CC BY
79
© В.А. Бочаров, В.Д. Игнаткина, 2012
УДК 622.765
В.А. Бочаров, В.А. Игнаткина
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПОЗИЦИЙ СОБИРАТЕЛЕЙ В ТЕХНОЛОГИИ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ ПИРИТНЫХ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Механизм совместного взаимодействия сульфгидрильных собирателей многогранен. Сульфгидрильные собиратели различных классов сорбируются на свободных участках поверхности в зависимости от последовательности дозирования. В механизме формирования сорбционного слоя на поверхности минерала участвуют физическая и химическая формы, от соотношения которых зависит эффективность использования сочетания собирателей. Лучший результат получен при сочетании ксантогенатов-дитиофосфатов и ксантогенатов-дитиокарбаматов. Ключевые слова: композиции собирателей, селективная флотация, сульфидные руды цветных металлов, сорбционный слой, поверхность, минерал.
Нами подготовлен аналитический обзорный материал по применению сочетания собирателей при флотации сульфидных минералов и руд. Приведу лишь основные выводы и тенденции развития этого направления совершенствования реа-гентных режимов с использованием композиций сульфгидрильных и других собирателей различных классов соединений.
Применение сочетания собирателей при флотации различных видов минерального сырья известно с середины прошлого века. Одни из первых исследовали сочетание сильного и слабого собирателей И.Н. Плаксин, И.А. Каковский, Е.И. Силина и др., а затем это направление нашло широкое распространение в исследованиях и практике флотации.
Прежде чем перейти к обзору использования сочетаний различных собирателей необходимо попытаться сформулировать обобщающее представление о механизме взаимодействия сульфгидрильных собирателей с сульфидными минералами.
И.А. Каковский выделяет несколько форм сорбции собирателей — фи-
зическую, электростатическую, хемо-сорбцию или гетерогенную химическую реакцию. По отношению к флотируемым минералам избирательно взаимодействует только химическая форма, которая состоит из двух стадий — механизма закрепления собирателя и, собственно, процесса флотации. Первая стадия определяется законами химической термодинамики, вторая — кинетикой флотации, составом поверхности минерала, ее гидрофобностью, прочностью закрепления собирателя и т.д. И.А. Каковский отмечает, что активность сульф-гидрильного собирателя зависит от прочности связи в системе таких атомов, как фосфор, углерод, кислород.
А.А. Абрамов, М.М. Сорокин считают, что основными формами сорбции являются — также, хемосорбция, или гетерогенная химическая реакция и физическая сорбция, что созвучно с представлениями И.А. Каковского.
Результатом химического взаимодействия является образование кова-лентных, координационных связей для сульфгидрильных собирателей.
О.С. Богданов, В.И. Рябой и др. полагают, что при хемосорбции пре-
обладает донорно-акцепторный механизм взаимодействия.
И.Н. Плаксин, В.А. Чантурия и др. сформулировали электрохимический механизм взаимодействия ксантогена-та с сульфидными минералами, который так же в основном зависит от наличия на поверхности минерала до-норных и акцепторных участков и их соотношения.
В случае применения во флотации композиций собирателей механизм их взаимодействия с поверхностью минералов изменяется и определяется активностью собирателей.
По данным В.А. Чантурия с соавторами последовательность дозирования ксантогената и ДМДК изменяет характер их сорбции на сульфидных минералах. Первоочередная подача ДМДК снижает сорбцию ксантогената на пирротине в 4—5 раз. При обратной подаче собирателей снижение адсорбции собирателя составляет 80 %.
П.М. Соложенкин отмечает, что при совместном применении смеси ксантогенатов с дитиокарбаматами или дитиофосфатами ионогенных сульфгидрильных собирателей с разной солидофильной группой или собирателей одного класса, но с разной длиной углеводородного радикала образуются в результате их окисления разнолигандные дисульфиды, которые могут достаточно легко восстанавливаться сульфидными минералами, или другими активными соединениями.
В этой связи в работах О. С. Богданова и др. отмечается, что эффект действия неионогенных собирателей (тионокарбаматов, эфиров ксантоге-новых кислот, дисульфидов) связывают с их самостоятельной координацией на участках поверхности. При этом отмечается, что при использовании сочетания собирателей повышается скорость образования сорбцион-
ного слоя и кинетика флотации. На скорость окисления ксантогената влияет также минеральный состав (Голиков A.A.), длина углеводородной цепи собирателя и другие факторы. Так, в присутствии катионов меди скорость окисления возрастает с увеличением длины углеводородного радикала; в наших исследованиях по-тенциометрическим методом впервые был установлен следующий ряд окисления — дитиокарбамат > ксантоге-нат > дитиофосфат.
П.М. Соложенкин отмечает, что сочетание собирателей одного класса соединений, но с разными солидо-фильными группами (ксантогенат, ДТК) с различной структурой углеводородного радикала способствует образованию несимметричных дисульфидов.
В практике флотации применяют различные сочетания и соотношения собирателей многих классов соединений.
Для флотации медно-молибдено-вых руд (С.И. Митрофанов и A.B. Курочкина) исследовали сочетание собирателей — алкилсульфата и ксантогената; изопропиловый и бутиловый ксантогенаты; изопропиловый и изобутиловый ксантогенаты; бутиловый, изопропиловый ксантогенаты и бутиловый аэрофлот; этиловый и изоаминовый ксантогенаты; ИТК, и бутиловый или изопропиловый ксан-тогенаты.
Недосекина Т.В. с соавторами выполнили исследования механизма действия сочетания тионокарбамата и ксантогената при флотации медно-молибденовых руд. Ими показана неодинаковая прочность закрепления собирателей в зависимости от последовательности их дозирования.
В работе С. Давааням, И.Ш. Са-таева, Ж. Баатарху и др. исследовано сочетание собирателя S-703G и ксан-
тогената при флотации медно-молибденовых руд, которые позволили повысить содержание меди в медном концентрате в 1,5—2,0 раза.
Г.А. Бехтле, Т.В. Недосекина показали, что тионокарбамат на пирите закрепляется не прочно, который даже при высоких расходах собирателя вяло флотируется, но с подачей ксан-тогената флотируемость пирита резко возрастает.
Т.Н. Матвеевой и др. установлено, что использование собирателей различных классов соединений повышает их суммарную адсорбцию, увеличивает плотность первого монослоя. Это отмечается и другими авторами. Так, диэтилдитиокарбаматы, обработанные высокоактивными соединениями, взаимодействуя с минералами, могут образовывать труднорастворимые комплексные соединения, имеющие в своем составе гидроксильные, карбоксильные, сульфитные и др. группы.
М.И. Херсонским исследованы синтезированные этилоктилсульфиды индивидуально и в сочетании с диизо-пропилдитиофосфатом; отмечена их высокая собирательная способность к халькопириту и селективность в отношении пирита.
A.К. Лившиц показано, что совместное применение ксантогената и алиловых эфиров алкилксантогено-вых кислот обеспечивает получение высококачественных концентратов из полиметаллических руд, соблюдая при этом первоочередность подачи эфиров, прочность закрепления которых на пирите значительно ниже, чем на халькопирите и сфалерите.
B.А. Щербаков исследовал сочетание этилового и бутилового аэрофлотов вместе с МИБК, позволивших уменьшить активность пирротина при флотации медно-никелевых руд. Хорошие результаты получены при флотации сульфидов меди с использова-
нием сочетания тионокарабаматов (ЭТК, ИТК, Z-200 и др.) с изобутило-вым аэрофлотом.
В.А. Чантурия, Т.В. Недосекина получили хорошее разделение пент-ландита и пирротина, применяя сочетание ДМДК и бутилового ксантоге-ната.
Использование ДМДК в сочетании с ксантогенатом позволило исключить цианид при разделении свинцово-цинковых руд (Глинкин В.В.).
Интересен опыт применения собирателя «S-703G» при флотации медно-молибденовых, медно-молибде-новых, медно-цинковых и др. типов руд. В состав этого реагента введены компоненты различной активности — сульфиды, дитиофосфат и вспенива-тель. Такая смесь позволяет получать лучшие результаты селекции.
Собиратель «S-703G» проявляет слабые собирательные свойства по отношению к пириту и более высокую флотоактивность к сульфидам меди, цинка и другим минералам, что позволяет получать высокоселективные концентраты. Собиратель «S-703G» исследовали на медно-цинковых, медно-молибденовых рудах В.А. Бочаров, В.А. Игнаткина, Ё.С. Хачатрян. Получены лучшие результаты разделения в сравнении с одним ксантогенатом. Исследованы аналоги собирателя Российского производства, синтезированные в Гинцветмете — реагенты серий «СИГ», «СГМ», «Берафлот», которые являются смесью дитиофосфатов и дисульфидов, не содержащих вспенивающего компонента. Эти собиратели в сочетании с бутиловым (изо-пропиловым) ксантогенатом проявляют не только слабые собирательные селективные свойства к пириту, но и обеспечивают достаточно высокую флотируемость других сульфидных минералов. Результаты лабора-
торных исследований подтверждены промышленными испытаниями; получен прирост извлечения цветных и благородных металлов; снижен расход собирателей на 30 %; улучшено качество концентратора. С использованием различных методов физико-химических исследований на образцах халькопирита, галенита, сфалерита, пирита и на золотой пластине — измерение краевых углов смачивания, ИК- и УФ-спектроскопия, термографические измерения, беспенная флотация — показано, что новые собиратели в меньшей степени закрепляются на пирите, чем на других минералах, проявляя высокие собирательные свойства для халькопирита, сфалерита, золота и слабые по отношению к пириту. Наибольшая эффективность отмечена у собирателя «Берафлот 3035» при оптимальном соотношении с ксантогенатом, дитиофосфатом, тионокарбаматом.
Выводы
Механизм совместного взаимодействия сульфгидрильных собирателей многогранен и полностью не изучен. Закрепление дитиофосфатов и тио-карбаматов при совместном использовании с ксантогенатами происходит на свободных участках поверхности и определяется последовательностью дозирования собирателя.
В механизме взаимодействия собирателей с минералами важное значение имеют условия их окисления с образованием новых форм
собирателя, участвующих в формировании сорбционных слоев на поверхности.
Оптимальное соотношение форм сорбции собирателей зависит от значения рН, окислительно-восстановительного состояния пульпы и др. факторов. Использование сочетания собирателей изменяет плотность сорб-ционных слоев и их селективные и собирательные свойства.
Исследованные и выбранные нами композиции собирателей повышают эффективность их использования, обеспечивая значительный технологический, экономический и экологический результат и сопоставимы с зарубежными аналогами.
Наибольший технологический эффект по результатам исследований и практики флотации заметен при использовании сочетания различных соотношений сильного и слабого собирателя:
• с разной длиной углеводородных радикалов с одинаковой солидофиль-ной группой (этиловый, бутиловый и др. ксантогенаты, ДТТ и др.);
• с разной длиной углеводородных радикалов с различной солидофиль-ной группой (ксантогенаты, дитио-карбаматы);
• ионогенные и неионогенные собиратели (дисульфиды, дитиофосфа-ты, дитиокарбаматы);
• ионогенные и аполярые (предельные углеводороды, масла), например, ксантогенаты и керосин, гттгг?
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Бочаров В.А. — доктор технических наук, профессор, Игнаткина В.А. — кандидат технических наук, доцент, докторант,
Национальный исследовательский технологический университет Московский институт стали и сплавов, E-mail: uchsovet@misis.ru.
Д._
