CC BY
113
------------------------------------- © Т.Н. Матвеева, Н.К. Г ромова,
2009
Т.Н. Матвеева, Н.К. Громова
ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ МЕРКАПТОБЕНЗОТИАЗОЛА ИДИТИОФОСФАТА ПРИ ФЛОТАЦИИAU- ИPT-СОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ*
Приведены результаты исследования сорбционных и флотационных свойств реагентов-собирателей — меркаптобензотиазола (МБТ), дитиофосфата (ДТФ) и Hostaflot М-91 по отношению к Аи-содержащим пиритам, РХ-содержащему пентландиту и пирротину. Методами УФ- и ИК-спектроскопии установлено, что комплексный реагент Hostaflot М-91 закрепляется на поверхности пирита в форме дибензотиазол дисульфида и соединений дитио-фосфата. Показано, что избирательная сорбция изученных реагентов является основанием для использования этих собирателей при разработке оптимальных режимов селективной флотации Аи- и РХ-содержащих руд.
Ключевые слова: флотация, Hostaflot М-91, меркаптобензотиазол, дитиофос-фат, ксантогенат, адсорбция, РХ- и Аи-содержащие минералы.
Для эффективного извлечения благородных металлов методом флотации в качестве реагентов-собирателей, могут быть предложены органические комплексообразователи, способные образовывать труднорастворимые в воде комплексные соединения с металлами.
2-Меркаптобензотиазол С7Н^№Н (МБТ) относится к классу гетероциклических азотсодержащих соединений и используется в аналитической химии как реагент для гравиметрического определения Ag(I), Аи(Ш), Си(11), В^Ш) и платиновых металлов, для фотометрического определения Р^1У), для экстракционного разделения платиновых металлов. Труднорастворимые в воде соединения состава Р^С7Н^^)4 относятся к классу внутрикомплексных соединений [1]. Р^С7Н^2^)4 хорошо растворим в хлороформе, имеет полосу поглощения с максимумом при 300 нм (е = 32500) и может использоваться для спектрофотометрического определения Р1
*Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ “Научная школа акад. В. А. Чантурия” НШ-2098.2008.5 и гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 08-05-00244
2-Меркаптобен-зотиазол легко окисляется NaClO, HNO2, H2O2 до нерастворимого в воде бис-(2,2-бензотиазолил) дисульфида (ди-бензотиазол дисульфид).
Соли диалкилдитиофосфорной кислоты (С2Н5О)2РSSН также образуют с рядом платиновых металлов внутрикомплексные соединения и количественно осаждают Pt из нейтральных и слабокислых растворов [2].
В качестве реагента-собирателя меркаптобензотиазол (МБТ) выпускается компанией Cyanamid (USA) под маркой R Aero-404 и используется при флотации окисленных минералов Pb и Cu, свободного тонкого Au, Cu-Zn и Cu-Mo руд [З]. Компанией Clariant выпускается реагент Hostaflot M-91, представляющий смесь мер-каптобензотиазола (МБТ) и дитиофосфата (ДТФ), который рекомендуется для флотации Cu минералов, благородных металлов, а также Au, асоциированного с пиритом.
Дитиофосфаты (ДТФ) с различной длиной и структурой углеводородного радикала выпускаются рядом компаний и используются при флотации Cu, Cu-Ni и Au руд как отдельно, так и в сочетании с ксантогенатом [З].
Цель работы - изучение сорбции меркаптобензотиазола (МБТ) и дитиофосфата (ДТФ) на Au-содержащих пиритах, Pt-содержащем пентландите и пирротине для определения наиболее оптимальных условий их применения в качестве селективных собирателей при флотационном извлечении Au и МПГ из комплексных руд.
Исследование сорбции реагентов - Hostaflot M-91, диизопропил- и диизобутил- дитиофосфатов (ДТФ) было выполнено с применением УФ-, ИК-спектрофотометрии и метода измерения электродных потенциалов на двух разностях золотосодержащего пирита, природной пентландит-пирротиновой смеси (Pn-Po) и пирротине. Химический состав минеральных проб приведен в таблице.
Величину адсорбцию реагента оценивали по его остаточной концентрации в жидкой фазе после контакта с минералом. УФ-спектры растворов снимали на спектрофотометре SHIMADZU UV-1700.
На У Ф-спектрах раствора реагента Hostaflot М-91 (рисунок 1 а, кривая 1) наблюдаются характеристические максимумы поглощения З18 нм, 229 нм и 20З нм, принадлежащие МБТ [4]. Концентрацию Hostaflot М-91 определяли при длине волны З18 нм по калибровочному графику. У Ф-спектры растворов Hostaflot М-91 до и по-
сле взаимодействия в течение 5 минут с золотосодержащими пири-тами различных месторождений изображены на рис. 1.
На УФ-спектрах жидкой фазы суспензий пиритов, обработанных раствором Hostaflot М-91 с исходной концентрацией 100 мг/л, отсутствуют характеристические максимумы МБТ (рис. 1, а, кривая 2,3), что свидетельствует о полной сорбции этого реагента минералами. В суспензии пирита (II) после перемешивания с раствором М-91 с исходной концентрацией 200 мг/л происходит значительное уменьшение оптической плотности жидкой фазы при 318 нм с 2,7 (разб.1:1) до 0,155 (рис. 1, а, кривая 4), остаточная концентрация реагента при этом составляет 5 мг/л.
Адсорбция Hostaflot М-91 на пиритах увеличивается с повышением его концентрации до 200 мг/л и достигает 3,9 мг/г, что составляет соответственно 97,5 % от исходного количества реагента.
Для идентификации соединений, образовавшихся на поверхности минерала после его контакте с реагентом твердую фазу суспензий пиритов (0,5 г) обработали гексаном (15 мл), в результате получили спектры, представленные на рис. 1, б. Как видно из рис. 1, б, кривая 1, в гексановый смыв с поверхности пирита холостого опыта переходит элементная сера, что подтверждают характеристические максимумы поглощения 265 и 278 нм. В гексановый смыв с пирита, предварительно обработанного М-91 (200 мг/л), переходит поверхностное соединение, на УФ-спектре которого наблюдаются пики при 271 и 224 нм (рис. 1, б, кривая 1). Полученные максимумы поглощения характерны для бис-(2,2-бензотиазолил) дисульфида (дибензотиазол дисульфида), спектр которого в гексане и четыреххлористом углероде представлен на рис. 2, а.
Таким образом, МБТ окисляется до нерастворимого в воде ди-бензотиазол дисульфида и в такой форме закрепляется на поверхности пирита. Также был снят ИК-спектр гексанового смыва с поверхности минерала на фурье-спектрометре «Инфралюм ФТ-801» (рис. 2, б). В коротковолновой области спектра наблюдаются полосы поглощения с наиболее выраженными пиками при волновых числах 667, 652, 645, 615, 576, 514 см-1.
1
л: 1
Рис. 1. УФ-спектры реагента Hostaflot M-91 до и после контакта с пиритами:
а - жидкая фаза б - гексановый смыв с твердой фазы
1 - исходный реагент 100 мг/л; 1 - пирит (II) без реагента;
2 - после контакта с пиритом (I); 2 - относительно гексана;
3 - после контакта с пиритом (II); 3 - относительно кривой 1.
4 - после контакта с пиритом (II) (200мг/л).
195,00 307,50 420,00
а б
Рис. 2. Спектры поверхностных соединений пирита, обработанного Hostaflot M-91: а - УФ-спектр дибензотиазол дисульфида в гексане (1) и четыреххлористом углероде (2) ; б - ИК-спектр гексанового смыва с поверхности пирита (I)
Концентрация реагентов, мг/л
Рис. 3. Изменение потенциала пиритного (II) электрода в растворе реагентов-собирателей
Согласно [5], пики в области 667-616 см-1 относятся к двойной связи P=S, 574-514 см-1 - одинарной связи Р^; 616-603 см-1 связи Ме^.
Было изучено влияние реагентов-собирателей на потенциал Аи-содержащего пирита (II), результаты экспериментов предс-тавлены на рис. 3. Бутиловый ксантогенат (ВиХ) активно взаимодействует с поверхностью пирита, о чем свидетельствует резкое падение значения потенциала минерала (от +110 до -65 мВ отн. х.с.э.) во всем интервале изменения концентрации собирателя. Наиболее интенсивно процесс адсорбции ксантогенат-ионов на поверхности пирита происходит при концентрации реагента, не превышающей 20 мг/л, при этом потенциал пирита переходит из положительной в отрицальную область значений. Последующее увеличение концентрации ксанто-гената до 100 мг/л сопровождается повышением абсолютных значений отрицательного заряда поверхности, однако скорость адсорбции становиться ниже в результате насыщения сорб-ционного слоя минерала.
Изменение потенциала пирита в растворе дитиофосфата при увеличении концентрации до 100 мг/л реагента не превышает 30 мВ, что свидетельствует о крайне невысокой величине адсорбции ионов дитиофосфата на поверхности пирита.
Характер изменения потенциала пирита в присутствии реагента Hostaflot М-91, представляющего смесь МБТ и дитиофосфата, указывает на адсорбцию данного реагента на поверхности минерала. Абсолютная величина снижения потенциала (80 мВ) в два раза ниже, чем в растворе ксантогената, что может проявиться в более селективном по сравнению с ксантогенатом собирательном действии этого реагента при флотации Аи-пиритных и комплексных руд.
Сравнительные результаты сорбции реагентов-собира-телей — бутилового ксантогената калия, Hostaflot М-91 и диизобутилди-тиофосфата натрия на пирротине и пентландит-пирротиновой пробе (Рп - Ро) при исходной концентрации реагентов 50 мг/л показали [6], что на пирротине наибольшая величина сорбции — 52 % от исходного количества реагента отмечается в случае бутилового ксан-тогената, а наименьшая — диизобутилдитиофосфата (11 %). Сорбция реагента Hostaflot М-91 занимает промежуточное положение (32 %) между ксантогенатом и дитиофосфатом благодаря наличию в его составе МБТ. При этом на Рп - Ро пробе ксантогенат сорбируется полностью (100 %), а сорбция реагентов Но^аГоЙ; М-91 и ДТФ составляет 88 и 82 %, что объясняется более низкой сорбционной способностью входящего в состав этой пробы пирротина.
Флотационные эксперименты, выполненные на пентландит-пирротиновой пробе, показали, что наибольший выход концентрата (57 %) происходит при использовании в качестве собирателя бу-тилксантогената (расход 100 - 150 г/т). В условиях применения реагента Hostaflot М-91 при тех же расходах выход концентрата составил 50 %, а при флотации изобутиловым дитиофосфатом — около 40 %. Снижение флотационной активности Рп - Ро пробы при использовании реагентов Hostaflot М-91 и ДТФ объясняется снижением флотируемости присутствующего в этой пробе пирротина.
Флотационные опыты на пирите (I) показали высокую флотационную активность минерала при расходе 100 г/т при подаче Hostaflot М-91 и ксантогената (рис. 4).
Расход, г/т
Расход, г/т
Рис. 4. Флотируемость пентландит-пирротиновой пробы (а) и пирита (II) (б) различньши собирателями
Минерал Содержание
г/т %
Au Pt Pd Ni Cu Fe S Oxide s
Пентландит- пирротиновая проба 0,15 0,9 7 16,3 4,7 42,9 32,6 3,2
Пирротин - - - 3,5 0,5 52,0 35,5 7,5
Пирит (I) 7 - - - - 39,3 43,7 16
Пирит (II) 40 - - - 0,26 41,25 47 12
При этом расходе реагентов различие во флотационном выходе пирита составляет 3-4 %.
В результате комплекса выполненного исследования установлено, что избирательная сорбция реагентов-комплексо-образователей Hostaflot М-91 и дитиофосфатов на Au-содержащих пиритах и Pt - Cu - Ni минералах по сравнению с ксантогенатом способствует повышению селективности флотации, что является основанием для использования их при разработке оптимальных режимов флотации комплексных руд, содержащих благородные металлы.
Авторы выражают благодарность научному сотруднику УРАН ИПКОНРАН, к.т.н. Куниловой И.В. за помощь, оказанную при получении ИК-спектров.
-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed. 1982, Vol. 20, No. Y.
2.Гинсбург С. И., Езерская Н. А., Прокофьева И. В., Федоренко Н. В., Шлен-ская В. И., Бельский Н. К. Аналитическая химия платиновых металлов. — М.: Наука, 1973.
3.Шубов Л. Я., Иванков С. И., Щеглова Н. К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья. Кн. 1. — М.: Недра, 1990.
4.Ломакина Л. Н., Яковская Е. К. Определение растворимости и константы кислотной диссоциации 2-Меркаптобензотиазола // Вестник Московского университета. — 1969. — № 5.
5. Thomas L.C. The identification of functional groups in organophosphorus compounds. 1974. Academic Press, London.
6. Матвеева Т.Н., Громова Н.К. Исследование сорбции меркаптобензотиазо-ла и дитиофосфата на Pt - Cu - Ni минералах в условиях флотации // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2007. — № 6. шгЛ
Matveeva T.N., Gromova N.K.
THE MAIN FEATURES OF MERCAPTOBENZOTHIAZOLE AND DITHIO-PHOSPHATE EFFECT DURING AURI- AND PLATINI-BEARING MINERALS FLOTATION
In the article the results of study of sorption and flotation properties of collector reagents - mercaptobenzothiazole (MBT), dithiophosphate (DTP) and Hostaflot M-91 applied to Au-bearingpyrites, Pt-containingpentlandite andpyrrhotite are discussed. It is determined by UV and IR-spectroscopy methods that complex reagent Hostaflot M-91 is adsorbed on pyrite surface as dibenzothiazole disulfide and dithiophosphate compounds. It is shown that the electoral sorption of the reagents studied is the basis for these collectors application in optimal regime of selective flotation of Au- and PMG-bearing ores.
Key words: flotation, Hostaflot M-91, mercaptobenzothiazole, dithiophosphate, xanthogenate, xanthogenate, auri- andplatini-bearing minerals.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------
Матвеева Т.Н. - кандидат технических наук, заведующий лабораторией ИПКОН РАН, e-mail: tmatveyeva@mail.ru
Громова Н.К. - научный сотрудник УРАН ИПКОН РАН, e-mail: gro-mova_nk@mail.ru
