineralien
enthält, in Gegenwart eines schäumenden Agens und eines Saminlers bewegt und aufgelockert
wird, um ein Schwimmgut zu erhalten, ist dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen
Dispersion Brenzcatechin zugefügt wird bzw. letzteres in der ersteren enthalten
ist und Bewegung und Auflockerung der Dispersion so lange fortgesetzt werden, bis
das Niobmineral aus der wäßrigen Dispersion als Schwimmgut anfällt.
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Bei Erzen, die Pyrochlor und/oder Niokalit enthalten, können die üblichen
Flotationsverfahren, bei denen man den Zusatz bekannter Schaum- und Sammelreagenzien
zu einer wäßrigen Suspension oder einem Erzschlamm benutzt, angewandt werden. Man
erhält auf diese Weise ein Schwimmprodukt. Der Trennungsgrad der Niob enthaltenden
Mineralien von der Gangart ist jedoch nicht zufriedenstellend. Ein großer Prozentsatz
von in dem Erz enthaltenden Niob geht mit der Gangart verloren, und der Niobgehalt
des Konzentrats ist niedrig.
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Es sind bereits Verfahren zur Verbesserung der Konzentration der Niob
enthaltenden Erze mittels Schaumflotation bekannt. In einem der bekannten Verfahren
wird z. B. ein Konzentrat von Niobniineralien hergestellt, indem man eine verhältnismäßig
kleine Menge von 8-Quinolinol zusätzlich zu den üblichen Flotationsreagenzien einer
wäßrigen Suspension von der Flotation unterworfenem Niob zusetzt. In einem anderen
bekannten Verfahren werden ein aliphatisches Diamin oder ein aliphatisches Monoamin
zusammen mit anderen Flotationsreagenzien benutzt, um Pyrochlor in aufeinanderfolgenden
Stufen zu flotieren.
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Es wurde nun gefunden, daß der Zusatz einer kleinen Menge der Verbindung,
die als Brenzcatechin bekannt ist, zusammen mit den üblichen Schaum- und Sammelagenzien,
zu einer wäßrigen Suspension eines Pyrochlor und/oder Niokalit enthaltenden Erzes,
das der Schaumflotationsbehandlung unterworfen wird, die Wirksamkeit der Trennung
der Niobmineralien von der Gangart wesentlich erhöht im Vergleich zu der Menge,
die mit den bisher bekannten Verfahren einschließlich der obengenannten erzielt
wird. Dieses Verfahren bewirkt Verbesserungen im Konzentrationsgrad und eine wesentliche
Verringerung des Verlustes der gewünschten Niobmineralien im Abfall.
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Brenzcatechin ist auch unter dem Namen Catechol, Pyrocatechol, Ortho-dihydroxybenzol,
1,2-Benzoldiol, Pyrokratechusäure oder Dioxyphenol bekannt. Es hat die Formel CA(OH)2.
Es hat bei Atmosphärentemperatur kristallinische Form und ist in Wasser löslich.
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Das Brenzcatechin kann, da es in Wasser leicht löslich ist, der wäßrigen
Suspension von Erzpartikelchen oder dem Schlamm in festem Zustand zugesetzt werden,
vorzugsweise jedoch in Form einer wäßrigen Lösung. Das Brenzcatechin scheint während
der Bewegung und des Belüftens des Gemisches aus Festem und Flüssigem während der
Flotation oxydiert oder anders verändert zu werden. Falls gewünscht, kann die Brenzcatechinlösung
bewegt und belüftet werden, bevor sie dem Erzschlamm hinzugefügt wird, aber gewöhnlich
gibt man die Brenzcatechinlösung als solche hinzu. Eine 101/olge wäßrige Lösung
arbeitet
befriedigend. Falls gewünscht, können aber auch stärkere
oder schwächere Lösungen angewandt werden. Das Brenzcatechin braucht nicht in gereinigter
Form zugesetzt zu werden, sondern es genügt die handelsmäßige, Reinheit.
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Das Konzentrierungsverfahren kann in einer einzigen oder in zwei oder
mehreren Flotationsstufen durchgeführt werden. Falls nur eine einzige Großflotationsstufe
benutzt wird, kann der Erzschlamm der Bewegung und Belüftung in einer der üblichen
Flotationsmaschinen in Gegenwart eines Sammlers und eines -Schäumers. unter Zusatz
von Brenzeatechin unterworfen werden. Das Pyrochlor undloder Niokaht ivird in dem
Schwimmkörper konzentriert. Bei einem Erz, das Pyrochlor in einer Menge von ungefähr
0,7 % Nb2O5 enthält, beträgt die Stärke des Konzentrats, das mittels dieses einstufigen
Verfahrens hergestellt wurde, ungefähr 2 % Nb2O5 Man arbeitet aber vorteilhaft in
zwei Hauptstufen. In der ersten Stufe, die mit üblichen Reagenzien, und zwar ohne
Hinzufügung von Brenzcatechin durchgeführt wird, werden Bestandteile, wie z. B.
Sulfide, Biotite und einige Calcite, im Schaum entfernt, während das Pyrochlor und/oder
Niokalit im Rückstand verbleibt. In der zweiten Flotationsstufe werden Brenzkatechin
und, falls notwendig, zusätzlich Sammler und/oder Schäumer, der Restsuspension von
Festem aus der ersten Stufe zugesetzt, um das Pyrochlor und/oder Niokalit als Flotationskörper
zu flotieren. An diese zweite Flotationsstufe können sich, falls gewünscht, weitere
Flotationsstufen zur Reinigung und zur wiederholten Reinigung anschließen, um so
ein möglichst vollkommenes Konzentrat zu gewinnen.
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In der ersten Flotationsstufe des zweistufigen Verfahrens erhält man
die besten Resultate bei einem hohen pH-Wert, z. B. von pH 10 bis pH 13, unter Anwendung
eines der üblichen Aminsammler und eines Schäumers. Man erhält den hohen pH-Wert
durch Zusatz von Alkali, z. B. kaustischer Soda, zum Erzschlanun.
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Die zweite Flotationsstufe innerhalb der vorteilhaften Ausführungsform
wird unter Zusatz von Brenzcatechin und bei einem verhältnismäßig niedrigen pH von
pH 2 bis PH 10 und vorzugsweise von ungefähr pH 5 bis PH 7 durchgeführt. Der pH
Wert des Erzschlammes der ersten Stufe kann durch Zusatz einer Säure oder eines
geeigneten Salzes, z. B. Schwefelsäure, Chlorwasserstoff, Salpetersäure, Fluorwasserstoff
oder Magnesiumfluorsilikat, reduziert werden. Fluorwasserstoff und Magnesiumfluorsilikat
sind die bevorzugten Reagenzien für die Reduzierung de pH, da die Konzentrierungsresultate
bei Verwendung dieser Verbindungen gewöhnlich besser sind als bei Schwefelsäure,
Salpetersäure und Chlorwasserstoff. Nachdem der pH-Wert gesenkt worden ist, wird
Brenzcatechin dem Gemisch von Festem und Lösung zugesetzt. Zusätzlich können auch
in dieser zweiten Stufe Sammler und Schäumer angewandt werden, falls gewünscht oder
erforderlich. Die wäßrige Suspension von Festem wird dann bewegt und belüftet und
so ein Pyrochlor- und/oder Niokalit-Schwimmprodukt hergestellt. Der Rückstand oder
die Gangart kann dann abgezogen oder ausgeschieden werden. Das Schaumprodukt enthält
das Pyrochlor und/oder Niokalit und kann, falls gewünscht, in einer oder mehreren
Reinigungsstufen gereinigt werden. In den Reinigungsstufen können auch zusätzlich
noch Brenzcatechin und andere Reagenzien angewandt werden.
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Die während des Verfahrens benötigte Brenzcatechinmenge liegt vorzugsweise
zwischen 0,2 und 2,3 kg je Tonne Erz. Diese Menge kann man unbedenklich anwenden
gegenüber Mengen von mehr als 2,3 kg je Tonne und Mengen, die kleiner sind
als 0,2 kg je Tonne. Mit z. B. 0,1 kg je Tonne würde man aber normalerweise nicht
wirtschaftlich arbeiten. Bei Mengen, die kleiner sind als 0,2 kg je Tonne, wäre
der Verlust an Niob in den Abfällen äußerst groß, bei Mengen, die größer sind als
2,3 kg je Tonne, wären die Kosten für das Brenzcatechin unnötig hoch im Vergleich
zu dem Wert der aus dem Abfall oder der Gangart gewonnenen erhöhten Menge an Niob.
Ungefähr 0,9 kg je Tonne geben dagegen sehr zufriedenstellende Ergebnisse.
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In der Praxis können der Flotationsstufe die üblichen Wichtetrennverfahren
vorausgehen, z. B. die Sinkscheidung oder die Herdarbeit, oder die entschlämmende
Sulfidflotation oder andere bekannte Erz aufbereitende Behandlungen zur Herstellung
einer einheitlichen Masse. In der Praxis liegt auch sowohl für die einstufige als
auch für die zweistufige Ausführungsform der pl, des Schlammes normalerweise innerhalb
von ungefähr PH 5 bis PH 7 für die Brenzcatechinflotation. Obwohl
die Beispiele zeigen, daß Brenzeatechin in diesem Verfahren über einen großen Bereich
von ungefähr PH 2 bis pff 10 wirksam ist, so sind doch extreme Azidität und
Alkalität in Hinsicht auf mögliche Korrosionsprobleme, einen äußerst hohen Verbrauch
an Reagenzien und eine weniger wirksame Konzentration von Nioberz unerwünscht. Die
Menge des dem Schlamm bei der industriemäßigen Fertigung zugesetzten frischen Brenzcatechins
hängt auch bis zu einem gewissen Grade von dem restlichen wirksamen Material in
den zirkulierenden Lösungen und von der Natur des zu behandelnden Erzes ab. Weiterhin
kann das Brenzcatechin auf einmal oder auch nach und nach den Reinigungsstufen der
einstufigen oder zweistufigen Ausführungsform zugegeben werden. In diesen Fällen
wird Catechol oder sein in dem Schlamm wirksames Derivat in der Anfangsniobmineralkonzentrierungsstufe
oder der rohen Stufe der im Kreislauf zirkulierenden Lösung zugegeben. Der Fachmann
wird auch verschiedene andere Formen des Verfahrens ausarbeiten können, nachdem
ihm die grundlegende Idee der Erfindung, nämlich die Anwendung von Brenzcatechin
als Flotationsreagens für Pyrochlor und Niokalit, bekanntgeworden ist.
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Das Verfahren kann mit Wasser durchgeführt werden, wie es in der Natur
vorkommt, außer in einigen Gegenden, wo das Wasser organisches Material enthält.
In diesem Fall ist es notwendig, das für das Verfahren benötigte Wasser einer der
üblichen Aluminiumsulfatbehandlungen zu unterwerfen oder einer anderen passenden
Wasserbehandlung, um mit Sicherheit befriedigende Ergebnisse zu erzielen.
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Das Verfahren hat den Vorteil, daß Niob als verhältnismäßig hochgradiges
Pyrochlor- und/oder Niokalitkonzentrat mit einem verhältnismäßig geringen Verlust
von Niob in der Gangart oder Abfall von komplizierten niedriggradigen Erzen, die
normalerweise niclit für die Behandlung mittels Konzentrationsprozessen gemäß dem
Stand der Technik bisher geeignet erschienen, gewonnen werden kann. Die vorliegende
Erfindung verwendet leicht erhältliche
Reagenzien und die üblichen
Flotationsvorrichtungen und ist bei den üblichen Flotationskreisprozessen anwendbar.
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In jedem der nachfolgend aufgeführten Beispiele werden 500 g Nioberz
mit einem Gehalt an Niob von ungefähr 0,7 Gewichtsprozent Nb20 5 benutzt. Beispiel
16 und 17 beziehen sich auf ein Niokaliterz. Die übrigen Beispiele sind auf Versuche
mit Pyrochlor aufgebaut. Das Erz wird auf eine Feinheit von ungefähr 90% unterhalb
des Maschensiebens auf Basis des Tyler-Siebes gemahlen, d. h. ungefähr 90 Gewichtsprozent
zu einer Teilchengröße kleiner als 74 gemahlen. Der Grad der erforderlichen Feinheit
hängt natürlich vom Erz ab. Bei dem in diesen Versuchen verwendeten Pyrochlorerz
ist das Pyrochlormineral eng verbunden mit der Gangart, so daß eine vollkommene
Trennung des Pyrochlors nicht erreicht werden konnte. Daher resultieren auch die
ungünstig ausgefallenen Konzentrationsergebnisse.
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Jedes Quantum wird in so viel Wasser aufgelöst, daß sich eine Dispersions-
oder Schlammenge von 2400 ccm bildet. Der Dispersion wird kaustische Soda zugesetzt,
um das pH, auf ungefähr 10 zu erhöhen, und dann die Dispersion in einer Laborflotationsvorrichtung
vom Fagergrentyp behandelt, Im Beispiel 1 und 2 wird der Schwimmkörper der ersten
Stufe in Form einer Reihe von Produkten zu verschiedenen Zeitabschnitten unter abgestufter
Zugabe des Sammelagens, wie gezeigt, gewonnen. In den übrigen Beispielen werden
ähnlich abgestufte Zusätze angewandt, aber der Schwimmkörper der ersten Stufe wird
als einziges Produkt gewonnen und verwertet. Die Flotation wird fortgesetzt, bis
sich kein weiterer Schwimmkörper bildet, d. h. während ungefähr 30 bis 50 Minuten.
Während der Versuche wird die Menge des Schlammes durch Zusatz des erforderlichen
Wassers auf ungefähr 2400 ccm gehalten. Nach der erststufigen Flotation nimmt das
in dem Schlamm verbliebene pH, in dem Flotationsbehälter, wie in den Beispielen
gezeigt, ab, und dem Schlamm wird Brenzcatechin zugesetzt. Der erhaltene Schlamm
wird unter Bewegung während 5 Minuten behandelt, bevor die zweite Flotationsstufe
beginnt.
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Die Beispiele, ausgenommen Beispiel 14 und 21, geben die Gewichtsprozente
des ursprünglichen 500-g-Beispiels, den Prozentsatz der Konzentration von Nb205
und die prozentuale Verteilung des Nb2 05-Grehalts des ursprünglichen Beispiels
im Scliwimmkörper der ersten Stufe, den Schwimmkörper der zweiten Stufe, welcher
das gewünschte Nioberzkonzentrat darstellt, und den Abfall der zweiten Stufe. Beispiel
14 zeigt die Ergebnisse, die man erhält, wenn die zweite Flotationsstufe eine Reinigungsstufe
enthält, ferner die Gewichtsprozente des Schwimmkörpers der ersten Stufe, die Abfälle,
den Schwimmkörper und die Abfälle der Reinigungsstufe. Beispiel 21 zeigt die nach
einer einzigen Flotationsstufe erhaltenen Resultate, nachdem das Erz entschleimt
wurde.
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Beispiel 8 bis einschließlich 13 zeigen die Wirkung, wenn man die
Brenzcatechinmenge von 0 bis 2,3 kg je Tonne variiert, und Beispiel 18 bis 20 einschließlich
die mit niedrigen und hohen pH-Werten erhaltenen Ergebnisse in der zweiten Stufe
der Flotation.
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Natürlich kann keine vollständige Trennung der verschiedenen Mineralien
im Erz durch dieses Verfahren oder durch irgendein anderes bekanntes Verfahren erreicht
werden, aber im allgemeinen enthält in den folgenden Beispielen das Schaumprodukt
der ersten Stufe Calcit, Biotit, Apatit und Sulfide. Der Schwimmkörper der zweiten
Stufe ergibt das Pyrochlor und/oder Niokalitkonzentrat, und die, Abfälle der zweiten
Stufe enthalten Silikate wie z. B. Feldspate und Pyroxene und auch einige Calcite,
Die Hauptbestandteile des bei diesen Versuchen verwendeten Pyrochlorerzes sind in
Gewichtsprozenten ausgedrükt:
25 bis 40 1/o Pyroxen,
15 bis 40 11/o
Feldspat, 15 bis 25% Biotit,
7 bis 25% Caleit, 2 bis 711/o Apatit und 2 bis
5,1/o Sulfid, ferner kleinere Mengen von Magnetit,.
1 D/o Ilmenit und
0,5 bis
1 u/o Pyrochlor.