Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ ресурсной ценности минерального сырья медно-цинковых техногенных месторождений урала и состояния исследований и практики его переработки 10
1.1. Ресурсная ценность минерального сырья медно-цинковых техногенных месторождений Урала 10
1.2. Особенности технологических свойств хвостов обогащения медно-цинковых колчеданных руд 13
1.2.1. Фазовый и гранулометрический состав хвостов обогащения 13
1.2.2. Изменение свойств минералов при хранении техногенного сырья 17
1.3. Перспективы применения традиционных и новых технологий для переработки хвостов флотационного обогащения медно-цинковых колчеданных руд 22
1.4. Задачи исследования 28
ГЛАВА 2 Технологические свойства хвостов обогащения медно-цинковых руд 30
2.1. Характеристика текущих и лежалых хвостов обогащения медно-цинковых руд 30
2.1.1. Хвосты обогащения руды месторождения 3 0 Барсучий Лог
2.1.2. Хвосты обогащения Урупской обогатительной фабрики 38
2.2. Исследование степени окисленности сульфидов в хвостах обогащения 45
2.2.1. Изменение электрохимического потенциала рудных минералов в условиях непрерывного окисления
2.2.2. Редокс-состояние и электрокинетические свойства 47
материала хвостов обогащения Выводы по главе 50
ГЛАВА 3 Разработка методов повышения эффективности флотационного обогащения сульфидов медно-цинковых руд 51
3.1. Применение селективной флокуляции при обогащении тонкодисперсного минерального сырья 51
3.1.1. Современное состояние исследований по селективной флокуляции тонкодисперсного минерального сырья 51
3.1.2. Влияние бутилового ксантогената, гидрофобного полимера и их сочетания на флокуляцию шламов сульфидных минералов 56
3.1.3. Влияние гидрофобного полимера на смачиваемость поверхности минералов 65
3.1.4. Влияние бутилового ксантогената, гидрофобного полимера и их сочетания на флотацию шламов
сульфидных минералов 68
3.2. Повышение эффективности флотации сульфидов меди и цинка с применением сочетания тиоловых собирателей 70
3.2.1. Закономерности адсорбции тиоловых собирателей сульфидами медно- цинковых руд и её влияние на смачиваемость минералов 73
3.2.2. Флотируемость сульфидов изопропилэтилтионокарбаматом и бутиловым ксантогенатом в высокощелочной среде 81
Выводы по главе 84
ГЛАВА 4 Разработка режимов флотационного извлечения сульфидов из хвостов обогащения медно-цинковой руды 86
4.1. Технологические особенности флотации сульфидов меди и 86
цинка из отвальных хвостов
4.1.1. Разработка схемы флотации хвостов обогащения медно-цинковой руды 86
4.1.2. Повышение эффективности флотации сульфидов шламовой части хвостов обогащения 94
4.1.3. Применение сочетания тиоловых собирателей при флотации хвостов обогащения медно-цинковых руд 96
4.2. Флотационное обогащение хвостов Урупской обогатительной фабрики 99
4.2.1. Влияние механохимической активации на редокс-состояние и флотируемость текущих хвостов 99
4.2.2. Флотационное обогащение лежалых хвостов 103
Выводы по главе : 106
Заключение 108
Список использованных источников
- Особенности технологических свойств хвостов обогащения медно-цинковых колчеданных руд
- Хвосты обогащения Урупской обогатительной фабрики
- Современное состояние исследований по селективной флокуляции тонкодисперсного минерального сырья
- Повышение эффективности флотации сульфидов шламовой части хвостов обогащения
Введение к работе
Актуальность работы.
В хвостохранилищах обогатительных фабрик Урала, перерабатывающих медно-цинковые руды, накоплены сотни миллионов тонн сульфидных хвостов обогащения, которые содержат значительные количества цветных и благородных металлов. В условиях существенного истощения балансовых запасов руд медно-цинковых месторождений Урала и снижения их качества отходы обогащения можно рассматривать как дополнительный источник металлов. Вовлечение отходов обогащения в переработку позволит снизить экологическую нагрузку в районах размещения горнодобывающих предприятий.
Хвосты флотационного обогащения существенно отличаются от исходных колчеданных руд не только по содержанию, но и по степени окисления минералов в поверхностном слое, наличием значительного количества сростков и шламистых частиц. Поэтому материал хвостов является более сложным объектом обогащения, чем первичные руды, и переработка его с использованием существующих технологий флотации малоэффективна.
В связи с вышеизложенным разработка методов, повышающих эффективность применения флотации для доизвлечения ценных компонентов из отходов обогащения медно-цинково-пиритного сырья, является актуальной задачей.
Целью работы является разработка методов повышения эффективности переработки отходов флотационного обогащения медно-цинковых руд путем повышения эффективности флотации шламовых фракций рудных минералов, восстановления флотируемости окисленных зерен сульфидов и повышения селективности разделения сульфидов меди и цинка от пирита.
Идея работы состоит в использовании эффекта гидрофобных взаимодействий и синергетического эффекта от применения сочетаний реагентов для селективной флокуляции и флотации сульфидов медно-цинково-пиритных руд.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Изучение минерального и гранулометрического состава, морфологических особенностей и редокс-состояния хвостов флотационного обогащения.
Изучение влияния механохимической активации на редокс-состояние хвостов обогащения и на результаты флотации.
Изучение адсорбции изопропилэтилтионокарбамата и бутилового ксантогената на поверхности халькопирита, пирита и активированного ионами меди сфалерита и флотируемости сульфидов сочетанием собирателей в высокощелочной известковой среде.
Исследование закономерностей флокуляции и флотации шламовых частиц сульфидных минералов гидрофобным полимером и его сочетанием с сульфгидрильным собирателем в нейтральной и щелочной средах.
Разработка реагентных режимов и физико-химических условий флотационного извлечения сульфидов из хвостов обогащения медно-цинково-пиритных руд.
Методы исследования. Работа выполнена с применением комплекса современных методов: оптико-геометрического имидж-анализа характера распределения минералов и их сростков в отходах флотационного обогащения; исследований редокс-состояния поверхности минералов; УФ-спектрофотометрических исследований сорбции тиоловых собирателей; изучения смачиваемости минералов измерениями силы отрыва пузырька воздуха от поверхности шлифа минерала; спектрофотометрических исследований кинетики флокуляции шламов; гранулометрического, минералогического, рентгенофазового, термогравиметрического, рентгено-флюоресцентного и химического методов анализа минералов и продуктов обогащения; лабораторных флотационных исследований, а также математических методов компьютерной обработки экспериментальных данных.
Научная новизна
Впервые предложено использование гидрофобного бутадиен-стирольного сополимера для селективной флокуляции тонких частиц сульфидов медно-цинковых руд; установлены кинетические закономерности флокуляции сфалерита, халькопирита и пирита, свидетельствующие о быстром и полном протекании процесса для халькопирита и сфалерита и менее эффективном – для пирита в нейтральной среде и об ухудшении флокуляции халькопирита и сфалерита и отсутствии ее для пирита в высокощелочной.
Выявлен синергизм флокулирующего действия сульфгидрильного собирателя и гидрофобного полимера на сульфиды медно-цинковых руд, проявляющийся в повышении гидрофобности и флокуляции минералов, предварительно гидрофобизированных собирателем.
Установлена эффективность применения механохимической активации для снятия пленок окисленных соединений с поверхности сульфидов хвостов обогащения медно-цинковых руд и восстановления их флотируемости.
Установлен механизм совместного действия бутилового ксантогената и изопропилэтилтионокарбамата на активированный ионами меди сфалерит и халькопирит в высокощелочной известковой среде, заключающийся в совместной адсорбции собирателей и повышении гидрофобности поверхности данных минералов, что позволяет повысить их извлечение в концентрат при флотации пиритсодержащих хвостов.
Практическая значимость и реализация результатов. В результате выполненных исследований разработаны физико-химические условия и реагентные режимы получения методом флотации цинкового промпродукта и пиритного концентрата из хвостов обогащения медно-цинковых руд.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается представительным объемом экспериментальных данных и удовлетворительной сходимостью результатов исследований различными методами при доверительной вероятности 95%.
На защиту выносятся следующие положения:
Сложный минеральный и гранулометрический состав, морфологические особенности хвостов обогащения медно-цинковых руд предопределяют технологические трудности получения кондиционных флотационных концентратов меди и цинка, но не исключают возможности получения полиметаллических сульфидных продуктов и пиритного концентрата.
Применение механохимической активации позволяет снять пленки окисленных соединений с поверхности сульфидов хвостов обогащения медно-цинковых руд и восстановить их флотируемость.
Применение гидрофобного полимера для флокуляции сульфидов позволяет повысить эффективность флотации тонких шламов сульфидов меди и цинка за счет повышения гидрофобности частиц и их агрегирования.
Предварительная гидрофобизация сульфгидрильным собирателем шламов сульфидов повышает эффективность флокуляции гидрофобным полимером.
Сочетание изопропилэтилтионокарбамата и бутилового ксантогената влияет на формирование сорбционного слоя на поверхности сульфидных минералов и приводит к повышению гидрофобности сульфидов меди и цинка и их флотируемости.
Повышение эффективности флотационного обогащения хвостов переработки медно-цинковых колчеданных руд обеспечивается за счет применения гидрофобного полимера для улучшения флотации шламов и совместного применения бутилового ксантогената и тионокарбамата для повышения флотируемости сульфидов меди и цинка.
Апробация работы. Результаты исследований, приведенные в диссертационной работе, докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка» 1999, 2008; Международных совещаниях «Плаксинские чтения», 2002, Чита; 2003, Петрозаводск; 2005, Санкт-Петербург; Международной научно-технической конференции «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья с извлечением благородных металлов», Екатеринбург, 2004; 23-м Международном конгрессе по обогащению полезных ископаемых, г. Стамбул, 2006 г.; Международном симпозиуме по физико-химическим проблемам обогащения полезных ископаемых, Вроцлав (Польша), 2004 г.; VI Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2007 г.).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 18 работах, в т.ч. в 5 публикациях в изданиях, рекомендованных ВАК России.
Структура работы и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников, 2 приложений. Диссертация содержит 134 страницы машинописного текста, 33 рисунка, 16 таблиц, библиографию из 123 наименований.
Личный вклад автора заключается в проведении аналитического обзора научно-технической информации о составе, свойствах и технологиям переработки хвостов флотационного обогащения медно-цинковых руд, в выполнении экспериментальных и теоретических исследований селективной флокуляции, адсорбции реагентов и флотации, в разработке практических рекомендаций по технологии переработки отходов обогащения медно-цинковых руд и в оценке ее экономической эффективности.
Особенности технологических свойств хвостов обогащения медно-цинковых колчеданных руд
Техногенное сырье требует значительно меньших затрат на добычу, дробление и измельчение. Вовлечение его в переработку сокращает затраты на поддержание хвостохранилищ. Кроме того переработка сульфидсодержащего сырья позволит снизить нагрузки на окружающую среду [4].
Пиритные хвосты обогащения относятся к третьему классу опасности, поскольку содержат недоизвлеченные основные и попутные металлы, которые в процессе хранения отходов переходят в растворимые соли и попадают в грунтовые воды [5].
Огромные объемы накопленных хвостов обогащения создают серьезные экономические и экологические проблемы в горно-промышленных районах. Особенно остро эти проблемы стоят на Урале, где сосредоточена половина месторождений меди и треть месторождений цинка России и поэтому образовалось множество техногенно-минеральных; объектов. На: ведущих предприятиях по обогащению медьсодержащего минерального сырья объемы накопленных флотационных хвостов в, уральском регионе превышают 200 млн т, на Урупском FOKe в Ставрополье -10 млн т (таблица. 1) [6 - 15]. Только в Свердловской области накоплено свыше 96 млн т хвостов обогащения медно-цинковых руд, наибольшее количество которых - 39 млн. т - в хвостохранилище обогатительной фабрики Кировградского МПК 29 млн тна-фабрике СУМЗа, 25 млн т на фабрике Красноуральского МПК [9,14].
Для Урала наиболее характерны пиритные хвосты, отличающиеся повышенным содержанием металлов и серы. По минеральному составу большинство хвостохранилищ . сходно в той части, которая касается минеральных составляющих. Основные рудные минералы представлены пиритом, халькопиритом и сфалеритом, нерудные - кварцем, серицитом, кальцитом.
Как. видно из приведенных в таблице 1 данных, содержание меди в хвостах изменяется от 0j5% на Бурибаевском РУ и ЗАО "Ормете" до 0,08% на Турьинской и Пышминской фабриках, цинка-от 1,8% на "Ормете" до 0,01% на Турьинской фабрике [6:7,10,11]. Таблица 1 - Запасы меди и цинка в хранилищах хвостов обогащения медно-цинковых руд
Из поступающих на обогащение медно-цинковых руд теряется более 10 % меди и цинка, содержавшихся в сырье, 30-35 % серы, 20-30 % золота, серебра и селена, 40 % теллура, 50-60 % висмута, молибдена, галлия, таллия и германия. Накопленные хвосты обогащения медно-цинковых руд Урала в среднем содержат 0,2-0,4% Си, 0,3-0,6 Zn, 25-43 S, более 30% Fe, до 1,7 г/т Аи, 20 г/т Ag; медных руд - до 0,47% Си, 1,1% Zn, 50% S, до 1,4 г/т Аи, 14 г/т Ag [12,15]. Содержание цинка и благородных металлов в хвостохранилищах Южного Урала сопоставимо с содержанием их в рудах некоторых первичных месторождений. Для многих хвостов характерно присутствие значительного количества благородных, редких и рассеянных элементов (In, Ga, Ge, Ті, В і, Те и др.) [8-11,14,16].
По ориентировочным оценкам геологов, суммарная ценность полезных компонентов в сырье техногенных месторождений, сопоставима с оценкой потенциальных ресурсов минерального сырья в недрах СНГ и более чем в 4 раза превышает цену идентифицированных ресурсов или всех известных запасов в недрах, которые пока не используются [17].
Таким образом, запасы медно-цинкового сырья в техногенных месторождениях сопоставимы с запасами первичных руд. Учитывая масштабы потерь цветных металлов в процессе обогащения, истощение запасов и снижение качества руд, хвосты обогащения можно рассматривать как дополнительный источник полезных ископаемых, несмотря на более низкое по сравнению с рудой содержание в них ценных компонентов. Вовлечение их в переработку позволит расширить сырьевую базу страны и снизить техногенную нагрузку на окружающую среду.
Отечественные медно-цинковые предприятия, перерабатывают тонковкрапленные руды, поэтому наибольшие потери металлов, обусловленные сростками сульфидов меди, цинка и железа, приходятся на пиритные концентраты и пиритсодержащие хвосты вследствие недостаточной контрастности свойств, неполного раскрытия минеральных зерен. В среднем по уральскому региону они достигают 15% по Си и 30% по Zn [18]. Потери благородных металлов составляют 50-70% [19]. Имеют место значительные потери цинка (10-40%) с медным концентратом, которые связаны в основном со шламовыми частицами.
Для удовлетворительного раскрытия сложных тонких сростков необходимо измельчение руды до 90-95% класса -44 мкм [19, 20]. При такой тонине помола флотационное питание будет содержать 70-75% класса -20 мкм, извлечение из которого в пенный продукт обычно снижается на 10-30% по сравнению с флотацией материала крупностью -100+44 мкм. Кроме того, даже в материале крупностью -10 мкм наблюдается присутствие сложных сростков сульфидов перечисленных металлов. В пиритсодержащих хвостах доля халькопирита в виде сростков составляет до 60-70%, сфалерита - 65-73%.
Гранулометрические характеристики находящихся в хвостохранилищах отвальных хвостов обогащения уже близки к этим показателям (таблица 2), а при использовании доизмельчения для раскрытия минеральных сростков крупность снизится еще больше.
Для медно-цинковых руд Урала (Учалинского, Гайского и других месторождений) установлено, что в классе -20 мкм сростки медных минералов с пиритом и сфалеритом составляют от 40 до 100% [13, 20, 21]. Содержание тонких классов крупности (менее 40 мкм) в хвостах Учалинского ГОКа, перерабатывающего труднообогатимые колчеданные медные и медно-цинковые руды Учалинского, Узельгинского и Молодежного месторождений, достигает 80%, из которых доля класса -10 мкм составляет половину. При максимальной крупности отвальных хвостов обогащения 350 мкм с материалом -40 мкм теряется от 38 до 55% меди (около 98 тыс. т) и от 43 до 57% цинка (более 200 тыс. т), причем 30-40%) от этих потерь приходится на класс -10 мкм [18, 22,23]. Цинк в медном концентрате на 65-70% представлен свободными зернами сфалерита размером 2-10 мкм. Медь в цинковом концентрате теряется в виде сростков халькопирита с пиритом, 60-65% которых имеют размеры также в интервале 2-10 мкм. Имеет место «концентрация»
Хвосты обогащения Урупской обогатительной фабрики
Применение в качестве флокулянта ксантогената крахмала с поперечными связями и степенями замещения 0,2-0,4 при обогащении низкосортных тонковкрапленных руд и селективном обесшламливании было исследовано на чистых образцах ковеллина, халькозина, пирита, пирротина, халькопирита, борнита, сфалерита, галенита и молибденита крупностью -20 мкм [76]. При флокуляции средний размер флокул всех минералов кроме борнита составил от 0,5 до 3 мм, для борнита - 0,5-1 мм с последующим агрегированием флокул в течение 3-5 минут перед осаждением до крупности 7-8 мм. Лучшая флокуляция по скорости и качеству наблюдалась для ковеллина, борнита, пирита и сфалерита; кварц не флокулировал. Выделенный путем декантации, промывки и разделения в пластинчатом отстойнике из системы борнит-кварц продукт содержал 76-92% борнита при извлечении 60-65%. Предполагаемый механизм флокулирующего действия этого флокулянта объясняется образованием ковалентной связи между функциональной группой ксантатной составляющей и металлом кристаллической решетки на поверхности свежеизмельченного минерала, в частности борнита, ковеллина, халькопирита, пирротина и галенита.
Наиболее универсальный способ предложили Дж. Рубио и Дж. Китченер [61]. Он заключается в использовании гидрофобного взаимодействия между углеводородными цепями полимерных флокулянтов и гидрофобной минеральной поверхностью. Это позволяет обеспечить различия в свойствах поверхности минералов с помощью реагентов-собирателей. Использование этого принципа, по мнению авторов, дает простой, дешевый и широко применимый метод селективного разделения шламов для многих типов руд, для которых разработана флотационная технология обогащения.
Возникновение гидрофобных взаимодействий может быть результатом электростатического притяжения вследствие поляризации, образования микропузырьков, изменения структуры водной прослойки, а также совместного действия этих и некоторых других факторов [77]. Силы притяжения между гидрофобными поверхностями существенно превышают силы Лондона-Ван-дер-Ваальса, и протяженность их действия достигает 50 — 100 нм.
Эффективность данного подхода продемонстрирована авторами на примере отделения хризоколлы и малахита от кварца, кальцита и доломита с помощью амилового ксантогената калия и частично гидрофобного полимера -полиэтиленоксида [61].
Следует отметить, что по данным Б.В.Дерягина, А.К.Лившица и В.Д.Самыгина ксантогенаты и в отсутствие полимерных флокулянтов обладают флокулирующим действием на галенит [78].
Сочетание собирателя - ксантогената и неспецифически действующего флокулянта - полиакриламида было использовано В.А.Бочаровым и др. [79] для селективной флокуляции сульфидов при дообогащении хвостов текущей переработки Гайской обогатительной фабрики. Опытно-промышленными испытаниями технологии глубокого обеднения хвостов установлено, что по схеме, включающей классификацию хвостов в трехпродуктовом гидроциклоне после предварительной обработки бутиловым ксантогенатом в количестве 5-10 г/т и полиакриламидом при дозировке 1-1,5 г/т, доизмельчения песковой фракции и дофлотацию сульфидов из грубого слива, удалось снизить потери меди - на 1-2%, цинка - на 2-3%, серы - на 5-7%.
В последние десятилетия повышенный интерес привлекает применение гидрофобных полимеров для агрегации тонких частиц природно гидрофобных компонентов. Полностью гидрофобные полимеры, получаемые эмульсионной полимеризацией, более удобны при практическом применении, чем флокулянты, выпускаемые в виде гелей, гранул и порошков, так как производятся в виде концентрированных эмульсий, требующих лишь разбавления перед применением. При этом исключаются трудоемкие и длительные операции растворения полимеров. Кроме того, недостатком обычных полимерных флокулянтов является большое содержание обеспечивающих их растворение в воде функциональных групп, что приводит к гидрофилизации поверхности минеральных шламов.
Впервые полностью гидрофобные полимеры были применены при флокуляции и флотации угольных шламов [72]. Полностью гидрофобный полимер FR-7 был испытан при селективной флокуляции угля. За три стадии флокуляции удалось снизить зольность сфлокулированного продукта с 10,6% для исходного материала до 3,5% при извлечении угольного вещества во флокулы 92,5% [80].
И.Н.Никитиным и др. было получено авторское свидетельство СССР на бутадиен-стирольный латекс, содержащий 5 - 55% стирола, 40 - 90% бутадиена и эмульгатор, в качестве селективного флокулянта при флотации угольных шламов [81]. Латексы СКС - 30 П и БС - 30 Ф были с успехом испытаны при флотации угольных шламов на Добровольской углеобогатительной фабрике [82] и фабриках Макеевского, Авдеевского и Енакиевского коксохимических заводов [83]. Дозировки латекса 0,2 - 0,3 кг/т обеспечивали увеличение скорости флотации и извлечения угля при некотором росте зольности концентрата.
Применение полностью гидрофобных полимеров в качестве собирателей при флотации угля позволяет получить более высокие показатели флотации, нежели применение аполярных реагентов [84]. Эффект гидрофобного взаимодействия природногидрофобного молибденита с полностью гидрофобным полимером был использован для повышения показателей флотации молибденита [85].
Флокулирующее действие полностью гидрофобного полимера определяется степенью гидрофобности минеральной поверхности, что может быть использовано для усиления контрастности свойств поверхности минералов при их разделении. Как отмечает Аттиа [80], гидрофобные и частично гидрофобные полимеры имеют наилучшие потенциальные возможности для селективной флокуляции частиц с природной или приданной им гидрофобностью поверхности.
Анализ выполненных исследований показал перспективы применения полностью гидрофобных и частично гидрофобных полимеров и необходимость детального изучения влияния гидрофобности минеральной поверхности на селективную флокуляцию частиц.
Современное состояние исследований по селективной флокуляции тонкодисперсного минерального сырья
Исследование кинетики флокуляции шламов проводилось по измерению светопропускания суспензии при длине волны 620 нм на спектрофотометре Specord М 400, снабженном компьютерной приставкой, в кювете толщиной 1 см при продолжительности записи показаний 200-300 сек., и регулировании светового потока с помощью жалюзей. Навеску тонкоизмельченного (— 5 мкм) минерала весом 100 мг перемешивали в течение 3 мин в водной фазе объемом 25 мл, переносили в кювету спектрофотометра и проводили измерения светопропускания от времени. Затем ту же пробу перемешивали в течение 3 мин. с собирателем - бутиловым ксантогенатом калия, снимали зависимость светопропускания от времени отстаивания, после чего в суспензию при перемешивании добавляли гидрофобный полимер, перемешивали 1 мин. и снова снимали зависимость светопропускания от времени. Исследовалось также влияние гидрофобного полимера на светопропускание суспензии в отсутствие собирателя и при различной щелочности среды.
Опыты по флокуляции проводились на сфалерите, пирите, халькопирите и кварце в дистиллированной воде (при естественном рН), в боратно-щелочном растворе и в сильнощелочной известковой среде.
Влияние концентраций бутилового ксантогената, гидрофобного бутадиен-стирольного сополимера и их сочетаний на флокуляцию сфалерита, халькопирита и пирита в области рН 6-7 показано на рисунках 13 и 14.
Бутиловый ксантогенат при небольших концентрациях (до 2 мг/л) не оказывает существенного влияния на светопропускание суспензии сульфидов. Все исследуемые сульфиды под действием собирателя образуют флокулы лишь при значительных, порядка 20-40 мг/л, концентрациях бутилового ксантогената. Полимер СКС-30 ОХ (0,4 мг/л) увеличивает светопропускание суспензии халькопирита и сфалерита, и в меньшей степени пирита. А в присутствии бутилового ксантогената 2 мг/л введение гидрофобного полимера оказывает более сильное флокулирующее действие на все сульфиды. Флокуляция шламов пирита протекает менее эффективно в присутствии гидрофобного полимера и требуется десятикратное увеличение расхода собирателя для последующей эффективной флокуляции гидрофобным полимером. 60
Исследование влияния расхода реагентов на флокуляцию (рисунок 14) показало, что гидрофобный полимер вызывает флокуляцию халькопирита и сфалерита при концентрациях 1 мг/л. Флокуляция пирита в этом интервале концентраций полимера существенно ниже, максимальное ее значение имеет место при концентрации более 2 мг/л. В присутствии небольших концентраций собирателя (2 мг/л) флокуляция сфалерита и халькопирита гидрофобным полимером возрастает, тогда как для пирита этот эффект наблюдается при значительно больших концентрациях бутилового ксантогената (40 мг/л) [87- 89].
Для суспензии сфалерита в известковой среде при рН 10,7 под действием бутилового ксантогената светопропускание практически не изменяется и составляет, соответственно, 10,9% при отсутствии собирателя и 11,1% при его дозировке 2 мг/л (рисунок 15). При введении 2 мг/л СКС-30 ОХ в отсутствие собирателя светопропускание составляет 22,1%, а при последовательной обработке собирателем и полимером в количествах по 2 мг/л каждого реагента -24,4%, т.е флокуляция сфалерита мало отличается от достигаемой с одним гидрофобным полимером. Флокулирующее действие гидрофобного полимера на сфалерит снижается в щелочной среде. „-20
Влияние бутилового ксантогената и СКС-30 ОХ на флокуляцию шламов сфалерита и пирита и щелочной среде: 1- 4 — сфалерит (известь, рН 11,1); Г- 4 - пирит (известь, рН 10,7); 1, Г - без реагентов; 2, 2 - 2 мг/л бутилового ксантогената; 3, 3 - 2 мг/л СКС; 4,-2 мг/л бутилового ксантогената и 2 мг/л СКС; 4 - 20 мг/л ксантогената и 2 мг/л СКС
Светопропускание суспензии пирита в щелочной известковой среде при рН 10,7 через 200 сек отстаивания составляло 13,2%, в присутствии 2 мг/л бутилового ксантогената - 12,1% и не изменялось при добавлении 2 мг/л СКС-30 ОХ (рисунок 15). Не возросло пропускание и при концентрации гидрофобного полимера 10 мг/л.
Таким образом, в щелочной среде, создаваемой известью, флокуляции пирита под действием гидрофобного полимера не происходит.
Агрегация шламов халькопирита и пирита в боратно-щелочном растворе, обеспечивающем рН после контакта с минералами от 9,6 до 10,4 соответственно, проводилась на минералах крупностью менее 63 мкм (содержание класса -0,02 мм+0 составляло 20-40%) после диспергирования шламов с помощью жидкого стекла (200 мг/л).
При обработке диспергированной суспензии раствором бутилового ксантогената калия установлено, что флокуляция халькопирита, характеризующаяся ростом светопропускания, наступает при концентрациях собирателя 30 мг/л и более. Для суспензии пирита флокуляция не происходила до концентрации бутилового ксантогената 500 мг/л (рисунок 16). Отсутствие флокуляции пирита обусловлено, по-видимому, теми же причинами, что и его депрессия при флотации.
Повышение эффективности флотации сульфидов шламовой части хвостов обогащения
Результаты исследований показали, что из хвостов обогащения руды Барсучий Лог может быть получен цинковый промпродукт с содержанием цинка 35,6%, меди 2,6%. Для этого необходимо обесшламливание хвостов по классу 10 мкм.
Из хвостов основной флотации после снижения рН до 8,3 подкислением серной кислотой был получен пиритный концентрат КСФ1 (содержание серы 52,2%) и хвосты, содержащие меди 0,09%, цинка 0,54% и серы 9,2%).
Вероятно, увеличение числа перечисток концентрата основной флотации песков гидроциклона обеспечит получение цинкового промпродукта с содержанием цинка 40% при извлечении около 20% от исходных хвостов обогащения медно-цинковой руды. На основе лабораторных исследований оценена эффективность доизвлечения цинка из хвостов обогащения предприятия «Ормет» по технологической схеме, включающей обесшламливание по классу -0,01 мм и флотацию песковой части с тремя перечистками цинкового концентрата. Расчет флотационного оборудования и оценки экономической эффективности проводился в соответствии с методиками, приведенными в работах [117, 118, 119] (приложение 1).
Переработка хвостов в объеме 500 тыс. т/год позволит дополнительно получить 2190 т/год цинка в виде цинкового продукта с содержанием цинка 36,5%. Прибыль от реализации этого продукта составит 1,826 млн руб. в год, а срок окупаемости проекта- 1,8 года.
Ранее было показано (таблица 10), что флотация шламовой части хвостов протекает неэффективно с весьма небольшой степенью обогащения и низким извлечением. Так, содержание меди и цинка в концентрате второй перечистки составило соответственно 1,3% и 4,46% соответственно при извлечении 5,8% и 4,9% от исходных хвостов при том, что эта фракция хвостов обогащена медью и цинком (0,82% Си и 2,56% Zn). Скорость флотации шламов, как показали исследования по флокуляции и флотации шламов сульфидных минералов (см. глава 3), можно повысить укрупнением частиц в результате их флокуляции с помощью гидрофобного полимера СКС-30 ОХ. Однако флоккулирующее действие гидрофобного полимера на сфалерит и халькопирит в 2-3,5 раза снижается в щелочной среде, что позволяет предположить низкую эффективность селективной флотации шламов в высокощелочной известковой среде. Опыты по флотации шламовой части хвостов при рН 12,2, создаваемой известью, в присутствии 400 г/т бутилового ксантогената и 133 г/т СКС-30 ОХ показали небольшое улучшение кинетики флотации. Однако показатели обогащения шламовой фракции при использовании гидрофобного полимера оставались такими же низкими, как и в случае флотации одним бутиловым ксантогенатом.
Исследована возможность коллективной флотации всех сульфидов в нейтральной или слабощелочной среде в присутствии гидрофобного полимера СКС-30 ОХ из шламовой фракции хвостов. Ввиду окисленности пробы для восстановления флотируемости сульфидов подавался сернистый натрий (200 г/т).
Флотация велась при рН 8,5 бутиловым ксантогенатом (200 г/т) в присутствии вспенивателя — метилизобутилкарбинола (50 г/т). Получен пиритный концентрат с содержанием серы 37,6% при извлечении от операции 32% и от исходных хвостов - 9,6%. Следует отметить высокий расход реагентов в шламовой флотации и низкую ее скорость. Добавка гидрофобного полимера СКС-30 ОХ в количестве 17 мг/л (133 г/т) позволила повысить выход концентрата с 24,8 до 31,7% и извлечение серы с 32% до 40% от операции. От исходных хвостов извлечение возросло с 9,6% до 12% при некотором снижении качества (с 37,6% до 36,8%) (таблица 12).
Представленные данные свидетельствуют о возможности повышения скорости флотации и извлечения серы из шламов исследуемой пробы хвостов обогащения медно-цинковой руды с помощью добавок гидрофобного полимера.
Полученный пиритный концентрат шламовой флотации может быть объединен с пиритным концентратом песковои флотации с получением кондиционного концентрата марки КСФ 1, при этом его выход составит 50%, содержание серы 48,6%, цинка 0,83%, при извлечении серы 68,3%.
В результате исследований, представленных в п.п. 4.1.1 и 4.1.2 разработана схема переработки текущих хвостов обогащения медно-цинковой руды, которая предусматривает отделение песковои части хвостов по классу 0,01 мм на гидроциклоне, основную цинковую флотацию песковои части в известковой среде ксантогенатом, три перечистки цинкового концентрата, флотацию пирита после подкисления хвостов основной цинковой флотации до рН 8,3 и коллективную флотацию сульфидов из шламовой части хвостов бутиловым ксантогенатом с добавкой гидрофобного полимера.
Оценка Уральской государственной горно-геологической академии эффективности предложенной технологии показала возможность получения кондиционного пиритного концентрата марки КСФ 1 и повышения извлечения цинка на 3,7% (приложение 2).
Более полное извлечение ценных компонентов из хвостов потребует применения комбинированной технологии, включающей обогатительные и гидрометаллургические процессы.
