Исследование взаимодействия сульфгидрильных собирателей с поверхностью сульфидных минералов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

© В.А. Игнаткина, В.А. Бочаров, Д.А. Алексейчук, 2013

УДК 622.765

В.А. Игнаткина, В.А. Бочаров, Д.А. Алексейчук

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СУДЬФГИДРИДЬНЫХ СОБИРАТЕЛЕЙ С ПОВЕРХНОСТЬЮ СУЛЬФИДНЫ1Х МИНЕРАЛОВ

Изложены результаты лабораторных исследований, направленных на исследование взаимодействия сульфгидрильных собирателей с поверхностью сульфидных минералов.Были проведены исследования, направленные на установление взаимосвязи флотируемости сульфидных минералов различными сульфгидрильными собирателями и адсорбции этих реагентов на минеральной поверхности от концентрации реагентов, значений рН среды, и выбор наиболее селективных реагентов. Было исследовано более 10 сульфгидрильных собирателей на мономинеральных фракциях сульфидов железа, меди, цинка и свинца. Наибольшую селективность по отношению к разделяемым сульфидам обеспечивает применение собирателей марки «Берафлот, которые относятся к модифицированным дитиофосфатам и имеют промышленное производство. Определены взаимосвязь флотируемости сульфидов с адсорбцией реагентов на поверхности, оптимальный диапазон рН при флотации, оптимальная концентрация реагентов, при которой достигается максимальное насыщение ими мономинеральной поверхности. Ключевые слова: сульфгидрильные собиратели, флотация, минерал, адсорбция, селективность, поверхность.

ГЗ ыбор технологических схем и ШЭ режимов обогащения руд цветных металлов зависит от физико-химических свойств рудных и породных минералов, слагающих конкретный технологический тип руды. Многие минералы, которые необходимо разделить, с выделением в разные концентраты или продукты, близки по своим физико-химическим и флотационным свойствам, что создает значительные трудности в выборе режима флотации. Практически значительно легче отделить сульфидные минералы от породных минералов и намного труднее разделить сульфиды одного металла от сульфидных минералов другого металла. В связи с этим становится актуальным выбор оптимальных собирателей и их количественных сочетаний с целью селективного разделения сульфидных минералов.

Основным рудообразующим минералом для медно-колчеданных и медно-цинковых сплошных и серно-колче-данных вкрапленных руд Уральского региона является пирит. Его выделения морфологически многообразны: зерна, кристаллы разного размера с четкими гранями, изометричные неправильной формы выделения, скрытокристалличе-ские структуры, колломорфные образования и фрамбоиды. В некоторых месторождениях исследователи выделяют до 5 генераций пирита. Пириты разных генераций имеют неодинаковые физико-химические свойства, в том числе и флотационные. Это обуславливает сложности селективного разделения сульфидных минералов, так многие генерации пиритов легко флотируются вместе с другими сульфидами ксанто-генатами.

Универсальным способом управления селективностью разделения минералов с близкими физико-химическими свойствами, является изменение поверхностных свойств разделяемых минералов, повышение их контрастности за счет применения селективных собирателей.

Проведенные исследования направлены на установление взаимосвязи флотируемости сульфидных минералов различными сульфгидрильными собирателями и адсорбции этих реагентов на минеральной поверхности от концентрации реагентов, значений рН среды, и выбор наиболее селективных реагентов.

Метоаы исследований В работе использованы следующие методы исследований: беспенная флотация мономинеральных фракций пирита, халькопирита, сфалерита и галенита; УФ спектроскопия (адсорбционные исследования), ИК спектроскопия, в том числе МНПВО, комплексные исследования мономинералов.

Объектами исследований являлись мономинеральные фракции сульфидных минералов (пирита, халькопирита, неактивированного сфалерита и галенита), крупностью минус 44 + 10 мкм.

В лабораторных условиях исследованы следующие собиратели: бутиловый, этиловый, изобутиловый и изо-пропиловый ксантогенаты, диметил-дитиокарбамат (ДМДК), диэтилдитио-карбамат (ДЭДК), изобутиловый и изопропиловый дитиофосфаты, тио-нокарбамат, СГМ-1, СГМ-5, Бераф-лот 3026, Берафлот 3035, Берафлот 4027, Берафлот 4029. Результат исследований и их обсуждение

В результате исследований, проведенных методом беспенной флотации на мономинеральных фракциях

сульфидных минералов, были получены следующие зависимости, представленные на рис. 1 (а — для пирита, б — для халькопирита, в — для неактивированного сфалерита, г — для галенита).

Как видно из данных, приведенных на рис. 1, наибольшее извлечение пирита достигается при применении бутилового ксантогената или модифицированных дитиофосфатов

— Берафлот 4029 и Берафлот 3026, а наименьшее при использовании ДМДК, изобутилового дитио-фосфата, тионокарбамата, Берафло-та 3035; наиболее высокая флоти-руемость халькопирита получена при использовании ДЭДК, изобутилового дитиофосфата и бутилового ксанто-гената, а из технических собирателей более высокое извлечение в концентрат достигается с применением Бе-рафлота 3035. Неактивированный сфалерит показывает невысокие результаты извлечения в концентрат,-наименьшее извлечение достигается ксантогенатами, а наиболее высокое

— техническими собирателями — Берафлот 4027 и Берафлот 4029; для галенита наибольшее извлечение достигается при применении Бераф-лот 3035, ДЭДК, а наименьшее при применении тионокарбамата и этилового ксантогената.

Проведенные исследования методом беспенной флотации на разных образцах мономинералов позволили установить следующие ряды извлечения сульфидов:

1. для халькопирита установлен следующий ряд повышения флоти-руемости: ДМДК < тионокарбамат = ДЭДК < Берафлот 3026 < Берафлот 4027 << этиловый ксантогенат = Бе-рафлот 4029 < бутиловый ксантоге-нат< изобутиловый ДТФ < Берафлот 3035;

Элементный состав изучаемых мономинералов

Пирит РеБ2

Элемент Содержание, %

Б 51,7320

Ре 45,7807

а 1,0528

А1 0,8851

РЬ 0,1664

Са 0,1042

Си 0,1029

Сг 0,0774

Мд 0,0503

гп 0,0236

Р 0,0128

N1 0,0118

Халькопирит СиРеБ2

Элемент Массовая доля, %

Си 32,2891

Б 36,7883

Ре 28,6504

Б1 0,8456

РЬ 0,7088

гп 0,3811

Са 0,2573

Бе 0,0416

А1 0,0313

Яа 0,0064

ТЬ 0,0001

Сфалерит 2пБ

Элемент Массовая доля, %

гп 53,5546

Б 33,2019

РЬ 5,6273

Ре 5,5775

Са 0,6425

Б1 0,5884

са 0,3698

Мп 0,1566

Си 0,1060

Мд 0,0921

А1 0,0353

Яа 0,0286

Со 0,0196

Галенит РЬБ

Элемент Массовая доля, %

РЬ 83,8613

Б 12,6546

1,1741

Ре 0,6885

Яа 0,5192

Са 0,4535

Б1 0,1867

Си 0,1328

Мд 0,1219

ЯЬ 0,0936

Мп 0,0723

А1 0,0416

2. для неактивированного сфалерита ряд повышения флотируемо-сти: ДМДК < ДЭДК * Берафлот 3026 = тионокарбамат = Берафлот 3035 = изобутиловый ЛТФ < Берафлот 4029 = Берафлот 4027 < этиловый ксанто-генат < бутиловый ксантогенат.

Ряды сравнения извлечения пирита по сравнению с бутиловым ксантоге-натом при беспенной флотации выглядят следующим образом:

• изобутиловый дитиофосфат < Берафлот 3035 < этиловый ксантоге-нат < диэтилдитиокарбамат < метили-зопропилтионокарбамат < бутиловый ксантогенат < Берафлот 3026 < Берафлот 4027 < Берафлот 4029.

Данные, полученные при беспенной флотации сульфидных минералов

сопоставимы с результатами, полученными при изучении адсорбции сульфгидрильных собирателей на мономинеральной поверхности, увеличение адсорбции реагента, приводит к увеличению извлечения мономинерала в концентрат. Получено, что насыщение поверхности пирита и халькопирита бутиловым ксантоге-натом достигается при обменной емкости последнего 1,31 мг/г и 1,55 мг/г, тионокарбаматом при 0,97 мг/г и 1,1 мг/г, диметилдитиокарба-матом (ДМДК) достигается при обменной емкости последнего 0,85 мг/г и 0,72 мг/г соответственно. При пересчете на площадь удельной поверхности мономинерала, получим:

Показатель Пи] рит Халькопирит

Бут.Кх ТК Бут.Кх ТК

Г<х>-10-5, М/м2 а-10-5 1/а-105 Бда-10-20, м2 2,11 0,86 1,16 7,8 1,65 1,00 1,00 10,00 3,09 0,71 1,43 5,3 2,09 0,38 2,5 7,9

Опытами по беспенной флотации было установлено, что наибольшая разница в извлечении мономинералов в концентрат наблюдается при рН=9,5.

Результаты флотируемости по беспенной флотации мономинераль-

ных фракций пирита, халькопирита, сфалерита сульфгидрильными реагентами при исходном значении рН среды, равном 8,1—8,5, показали, что в наименьшей степени пирит флотируется изобутиловым ДТФ и ДМДК. Наибольшую разницу между

а

Лдгорбщя бутпорого к^лнтогенат? (И, ттюноырбачатв

К ДНИГГНЛ11ТГЖНЫр6аИЯга пнрнтс

/ <11

1Г (51

/

О 10 ИГ » « 5С М ТВ

кикиент|ШЕИж. * ¡'УМ; М

б

Рис. 1. Результаты беспенной флотапии и адсорбционных исследований:

а — для пирита, б — для халькопирита, в — для неактивированного сфалерита, г— для галенита

извлечением пирита и халькопирита показали изобутиловый ДТФ (20— 28 %). Опытами по беспенной флотации было установлено, что наибольшая разница в извлечении мономинералов в концентрат наблюдается при рН=9,5.

Результаты флотируемости по беспенной флотации мономинеральных

фракций пирита, халькопирита, сфалерита сульфгидрильными реагентами при исходном значении рН среды, равном 8,1—8,5, показали, что в наименьшей степени пирит флотируется изобутиловым ДТФ и ДМДК. Наибольшую разницу между извлечением пирита и халькопирита показали изобутиловый ДТФ (20—28 %)

Зависимость кшкчеюм минералов от киштогската ори рН=*8,2

Зависимость извлечении от концентрации кеантогенвта при Е.% рН-9.5

-халькопирит

■сфалерит "

пирит

аиераловоткомцнтрлиии СГМ-1 при рН-8,2

20

■"сфаяяжт • • т п

Зижиноеп извлечения минерала от концентрации СГМ-1 при рН-9.5

35 30 25 20 15 10 5 0

1

♦ ^га--

г/ л *

/ Ф

\-

10

20

Ч,мг/л

-халькопирит 1

■ сфалерит "

гшрш

3*внсиыос?ь извлечения мннврвлсв от жон|Ю|гг£Ийнл СТМ-5 при

Е,% рН"*г

40 35 30 25 20 15 10 5 0

ч

N \

\

. - * ^

10

ч[ 'л

-халькопирит—■— сфалерит - -пирит

Э»»хс*кос7к иэвлетгння нннврвлсв от концнлря ЦЮ1 ГГМ-? при рН-9,5

Ч.мг'д

-■- " " "

Рис. 2. Зависимость извлечения сульфидных минералов сульфгидрильными собирателями при рН исходного раствора 8 и 9,5

и этиловый ксантогенат (7—9 %); наибольшая разница в извлечении пирита и галенита наблюдается при применении: ДМДК (27-37 %), ДЭДК (23-37 %) и изобутилового ДТФ (29-34 %). Извлечение неактивированного сфалерита в опытах не превышает 20 %.

Результаты флотируемости халькопирита, пирита и природноактивиро-ванного сфалерита от концентрации бутилового ксантогената, изобутилового дитиофосфата (СГМ-1) и Берафлота 3035 (СГМ-5) при различных значениях рН среды, приведенные на рисунке 2, свидетельствуют о том, что модифицированные дитиофосфаты (СГМ-1, СГМ-5, Берафлот -3035) существенно увеличивают разницу в извлечении между пиритом с одной стороны и халькопиритом и сфалеритом с другой стороны, по сравнению с бутиловым ксантогенатом.

Выводы

1) Установлены следующие ряды извлечения сульфидов методом беспенной флотации.

Для пирита установлен следующий ряд повышения флотируемости: ДМДК = изобутиловый ДТФ< Берафлот 3035 < Берафлот 3026 < тионо-карбамат < этиловый ксантогенат < Берафлот 4027 < Берафлот 4029 < ДЭДК < бутиловый ксантогенат.

Для халькопирита установлен следующий ряд повышения флотируемости: ДМДК < тионокарбамат = ДЭДК

< Берафлот 3026 < Берафлот 4027 << этиловый ксантогенат = Берафлот 4029 < бутиловый ксантогенат< изобутиловый ДТФ < Берафлот 3035.

Для неактивированного сфалерита установлен следующий ряд повышения флотируемости: ДМДК < ДЭДК = Берафлот 3026 = тионокарбамат = Берафлот 3035 = изобутиловый ДТФ

< Берафлот 4029 = Берафлот 4027

< этиловый ксантогенат < бутиловый ксантогенат.

Наименьшее извлечение пирита получено при использовании ДМДК, изобутилового дитиофосфата, этилового ксантогената, тионокарбамата, Берафлота 3035. Наибольшую селективность при разделении сульфидных минералов обеспечивает применение Берафлота 3035.

Наилучшие результаты получены при флотации пирита при рН 6—7, уменьшение или увеличение этого значения приводит к снижению показателей флотации.

2) Характер адсорбционных кривых соответствует характеру кривых, полученных при беспенной флотации мономинералов исследуемыми реагентами. По результатам сорбционных исследований определена оптимальная концентрация реагентов, при которой достигается максимальное насыщение ими мономинеральной поверхности. Это значение равно 10- М/л.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бочаров В.А., Игнаткина В.А. Технология обогащения полезных ископаемых. — М.: Руда и Металлы, 2007.

2. Абрамов А. А. Технология обогащения руд цветных металлов. — М.: Недра, 1993.

3. Абрамов А.А. Технология обогащения окисленных и смешанных руд цветных металлов. М.: Недра, 1986, 302 с.

4. Методы исследования флотационного процесса / В.И. Мелик-Гайказян, А.А. Абрамов, Ю.Б. Рубинштейн, В.М. Авдохин, П.М. Соложенкин. —М.: Недра, 1990. ИНЭ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ _

Игнаткина В.А. — кандидат технических наук, доцент, докторант, Бочаров В.А. — доктор технических наук, профессор, Алексейчук Д.А. — аспирант, инженер,

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».