CC BY
76
------------------------------------ © Е.Л. Чантурия, А.А. Вишкова,
Г.А. Лапшина, Е.Е. Амплиева, 2009
Е.Л. Чантурия, А.А. Вишкова, Г.А. Лапшина,
Е.Е. Амплиева
К ВОПРОСУ О ВЗАИМОСВЯЗИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ И ФЛОТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПИРИТА ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КОЛЧЕДАННЫХ РУД С ЕГО СОСТАВОМ И ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРОЙ
Приведены результаты изучения взаимосвязи электрохимических и флотационных свойств пирита золотосодержащих колчеданных руд с его составом и внутренней структурой. Установлена зависимость содержания золота в пирите от соотношения в нем Co/As. Подтверждено, что пирит пентагондоде-каэдрической формы с более высоким содержанием носителей заряда - электронов имеет более высокий отрицательный электродный потенциал. В качестве метода селективного извлечения золотосодержащего пирита рекомендуется его перевод в камерный продукт в щелочной известковой среде с последующим извлечением в контрольной флотации при рН 5,0 — 5,6.
Ключевые слова: золото, пирит, колчеданные руды, флотация.
и я отери золота при обогащении колчеданных руд России
.л. Л. составляют 50-60%. Значительная часть потерь золота приходится на пирит, содержащий золото.
Ранее установлено, что пирит в медно - цинковых колчеданных рудах представлен индивидами различного габитуса, характеризующимися неоднородностью внутреннего строения, химического состава и различным поведением в технологических процессах
[1-5].
Целью данного исследования являлось установление взаимосвязи внутреннего строения, химического состава, электрохимических и флотационных свойств пирита на примере Гайского месторождения для обеспечения комплексной переработки золотосодержащих колчеданных руд.
Объекты и методы исследования
Исследования проводились на существенно обогащенных фракциях пирита, отобранных вручную морфологических разностях пирита с различным содержанием золота, а также руде. Использовалась электронная сканирующая микроскопия ^ЕМ),
Зависимость показателей контрольной флотации (рН = 5,4; [Кх] = 6 мг/л) от рН в операции коллективной флотации сульфидов
рН коллективной флотации Выход, % Содержание Au, г/т Извлечение Au, %
Концентрат контр. фл. Хвосты отв. Концен- трат контр. фл. Хвосты отв. Концен- трат контр. фл. Хвосты отв.
8,5 6,99 49,40 2,00 0,158 10,52 5,86
9,5 6,14 50,32 5,15 0,024 23,77 0,904
10,6 5,38 59,69 5,53 0,169 22,36 6,901
11,5 3,52 65,35 25,75 0,280 68,09 10,89
энергодисперсионный (Link) и рентгеноспектральный (Jeol) микроанализ, определение удельного сопротивления и термоЭДС, измерение полного (электродного) потенциала, флотация мономине-ральных фракций пирита в различных условиях рН и расхода реагентов, флотация руды в открытом цикле в лабораторных условиях, инструментальный нейтронно-активацион-ный (ИНАА) и атомно -адсорбционный анализ.
Результаты исследований.
Результаты измерений полного электродного потенциала морфологических разновидностей пирита полностью согласуются с полученными ранее [3] данными по определению в них типа и концентрации носителей заряда (таблица), изучению внутренней структуры и флотационного поведения.
Ранее установлено, что все исследованные образцы пирита, как кубического, так и пентагондодекаэдрического габитуса, обладают электронной проводимостью n - типа, но количественные значения электрофизических параметров пирита, выделенного в пенный и камерный продукты флотации, различны. Установлено, что чем больше концентрация носителей, которыми в данном случае являются электроны, тем меньше выход (извлечение) пирита в пенный продукт и больше - в камерный продукт. Это явление 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 (И.Н. Плаксин, Р.Ш. Шафеев и др.). Очевидно, разница в концентрации носителей связана с различием в концентрации донорных (Со, Ni и др.) и акцепторных (As, Sb и др.) примесей в пирите камерного и пенного продукта. Проведенными исследованиями установлено, что повышенная концентрация свободных электронов в пирите сопровождается повышенным содержанием в них донорной примеси кобальта и в большинстве случаев пониженным содержанием акцепторной примеси мышьяка, а содержание золота в пирите зависит от соотношения содержания Co/As: чем выше это соотношение, тем ниже содержание золота в пирите [1-5].
Настоящими исследованиями выявлено, что пентагондодека-эдрические разности, с более высокой концентрацией электронов (10,6 - 1014 n/см3) имеют более отрицательный электродный потенциал (на 25^75 мВ), чем кубические (4,56 - 1014 n/см3) (рис. 1, 2). Поверхность кубических разностей, относящихся к четвертой ми-нералого-технологической разновидности пирита с высоким содержанием золота, является реакционноспособнее и электрохимически микронеоднороднее по сравнению с поверхностью пирита пентагондодекаэдрической формы (рис. 1, 2) [2, 3]. В то же время, в щелочной среде поверхность пентагондодекаэдрических разностей более устойчива к окислению. Кроме того, поверхность этой разновидности пирита почти не имеет дефектов, и сорбирует кальцийсодержащие ионы менее активно, что способствует лучшему закреплению ксантогената и флотации. Более положительные значения полного электродного потенциала кубических разностей пирита в известковой среде объясняются меньшей концентрацией носителей заряда - электронов и более активной сорбцией его поверхностью положительно заряженных кальцийсодержащих ионов. Это связано с выявленной ранее высокой макродефектностью поверхности кубических разностей пирита с высоким содержанием золота и других примесей. Высокая сорбция кальцийсодержащих ионов обуславливает снижение сорбции ксантогената и пониженную флотационную активность золотосодержащего пирита в процессе коллективной флотации в щелочной среде (рН ~ 10), создаваемой известковым молоком в условиях, приближенных к реальным технологическим условиям.
Рис. 1. Изменение электродного потенциала Е разновидностей пирита от величины рН, создаваемой известковым молоком
Рис. 2. Изменение электродного потенциала Е разновидностей пирита от величины рН, создаваемой едким калием
Рис.3. Влияние рН на изменение показателей коллективной флотации
□выход хвостов
■извлечение золота в хвосты
■извлечение железа в хвосты
8,5 9,5 РЇІ0,6 11,5
Необходимо подчеркнуть, что весьма существенное влияние на потенциал поверхности оказывает катион реагента, используемого для создания рН среды.
Так, при использовании известкового молока электродный потенциал образцов выше, чем при использовании едкого кали, хотя выявленные закономерности сохраняются (рис. 1, 2).
Таким образом, измерением полного электродного потенциала подтверждены ранее сделанные выводы о различной концентрации носителей заряда в пирите кубической и пентагондодекаэдриче-ской формы, активной сорбции кальцийсодержащих ионов поверхностью золотосодержащих кубических зерен пирита и депрессии этой разновидности пирита в процессе коллективной сульфидной флотации в щелочной известковой среде.
Лабораторные опыты на руде в открытом цикле подтвердили ранее сделанные выводы о депрессии золотосодержащего пирита с наложенной минерализацией в процессе коллективной флотации в известковой среде при повышении щелочности: содержание железа и золота в хвостах и их извлечение в хвосты возрастает. Содержание золота в хвостах возрастает с 0,58 г/т при рН 9,5 до 1, 9 г/т при рН 11,6 ; извлечение золота в хвосты составляет 24,68% при рН 9,5 и 79 % при рН 11,6 (рис. 3, 4).
Кроме того, нашла подтверждение и выявленная ранее взаимосвязь между содержанием золота в пирите и соотношением содержаний Co/As (рис. 5): анализ продуктов коллективной
Рис. 4. Зависимость извлечения элементов в хвоспы коллективной флотации от рН (ксанпогенат известковое молоко)
5
X
«
Т
«
п
а
м
Н
рН
Рис. 5. Зависимость содержания золота ототношения Co/As в продуктах
коллективной флотации
о
U
13
&
&
s
<
IV
s
=
я
*
&
«
ч
о
U
содержание золота отношение Co/As
1 2 3 4 5 6 7 8
пробы продуктов флотации
Рис. 6. РезультатыI контрольной флотации (рН 5,4) хвостов коллективной флотации, выделенных при различных значениях рН
„н
и
«
н
о
ч
о
м
V
в
X
<я
н
а
о
$
и
8,5 9,5 10,6 11,5
рН коллективной флотации
■выход концентрата
■выход хвостов
■извлечение золота в концентрат
извлечение золота в хвосты
■содержание золота в концентрате
содержание золота в хвостах
Рис. 7. Зависимость выхода продуктов контрольной флотации (рН 5,4) и содержание и извлечение в них золота отконценпрации
ксанпогената
т 25
-- 20
-- 15
5
0 2 4 6 10
Концентрация ксантогената, мг/л
н
и
<и
5
X
«
И
а
и
ч
о
и
10
V
5
X
«
Т
«
п
а
м
5
Ч
§
2
П
■ выход концентрата
■ выход хвостов
■ содержание золота в концентрате
содержание золота в хвостах
■ извлечение золота в концентрат
извлечение золота в хвосты
0
флотации показал, что чем выше содержание золота в продукте флотации, тем ниже в нем соотношение Co/As.
Контрольная флотация хвостов коллективной сульфидной флотации в кислой среде, в условиях, когда определяющую роль в закреплении ксантогената на поверхности сульфидов играет тип и концентрация носителей заряда в минерале, показала, что золотосодержащий пирит с наложенной минерализацией флотируется в концентрат (рис. 6, 7, таблица). При этом извлечение в концентрат акцепторных примесей, таких как сурьма и мышьяк также растет, а извлечение кобальта падает (рис. 8). Таким образом, в кислой среде при небольших расходах ксантогената идет разделение пирита по содержанию в нем золота и примесей и чем больше золотосодержащего пирита удается задепрессировать в основной флотации, тем выше его извлечение в контрольной.
Выводы
Для пирита Гайского месторождения, несущего самородное «свободное» и субмикроскопическое (наноразмерное) самородное золото характерны кристаллы кубического габитуса с повышенным содержанием золота и других примесей, а для пирита, несущего «невидимое» золото, в том числе химически связанное - кристаллы пентагон - додекаэдрического габитуса с низким содержанием золота и других примесей. Решение проблемы разделения пирита по различию в содержании золота, неразрывно связано с решением проблемы разделения зерен пирита различного габитуса.
Кристаллы пирита кубического габитуса более подвержены растрескиванию (скалыванию) (как следствие, более «золотоемки»), и в целом более макро - и микронеоднородны (обладают более электрохимически микронеоднородной поверхностью, большим количеством механических примесей и более высоким содержанием изоморфных элементов-примесей), чем пентагон-додекаэдрические.
Установлено, что зерна пирита кубического габитуса обогащены мышьяком, а пентагон-додекаэдрического - кобальтом и никелем.
Выявлено, что содержание золота в пирите находится в обратной зависимости от соотношения в нем Co/As.
Экспериментально установлено, что все исследованные образцы пирита, как кубического, так и пентагондодекаэдрическо-
го габитуса, обладают электронной проводимостью п - типа, но количественные значения электрофизических параметров пирита, выделенного в пенный и камерный продукты флотации, различны. Пентагондодекаэдрические разности, с более высокой концентрацией электронов (10,6 - 1014 п/см3) имеют более отрицательный электродный потенциал (на 25^75 мВ), чем кубические (4,56 - 1014 п/см3).
Механизм флотационного разделения пирита с различным содержанием золота ксантогенатом заключается во взаимосвязи степени гетерогенности поверхностных свойств разновидностей пирита (с точки зрения микро- и макронеоднородностей) с их адсорбционными и флотационными свойствами. Низкая флотационная активность разновидности пирита с высоким содержанием золота обусловлена прежде всего высокой трещиноватостью, дефектностью - макронеоднородностью и высокой концентрацией носителей электрического заряда (электронов) -микронеоднородностью, что приводит к повышению сорбции на его поверхности Са - содержащих ионов, низкой сорбции ксан-тогената и, как следствие, переходу его в камерный продукт при коллективной флотации медно-цинковых руд в щелочной среде.
Возможно селективное разделение пирита с различным содержанием золота флотацией при рН = 5,0^5,6 в присутствии ксантогената при его концентрации до 6 г/л. Однако в этом направлении необходимо продолжение исследований с целью изыскания более селективных реагентов.
С технологической и экономической точки зрения, для снижения потерь золота при переработке руд шахтной добычи Гайской обогатительной фабрики, необходимо изыскание эффективных методов выделения золотосодержащего пиритного продукта и его последующего вскрытия с извлечением субмикро-скопических (наноразмерных) частиц самородного золота.
-------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Чантурия Е.Л., Кринов Д.И., Бортников Н.С. О некоторых особенностях внутреннего строения и состава пирита золотосодержащих месторождений. - 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. //СОРАН. - 2005. - № 3. - С.90 - 98.
3. Чантурия Е.Л. Минералого-технологические разновидности пирита Гайского месторождения. - Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 12. - С. 263 - 273.
4. Чантурия Е.Л. Флотационное фракционирование пирита. - Горный информационно-аналитический бюллетень.- 2006. - №5. -С. 339 - 346.
5. Чантурия Е.Л. Развитие теории и методов модификации технологических свойств минералов в разделительных процессах обогащения труднообо-гатимых руд цветных и редких металлов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 2006. ЕШ
Chanturiya E.L., VishkovaA.A., Lapshina G.A.,
Amplieva E.E.
INTERRELATION OF ELECTROCHEMICAL AND FLOTATION PROPERTIES OF PYRITES AND GOLD-BEARING SULFIDE ORES WITH ITS COMPOSITION AND INTERNAL STRUCTURE
Results of studying of interrelation of electrochemical andfloatation properties of pyrite in gold - bearing sulphide ores with its structure and internal structure are resulted.
The relation of the contents of gold in pyrite from a ratio in it Co/As is fixed. It is confirmed, that pyrite Pentagon-dodecahedral of the shape with the higher contents of charge carriers - electrons has higher negative electrode potential. As a method of selective recovery of gold - bearing pyrite its transfer in a chamber product in alkaline limy medium with the subsequent recovery in control flotation is recommended at рН 5,0 - 5,6.
Key words: Gold, pyrite, sulphide ores, flotation
— Коротко об авторе -----------------------------------------------
Чантурия Е..Л. - профессор кафедры ОПИ МГГУ, доктор технических наук, e-mail: elenachan@mail.ru Вишкова А.А.
Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru Лапшина Г.А. - ФГУП «Институт «ГИНЦВЕТМЕТ»,
Амплиева Е.Е. - Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН УРАН ИГЕМ РАН.
