CC BY
74
УДК 622.765
А.А. Лавриненко, Д.В. Макаров, Э.А. Шрадер, Л.М. Саркисова, И.Н. Кузнецова, Н.И. Глухова
ОБОСНОВАНИЕ РЕАГЕНТНЫХ РЕЖИМОВ ФЛОТАЦИИ СОДЕРЖАЩЕЙ ЭПГ МЕДНО-НИКЕЛЕВОЙ РУДЫ МОНЧЕГОРСКОГО РАЙОНА
Рассмотрены варианты режимов флотации содержащей платиноиды медно-никеле-вой руды: флотация бутиловым ксантогенатом в известковой среде с получением богатого медно-никелевого концентрата для плавки и никель-пирротинового продукта для гидрометаллургической переработки и коллективной флотации сульфидов композицией собирателей — бутилового ксантогената и Aerophine 3416 с использованием для депрессии минералов пустой породы жидкого стекла и Depramine 347, позволяющий получить содержащий ЭПГ никель-пирротиновый концентрат для последующей переработки методами гидрометаллургии.
Ключевые слова: медно-никелевые руды, ЭПГ, флотация, бутиловый ксантогенат, известь, Aerophine 3416, Depramine 347, жидкое стекло.
Неуклонный рост потребности производства в металлах платиновой группы и ограниченность запасов природных месторождений требуют поиска новых нетрадиционных источников платиноме-талльного сырья.
Перспективным источником получения элементов платиновой группы (ЭПГ), никеля, меди, кобальта являются многочисленные рудопроявления сульфидных платиноидно-медно-никелевых руд и забалансовые медно-никелевые руды на территории Мончегорского района, характеризующиеся низкими и варьирующими содержаниями ценных компонентов, небольшими запасами, связью части никеля и ЭПГ с преобладающим минералом — пирротином. Запасы некоторых из этих руд взяты на учет как прогнозные ресурсы ЭПГ.
DOI: 10.25018/0236-1493-2017-10-0-141-148
Цель работы — разработка технологии флотационного извлечения ценных компонентов из медно-никелевой руды, содержащей ЭПГ.
Объектом исследования являлась пла-тиноидно-медно-никелевая руда Мончегорского района, представленная на 47% сульфидами, в основном пирротином — 42%, пентландитом — 5% и халькопиритом — 0,8%. Нерудная составляющая состояла преимущественно из пироксена (около 30%), полевых шпатов (13%), роговой обманки (5%), серицита (1,5%) и др. Проба руды содержала 1,48 г/т Pd; 0,21 г/т И:; 1,8—2,3% 0,26% Си; 0,1% Со. При крупности измельчения руды 60% — 40 мкм позволяющей раскрыть сульфидные минералы обнаружены зерна пирротина с эмульсионной вкрапленностью пентландита, рис. 1 (изучение
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 10. С. 141-148. © А.А. Лавриненко, Д.В. Макаров, Э.А. Шрадер, Л.М. Саркисова, И.Н. Кузнецова, Н.И. Глухова. 2017.
6/24/2014 тад □ ргеэзиге 5:47:27 РМ 400х 2.19е-4Ра
Рис. 1. Изображение измельченной руды (-40 +0 мкм) в обратно рассеянных электронах: 1 -ротин, 2 — пентландит
пир-
минерального состава медно-никелевои руды проводилось в НИТУ «МИСиС» под руководством А.Р. Макавецкаса).
По данным микрозондового анализа содержание никеля в пирротине колебалось от 0,06% до 0,54%. Установлено присутствие собственного минерала палладия — маИченерита в виде тонких вкраплений в пирротине и роговой обманке размером менее 1 мкм (рис. 2).
Исследования по флотации медно-никелевой руды проводились после мокрого измельчения руды до крупности 60% класса -40 мкм на лабораторной флотационной машине ФМ2М в камере объемом 150 см3 на пробах пульпы с содержанием твердой фазы 50 г. Опре-
деление содержания золота, платины и палладия в исходной пробе и продуктах флотации проводилось в ООО «Стюарт Геокемикл энд Эссей» методом пробирной плавки с последующей атомно-эмис-сионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой, прочие компоненты определялись атомно-эмиссионным анализом после окислительного разложения. Использовался также рентгенофлуорес-центный метод анализа.
Исследования флотации медно-никеле-вой руды, содержащей платиноиды, были направлены на разработку двух вариантов схем флотации: с получением пригодного для пирометаллургической переработки медно-никелевого концентата и
Рис. 2. Изображение сростков майченерита с пирротином (а) и роговой обманкой (б) в обратно рассеянных электронах: 1 — майченерит, 2 — роговая обманка, 3 — хлорит,4 — халькопирит, 5 — пирротин
коллективного сульфидного концентрата, переработка которого предусматривает применение гидрометаллургических методов.
Разработка режима флотационного разделения пентландита и пирротина является весьма сложной задачей в виду близости их состава, физико-химических и флотационных свойств, тонкого взаимопрорастания и преобладания последнего в медно-никелевых рудах. Для получения никелевого концентрата, пригодного для плавки, необходимо уменьшение выхода в концентрат пирротина.
С целью снижения выхода пирротина в концентрат были испытаны: аэрация в камере флотомашины, применение сульфита натрия, диметилдитиокарбамата и известкового молока при флотации бутиловым ксантогенатом.
Аэрация пульпы в течение 10—30 мин при расходе бутилового ксантогената 70 г/т, МИБК -30 г/т в известковой среде с рН начала флотации 9,3 позволила снизить извлечение железа с 58,5% до 46,3%, серы с 64,4% до 41%. Однако, при этом снижалось и извлечение никеля с 89,2% до 79,2% при незначительном увеличении содержания никеля в концентрате с 3,3% до 3,4%.
По данным Не S.H. с соавторами для депрессии пирротина применяют сульфит натрия, который разрушает на поверхности собиратель и элементную серу с образованием иона тиосульфата [1]. На исследуемой пробе были испытаны добавки сульфита натрия при дозировках от 150 до 450 г/т и расходе бутилового ксантогената 60 г/т. Достигнуто снижение извлечения серы — с 66,7% до 40,9%, железа — с 59,8% до 37,1%, но при этом снизилось и извлечение никеля с 82,6% до 67,5% при незначительном увеличении его содержания в концентрате с 3,17% до 3,7%. Полученные результаты свидетельствуют о недостаточной селективности действия сульфита натрия.
Для снижения выхода в концентрат пирротина на Норильском комбинате совместно с ксантогенатом был успешно применен диметилдитиокарбамат (ДМДК), который вытесняет ксантогенат с поверхности пирротина в результате образования более прочного соединения с катионами железа [2, 3]. На исследуемой пробе была проведена флотация в известковой среде одним ДМДК и при применении его совместно с ксантогенатом. Установлено, что ДМДК является слабым
Рис. 3. Влияние pH на показатели флотации при расходе бутилового ксантогената калия —100 г/т: 1 — выход концентрата, 2 — извлечение 3 — извлечение Б, 4 — содержание N
собирателем: при его расходе до 400 г/т извлечение никеля составляло около 66%. Совместно с бутиловым ксантоге-натом, подаваемом в количестве 50 г/т, ДМДК при расходе до 130 г/т увеличивает содержание N с 4,5 до 5% при извлечении 82%. Дальнейшее повышение расхода ДМДК приводит к снижению выхода концентрата и извлечения никеля и увеличению содержания никеля в концентрате на 0,3%. Для данной пробы руды применение ДМДК не оказывает существенного влияния на качество концентрата.
Наиболее эффективным для исследуемой пробы оказалось использование известкового молока (рис. 3). Наилучшее разделение пентландита и пирротина достигнуто при подщелачивании пульпы известковым молоком до рН 11 при расходе ксантогената 150 г/т.
Флотация пробы руды, содержащей 0,138 г/т И:, 2,451 г/т Pd, 2,9% №, 24% S, 11% Si, проводилась по схеме, включающей основную флотацию, перечистную и контрольную флотации. В основную флотацию подавалось 3,3 кг/т гидроокиси кальция, 100 г/т бутилового ксантогената, 30 г/т МИБК, в контрольную флотацию — 50 г/т бутилового ксантогената и 15 г/т МИБК, в перечистку концентрата — 0,7 кг/т гидроокиси кальция и 15 г/т МИБК. Концентрат перечистки (выход 23%) содержал 7,8% никеля и 0,2% меди при извлечении обоих металлов 62%. Он может быть пригоден для пирометаллур-гической переработки [4]. Дальнейшее повышение качества никелевого концентрата может быть достигнуто путем увеличения количества перечисток. В отвальные хвосты переходило 9,6% N и 18% S, 15% Си при содержании 0,64%, 10,5% и 0,06% соответственно при выходе 43%.
Для снижения потерь серы и никеля с хвостами, которые обуславливают также потери МПГ ввиду тесной взаимосвязи
между их извлечениями [5], в схему флотации была введена еще одна контрольная операция. При этом общий расход известкового молока составил 4 кг/т, суммарный расход бутилового ксантогената — 200 г/т (100 г/т в основную флотацию и по 50 г/т в контрольные флотации). С отвальными хвостами при выходе 35% снизились потери N до 4,6%, Си — до 12%, S — до 13,8, а потери Рd и Р: составили около 10% и 20% соответственно. Содержание N в хвостах составило 0,38%, Си — 0,05%, S — 9,6%, Рd — 0,68 г/т, Р: — 0,089 г/т.
С целью упрощения схемы флотации и снижения потерь ценных компонентов с оборотными продуктами промпродукт перечистки и концентраты контрольных операций не возвращали в голову предыдущих стадий флотации, а объединяли. В объединенном продукте, выход которого составил 42%, содержалось 2,3% N и 0,1% Си при извлечении 34% и 26% соответственно. Этот объединенный продукт, представляющий собой по сути содержащий ЭПГ никель-пирротиновый концентрат, можно подвергать доводке гидрометаллургическими методами. Гидрометаллургическая технология переработки никель-пирротиновых продуктов обеспечивает повышение концентрации в нем цветных металлов и ЭПГ в 5—7 раз, уменьшение выбросов SO2 в процессе последующей плавки. Разработанные в последнее время автоклавные технологии гидрометаллургической переработки позволяют существенно снизить потери МПГ и повысить комплексность переработки [4, 6, 7].
Технология переработки с получением богатого по содержанию никеля концентрата целесообразна для сырья с высоким содержанием металла. Более универсальным методом концентрирования ценных компонентов из содержащей ЭПГ медно-никелевой руды при тесной взаимосвязи ЭПГ с сульфидами,
а также в случае более низкого содержания ценных компонентов, является коллективная флотация сульфидов для последующей гидрометаллургической переработки флотационного концентрата.
Ранее было показано, что при флотации пирротинсодержащей медно-ни-келевой руды бутиловым ксантогенатом добавки диизобутилдитиофосфината позволяют повысить извлечение платиноидов [8]. При флотации исследуемой пробы был испытан ряд алкилтиофосфина-тов, производимых компанией Сугес. Наилучшие результаты были получены при добавках реагента АегорЫпе 3416, в состав которого входят диизобутилди-тиофосфинат и диизобутилмонотиофос-финат [5]. Было исследовано влияние соотношения бутилового ксантогената и АегорЫпе 3416 на показатели флотации руды в присутствии жидкого стекла (750 г/т) и установлено, что применительно к извлечению никеля оптимальным является соотношение собирателей 1:3, для металлов платиновой группы это соотношение составляет 1:1 [5].
При коллективной флотации сульфидов из пробы медно-никелевой руды, содержащей 1,48 г/т Pd; 0,21 г/т Рг;
1,8% М; 0,26% Си; 0,1 Со%, 18 Б, композицией собирателей — АегорЫпе 3416 и бутилового ксантогената при их соотношении 3:1 в присутствии депрессора пустой породы — жидкого стекла по схеме, включающей основную и контрольную флотации из исследуемой пробы может быть получен объединенный концентрат с выходом 70%, в который при общем расходе суммы собирателей — 70 г/т при их соотношении 3:1 извлекается 95% М, 89% Рг и 92% Pd при содержании N — 2,9%, Pd — 2,24 г/т, Рг — 0,33 г/т. Содержание N в хвостах составило 0,37%, Pd — 0,44 г/т, Рг — 0,09 г/т, Б — 2,3% [5]. Полученный коллективный концентрат в дальнейшем может подвергаться гидрометаллургической.
Сравнение результатов флотации пробы руды бутиловым ксантогенатом и АегорЫпе 3416 в известковой среде (рН 9,2) показало, что при одинаковом расходе (50 г/т) АегорЫпе 3416 обеспечивает более высокое извлечение никеля — 95% и выход концентрата — 66% по сравнению с бутиловым ксантогенатом — 69% и 30% соответственно и более низкое содержание никеля в концентрате — 3,2% против 5% (рис. 4). Это
Рис. 4. Влияние расхода Aerophine 3416 (1, 2, 3) и бутилового ксантогената (1', 2', 3') на показатели флотации: 1, 1' — выход концентрата, 2, 2' — извлечение N1 в концентрат, 3, 3' — содержание N1 в концентрате
Рис. 5. Влияние расхода Depramine 347 в присутствии 750 г/т жидкого стекла (3, 4) и без добавки жидкого стекла (1, 2) на выход концентрата (1, 3) и извлечение Si в концентрат (2, 4) при коллективной флотации
свидетельствует о большей эффективности и меньшей селективности реагента Aerophine 3416 по сравнению с бутиловым ксантогенатом.
Сцельюснижениявыходавколлектив-ный концентрат минералов породы исследовалось влияние депрессоров. Де-прессирующим действием на флотоак-тивные силикаты медно-никелевой руды обладает карбоксиметилцеллюлоза [9]. Было испытано влияние добавок содержащих карбоксиметилцеллюлозу реагентов компании Akzo Nobel — Depramine 347 и Gabroza P300F с вязкостью 2% растворов 91 и 4000—8000 мПа-с. Флотация проводилась на более бедной по содержанию ЭПГ пробе руды, содержащей 2,1% Ni, 18,7% S, 0,16% Cu, 15% Si, 1,5 г/т Pd и 0,092 г/т Pt, по схеме, включающей основную и контрольную флотации, при подщелачивании пульпы едким натром (1,4 кг/т — в основную и 0,4 кг/т— в контрольную флотации). В основную флотацию подавалось 750 г/т жидкого стекла и 300—500 г/т карбоксиметил-целлюлозы; 37,5 г/т Aerophine 3416; 12,5 г/т бутилового ксантогената; 20 г/т МИБК. Расход реагентов в контрольную операцию составлял 40% от расхода реагентов в основную флотацию. Наиболее эффективная депрессия силикатов наблюдалась при совместном применении жидкого стекла и карбоксиметилцеллю-лозы (рис. 5). Более высокие результаты получены с применением Depramine 347 при расходе 500 г/т. В этих условиях выход суммы концентратов основной и контрольной флотаций снизился с 59,3%
до 50,5%, выход хвостов возрос с 40,7% до 49,5%, извлечение кремния в хвосты увеличилось с 49,8% до 61,7% при снижении извлечения никеля в концентрат с 93,5% до 92,2% по сравнению с результатами флотации без депрессоров (рис. 5). Извлечение Pd в суммарный концентрат составило 89%, Р: — 74%, Си — 87%. Содержание Pd в суммарном концентрате — 2,56 г/т, Р: — 0,12 г/т, N — 3,7%, Си — 0,27%.
Сравнение различных режимов флотации проб медно-никелевой руды, несколько отличающихся вещественным составом, показало, что, в целом, для такого типа и состава руд целесообразно использовать коллективную флотацию сульфидов композицией собирателей АегорМпе 3416 и бутилового ксантоге-ната при совместном использовании депрессоров: жидкого стекла и Depramine 347. Предлагаемая технология позволяет снизить вывод минералов пустой породы в концентрат и обеспечивает высокое извлечение ценных компонентов.
Вариант коллективной флотации с последующей переработкой концентрата методами гидрометаллургии дает возможность реализации малоотходных технологий, снижения ущерба окружающей среде и, кроме того, в ряде случаев является единственным технологически доступным способом переработки, например, для различных рудопроявлений с низким содержанием ценных компонентов, когда может оказаться невозможным получение богатого по никелю концентрата, пригодного для плавки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. He S. H., Grano S., Manoucheri H. R., Taylor A., Lawson V. The Critical Influence of Pulp Oxygen Content on the Separation of Pentlandite from Pyrrhotite in Two Process Streams of the Clarabelle Mill of VALE INCO, Sudbury, Canada / Proc. XXIV IMPC, Beijing China, 24-28 Sept., 2008, v. 2, pp. 1028-1037.
2. Острожная Е. Е., Малиновская И. Н. О совместном применении диметилдитиокарбама-та и бутилового ксантогената при флотации пирротинсодержащих руд // Цветные металлы. — 1999. — № 5. — С. 14—15.
3. Храмцова И. Н. Исследование и усовершенствование процесса селективной концентрации минералов при флотации богатых медно-никелевых руд: автореф. дис.... канд. техн. наук. — М.: Гинцветмет, 2003. — 26 с.
4. Блатов И. А., Велим В. С., Калашникова М. И., Шнеерсон Я. М., Волков Л. В. Гидрометаллургическая переработка сульфидных руд комбината «Печенганикель» // Цветные металлы. — 2001. — № 2. — С. 62—68.
5. Чантурия В.А., Лавриненко А.А., Саркисова Л. М., Иванова Т.А., Глухова Н. И., Шра-дер Э.А., Кунилова И. В. Действие сульфгидрильных фосфорсодержащих собирателей при флотации платинометального медно-никелевого минерального сырья // ФТПРПИ. — 2015. — № 5. — С. 132—139.
6. Салтыков П. М. Калашникова М. И., Салтыкова Е. Г. Гидрометаллургическая технология переработки пентландит-пирротиновых сульфидных концентратов цветных металлов с высоким извлечением металлов платиновой группы // Цветные металлы. — 2014. — № 9. — С. 75—81.
7. Нафталь М. Н., Шур М. Б., Выдыш А. В., Тимошенко Э. М., Хромцова И. Н. «Ангидридное» выщелачивание никель-пирротиновых концентратов — перспективный вариант автоклавной технологии // Цветные металлы. — 2007. — № 7. — С. 60—69.
8. Чантурия В. А., Недосекина Т. В., Степанова В. В. Экспериментально-аналитические методы изучения влияния реагентов-комплексообразователей на флотационные свойства платины // ФТПРПИ. — 2008. — № 3. — С. 76—85.
9. Блатов И.А. Обогащение медно-никелевых руд. — М.: Руда и металлы, 1998. — 224 с. it7^
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Лавриненко Анатолий Афанасьевич1 — доктор технических наук, зав. лабораторией, e-mail: lavrin_a@mail.ru, Макаров Дмитрий Викторович — доктор технических наук, зав. лабораторией, Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН, e-mail: makarov@inep.ksc.ru, Шрадер Элеонора Александровна1 — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, старший научный сотрудник, e-mail: Leonora_shrader@mail.ru,
Саркисова Лидия Михайловна1 — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: lida_sar@mail.ru, Кузнецова Ирина Николаевна1 — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: iren-kuznetsova@mail.ru, Глухова Наталья Игоревна1 — младший научный сотрудник, e-mail: natasha_gluhova@list.ru, 1 ИПКОН РАН.
В работе принимал участие С.А. Мошонкин.
ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 10, pp. 141-148.
UDC 622.765
A.A. Lavrinenko, D.V. Makarov, E.A. Shrader, L.M. Sarkisova, I.N. Kuznetsova, N.I. Glukhova
SUBSTANTIATION OF REAGENT REGIMES FOR FLOTATION OF PGE-BEARING COPPER-NICKEL ORE OF MONCHEGORSK FIELD
There are discussed the variants of flotation regimes of copper-nickel ore containing PGM: flotation with butyl xanthate in a lime medium to produce a rich Cu-Nil concentrate for smelting, a nickel-
pyrrhotite product for hydrometallurgical processing and a method for collective sulphide flotation by the collector composition of the butyl xantate and Aerophine 3416 with using liquid glass and Depramine 347 for the waste rock depression is developed. This method allows to obtain the PGM-containing nickel-pyrrhotine concentrate for subsequent processing by methods of hydrometallurgy.
Key words: copper-nickel ore, PGM, flotation, butyl xantate, lime, Aerophine 3416, Depramine 347, soluble glass.
DOI: 10.25018/0236-1493-2017-10-0-141-148
AUTHORS
Lavrinenko А.A.1, Doctor of Technical Sciences,
Head of Laboratory, e-mail: lavrin_@mail.ru,
Makarov D.V., Doctor of Technical Sciences,
Head of Laboratory, e-mail: makarov@inep.ksc.ru,
Institute of Industrial Ecology Problems of the North,
Kola Scientific Center, Russian Academy of Sciences,
184209, Apatity, Russia,
Shrader E.A.1, Candidate of Technical Sciences,
Leading Researcher, Senior Researcher,
e-mail: Leonora_shrader@mail.ru,
Sarkisovа L.M.1, Candidate of Technical Sciences,
Senior Researcher, e-mail: lida_sar@mail.ru,
Kuznetsova I.N.1, Candidate of Technical Sciences,
Senior Researcher, e-mail: iren-kuznetsova@mail.ru,
Glukhova N.I.1, Junior Researcher,
e-mail: natasha_gluhova@list.ru,
1 Institute of Problems of Comprehensive Exploitation
of Mineral Resources of Russian Academy of Sciences,
111020, Moscow, Russia.
REFERENCES
1. He S. H., Grano S., Manoucheri H. R., Taylor A., Lawson V. The Critical Influence of Pulp Oxygen Content on the Separation of Pentlandite from Pyrrhotite in Two Process Streams of the Clarabelle Mill of VALE INCO, Sudbury, Canada. Proc. XXIV IMPC, Beijing China, 24-28 Sept., 2008, vol. 2, pp. 1028-1037.
2. Ostrozhnaya E. E., Malinovskaya I. N. Tsvetnye metally. 1999, no 5, pp. 14—15.
3. Khramtsova I. N. Issledovanie i usovershenstvovanie protsessa selektivnoy kontsentratsii min-eralov pri flotatsii bogatykh medno-nikelevykh rud (Analysis and improvement of selective concentration of minerals in high-grade copper-nickel ore flotation), Candidate's thesis, Moscow, Gintsvetmet, 2003, 26 p.
4. Blatov I. A., Velim V. S., Kalashnikova M. I., Shneerson Ya. M., Volkov L. V. Tsvetnye metally. 2001, no 2, pp. 62—68.
5. Chanturiya V. A., Lavrinenko A. A., Sarkisova L. M., Ivanova T. A., Glukhova N. I., Shrader E. A., Kunilova I. V. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopayemykh. 2015, no 5, pp. 132—139.
6. Saltykov P. M. Kalashnikova M. I., Saltykova E. G. Tsvetnye metally. 2014, no 9, pp. 75—81.
7. Naftal' M. N., Shur M. B., Vydysh A. V., Timoshenko E. M., Khromtsova I. N. Tsvetnye metally. 2007, no 7, pp. 60—69.
8. Chanturiya V. A., Nedosekina T. V., Stepanova V. V. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopayemykh. 2008, no 3, pp. 76—85.
9. Blatov I. A. Obogashchenie medno-nikelevykh rud (Copper-nickel ore processing), Moscow, Ruda i metally, 1998, 224 p.
A
