CC BY
34
СЕМИНАР 26
;:;4.;..У4ДОКЛАД . на симпозиуме "неделя . горняк
2000”
МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 года
^ Т.С. Николаева, 2000
УДК 622.7
Т.С. Николаева
ПРИМЕНЕНИЕ ДИАФРАГМЕННОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОМПРОДУКТОВ ФЛОТАЦИОННЫХ СХЕМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОГАЩЕНИЯ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Д
ля повышения эффективности флотационного обогащения руд цветных металлов целесообразно использование методов интенсификации, предусматривающих воздействие на систему минерал - флотационные реагенты различных видов электрических полей. При электрохимической обработке пульпы используют постоянный и переменный электрический ток, различные виды электродов, мембраны и диафрагмы [1, 2, 3]. Использование электрохимических методов интенсификации позволяет сократить расход флотационных реагентов и снизить содержание вредных веществ в жидких отходах обогащения.
К существенным недостаткам электрохимических методов интенсификации относится значительный расход электроэнергии, обусловленный использованием неселективного воздействия электрических полей на весь объем флотационной пульпы, без
Таблица 1
тиц, поступающих во флотацию из различных операций и характеризующихся различным состоянием поверхности и флотируемостью.
Другим недостатком используемой электрохимической технологии является снижение эффективности процесса при изменении параметров электровоздействующей системы, и, в первую очередь, при зарастании электродов неэлектропроводными осадками.
От указанных недостатков свободны методы, предполагающие использование в процессах флотации продуктов электрохимического кондиционирования технологической и оборотной воды - католита и анолита [2]. Однако, при этом не осуществляется воздействие электрических полей непосредственно на систему минерал -флотационные реагенты, обладающее значительным оптимизирующим эффектом [3].
Для повышения эффективности электрохимической обработки пульпы
предлагается подвергать кондиционированию отдельные продукты технологической схемы обогащения, при этом создавать оптимальные условия для работы электровоздействующей системы.
Для определения причин снижения технико-экономи-ческих показателей флотационного обогащения руд цветных металлов были поставлены флотационные опыты на мономине-ральной фракции сфалерита и пирита, а также промышленном цинково-пиритном концентрате, получаемом при обогащении сульфидной полиметаллической руды Зыряновского месторождения.
Методика мономинеральной флотации предполагала активацию минерала медным купоросом (при расходе 100 г/т), подачу бутилового ксантоге-ната (5-20 г/т), оксаля (20 г/т) и извести (1-20 кг/т). Флотация навески массой 10 г проводилась в механической флотационной машине объемом 100 см3. Время флотации составляло 5 минут. После проведения флотации жидкая фаза камерного продукта отфильтровывалась и в ней определялась величина рН и концентрация ксантогената ([X-]). При изучении закономерностей перефлотации заде-прессированного сфалеритап в камерный продукт добавляли раствор с концентрацией ксантогената, равной остаточной, и затем добавляли раствор серной кислоты для достижения заданного значения рН. При изучении закономерностей перефлотации сфло-тированного пирита пенный продукт разбавляли раствором со значением рН, равным измеренному в жидкой фазе пульпы, и добавляли раствор ксантогената натрия для достижения заданной концентрации ксантогенат-ных ионов.
На рис. 1 представлены зависимости извлечения сфалерита в пенный продукт при регулировании рН известью (кривая 1) и при дофлотации сфалерита из камерного продукта после добавления раствора ксантогената и регулирования рН серной кислотой (кривые 2, 3).
На рис. 2 представлены зависимости извлечения пирита в пенный продукт при регулировании концентрации ионов ксантогената путем изменения расхода ксантогената натрия (кривая 1) и при перефлотации пенного продукта после добавления раствора с заданными значениями рН и [X-] (кривые 2, 3).
РЕЗУЛЬТАТЫ УКРУПНЕННЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ СЕЛЕКТИВНОЙ ЦИНК-ПИРИТНОЙ ФЛОТАЦИИ
NN Напряжение на Ток обра- Содержание в Извлечение в
опыта электродах, ботки, А концентрате, % концентрат, %
В цинка железа цинка железа
1 0 0 56,0 9 96,0 10,5
2 5 0,5 56,3 8,7 96,2 10,1
3 7 1 56,5 8,4 96,5 9,7
4 10 1,5 56,9 8,0 97,0 9,2
5 15 2,5 57,6 7,6 97,2 8,5
6 20 3,5 58,7 7,0 97,3 7,8
7 25 4 59.9 6,0 97,3 6,6
8 30 4 5 61 0 5 9 97 0 6 5
время,мин.
Рис. 1. Зависимости извлечения сфалерита в пенный продукт от величины рН при постоянной концентрации ксантогената ([X] = 10 мг/л): 1 - при
флотации исходной навески; 2 - перефлотация камерного продукта флотационного опыта при рН=12,6; 3 - перефлотация камерного продукта флотационного опыта при рН = 12,1
Рис. 2. Зависимости извлечения пирита в пенный продукт от величины концентрации ксантогената ([X-]) при постоянном рН =11,8: 1 - при флотации исходной навески; 2 — перефлотация пенного продукта флотационного опыта при [X-] = 20 мг/л; 3 - перефлотация пенного продукта флотационного опыта при [X-] = 14 мг/л
Рис. 3. Изменение краевого угла смачивания на пирите в условиях основной цинковой флотации: 1 - без электрохимической обработки; 2 - после поляризации при потенциале -0,2 В; 3 - после поляризации при потенциале -0,3 В
Результаты флотационных опытов на минерале показали, что сфалерит, находящийся в камерном продукте, характеризуется пониженной флоти-руемостью по сравнению с первично флотируемым минералом (рис. 1). Напротив, пирит, сфлотированный в пенный продукт, при перефлотации характеризуется повышенной флоти-руемостью (рис. 2).
Такое поведение минералов можно объяснить замедленностью процессов переформирования поверхностного слоя при в направлении, обратном первоначальному воздействию. Так, образовавшийся на пирите сме-
ЧйййРысйэбцибаВЙ’Нионсйё# разййч
ных гидрофобных производных ксантогената, при уменьшении концентрации ксантогената и увеличении рН обладает инертностью, обусловленной высокой энергией активации процесса восстановительного разложения диксантогенида. Задепрессиро-ванная известью поверхность сфалерита характеризуется низкой скоростью взаимодействия с собирателем вследствие произошедших окислительных процессов.
Таким образом, одной из причин ухудшения технологических показателей флотации цин-ково-пиртных концентратов является неадекватная ионному составу жидкой фазы пульпы фло-тируемость минералов, поступающих в операцию основной флотации из операций контрольной и перечистной флотации. Сфлотированный в операции контрольной цинковой флотации пирит не успевает снизить фло-тируемость в операции основной цинковой флотации и извлекается в пенный продукт. Задепрес-сированный в операции перечи-стной цинковой флотации сфалерит не успевает восстановить флотируемость в операции основной флотации и уходит с камерным продуктом в операцию контрольной цинковой флотации.
Для восстановления флотируемо-сти минералов, адекватной ионному составу жидкой фазы пульпы, необходимо резко увеличить скорость поверхностных процессов, обеспечи-
вающих переформирование поверхностного слоя на флотируемых минералах.
Поставленная цель может быть достигнута применением постояннотоковой диафрагменной электрохимической обработки. Предлагаемый метод предполагает катодную обработку пенных продуктов операций контрольной флотации и анодную обработку камерных продуктов перечистных операций.
Перспективность использования электрохимической обработки для регулирования состояния поверхности и флотируемости минералов может быть определена результатами эксперимента по изучению влияния катодной поляризации на смачиваемость пирита [4]. При проведении опытов шлиф пирита в течение 10 минут обрабатывали раствором, соответствующим по ионному составу жидкой фазе пульпы в операции контрольной цинковой флотации (рН=11,8; [X-] = 24 мг/л). Затем шлиф помещали в раствор, соответствующий по ионному составу жидкой фазе пульпы в операции основной цинковой флотации (рН=12,3; [X-] = 20 мг/л) проводили кратковременную катодную обработку и через заданные промежутки времени измеряли краевой угол смачивания. Результаты исследований, представленные на рис. 3, показали, что катодная обработка обеспечивает заметное и устойчивое снижение гидрофобности минерала.
Катодная обработка пенных продуктов операций контрольной флотации позволяет повысить скорость восстановительного разрушения гидрофобного поверхностного слоя на пирите и обеспечивает быстрое снижение флотируемо-сти минерала. При этом снижения фло-тируемости сфалерита происходить не должно, поскольку формирующийся ионно-молекулярный состав жидкой фазы соответствует условиям флотации минерала [5].
Анодная обработка камерных продуктов перечистных операций позволяет ускорить образование гидрофобного поверхностного слоя на задепрессирован-ных частицах сульфидов цинка и обеспечивает быстрое повышение флоти-руемости минерала. При этом повышения флотируемости пирита происходить не должно, поскольку обработка ведется при ионном составе жидкой фазы пульпы, соответствующем условиям депрессии пирита.
Методика промышленного опыта включала обработку коллективного цинково-пиритного концентрата известью при расходе 20 кг/т концентрата, основную, перечистную и две контрольные флотации цинка. Во вторую контрольную флотацию подавали медный купорос при расходе 20 г/т концентрата. Флотация проводилась в 10-камерной флотационной машине (Vк =1,5 л). Электрохимическая обработка пульпы проводилась в одной из флотомашин в электролизере специальной конструкции.
При электрохимической обработке варьировалось напряжение на электродах и, соответственно, плотность тока. Основные параметры электрообработки и основные результаты приведены в таблице 1.
Как показали результаты укрупненных лабораторных испытаний, увеличение интенсивности электрохимической обработки ведет к постепенному повышению качества цинкового концентрата и снижению потерь цинка с пиритным продуктом. Следует отметить, что расход электроэнергии в области оптимального ведения процесса весьма невелик и составляет не более 10 квтч/т Прирост извлечения цинка (1-1,3 %) при этом достаточно велик и обеспечивает получение значительного экономического эффекта.
Таким образом, в результате проведенной работы установлены причины снижения эффективности селективной флотации, обусловленные неадекватной ионному составу жидкой фазы пульпы флотируемостью мине-
ралов, поступающих в операции основной флотации с промпродуктами схемы обогащения. Для ускорения переформирования адсорбционного слоя на поверхности минералов предложено использовать диафрагменную постояннотоковую электрохимическую обработку пульпы, обеспечивающую ускорение разрушения гидрофобного слоя на депрессируемых минералах, поступающих в операцию основной флотации с пенным продуктом контрольной флотации и ускорение восстановления гидрофобного слоя на флотируемых минералах, поступающих в основную операцию с камерным продуктом перечистной флотации. Предложенный способ прошел проверку в укрупненных лабораторных условиях и показал возможность повышения качества цинкового концентрата на 3-5 % и снижения потерь цинка с пиритным продуктом на 1,3 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия В.А., Назарова Г.Н. Электрохимическая технология в обогатительно-гидрометаллургических процессах.- М.: Наука, 1977.- 185 с.
2. Чантурия ВА., Лунин В.Д. Электрохимические методы интенсификации процесса флотации.- М.: Наука, 1983.-144 с.
3. Вигдергауз В.Е. Электрохимическая интенсификация флотации медьсодержащих сульфидных руд //Новые процессы в комбинированных схемах обогащения полезных ископаемых. М: Наука.,1989. -с.127-136.
4. Чантурия В.А. и др. Электрохимические исследования смачиваемости сульфидных минералов в условиях флотации. 1: Галенит и сульфиды меди //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.- 1996.- N 1.т- с.73-80.
5. Морозов В.В., Николаева Т.С. Депрессия пирита электрохимической окисли-тельной обработкой пульпы. // Комплексная переработка минерального сырья.- Сборник научных трудов МГИ. М.: изд. МГИ, 1986. - с.49-53.
Николаева Татьяна Сергеевна — кафедра «Обогащение полезных ископае-
иппвепситет
