CC BY
13
© Г.В. Ссдсльникова, Е.А. Кошель, 2013
УДК 622.775
Г.В. Седельникова, Е.А. Кошель
ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ЗОЛОТОСУЛЬФИДНОГО КОНЦЕНТРАТА ПОД ДЕЙСТВИЕМ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ
Приведены результаты исследований по изменению свойств золотосульфидного концентрата под действием магнитно-импульсной обработки.
Ключевые слова: магнитно-импульсная обработка, термо-ЭДС, удельное сопротивление.
В России и за рубежом проводится широкий комплекс исследований по разработке нетрадиционных эффективных методов переработки упорного сырья драгоценных металлов на основе использования энергетических воздействий: мощными электромагнитными импульсами (МЭМИ), которые проводятся в ИПКОН РАН под руководством академика В.А. Чантурия, совместно с институтами ИРЭ РАН и ЦНИГРИ [1], а также магнитно-импульсной обработки под руководством профессора С.А. Гончарова, П.П. Ананьева в МГГУ совместно с ЦНИГРИ [2].
С помощью магнитно-импульсной обработки (МИО) эффект разупрочнения руды достигается при малых затратах электроэнергии [2]. Это обусловлено тем, что при импульсном магнитном воздействии внешнее электромагнитное поле распространяется по всему объему руды, создаются напряжения, приводящие к разупрочнению материала, возникают трещины, облегчающие проникновение раствора цианида к частице металла в процессе цианирования.
В данной работе изложены результаты исследований по изменению свойств золотосульфидного концен-
трата под действием магнитно-импульсной обработки.
Объектом исследований являлся флотационный концентрат обогащения руды одного из разведуемых месторождений.
По данным химического и пробирного анализов (табл. 1), основным ценным компонентом в концентрате является золото, содержание которого составляет 45,5 г/т.
Изучение минерального состава концентрата показало, что основным рудным минералом является пирит (62,5 %), кроме того, в концентрате присутствуют: кварц (5 %о), карбонаты (5 %), гематит (4 %о), остальное — полевые шпаты, слюдистые агрегаты и сростки кварца, пирита, гематита, магнетита, карбонатов, углеродистых сланцев. Золото в концентрате, в основном, ассоциировано с пиритом и ультратонко рассеяно в нем.
Гранулометрический анализ исходного концентрата крупностью 52 % -0,074 мм (рис. 1) показал, что класс крупностью 0,1 мм несколько обеднен по золоту, в остальных классах золото распределяется достаточно равномерно, также следует отметить обогащение по золоту тонкой фракции (-0,020 мм).
Таблица 1
Результаты химического и пробирного анализов флотоконцентрата
Соединения и элементы Содержание, % Соединения и элементы Содержание, %
ЭЮ2 10,75 Бобщ 33,42
А12О3 5,8 Р2О5 0,057
29,22 С ^орг 0,64
СаО 2,05 Си 0,043
МдО 0,99 2п 0,036
ТЮ2 0,39 РЬ <0,02
№2О 5,66 Аб 0,016
К2О 2,91 БЬ <0,01
МпО 0,11 Аи, г/т 45,5
Бсульфа"т 0,61 Ад, г/т 27,6
Таблица 2
Влияние МИО на электрофизические свойства пирита
Проба Число измерений ТЭДС, мкУ/ °С 1пН, кОм>м
Средн. Дисперсия Средн. Дисперсия
До обработки 35 232 8,27*10-4 4,0 1,12
После обработки 35 242 9,10*10-4 4,9 1,5
Критерий Стьюдента* 35 1,42 (1,69) 3,29 (1,69)
Критерий Фишера* 35 1,10 (1,79) 1,34 (1,79)
Из результатов рационального анализа (рис. 2) видно, что в концентрате исходной крупности (52 % -0,074 мм) 59,18 % золота (8,30 % — амальгамируемого, 50,88 % - в сростках) находится в цианируемой форме, 21,49 % золота покрыто пленками и связано с сульфидами, 19,33 %-тонко вкраплено в породообразующие минералы.
Учитывая результаты минерального, гранулометрического и фазового анализов, концентрат можно характеризовать, как упорный с тонкой вкрапленностью золота в пирит.
Технология магнитно-импульсной обработки осуществляется путем пропускания концентрата через отрезок диэлектрического трубопровода, на котором, размещена система электромагнитных катушек, генерирующая в
непрерывном автоматическом режиме импульсы электромагнитного поля с заданной частотой следования [3].
В работах, посвященных использованию МИО для разупрочнения железистых кварцитов, отмечалось, что под действием электромагнитного поля возникают явления магнито-стрикции и дислокаций, которые приводят к изменению не только механических, но и физико-химических свойств минералов.
Применительно к исследуемому золотосульфидному концентрату было изучено влияние МИО на термо-ЭДС, удельное сопротивление, электродный потенциал и состояние его поверхности.
Измерение коэффициента термо-ЭДС (ТЭДС) проводилось на мономинералах пирита, выделенных из кон-
0,1
-0,1+0,074 - 0,074+0,050 -0,050+0,030 0,030+0,020
-0,02
кпасс крупности, мм ■ выход кпасса, % □ распределение Au, % Рис. 1. Гранулометрическая характеристика концентрата н распределение золота по классам крупности
овободиос в сростках под пленками в сульфидах в кварце
(]*1]1мы нахождения южпи Рис. 2. Результаты рационального анализа флотоконцентрата крупностью 52% -0,074 мм
центрата, крупностью -0,1+0,074 мм, с использованием двухэлектродной схемы. К поверхности минерального аншлифа на расстоянии 3—4 мм друг от друга прижимали два электрода с разной температурой (один из электродов нагреваемый); возникающая разность потенциалов измерялась микровольтметром и полученное значение напряжения пересчитывалось в единицы ТЭДС, мУ/°С. Точность измерений составляла 3—5 %.
Данные экспериментальных исследований, приведенных в табл. 2, показывают, что в результате МИО упорного золотосульфидного концен-
трата коэффициент термо-ЭДС до и после МИО не изменяется, это обусловлено отсутствием изменений в структурных примесях в пирите, что подтверждается данными масс-спектрометрического анализа с индуктивно связанной плазмой.
Измерение удельного сопротивления (1пН) мономинералов пирита (табл. 2) проводилось аналогично измерениям термо-ЭДС (только при помощи холодных электродов). Точность измерений составляла 3-5 %.
В результате МИО удельное сопротивление пирита увеличивается с 4 до 4,9 кОм-м (на 22,5 %о). Посколь-
а) концентрат крупностью 52% -0,074 мм б) концентрат крупностью 83% -0,020 мм
Рис. 3. Зависимость электродного потенциала золотопирнтного концентрата от рН
ку концентрация свободных электронов, судя по постоянству ТЭДС, в пирите не изменилась, можно предположить, что возрастание электросопротивления после обработки МИО связано с увеличением числа дислокаций и, как следствие, появлением дополнительных пор и микротрещин в пирите.
Зависимость бесточного электродного потенциала концентрата различной крупности от рН исследовали методом потенциометрического титрования с одновременным контролем изменения потенциала нанесенного на пирографит минерала и рН. Исследования проводились на концентрате крупностью 52 % -0,074 мм и 83 % -0,020 мм до и после магнитно-импульсной обработки. Проба концентрата наносилась с помощью связующего вещества на дисковый элек-
трод, изготовленный из пирографита диаметром 8 мм. В качестве связующего, применяли 3 %-ную суспензию фторопласта ФП-4 в воде, стабилизированную оксиэтилированными соединениями. В качестве электрода сравнения использовали насыщенный хлорсеребряный электрод (х.с.э.), имеющий потенциал +0,204 В относительно нормального водородного электрода [4].
Из данных рис. 3 видно, что величина электродного потенциала, в результате магнитно-импульсной обработки концентрата, увеличилась в обоих случаях, что свидетельствует об окислении поверхности концентрата. Причем концентрат крупностью 52 % -0,074 мм (рис. 4, а) окисляется значительно больше, чем концентрат крупностью 83 % -0,020 мм (рис. 4, б).
б) Флотоконцентрат крупностью 83% -0,020 мм Рис. 4. Результаты РФЭС-измерений
Изменения электродного потенциала отмечаются в области изменения рН от 2 до 11. Наиболее эффективно окисление сульфидной поверхности концентрата крупностью 52 % -0,074 мм происходит в области при рН ~ 4, при этом электродный потенциал необработанного концентрата составляет порядка еисх=178 мВ, обработанного емио=224,9 мВ. В рабочей области магнитно-импульсной обработки при рН=10-10,5 также идет окисление поверхности пирита, но в значительно меньшей степени. Для тонкоизмельченного концентрата наблюдается аналогичная зависимость, но со значительно меньшей эффективностью.
Следовательно, под влиянием МИО в щелочных растворах будет
протекать процесс анодного окисления пирита с образованием пассивирующей пленки, состоящей из окисленных соединений железа и серы.
С использованием рентгенофото-электронной спектроскопии (РФЭС) изучено влияние МИО на изменение химического состояния поверхности пиритного концентрата (рис. 4).
На рис. 4, а показаны, соответственно, Ре 2р и Б 2р спектры, пирит-ного концентрата исходной крупности (52 % -0,074 мм) до и после магнитно-импульсной обработки. Как следует из приведенных спектров, исходная (до обработки), поверхность концентрата (пирита) окислена: в Б 2р спектре фиксируется интенсивный пик указывающий на сульфатное со-
стояние серы. В Ре 2р спектре фиксируются пики, отвечающие оксидному и сульфидному состоянию железа. После МИО в Б 2р спектре отсутствует пик, отвечающий сульфидному состоянию серы.
На рис. 4, б показаны, соответственно, Ре 2р и Б 2р спектры, флото-концентрата крупностью 83 % -0,020 мм до и после МИО. Как видно из представленных спектров, при магнитно-импульсной обработке измельченного концентрата в Б 2р спектре наблюдается спектр соответствующий элементарной сере (Б0), что указывает на окисление поверхности сульфидов. Следовательно под действием МИО происходит изменение химического состояния поверхностного слоя пирита, его окисление, в результате
которого образуются окисленные соединения железа и серы.
Выполненные экспериментальные исследования по влиянию магнитно-импульсной обработки на физико-химические свойства упорного золо-то-пиритного концентрата позволяют сделать вывод о том, что под действием электромагнитного поля, создаваемого при магнитно-импульсной обработке, происходит дезинтеграция концентрата повышается удельное сопротивление пирита, происходит окисление его поверхности, образуются окисленные соединения железа (Fe-O и Fe-SÜ4) и серы ((SO3)2-, (SO4)2-и S0), появляются микротрещины и тем самым создаются благоприятные условия для последующего извлечения золота в процессе цианирования.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия В.А., Бунин И.Ж., Ковалев А.Т. Механизмы дезинтеграции минеральных сред при воздействии мощных электромагнитных импульсов. — М.: Известия Академии Наук. Серия физическая, Т.68, № 5, 2004, С. 629 - 631.
2. Гончаров С.А., Ананьев П.П. Основы технологии электромагнитного разупрочнения железистых кварцитов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2000. — № 6. — С. 10—13.
3. Гончаров С.А., Ананьев П.П., Иванов В.Ю. Разупрочнение горных пород под действием импульсных электромагнитных полей. МГГУ, М., 2006. — С. 91.
4. Воробьев С.А., Вигдергауз В.Е. Термо-ЭДС пиритов различного генезиса и ее влияние на сорбционные и флотационные свойства // Цветные металлы, 2008. — № 6. —
С. 25—29. ИШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Седельникова Г.В., Кошель Е.А. — Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов, e-mail:[email protected]
А
