CC BY
112
УДК 622.7 Е.Л. Чантурия
ФЛОТАЦИОННОЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО ПИРИТА НА ПРОДУКТЫ РАЗЛИЧНОГО КАЧЕСТВА
Семинар № 24
Введение
~И~Т отери золота при обогащении Ц- медно - цинковых колчеданных руд и составляют 40-90 %. Ранее проведенными исследованиями [1, 2] выявлено присутствие в руде Гайского месторождения медно-цинковых золотосодержащих колчеданных руд четырех минералоготехнологических разновидностей пирита, различающихся между собой габитусом, содержанием золота и других примесей, формами вхождения золота (таблица). Четвертая минералого - технологическая разновидность пирита представляет собой зерна пирита с включениями самородного золота и характеризующиеся высоким его содержанием (от 9 г/т до 1650 г/т при среднем значении 93 г/т). Изменения содержаний золота и серебра в пирите этой разновидности находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. Крупность частиц самородного золота, обнаруженного в пирите составляет 2-7 мкм. Частицы золота
такой крупности не могут быть раскрыты при измельчении (рис. 1).
Массовая доля пирита этой минерало-го-технологической разновидности в общей массе пирита составляет 14.6 %, массовая доля золота, связанная с ней составляет 85 % от всего золота, ассоциированного с пиритом. Пирит этой группы, даже в тонких классах крупности -0,074 мм, находится в сростках со сфалеритом, и многие зерна находятся в тонком срастании с кварцем (пропитка). Полученная информация позволила предположить, что высокие потери золота, наблюдаемые при переработке колчеданных медно -цинковых руд связаны с этой разновидностью пирита. И, если до сих пор все потери золота с пиритом при переработке таких руд относили к потерям "неизбежным", то в настоящее время этих потерь можно избежать, если извлечь пирит с высоким содержанием золота в отдельный продукт и направить его на переработку по специальной технологии [3].
Минералого - технологические разновидности пирита Гайского месторождения
Диапазон содержания Au в пирите, г /т Выход пирита (массовая доля), % Содержание элементов, ррт (г/т) Распределение Аи (массовая доля), %
Со АЭ А& Те Аи,
< 0,5 0Д 129,56 169,37 57,08 3,881 9,650 0,30 0,004
0,5 - 1 15,2 210,78 830,32 474,260 4,933 0,302 0,89 0,842
1 - 5 70,0 203,42 1561,99 1474,206 15,514 17,674 3,32 14,427
> 9 14,6 106,66 2798,85 2084,408 34,268 5,703 93,34 84,727
Среднее 100,0 15,3 100,0
В настоящее время Гайская ОФ стабильно работает по схеме коллективно -селективной флотации, предусматривающей выделение "медной головки", коллективную флотацию сульфидов в коллективный медно - цинково-пиритный концентрат, выделение из него медно - цинкового концентрата в пенный продукт и получение пиритного концентрата камерным продутом (хвосты медно-цинковой флотации), последующую селекцию медно
- цинкового концентрата с получением цинкового концентрата камерным продуктом. Схема может включать в себя гравитационный узел для выделения свободного золота из продуктов измельчения с использованием конусных гидроциклонов и гравитационных столов, слив которых поступает на флотацию. Принято считать, что благородные металлы извлекаются в медный, цинковый и пиритный концентрат, соответственно извлечению в концентраты золотосодержащих сульфидов и свободного золота флотационной крупности.
Однако В.А. Бочаров подчеркивает, что, "на основании данных неоднократных опробований технологических про-цессов обогатительных фабрик, распределение золота по продуктам обогащения суль-
Рис. 1. Зерна самородного золота (белое) в пирите (серое) Гайского месторождения. Масштабная
линейка 20 мкм
фидных, медных и медно -цинковых руд, определяется степенью извлечения в них пиритной серы, которая, в свою очередь, зависит от схемы и режима флотации и, прежде всего, рН среды и концентрации депрессирую-щих ионов" [4].
Из вышесказанного можно зак-лючить, что сульфидное золото "идет" с пиритом, но не со всей его массой, а с частью пирита с повышенным содержанием золота. Куда выделяется эта часть пирита, там концентрируется и золото.
Расчет по данным, представленным ОАО "Гайский ГОК" (при содержании золота в руде 1,5 г/т) показывает, что потери золота от исходной руды
- с общими силикатными хвостами (выход 60 %) могут колебаться от 10 % при содержании Аи в хвостах 0,25 г/т и до 44 % при содержании Аи г/т.
- с пиритным камерным продуктом (хвостами медно - цинковой флотации) при их выходе 15 % могут колебаться от 7% при содержании Аи 0,7 г/т и до 23 % при содержании Аи 2,3 г/т.
Общие потери золота могут колебаться, соответственно, в диапазоне 20 % - 70 % от исходной руды, т. е извлечение золота колеблется от 80 до 30 %.
В целом, можно уверенно утверждать, что потери золота при переработке руд определяются пиритом, как в коллективных хвостах, так и в хвостах медно - цинковой флотации.
Дальнейшие исследования проводились с целью
• выявления причин потерь пирита с высоким содержанием золота (9 г/т и бо-
лее) по существующей технологической схеме;
• установления возможности и условий для селективного флотационного выделения минералого-техно-логической разновидности пирита с повышенным содержанием золота из общей его массы для дальнейшей переработки по специальной технологии;
• снижения потерь золота при обогащении медно - цинковых руд на Гайской ОФ и повышение комплексности их переработки.
Объекты и методы исследования
Исследования проводились на моно-минеральных пиритных продуктах, выделенных из концентрата гравитационных столов (106.8-116.2 г/т Аи и 30.8-26.7 г/т Ag) Гайской обогатительной фабрики путем их обогащения (доводки) гравитацио-ными, магнитными и электрическими методами.
Изучение проводилось с использованием оптической микроскопии, недеструктивного пленочного структурного травления, сканирующей электронной микроскопии (8БМ), энергодисперсионного и рентгеноспектрального микроанализов, метода определения удельного сопротивления и термоЭДС, гравитации, магнитной и электрической сепарации, флотации, инструментального нейтронноактивационного анализа (ИНАА), атомно -адсорбционного анализа.
Флотация пирита проводилась бутиловым ксантогенатом (БКс).
Результаты исследований
Результаты проведенных исследований показали, что флотация пирита в условиях щелочности среды (рН 10, создаваемое известковым молоком), приближенных к реальным условиям коллективной сульфидной флотации предприятия (рН 9 -10 , 200 -260 СаО св.) приводит к депрессии пирита с высоким содержанием золота и переходу его в камерный продукт (рис. 2) и, соответственно, в условиях фабрики, в отвальные хвосты.
С повышением концентрации БКс и увеличением выхода пирита в пенный продукт, содержание золота в камерном продукте флотации, и, соответственно, его извлечение, возрастает. В результате в камерном продукте может быть сконцентрирован пирит с высоким содержанием золота до 333-564 г/т Аи при извлечении золота 98-99 %. Полученные результаты свидетельствуют о весьма высоких потерях сульфидов и, в частности, пирита в процессе коллективной медно - цинково-пиритной флотации.
Предусмотренная на предприятии операция контрольной флотации хвостов с возвратом концентрата в голову процесса позволяет доизвлечь часть сульфидов меди, цинка и пирита, оставляя пирит с повышенным содержанием золота в камерном продукте.
Для извлечения металлов и серы из хвостов коллективной флотации Гин-цветметом совместно с Унипромедью и Гайской обогатительной фабрикой разработана и внедрена технология с использованием трехпродуктового гидроциклона. По этой технологии "коллективные хвосты поступают на дофлотацию сульфидов при рН 9 - 10,5, создаваемом известью в начале коллективного цикла. Новым в данной технологии является применение модифицированных реагентов - собирателя ксантогената с электролитом (расход 10-15 г/т) и подкисляющего активатора на основе фосфорсодержащей медной соли для флотации пассифированных известью сульфидов (расход - до 50 г/т). После дофлотации сульфидов потери меди снизились на 1,6-2,2 %, цинка - на 2 - 8 %, серы - на 2,3-20,5 %" [5].
Как упоминалось выше, содержание пирита в коллективных хвостах колеблется от 5 до 10 %, т. е. от 3 до 6 % от исходной руды, а содержание золота в них от 0, 25 до 1,5 г/т. По - видимому, столь незначительное содержание пирита в коллективных хвостах не привлекало к нему должного внимания.
■ выход камерного продукта извлечение золота в камерный продукт содержание золота в камерном продукте содержание мышьяка в камерном продукте содержание серебра в камерном продукте
и
К
К
<и
и
ч
и
со
К
«
о
й
Л
и
5 10 14
Концентрация БКс, мг/л
0
Рис. 2. Результаты флотации мономинеральной фракции пирита в щелочной среде (рН 10), создаваемой известковым молоком, при различных концентрациях бутилового ксантогената в пульпе
Между тем расчеты показывают, что при содержании общего золота в хвостах 1,1 г/т, пиритного золота 0,74 г/т, выходе хвостов от руды 60 % и содержании в них пирита 5,1 %, содержание золота в таком пирите составляет 14,5 г/т. Этот пирит по содержанию в нем золота и выходу (около 10 % в пересчете на пирит в руде) вполне соответствует четвертой минералого -технологической разновидности пирита гайского месторождения (таблица). Кроме того, содержание золота в этом пирите сопоставимо со средним значением содержания золота в пирите руд Гайского месторождения, перерабатываемых на ОФ, полученном при его минералого - технологическом изучении (таблица): 15,3 г/т. При этом следует иметь ввиду, что данные по среднему содержанию золота в пирите по месторождению при минералого - технологическом изучении могут быть завышены из - за необходимости отбора зерен из богатого по золоту гравитационного концентрата фабрики.
Потери золота в отмеченных условиях при содержании золота в исходной руде 2 г/т могут составить:
- с коллективными хвостами от исходной руды - 33 %;
- с пиритом коллективных хвостов от исходной руды - около 22,2 %;
- в пересчете на пирит (при среднем содержании золота в пирите исходной руды по данным минералогического и фазового анализов 1, 8 г/т) - около 82 %.
Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют сде-лать вывод о возможности разделения пирита флотацией ксантогенатом в щелочной среде, создаваемой известковым молоком, на различные по содержанию золота минера-лого-технологические разновидности.
Пирит с высоким содержанием золота выделяется камерным продуктом 333-564 г/т при выходе продукта 40-20 % и извлечении в него золота 99-98,7 %.
Можно также заключить, что значительные потери золота при переработке
выход пирита в пенный продукт О извлечение золота в пенный продукт
□ содержание золота в пенном продукте
X содержание золота в камерном продукте
““ “ Логарифмический (выход пирита в пенный продукт)
ей
Н
К
а
к
с
«
о
й
2
РР
80
60
'40
20
600
500
400
300
200
100
0
и
к
15 ^ * и а 3 « < о О
0 6 8 10 12 14
Концентрация БКс, мг/л
0
Рис. 3. Зависимость выхода пирита в продукты флотации, содержания и извлечения в них золота от концентрации бутилового ксантогената (рН 5,4)
руд происходят в одном из основных узлов существующей технологической схемы - коллективной сульфидной флотации. Пирит с наиболее высоким содержанием золота остается в камерном продукте и теряется с текущими хвостами фабрики.
В хвостах коллективной флотации ОФ теряется от 10 до 20 ' пирита, причем на дальнейшее обогащение в составе коллективного сульфидного концентрата поступает пирит уже обедненный по золоту. Дальнейшая селекция коллективного мед-но - цинкового концентрата от пирита осуществляется в еще более щелочной среде, создаваемой известью (рН 12 и более), что приводит к полной депрессии пирита всех минералого-технологических разновидностей и получению пиритного продукта хвостами медно-цинковой флотации. Дальнейшее разделение пиритного продукта на различные по содержанию золота фракции возможно только после предварительной десорбции реагентов и обновления поверхности пирита.
Для выявления возможности разделения различных по содержанию золота ми-нералого-технологических разновидно-
стей пирита было изучено поведение пирита при флотации в кислой среде (рН 5,4), создаваемой раствором соляной кислоты (рис. 3).
При концентрации БКс 6 мг/л пирит с высоким содержанием золота переходит в пенный продукт с выходом 32, 85 ', содержанием золота 491,88 г/т и извлечением золота 99 %. Камерный продукт флотации содержит 2,11 г/т золота. Дальнейшее увеличение концентрации БКс приводит к равномерному повышению выхода пенного продукта, что вполне согласуется с классическими представлениями о флоти-руемости пирита в кислой среде, но пирит с повышенным содержанием золота концентрируется в камерном продукте. Содержание золота в камерном продукте повышается, и при концентрации БКс 10 мг/л и 14 мг/л составляет 324 г/т и 367 г/т соответственно при извлечении золота в камерный продукт 64,3 % и 72 %, т.е. пи-
Рис.5 . Зависимость выхода пирита в к амерный продукт и содержания в нем золота от концентрации носителей электронов
д
о
хы
ы
т
80 70 60 50 40 30 20 10 0
2,6 - 10- 4,04 - 10- 4,60 - 10- 4,8' 14 14 14
Концентрация носителей электронов, п(е)/см3
- 1000 800 600 400 200 0
) - 1014
х
I
о.
О)
ч
о
о
концентрация носителей электронов, п(е)/см3
выход пирита в камерный продукт
■содержание золота в камерном продукте
■ Линейный (выход пирита н камерный продукт)
Линейный (содержание золота в камернпоимрита в продукте)
продукт)
рит с повышенным содержанием золота переходит в камерный продукт флотации. Таким образом, при рН 5,4 и концентрации бутилового ксанто-гената до 6 мг/л возможно выделение пирита с повышенным содержанием золота в пенный продукт.
Изучение электрофизических параметров продуктов флотации мономине-ральных фракций пирита показало, что все исследованные образцы обладают электронной проводимостью п - типа, но количественные значения электрофизических параметров пирита, выделенного в пенный и камерный продукты флотации, различны.
С увеличением концентрации носителей, (в данном случае электронов),
уменьшается выход (извлечение) пирита в пенный продукт (рис. 4) и увеличивается -в камерный продукт (рис. 5). Это явление не зависит от рН среды и объясняется наличием свободных электронов в объеме
минерала, что повышает его электрохимический потенциал в отрицательную сторону, затрудняя переход электронов из жидкой фазы в твердую. В данном случае, затрудняя адсорбцию анионов ксантогената на поверхности пирита.
Полученные результаты полностью согласуются с данными, полученными ранее на сульфидных минералах другими исследователями [6]. Очевидно, разница в концентрации носителей связана с различием в концентрации донорных (Со, N1) и акцепторных (Аб, 8Ъ) примесей в пирите камерного и пенного продукта.
Для содержания золота в пирите пенных и камерных продуктов флотации в сравнении с выходом наблюдается обратная зависимость от концентрации носителей: в пирите пенного продукта с возрастанием концентрации носителей содержание золота равномерно возрастает, а в пирите камерного продукта - падает (рис. 4, 5).
Основные итоги исследования:
Установлена возможность выделения пирита с повышенным содержанием золота (более 9 г/т) с включениями самородного золота крупностью 2 - 7 мкм:
• в пенный продукт флотации в кислой среде (рН 5,4) при концентрации БКс до 6 мг/л
• в камерный продукт флотации в щелочной среде (рН 10), создаваемой известью при концентрации БКс 5 - 15 мг/л.
• богатые золотом продукты флотации могут содержать до 500-600 г/т золота при его извлечении 99 %. "Бедные" продукты флотации содержат около 2 -2,5 г/т золота.
• характеристики полученных
фракций пирита близки по содержанию золота и других элементов примесей к соответствующим характеристикам выделенных ранее и вышеупомянутых минера-лого-технологических разновидностей пирита Гайского месторождения.
Выводы
С экономической и технологической точек зрения, для снижения потерь золота при переработке медно - цинковых колче-
данных руд на Гайской ОФ, наиболее целесообразно:
• вести коллективную медно - цинково - пиритную флотацию при повышенной щелочности среды с использованием извести для депрессии пирита с повышенным содержанием золота и перевода его в коллективные хвосты с последующим до-извлечением в отдельном цикле без возврата продуктов обогащения в основной цикл;
• Доизвлечение пирита и перешедших с ним в коллективные хвосты сульфидов меди и цинка может быть осуществлено в отдельном цикле по технологии, предусматривающей использование трехпродуктового гидроциклона с последующей флотацией доизмельченных песков и среднего слива. Флотация должна осуществляться в кислой среде (рН 5,4 - 5,6) при концентрациях ксантогената до 6 мг/л. Полученный в результате обогащения сульфидный продукт должен не объединяться с продуктами обогащения основного цикла, а направляться на переработку по специальной технологии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия Е.Л., Кринов Д.И., Бортников. Н.С. // Горный информационно - аналитический бюллетень, 2004, № 7. - С. 309-315.
2. Чантурия Е.Л., Бортников Н.С., Кринов Д.И. Керзин А.Л. О взаимосвязи внутреннего строения, химического состава, и технологических свойств пирита на примере Гайского месторождения. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, №3, 2005, с.90-98.
3. Использование мощных электромагнитных импульсов в процессах дезинтеграции и вскрытия упорного золотосодержащего сырья / В.А. Чантурия, И.Ж. Бунин, В.Д. Лунин и др. // ФТПРПИ. - 2001. - № 4.
4. Бочаров В. А., Игнаткина В.А., Лапшина Г.А., Хачатрян Л.С. Особенности извлечения золота из золотосодержащих сульфидных руд, 2004, с 297-301
5. Бочаров В.А., Рыскин М.Я.. Технология кондиционирования и селективной флотации руд цветных металлов. - М.: Недра,1993.
6. Шафеев Р.Ш. Взаимосвязь полупроводниковых свойств минералов с действием флотационных реагентов. Флотационные свойства полупроводниковых минералов. - М.: Недра, 1966, с 10 - 24.;
7. Плаксин И.Н., Р.Ш. Шафеев, Матвеев Ю.Н. О взаимосвязи электрофизических и электрохимических параметров реального кристалла. Флотационные свойства полупроводниковых минералов. - М.: Наука, 1966, с. 24 - 28.;
8. Чантурия В.А. Электрофизические параметры и адсорбционная способность минералов. Флотационные свойства полупроводниковых минералов. - М.: Наука, 1966, с. 28 - 32;
9. Шафеев Р.Ш., Саградян А.Л., Абрамян С.А., Исаакян Р.И. Исследование электрофизических параметров сульфидных минерало Армянской ССР (молибденит, халькопирит, пирит) Известия АН Армянской ССР, Науки о Земле, 2, 52 -59, 1970.
■ Коротко об авторах -----------------------------------
Чантурия Е.Л. - Московский государственный горный университет.
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор
Название работы
Специальность
Ученая степень
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ им. Г. В. ПЛЕХАНОВА
ЯНКИЛЕВИЧ Обоснование эффективной технологии 25.00.15 к.т.н.
Светлана экологически чистого скважинного отбора
Валентиновна микробиологических проб из подледнико-
вых водоемов
