CC BY
8Научная статья УДК 622.765.061
doi:10.37614/2949-1215.2022.13.1.019
ПРИМЕНЕНИЕ РЕАГЕНТОВ-СОБИРАТЕЛЕЙ С НИТРИЛЬНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГРУППИРОВКОЙ ПРИ ФЛОТАЦИИ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД
Юлия Сергеевна Каменева1, Елена Владимировна Черноусенко2, Галина Викторовна Митрофанова3
12 3Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Аннотация
В качестве возможных реагентов-собирателей для флотационного извлечения никеля и меди исследованы неиногенные органические реагенты Tecflote, отличающиеся структурой алкильных радикалов и числом функциональных групп. Методом беспенной флотации на пробе руды, обогащенной халькопиритом, показана эффективность их действия по отношению к извлекаемым сульфидам никеля и меди. Применение реагентов Tecflote в цикле рудной флотации обеспечило получение близких показателей по извлечению ценных металлов к показателям с традиционными реагентами. Ключевые слова:
медно-никелевые руды, флотация, собиратели, халькопирит, пентландит
Original article
THE APPLICATION OF COLLECTORS WITH NITRILE FUNCTIONAL GROUPPING FOR FLOTATION OF COPPER-NICKEL ORES
Yuliya S. Kameneva1, Elena V. Chernousenko2, Galina V. Mitrofanova3
12 3Mining Institute of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Apatity, Russia
Abstract
Non-ionic organic Tecflote reagents, having different-structure alkyl radicals and different numbers of functional groups, are investigated as potential flotation collectors for flotation recovery of nickel and copper. The efficiency of their action in respect to recoverable nickel and copper sulfides, is shown by the method of non-frothing flotation of the ore sample treated with chalcopyrite. The application of Tecflote reagents in the ore flotation cycle provided similar indicators for the recovery of valuable metals to those with traditional reagents. Keywords:
copper-nickel ore, flotation, collectors, chalcopyrite, pentlandite
Медно-никелевые руды составляют основу сырьевой базы производства тяжелых цветных металлов. В этих рудах, как правило, содержатся никель, медь, кобальт и сера. Самым распространенным методом обогащения медно-никелевых руд является флотация [1]. Для обеспечения комплексного извлечения всех ценных компонентов и улучшения технологических показателей обогащения остается актуальным вопрос разработки новых селективных реагентов и реагентных режимов для флотации руд.
Типичными реагентами-собирателями для флотации медно-никелевых руд являются ксантогенаты и аэрофлоты, которые взаимодействуют с поверхностью минералов через тиольный атом серы [2]. Данные реагенты эффективно извлекают минералы никеля и меди.
Цель настоящей работы — исследование органических реагентов-комплексообразователей Tecflote S10, S11, S12, S13 фирмы Nouryon в качестве возможных собирателей для выделения целевых минералов в концентрат и сокращения потерь ценных металлов с хвостами флотации. Изучены неионогенные реагенты, содержащие в своей структуре нитрильную функциональную группировку —C = N [3], способную за счет л*- и J-орбиталей образовывать комплексные соединения с ионами переходных металлов.
Исследования флотируемости минералов меди и никеля с использованием рассматриваемых реагентов проводили методом беспенной флотации в трубке Халлимонда объемом 100 см3 на пробе медно-никелевой руды, обогащенной халькопиритом (МН-2), крупностью - 0,09 ... + 0,063 мм. Химический состав проб приведен в таблице.
© Каменева Ю. С., Черноусенко Е. В., Митрофанова Г. В., 2022 112
Химический состав пробы МН-2, обогащенной халькопиритом
Соде ржание, % Соотношение Ni / Cu
Cu Ni Fe S
14,48 5,67 41,55 31,52 2,55 / 1
Флотационные эксперименты проводили при различной концентрации реагентов от 0,5 до 280 мг / л. Ввиду нерастворимости реагентов Tecflote в воде, подача во флотацию происходила в виде раствора в гексане. Масса навески — 0,5 г, время флотации — 3 мин, что соответствовало 16 см3 вытесненного воздуха. рН флотации для всех опытов поддерживался на уровне 9,6.
На рисунках 1 и 2 показаны зависимости извлечения никеля и меди от концентрации реагентов. Для сравнения с результатами, полученными с использованием реагентов с нитрильной функциональной группировкой, проводили флотацию с бутиловым ксантогенатом (рис. 1).
100 90 80 £ 70
$ 60
и
I 50
CQ
40 30 20 10 0
—■
/
> ш........"
г*
—•
•
_ Л
Г*
Извлечение Ni (Кх) Извлечение Cu (Кх)
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Расход реагентов, мг/л
Рис. 1. Зависимость извлечения никеля и меди в пенный продукт флотации на пробе МН-2 при использовании бутилового ксантогената
Рис. 2. Зависимость извлечения никеля и меди в пенный продукт флотации на пробе МН-2 при использовании реагентов Tecflote
Анализ кривых показал, что в случае использования традиционного сульфгидрильного собирателя (см. рис. 1) максимальные показатели извлечения достигаются при концентрации 120-170 мг / л и составляют 30,7 и 83,8 % для никеля и меди соответственно.
На рисунке 2 видно, что максимальное извлечение меди и никеля в пенный продукт для всех исследуемых реагентов достигается уже при концентрации собирателей от 0,5 до 5 мг / л. В случае использования реагентов S10 и S13 получены близкие показатели по извлечению меди и никеля к показателям с использованием ксантогената. Реагент S11 в данной серии опытов оказался менее эффективным. Лучшее извлечение никеля и меди (88,4 и 90,4 %) достигнуто при применении реагента S12, причем при меньших концентрациях по сравнению с другими исследуемыми реагентами.
Халькопирит — один из основных минералов медно-никелевой руды, обладающий высокой природной гидрофобностью, превышающей гидрофобность минералов никеля (пентландита, пирротина), он флотируется в первую очередь. Эта закономерность отчетливо прослеживается для ксантогената и реагентов S10, S11, S13. Реагент S12 при увеличении расхода до 2 мг / л начинает проявлять близкую активность по отношению к минералам никеля и меди.
Рудную флотацию проводили на пробе тонковкрапленной труднообогатимой медно-никелевой руды Печенгского рудного поля с содержанием Ni « 0,5 % и Cu « 0,21 %, основными рудными минералами которой являются пирротин, пентландит, халькопирит и магнетит. Крупность питания флотации составила 97 % кл. - 0,071 мм. Опыты осуществлялись в открытом цикле в лабораторной механической машине «Механобр» с объемом камеры 0,75 л с проведением в открытом цикле основной и контрольной флотаций в щелочной среде (рН 9,6 ~ 9,8), создаваемой введением в операцию измельчения кальцинированной соды (3 кг / т). В качестве собирателей использовались реагенты Tecflote с общим расходом 200 г / т, наиболее близким к расходу бутилового ксантогената в стандартном режиме. Поскольку нитрильные реагенты обладают весьма слабыми пенообразующими свойствами, при флотации использовали в качестве вспенивателя бутиловый аэрофлот.
В результате флотационных экспериментов (рис. 3) показано, что реагенты Tecflote обладают достаточно высокой собирательной способностью к сульфидным минералам. При использовании рассматриваемых реагентов вместо ксантогената совместно с аэрофлотом достигаются близкие показатели по извлечению цветных металлов в черновой концентрат.
Рис. 3. Извлечение цветных металлов в пенный продукт флотации при использовании различных собирателей Список источников
1. Технология обогащения руд цветных металлов / С. И. Полькин, Э. В. Адамов, К. П. Ковачев, Н. И. Семков, М.: Недра, 1979. 271 с.
2. Шубов Л. Я. Запатентованные флотационные реагенты и их применение. М.: Недра, 1973.
3. Taguta J., Ross V. The Application of a Nitrile-based Collector in the Flotation of a Platreef PGM Ore // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2021. https://www.tandfonline.com/ doi/full/10.1080/08827508.2021.1920411.
References
1. Pol'kin S. I., Adamov E. V., Kovachev K. P., Semkov N. I. Tekhnologiya obogashcheniya rud cvetnyh metallov [Technology of enrichment of non-ferrous metal ores]. Moscow, Nedra, 1979, 271 p. (In Russ.).
2. Shubov L. Ya. Zapatentovannye flotacionnye reagenty i ikhprimenenie [Patented flotation reagents and their applications]. Moscow, Nedra, 1973, 141 p. (In Russ.).
3. Taguta J., Ross V. The Application of a Nitrile-based Collector in the Flotation of a Platreef PGM Ore. Mineral processing and extractive metallurgy review, 2021. Available at: https://www.tandfonline.com/ doi/full/10.1080/08827508.2021.1920411
Информация об авторах
Ю. С. Каменева — младший научный сотрудник; Е. В. Черноусенко — старший научный сотрудник;
Г. В. Митрофанова — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник.
Information about the authors
Yu. S. Kameneva — Junior Researcher; E. V. Chernousenko — Senior Researcher;
G. V. Mitrofanova — PhD (Technical Sciences), Leading Researcher.
Статья поступила в редакцию 01.03.2022; одобрена после рецензирования 04.04.2022; принята к публикации 08.04.2022. The article was submitted 01.03.2022; approved after reviewing 04.04.2022; accepted for publication 08.04.2022.
