Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние и перспективы развития переработки медно-никелевых руд 10
1.1. Сведения о месторождениях медно-никелевых руд и их значение в производстве цветных и драгоценных металлов 10
1.2. Технологии обогащения и реагентные режимы флотации медно-никелевых руд за рубежом 14
1.3. Обогащение медно-никелевых руд месторождений Норильска 23
2. Исследование особенностей вскрытия рудных и породообразующих минералов богатых медно- никелевых руд 29
2.1. Основные предпосылки совершенствования технологии обогащения медно-никелевых руд на основе стадиального вскрытия минералов 29
2.2. Исследования по загрублению помола, направленные на совершенствование технологической схемы 31
2.3. Исследования по извлечению ценных компонентов при затрубленном помоле 33
3. Исследование флотируемости рудных минералов при минимизации расходов собирателей 41
3.1. Исследования поведения халькопирита, пентландита и пирротина при беспенной флотации
3.1.1. Схема установки и методика эксперимента 42
3.1.2. Результаты беспенной флотации 44
3.1.3. Исследования в пенном режиме флотации 46
3.1.4. Роль аполярного собирателя 48
4. Исследования и разработка режимов селективной флотации пентландита на основе подавления флотируемости пирротина 49
4.1. Поиски испытания реагентов, подавляющих флотацию пирротина 49
4.2. Исследования по изысканию эффективных реагентов и режимов флотации, обеспечивающих повышение извлечения ценных компонентов 56
4.3. Исследование различных производных дитиокарбаматов в качестве флотационных реагентов 64
4.4. Отработка процесса флотации на перспективных режимах, обеспечивающих повышение технологических показателей и минимизацию расхода реагентов 71
4.5. Исследование адсорбции лигносульфоната на никель-пирротиновом продукте 73
5. Разработка селективно-коллективной технологии обогащения богатых медно-никелевых руд норильских месторождений 76
5.1. Результаты лабораторных исследований по разработке селективно-коллективно-селективной технологии обогащения богатых медно-никелевыхруд 76
5.2. Промышленные испытания и внедрение селективно-коллективной технологии обогащения богатых медно-никелевых руд на Талнахской обогатительной фабрике 82
Общие выводы 89
Список использованных источников 92
Приложения: Акт промышленных испытаний и внедрения
- Технологии обогащения и реагентные режимы флотации медно-никелевых руд за рубежом
- Исследования по загрублению помола, направленные на совершенствование технологической схемы
- Схема установки и методика эксперимента
- Исследования по изысканию эффективных реагентов и режимов флотации, обеспечивающих повышение извлечения ценных компонентов
Введение к работе
Сульфидные руды составляют основу сырьевой базы производства тяжелых цветных металлов. Все сульфидные руды обогащают с использованием флотации. Технология флотации и особенно технологические схемы обогащения в связи с изменением рудного сырья непрерывно усовершенствуются. Обогащение жильных медно-никелевых руд месторождений Норильска с начала их освоения осуществляли по технологии селективной флотации с последовательным выделением медного, никелевого и пирротинового концентратов /1/. Применение селективной флотации основано на заметной разнице в флотируемости медных и никелевых минералов, преимущественном содержании первых, а также относительно небольшом количестве породообразующих составляющих. Изменившийся состав рудного сырья, а также вовлечение в переработку медистых руд, привело к повышению количества минералов породы, поступающих на обогащение.
Особенность норильских руд состоит в многообразии минеральных форм и тонком взаимном прорастании сульфидов 121. Наиболее тесная связь наблюдается между пентландитом и пирротином, частично образующими твердый раствор - никеленосный пирротин, в основном немагнитный. Соотношение между количеством минералов меди, никеля и пирротина колеблется в широких пределах при общей тенденции ценных компонентов к убыванию по мере отработки месторождения.
При уменьшении содержания в руде цветных металлов и увеличении количества породы коллективная флотация становится предпочтительней селективной, так как позволяет снизить затраты на измельчение и сократить безвозвратные потери ценных компонентов. Выделенные при грубом помоле породные хвосты могут использоваться в качестве закладочного материала при горных работах. Возможность совместной переработки нескольких сортов руд, без предварительной их сортировки, также является преимуществом коллективных технологических схем /3,4/.
Анализ практики обогащения руд цветных металлов показывает, что разработанные ранее технологии не всегда обеспечивают высоких показателей при переходе на более сложное рудное сырье. Подавление флотируемо-сти сульфидов железа и концентрация их в отдельном продукте является одной из важнейших задач, определяющих технологическую и экологическую эффективность переработки получаемых концентратов. Главной проблемой при обогащении медно-никелевых руд является очистка селективных, медного и никелевого, концентратов от пирротина. С одной стороны, необходимо повышение содержания в концентратах основных компонентов, с другой -извлечение ценностей, содержащихся в'пирротине.
Оценка развития процессов обогащения медно-никелевых руд показывает, что приоритетными направлениями, наряду с исследованиями по созданию новых флотационных реагентов, являются работы по усовершенствованию технологических схем флотации и использованию нового высокоэффективного оборудования.
Актуальность работ, направленных на повышение показателей обогащения медно-никелевых руд, определяется резервами улучшения качества получаемых концентратов за счет удаления из них пирротина, а также возможностями увеличения извлечения цветных и благородных металлов и снижением экологических нагрузок на окружающую среду.
По сравнению с зарубежными, медно-никелевые руды месторождений Норильска труднообогатимы /5-7/. Процессы минерализации в них прошли неполно, что подтверждается гексагональной кристаллизацией пирротина и наличием в нем значительных количеств ассоциированного никеля и благородных металлов. Несмотря на относительно одинаковый вещественный состав, сравнивать показатели обогащения руд в Норильске с зарубежными рудами можно весьма условно. Крупная кристаллизация минералов и наличие магнитных форм пирротина позволяют зарубежным предприятиям легко получать качественные медный и никелевый концентраты и складировать ма-
лоникелистый моноклинный пирротин, выделяемый магнитной сепарацией. Складирование пирротина в Норильске приводит к потерям значительных количеств никеля и благородных металлов, которые в зарубежных пирроти-нах присутствуют в малых количествах. Поэтому любая работа, направленная на повышение показателей обогащения руд месторождений Норильска, является актуальной.
Цель исследований состояла в повышении технологической и экологической эффективности обогащения медно-никелевых руд за счет усовершенствования действующих технологических процессов путем применения новых технологических схем и флотационных реагентов /8,9/.
Для достижения поставленной цели:
изучены особенности вскрытия рудных и породообразующих минералов сплошных богатых медно-никелевых руд месторождений Норильска, определившие развитие технологии обогащения;
изучены возможности селекции рудных минералов при минимизации расхода реагентов и использовании аполярных и сульфгидрильных собирателей;
исследовано поведение халькопирита, пентландита и пирротина в режимах беспенной и пенной флотации;
отработан процесс селективной медной флотации при загрублении помола руды;
на загрубленном помоле отработан процесс коллективной никель-пирротиновой флотации с получением породных хвостов для закладки рудных выработок;
исследованы режимы селективной флотации пентландита из коллективного никель-пирротинового продукта;
проведены исследования по поиску реагентов для повышения эффективности разделения коллективного никель-пирротинового концентрата на
никелевый концентрат и пирротиновыи продукты, определены режимы селекции;
изучен механизм действия реагентов-регуляторов в процессе флотации пентландита и определены условия их применения;
разработана и внедрена на Талнахской обогатительной фабрике технология селективно-коллективно-селективной флотации богатых медно-никелевых руд, позволившая существенно упростить процесс их обогащения и повысить технологические показатели /10/.
Проведение исследований базировалось на анализе теоретических представлений по флотации сульфидных руд и практике отечественных и зарубежных предприятий, перерабатывающих медно-никелевые руды.
Для решения поставленной задачи использован комплекс современных экспериментальных методов исследования:
метод ультрафиолетовой спектрофотометрии при исследовании сорбции реагентов;
полярографический, минералогический и химический методы анализа содержания металлов и минералов в рудах и продуктах их обогащения;
измерение электродных потенциалов для определения взаимодействия реагентов с минералами;
магнитный метод для выделения магнитных составляющих;
беспенная флотация для определения флотируемости минералов и эффективности реагентов;
ситовой и седиментационный анализы для определения размеров минералов в продуктах обогащения;
флотационные эксперименты в лабораторных, полупромышленных и промышленных условиях, а также ряд других стандартных методик.
Экспериментальные данные обрабатывали с использованием методов математической статистики /11,12/.
Теоретическое значение работы состоит в том, что на основе изучения процесса вскрытия рудных минералов сложных по составу, богатых медно-никелевых руд месторождений Норильска, спрогнозирована технология их обогащения, включающая выделение при грубом помоле руды халькопирита и коллективного никель-пирротинового продукта, который после доизмель-чения подвергают селекции на никелевый концентрат и пирротиновый продукт. Технология позволяет получать высококачественные медный и никелевый концентраты при выделении в цикле коллективной флотации породных хвостов. Установлено, что значительная часть халькопирита при грубом измельчении обладает естественной флотируемостью и извлекается в медный концентрат одним вспенивателем. Показано, что на флотируемость пентлан-дита и его сосредоточение в никелевом концентрате существенное влияние оказывают пептизаторы, например лигносульфонат, очищает поверхность флотируемых минералов от тонких частиц пирротина. Установлено, что получаемые в процессе флотации медный и никелевый концентраты загрязнены в основном не сростками пирротина с халькопиритом, а свободными зернами. Стадиальное вскрытие минералов позволяет существенно повысить результаты флотации, очистив селективные концентраты от пирротина.
В результате проведенных исследований установлены особенности и последовательность вскрытия минералов при рудоподготовке. Достигаемая при измельчении руды до крупности 50%> содержания класса -0,044 мм степень раскрытия халькопирита 80%» позволяет получать высококачественный медный концентрат, содержащий до 30% меди и только 0,6% никеля, причем благодаря естественной флотируемости халькопирит извлекают при сверхголодном реагентном режиме. Некоторая часть халькопирита может извлекаться в никелевый концентрат, поскольку в металлургии никеля предусмотрено практически полное извлечение меди из никелевого концентрата. Извлечение меди в медный концентрат может быть недостаточно полным, но содержание
никеля в нем должно быть минимальным, так как при медной плавке значительная часть никеля будет потеряна /13,15/.
Процесс селективно-коллективно-селективного обогащения богатых медно-никелевых руд месторождений Норильска применен впервые, поскольку ранее эти руды обогащали по селективной схеме, предусматривающей тонкое измельчение до крупности 83% содержания класса -0,044 мм и последовательное получение медного, никелевого и пирротинового концентратов. Сложность этой технологической схемы заключалась также в том, что руду предварительно подвергали тяжелосредному разделению, а его продукты, тяжелую и легкую фракции, обогащали отдельно. Загрубление помола руды позволило исключить эту операцию из технологического процесса и, выделив породные хвосты, сократить нагрузки на циклы измельчения и флотации. Кроме того, породные хвосты по своим гранулометрическим характеристикам стали пригодны к использованию в качестве закладочного материала горных выработок.
Практическая значимость работы состоит во внедрении селективно-коллективно-селективной технологии на Талнахской обогатительной фабрике. Экономический эффект внедрения составил 200 млн. рублей в год.
Экологическое значение работы определяется повышением качества медного и никелевого концентратов и удалением из металлургического передела 200 тыс. т серы в год, а также использованием породных хвостов при закладке горных выработок /16/.
В работе обобщены результаты лабораторных, полупромышленных и промышленных исследований, полученные при непосредственном участии автора в качестве руководителя этих работ, а также при внедрении выполненных разработок на Талнахской обогатительной фабрике (ТОФ) Производственного объединения обогатительных фабрик (ПООФ) Заполярного филиала (ЗФ) ОАО "Горно-металлургическая компания "Норильский никель". Внедрение разработанной технологии позволило повысить эффективность основного производства и снизить техногенное воздействие на окружающую среду.
Технологии обогащения и реагентные режимы флотации медно-никелевых руд за рубежом
Развитие технологии обогащения медно-никелевых руд привело к практически одинаковым технологическим схемам, основанным на процессе коллективно-селективной флотации. Наличие значительного количества моноклинного пирротина и достаточно крупная вкрапленность минералов в рудах ряда зарубежных месторождений позволяет использовать методы магнитной сепарации. Выделение и складирование пирротина существенно упрощает технологию обогащения /22/. Потери ценных компонентов при этом мини- мальны, так как пирротин зарубежных месторождений содержит небольшое количество ассоциированных с ним цветных и драгоценных металлов, по сравнению с пирротином месторождений Норильска.
Преимущества коллективно-селективной технологии обогащения, позволяющей увеличить извлечение ценных компонентов, делают актуальными исследования, направленные на совершенствование процессов обогащения. Учитывая сложный состав богатых руд, главной задачей, требующей решения, является проведение селекции коллективного продукта на медный и никелевый концентраты. В связи с большим объемом коллективного концентрата, получаемого при флотации богатых руд, традиционная пропарочная технология его селекции практически неприемлема. В связи с этим поиск реагентов и режимов флотации, а также нестандартных приемов обогащения, обеспечивающих беспропарочную селекцию коллективных концентратов, является базой, позволяющей осуществить перспективную технологию обогащения.
Учитывая сложный состав руд, решаемая задача представляется достаточно трудной. Ниже приведены данные по технологиям обогащения медно-никелевых руд, применяемым в настоящее время на зарубежных предприятиях, а также реагентам, используемым для флотации /23-25/.
Для переработки медно-никелевых руд разработаны несколько вариантов промышленных схем: - коллективная флотация минералов меди и никеля из исходной руды без последующего разделения коллективного концентрата, в ходе процесса продукты флотации иногда подвергаются магнитной сепарации; - коллективная медно-никелевая флотация с последующей селекцией коллективного концентрата на медный и никелевый; - селективная флотация с последовательным выделением медного, никелевого концентратов и получением пирротина пенными или камерным продуктами; - магнитная сепарация исходной руды с последующей флотацией нике-леносного пирротина из магнитной фракции (никелевый концентрат) и коллективная медно-никелевая флотация немагнитной фракции с последующей селекцией коллективного концентрата.
Основным критерием совершенствования технологии обогащения медно-никелевых руд является получение более богатых концентратов для снижения затрат на головных переделах металлургического производства сырья. В этой связи представляет интерес эволюция развития обогатительно-металлургических комплексов ведущих никелевых фирм Канады.
До середины 70-х годов технология обогащения сульфидных руд на фабриках Канады, во многом аналогичная норильской, была подчинена задаче максимального извлечения меди и никеля в никелевые (7-8% никеля) и пирротиновые (0,8-1,5% никеля) концентраты. Общее извлечение никеля в товарные концентраты поддерживалось на уровне 93-98%. Одновременно в них извлекалось около 95% серы /26,27/.
Для переработки пирротиновых концентратов, содержащих -1-1,5% никеля, фирмами "ИНКО" и "Фалконбридж" были построены заводы предусматривающие извлечение цветных металлов, утилизацию серы в виде серной кислоты или в виде элементной, утилизацию железа в виде железного концентрата. Однако вскоре заводы были закрыты, пирротиновые концентраты оказалось выгоднее отправлять в отвал, либо складировать, чем перерабатывать. Был выполнен большой комплекс работ по совершенствованию технологии обогащения для более полного выделения малоникелистого пирротина в хвосты. Одновременно с сокращением поступления сырья в металлургическое производство решалась и задача резкого снижения выбросов сернистого ангидрида в атмосферу. Последнее в значительной мере предопределило целесообразность вывода пирротина из технологического процесса. Следует отметить, что в настоящее время подавляющее большинство фабрик работает по коллективно-селективной схеме флотации. Основной недостаток схемы прямой селективной флотации заключается в трудной активации пентландита и пирротина после подавления их в цикле медной флотации. Прямая селективная флотация возможна только для руд обладающих естественным различием в скоростях флотации медных и никелевых минералов /28-32, 107/.
Главное месторождение медно-никелевых руд Канады - "Садбери". Среднее содержание основных рудных минералов составляет: пентландита -3%, халькопирита - 3,7%, пирротина - 20%, преимущественно гексагонального. Руды перерабатывают на двух обогатительных фабриках: "Кларабелл" с производительностью 23000 т/сутки и "Фруд-Стоби" с производительностью - 13600 т/сутки. Обе фабрики выполняют первичное обогащение и производят коллективные концентраты, содержащие халькопирит и пентландит /33,34/.
На фабрике "Фруд-Стоби" руду подвергают трехстадиальному дроблению с грохочением между стадиями. Цикл измельчения включает две стержневые мельницы и три шаровые мельницы. Продукт измельчения содержит около 15% класса +0,2 мм. Пульпу подвергают магнитной сепарации для извлечения пирротина. Немагнитную фракцию направляют на основную флотацию. В коллективный концентрат извлекают почти весь халькопирит и около 70% пентландита и 25% пирротина. Концентрат контрольной флотации объединяют с магнитной фракцией и доизмельчают, после чего подвергают дополнительной флотации в крепком растворе извести с целью удаления экономически приемлемого количества пирротина. "Кларабелл" - наиболее современная фабрика ИНКО. В схеме этой фабрики и "Фруд-Стоби" много общего. После измельчения до 15% класса +0,2 мм пульпу подвергают магнитной сепарации, при этом удаляют около 70% пирротина. Немагнитную фракцию флотируют с получением концентрата коллективной флотации, а затем, после дополнительной подачи собирателя, получают концентрат контрольной флотации, который объединяют с магнитным пирротино-вым концентратом, получая грубый пирротиновый концентрат.
Разделение коллективных концентратов, полученных на фабриках "Фруд-Стоби" и "Кларабелл", проводят на фабрике "Копер-Клифф". В цикл медно-никелевого разделения поступает коллективный концентрат с содержанием меди - 12%, никеля - 10%), пирротина - 28%) и породы - 10%. Цикл разделения включает основную и 3 перечистных операции медного концентрата. Это позволяет получить медный концентрат с содержанием меди около 19% и никеля - менее 1 %. Наиболее важным параметром является содержание никеля, так как его присутствие в медном концентрате осложняет последующий металлургический передел. Решение этой проблемы специалисты фирмы "ИНКО" в последнее время видят в отказе от разделения медно-никелевого концентрата применив плавку его на файнштейн, не подвергая разделению.
Исследования по загрублению помола, направленные на совершенствование технологической схемы
По данным минералогических исследований халькопирит имеет более крупную вкрапленность и раскрывается быстрее, чем другие рудные минералы. В связи с этим исследования по загрублению измельчения и модернизации технологической схемы флотации представляли несомненный практический интерес. Анализ данных, приведенных в табл. 7 и на рис. 2, показывает, что оптимальный помол с позиции минимизации потерь с отвальными хвостами 45-50% минус 44 мкм: недоизмельчение, как и переизмельчение ведут к увеличению содержания в хвостах никеля и меди. С точки зрения качества грубого медного концентрата предпочтительней помол около 60% класса минус 44 мкм. При этом помоле содержание меди в концентрате увеличивается на 30% (ота.), а извлечение - на 5% (абс), а также снижается переход никеля медный продукт с 22,7 до 16,9%, т.е. на 25% (отн.).
Рассмотрение результатов опыта с дофлотацией никеля при помоле 45,8% минус 0,044 мм (табл. 8) позволяет считать их вполне удовлетворительными, поскольку при этом помоле наблюдается весьма высокая избирательность процесса в отношении пустой породы. При минимальных потерях основных металлов порода в коллективном цикле удаляется на 96,4%. Дальнейшие исследования проводили при измельчении руды до крупности 45-47% содержания класса -0,044 мм. Результаты минералогического анализа продуктов флотации слива классификатора при загрублении помола до 45,8% содержания класса -0,044 мм
Наименование продукта Выход, % Массовая доля,% Распределени е, % никель медь халькопирит пирротин пент-лан-дит магнетит порода никель медь халькоп ирит пирротин пент-ландит магнетит порода питании 46%.
Микроскопический анализ концентрата по классам крупности основных рудообразующих минералов показал, что халькопирит в этом продукте на 77,5% представлен свободными зернами (29,3:37,8), причем сростки в основном (15,3% абс. или 68% отн. от сростков) - с пирротином. Пирротин, составляющий более половины массы концентрата (52,4%) и на 71,8% состоит из свободных зерен. На сростки с халькопиритом приходится только 10% минерала. Свободных зерен пентландита 42,8%; сростковая часть на 32% связана с пирротином, на 25% - с халькопиритом.
Таким образом, без доизмельчения, только за счет полного удаления частиц, не содержащих медь, можно получить продукт почти на 85% состоящий из халькопирита (28,9% меди), и содержащий около 1% никеля. С учетом перехода в концентрат магнетита (1,1%) и породы (ок. 2%) предельное содержание меди в таком концентрате составит 28,5%.
Минеральная структура грубого медного концентрата представлена диаграммами (рис. 3-5), из которых следует: - удаление свободного пирротина позволит сократить выход концентрата в 2 раза и вдвое увеличит содержание меди, что может быть достигнуто путем перечистных операций; - свыше 70% пентландита также может быть отделено совместно с пирротином в перечистных операциях; - поскольку основная часть загрязняющих представлена тонкими частицами, их удаление связано с пептизацией суспензии и снижением ценообразования в медном цикле.
Формы нахождения минералов в никель-пирротиновом концентрате, содержащем 50,5% класса -0,044 мм, полученном при загрублении питания флотации, приведены в табл. 11. После выделения медного концентрата для разделения никель-пирротинового продукта потребуется его доизмельчение, но масса, измельчаемой до крупности 80% содержанием класса -0,044 мм руды, по сравнению с селективной схемой флотации, сократится на 30-40%, что позволит существенно снизить затраты энергетических ресурсов.
Схема установки и методика эксперимента
Беспенную флотацию проводили на установке (рис. 6), состоящей из аппарата для беспенной флотации, микрокомпрессора с регулируемой производительностью, манометра, буферной емкости - счетчика пузырьков. Флото-камера имеет капилляр для подачи воздуха и карман для сбора сфлотирован-ного материала.
Кондиционирование с заданным раствором в реакционной камере - 5 мин. Активация флотации наступает через 15-20 мин, общее время флотации 90 мин. Навеска минерала - 500 мг. Растворы бутилового ксантогената калия для каждой серии опыта готовили отдельно методом разбавления раствора исходной концентрации (100 мг/л) дистиллированной водой. Постоянство воздушного потока контролировалось с помощью U-образного манометра (200 мм вод. ст.) и параллельно - определением количества пузырьков в минуту в буферной камере (80 пузырьков в минуту). Отдельным опытом установлен объем 1 пузырька - 0,5 см3, т.е. расход воздуха - 40 см3/мин. Классы крупности до 44 мкм получены методом рассева с контрольным обесшлам-ливанием каждого класса. Классы: -44+20 мкм и -20 мкм получены гидроклассификацией.
Результатами беспенной флотации показано, что халькопирит в определенной степени обладает "естественной" флотируемостью, извлекаясь на 30% в концентрат. При концентрации 5 мг/л ксантогената его извлечение превышает 70%. При этом извлечение пентландита едва достигает 25%, пирротина - менее 20%.
Таким образом, минимизация расхода собирателя является важной предпосылкой к селективной флотации халькопирита в присутствии пентландита и пирротина. При этом необходимо учесть еще одно важное обстоятельство: при совместном кондиционировании и минимальных концентрациях бутилового ксантогената его адсорбция на халькопирите в 6,5 раз выше, чем на пентландите ив 13,8 раза выше, чем на пирротине. Это обстоятельство способствует усилению контрастности селективного выделения халькопирита при малых расходах собирателя.
Важно отметить, что качественная картина зависимости флотируемости основных рудообразующих минералов мало зависит от крупности флотируемого минерала, особенно это важно в отношении тонкой фракции (-20 мкм). Испытания более тонкого материала (-10, -5 мкм) в аппарате беспенной флотации неэффективны. Камерный продукт 179.5 73,8 0.83 2,78 52,2 15,3 76,0 70.0 Исходная руда 250 100,0 4.0 2.7 55,0 100,0 100,0 100.0 Как видно из представленных результатов, рудные минералы при пенной флотации извлекаются, как и в опытах с мономинеральными фракциями. Халькопирит под действием ксантогената увеличивает флотоактивность вдвое, флотируемость пентландита возрастает в 8, а пирротина - в 6 раз.
Медный концентрат II 22,0 8,8 9.4 2.02 20.8 6.6 Медный концентрат 1+11 56,2 22,5 15,3 1.26 48,7 86,2 10,5 19.9 Камерный продукт 193,8 77,5 0.71 3.12 56,8 13,8 89,5 80,1 Исходная руда 250 100.0 4.0 2.7 55,0 100,0 100,0 100.0 Из полученных данных следует, что исключение ксантогената в начальной стадии медной флотации позволяет существенно сократить переход пир-роотина как в I концентрат (рРо = 40%; єРо = 10,0), так и в общий медный: извлечение пирротина здесь снижается с 30 до 19,9%. При этом существенно снижается флотируемость пентландита (снижение извлечения никеля с 24 до 10,5%).
Таким образом, снижение расхода основного собирателя до минимума с заменой его в голове процесса на аполярныи реагент позволит существенно повысить селективность медной флотации.
Методы селективной флотации медно-никелевых руд базируются на различной окисляемости основных рудных минералов /74-78, 106/. Наиболее стойким к окислению является халькопирит, легкоокисляемым - пирротин. Пентландит занимает промежуточное положение, но по окисляемости ближе к пирротину. При полном раскрытии минералов путем аэрационного кондиционирования можно последовательно выделять медный, никелевый и пир-ротиновый концентраты, используя известь в качестве реагента регулятора. К сожалению на практике достичь идеального сосредоточения одноименных минералов в селективные концентраты не удается. Факторов, затрудняющих разделение, достаточно много. Это и различная крупность минеральных зерен, соответственно различная их окисляемость, наличие микровключений, воздействие ионов жидкой фазы флотационных пульп с образованием пассивирующих минеральную поверхность покрытий и многое другое. Несмотря на это, природные свойства минералов для целей флотации используют достаточно часто.
Исследования по изысканию эффективных реагентов и режимов флотации, обеспечивающих повышение извлечения ценных компонентов
Поиск новых реагентов и режимов флотации преследует две цели: во-первых, возможность повышения технологических показателей процесса, поскольку снижение затрат на реагенты за счет уменьшения их потребления и, во-вторых, излишний расход реагентов всегда влечет за собой негативные последствия отражающиеся на качестве селекции минералов. Избыточная дозировка реагентов особенно опасна при разделении минералов с близкими флотационными свойствами, таких как пентландит и пирротин.
Очевидно, что простое сокращение расходов бутилового ксантогената и ДМДК при достаточно отработанных режимах флотации медно-никелевых руд нецелесообразно. Эти реагенты обеспечивают определенный уровень технологических показателей, несмотря на относительно высокий расход ДМДК, достигающий 700 г/т. При тонком измельчении, которое необходимо для раскрытия сростков перед селективной флотацией, поверхность сульфидов достаточно велика, что объясняет, указанные расходы. Эффективным путем сокращения потребления ДМДК может стать частичная замена его на реагент, который усилит контрастность разделения флотируемых минералов без увеличения потерь извлечения ценных компонентов. Поиск новых реагентов позволяющих сократить расход ДМДК неизбежно приведет и к снижению потребления бутилового ксантогената, увеличенные дозировки которого необходимы для преодоления депрессирующего действия ДМДК при высоких расходах.
В исследованиях по сокращению расхода реагентов при флотации богатых медно-никелевых руд были рассмотрены следующие направления: - усиление селективности действия ДМДК путем использования его совместно с реагентами класса полисахаридов на основе углеводородов; - использование ДМДК в сочетании с собирателями более селективными к сульфидам железа, чем бутиловый ксантогенат; - снижение валового расхода ДМДК за счет применения сочетания собирателей; - совершенствование режимов аэрационного кондиционирования и технологических схем флотации. Кроме того, было исследовано действие лигносульфоната (ЛГ) и жидкого стекла, реагентов обладающих пептизирующими свойствами, а также мо-дифигированных КМЦ (реагенты ДПГ-1 и ДПГ-6).
Все опыты по оценке эффективности реагентов проводили используя схему селективной флотации. Руду измельчали до крупности 84% содержания класса -0,044 мм, затем аэрировали в течение 20 мин. с бутиловым аэро-флотом (5 г/т) и выделяли грубый медный концентрат, который дважды перечищали, используя пиросульфит (250 г/т). Медные концентраты содержали 26,5-27,8% меди и 0,9-1,1% никеля. Камерный продукт медной флотации являлся питанием никель пирротинового цикла флотации, который и являлся объектом исследований.
Перспективным направлением сокращения расходов реагентов является также использование для флотации коллективно-селективной технологии при которой загрубляется помол в начальной стадии процесса и снижается объем продукта, поступающего на селекцию.
Таким образом, намеченный путь, связанный с поиском сочетаний реагентов показал перспективность проведения исследований в этом направлении. Результаты исследования показывают, что при использовании новых реагентных режимов происходит не только снижение расходов ДМДК и Кс, но, что более важно, существенно повышаются технологические показатели флотации.
Поскольку среди испытанных реагентов, обеспечивающих снижение флотационной активности пирротина, наиболее высокие результаты получены с ДМДК, естественным продолжением исследований было изучение применения в качестве флотационных реагентов различных производных дитиокарбаматов. Попытки использовать слабые сульфгидрильные собиратели вместо ДМДК положительных результатов не принесли.
Снижение расхода ДМДК до 200 г/т по сравнению с контрольным опытом и замена его на 100 г/т крахмала или декстрина позволили увеличить выход хвостов на 10-12% и повысить содержание никеля в никелевом и пирро-тиновом концентратах на 1,3-1,5% в каждом. Однако связи с увеличением выхода хвостов возросли потери никеля с 11,9% (оп. 2) до 16,5% (оп. 4).
Дальнейшие исследования были сосредоточены на поиске органических реагентов, способных активно закрепляться на пирротине, обеспечивая его более низкую гидрофобизацию по сравнению с бутиловым ксантогенатом.
Ранее проведенными исследованиями было установлено, что в отсутствии ксантогената диметилдитиокарбамат (ДМДК) проявляет свойства слабого собирателя селективного к пирротину /86/.
Для усиления собирательного действия реагента к пентландиту его применяют в сочетании с бутиловым ксантогенатом. В связи с этим представляло интерес за счет увеличения углеводородного радикала дитиокарбамата усилить его собирательное действие и таким образом попытаться повысить извлечение пентландита. С этой целью были синтезированы: диэтилдитио-карбамат (ДДК) (C2H5)2NCS2Na, циклогексилдитиокарбамат (ЦГДК) C6Hi2NCS2Na и этилдитиокарбамат (ЭДК) C2H6NCS2Na. Синтез реагентов проводился по стандартным методикам на основе взаимодействия соответствующего амина с сероуглеродом.
Предварительные испытания синтезированных соединений в никель-пирротиновом цикле флотации показали, что карбаматы ЦГДК и ЭДК, полученные на основе первичных аминов, в значительной степени уступают ДДК, карбамату, полученому на основе вторичного амина. Так, при извлечении никеля с применением ДДК равном 64,4%, качество концентрата составляет 11%, в то время как с ЦГДК, соответственно, 68,5% и 4,3%, а с ЭДК 65,3% и 6,6%. В связи с этим последующие исследования проводились с реагентом ДДК.
