CC BY
69
А.А. Лавриненко, Л.М. Саркисова, Э.А. Шрадер, В.В. Чихладзе, Я М. Шимкунас, 2013
УДК 622.765
A.А. Лавриненко, Л.М. Саркисова, Э.А. Шрадер,
B.В. Чихладзе, Я.М. Шимкунас
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ СУЛЬФИДОВ ИЗ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД
Проведено исследование технологических свойств отвальных хвостов обогащения богатой медно-никелевой руды. Установлена возможность флотационного извлечения из отвальных хвостов до 75 % сульфидов и сопутствующих им благородных металлов и достигнуто снижение содержания серы до 2—3 % в материале, идущем на приготовление закладочной смеси. Показана эффективность применения гидрофобного полимера при флотации шламовой части хвостов обогащения. Ключевые слова: медно-никелевая руда, хвосты обогащения, металлы платиновой группы, флотация пирротина, шламы, гидрофобная флокуляция.
При обогащении медно-нике-левых руд на Талнахской обогатительной фабрике (ТОФ) по селективно-коллективно-селектив-ной схеме в никель-пирротиновом цикле выделяются отвальные хвосты, состоящие в основном из минералов породы [1]. С учетом минерального и гранулометрического составов, большого объема выхода отвальные хвосты могут применяться для приготовления низкомарочных составов и бесцементной закладки, которые в полном объёме покроют потребности рудников в закладке, заменяя специально добываемые на Норильском комбинате скальные породы [2]. Это позволит снизить затраты на закладочные работы и экологическую нагрузку на окружающую среду.
Ограничивающими факторами при использовании хвостов для закладки являются наличие в них шламовых частиц -10+0 мкм, содержание вред-
ной примеси — сульфидной серы и ценных компонентов (более 0,4 % никеля; 0,1 % меди; 0,3 г/т Р1; 0,75 г/т Рф 0,035 г/т Аи). В хвостах переработки богатых руд массовые доли меди и никеля близки к допустимым нормам, а благородных металлов и серы превышают их.
Исследовалась возможность снижения содержания сульфидной серы в отвальных хвостах обогащения богатой медно-никелевой руды путём флотации сульфидных минералов и сопутствующих им платиноидов в коллективный сульфидный продукт для последующей переработки.
Методами рентгенофазового, рент-гено-флюоресцентного, химического, ситового и седиментационного анализов, оптической микроскопии изучены вещественный и гранулометрический составы пробы отвальных хвостов переработки богатой руды и распреде-
ление сульфидной серы по классам крупности.
Минеральный состав материала хвостов, особенности морфологии зерен пирротина и его сростков с другими минералами изучались на искусственных аншлифах методом оптической микроскопии с помощью металлографического микроскопа OLYMPUS BX-51M в отраженном свете*. Общий вид хвостов представлен на рис. 1, а. По данным рентгенофазового и рентгено-флюо-ресцент-ного качественных анализов основными минералами хвостов являются нерудные минералы (около 75 %): слюда, кварц, хлорит, гипс, полевой шпат и глинистые минералы**. Рудная составляющая представлена магнетитом (до 13 %) и пирротином (до 12 %). Отмечено наличие единичных зерен пирита и халькопирита. Зерна пирротина практически не образуют сростков (рис. 16), в единичных случаях отме-
чаются сростки с пиритом, халькопиритом и оксидами железа (рис. 1в). Оксиды железа представлены магнетитом и хромитом.
Проба отвальных хвостов флотации богатых медно-никелевых руд содержит около 19 % шламовой фракции (-10+0 мкм) наиболее богатой по содержанию серы (табл. 1). В этой фракции сосредоточено около 36 % никеля, 26 % меди, 27 % серы и 16 % железа от общего содержания в хвостах. В процессе подготовки хвостов к закладке предусмотрено их обес-шламливание на гидроциклонах по классу -10 мкм и складирование сливов гидроциклонирования в шламо-хранилище. Применение хвостов флотации богатой руды для приготовления закладочного материала без предварительного выделения сульфидных минералов, в основном пирротина, приведет к потерям цветных металлов и рассеянных в сульфидах металлов платиновой группы (МПГ).
Таблица 1
Дисперсионный н химический состав пробы отвальных хвостов переработки богатой руды ТОФ
Класс крупности, мкм Выход, % Содержание S, % Распределение Sсульфид., %
общая сульфидная
+100 24,68 4,1 3,9 14,31
-100 +0 75,32 7,77 7,65 85,7
в том числе:
-100+40 25,86 6,3 6,34 24,39
+40 50,54 5,27 5,15 38,69
-40+0 49,46 8,49 8,34 61,31
в том числе:
-40+20 27,38 8,65 8,6 35,01
-20+10 3,19 7,1 6,9 3,27
-10+0 18,89 8,5 8,2 23,03
Исх. проба 100 6,87 6,73 100
*Выполнено инж. А.Н. Красновым в центре изучения природного вещества ИПКОН РАН.
"Выполнено к.т.н. А.В. Подгаецким в центре изучения природного вещества ИПКОН РАН.
Рис. 1. Микрофотографии приготовленных из пробы хвостов аншлифов (Ро — пирротин, Mt — магнетит, Сру — халькопирит):
а — общий вид; б — мономинеральное зерно пирротина; в — сросток пирротина, халькопирита и магнетита
Наиболее богата по содержанию сульфидов (свыше 8 % серы) фракция пробы хвостов обогащения богатой руды -40+0 мкм, составляющая примерно половину общей массы хвостов. В этой фракции сосредоточено наибольшее количество цветных металлов, железа и серы (около 62 % никеля, 54 % меди, 64 % серы и 56 % железа) (рис. 2). В связи с этим, основное внимание было уделено изучению возможности извлечения сульфидов и рассеянных в них МПГ именно из тонких фракций.
В качестве основного метода переработки хвостов был выбран метод флотации, как наиболее эффективный при разделении тонкодисперсных частиц сложного вещественного состава.
Оценка флотируемости отвальных хвостов проводилась в лабораторной механической флотомашине ФМ-1 с камерой объёмом 120 см3 при рН пульпы 8,2—8,5. Навеска твёрдого со-
ставляла 30 г, продолжительность флотации — 8 мин. В качестве собирателя использовался бутиловый ксантогенат, пенообразователя — МИБК.
В результате основной и контрольной флотаций исходной пробы хвостов при расходах собирателя 300 г/т в основную и 100 г/т в контрольную операции получен концентрат с содержанием сульфидной серы 19 % при извлечении 74 % и достигнуто снижение содержания сульфидной серы в хвостах с 6,65 до 2,3 % (табл. 2).
Извлечение серы во флотационный концентрат из тонкой фракции хвостов -40+0 мкм при расходе бутилового ксантогената 400 г/т составило 70 %, а её содержание — 19 % (рис. 3). В сульфидный концентрат извлекались и благородные металлы — платина и палладий, их содержание составило 2,1 и 2,5 г/т, соответственно.
Таблица 2
Результаты флотации исходной пробы хвостов ТОФ
Реагентный режим Продукты Выход, % Содержание ^сульфид % Извлечение ^сульфид*, %
Основная флотация: бут. ксантогенат-300 г/т МИБК — 50 г/т концентрат 18,18 22,45 61,35
Контрольная флотация: бут.ксантогенат-100 г/т МИБК — 50 г/т концентрат 7,5 11,50 12,95
Итого: Е концентрат хвосты исходная руда 25,68 74,32 100 19,24 2,3 6,65 74,30 25,70 100
Рис. 2. Выход классов и распределение серы, никеля и железа по классам крупности хвостов ТОФ
Рис. 3. Влияние расхода бутилового ксантогената на флотацию сульфидов из фракции -40+0 мкм пробы хвостов:
1 — выход сульфидного концентрата, 2 — извлечение сульфидной серы в концентрат, 3 — содержание серы в хвостах
4 ь
Время флотации, мин
Рис. 4. Влияние СКС-30 ОХ на флотацию сульфидов из фракции пробы хвостов -40 мкм: 1, 2 — выход концентратов; 3, 4 — извлечение серы в концентрат; 1,3 — без СКС-30 ОХ; 2,4 — 50 г/т СКС-30 ОХ
Введение операции контрольной флотации позволило получить при суммарном расходе бутилового ксантогената -500 г/т продукт с содержанием сульфидной серы 18 % при извлечении 79,8 % и снизить содержание серы в хвостах с 9,3 до 3,2 % (табл. 3).
Для повышения эффективности флотации шламовой фракции был применен способ селективной флоку-ляции гидрофобным бутадиен-стирольным сополимером СКС-30 ОХ, действие которого основано на гидрофобном взаимодействии с предварительно гидрофобизированной поверхностью минерала [3]. Эффективность этого способа была показана
Таблица 3
Результаты флотации фракции -40 мкм хвостов ТОФ
Реагентный режим Продукты Выход, Содержание Извлечение
% ^сульфид., % ^сульфид., %
Основная флотация: концентрат 29,4 20,6 65,1
бут. ксантогенат-300 г/т
МИБК — 50 г/т
Контрольная флотация: концентрат 11,9 11,5 14,7
бут.ксантогенат-200 г/т
МИБК — 50 г/т
Итого: объединенный концентрат 41,3 18,0 79,8
хвосты 58,7 3,2 20,2
исходная руда 100 9,3 100
ранее при флотации углей и хвостов медно-цинковых руд [4, 5].
При флотации шламовой фракции пробы хвостов установлено, что в присутствии 50 г/т СКС-30 ОХ улучшается кинетика флотации бутиловым ксантогенатом (50 г/т), возрастает выход сульфидного концентрата и извлечение серы в концентрат (рис. 4). Применение гидрофобного полимера СКС-30 ОХ при флотации шламовых фракции отвальных хвостов позволяет повысить эффективность флотации и снизить расход собирателя.
1. Храмцова И.Н., Гоготина В.В., Баскаева П.М., Кайтмазов Н.Г., Нафталь М.Н. Разработка технологии обогащения богатых и медистых руд с получением высококачественных медного и никелевого концентратов // Цветные металлы. — 2007. — № 7. — С. 32—37.
2. Малинин А.М., Хубулов О.Ю., Хуци-швили В. И. Состояние и перспективы закладочных работ Талнахских рудников // Цветные металлы. — 2007. — № 7. — С. 13—15
3. Rubio J., Kitchener J.A. New Basis for Selective Flocculation of Mineral Slimes. // Trans. / Inst. of Mining and Metallurgy. — Sec. C. Mineral Processing and Extractive Metallurgy 3 1977. — v. 86. — P. C96-C100.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Таким образом, проведенные исследования позволили установить возможность флотационного извлечения из отвальных хвостов обогащения медно-никелевых руд до 75 % сульфидной серы в концентрат, содержащий до 19 % серы (45 % пирротина) и снижение серы в хвостах до 2—3 % по схеме, включающей основную и контрольную операции при суммарном расходе бутилового ксантогената 400 г/т. В сульфидный концентрат флотации извлекаются также и благородные металлы — платина и палладий.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Вигдергауз В.Е., Шрадер Э.А., Сар-кисова Ё.М., Кузнецова И.Н., Дорофеев А.И. Оценка дальнодействующих взаимодействий между гидрофобными поверхностями применительно к флотации сульфидных минералов // Физико-технич. пробл. разраб. полезн. ископ., 2006. — № 5, С. 81—87.
5. Vigdergauz V.E., Schrader E.A., Ste-panov S.A., Kuznetsov V.L., Antonova E.A. Selective flocculation of coal and sulfide minerals by the emulsion of synthetic polymers. /Proc. III International Symposium "The use of polymers in mineral proccesing" Ed. Las-kowsky J.S., 1999.—P. 265—279. SШ
Лавриненко A.A. — доктор технических наук, зав. лабораторией, [email protected], Саркисова Л.М. — кандидат технических наук, [email protected], Шрадер Э.А. — кандидат технических наук, [email protected], Чихдадзе В.В. — кандидат химических наук, [email protected], Шимкунас Я.М. —магистр,
Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук.
