Совершенствование селективной флотации полиметаллических руд с применением азотсодержащего органического депрессора Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

--------------------------------- © А.В. Саввин, Н.И. Глухова,

2010

А.В. Саввин, Н.И. Глухова

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД С ПРИМЕНЕНИЕМ АЗОТСОДЕРЖАЩЕГО ОРГАНИЧЕСКОГО ДЕПРЕССОРА

~П представленной работе предлагается обоснование целесообразности применения при

-Я-М флотации труднообогатимых полиметаллических руд в качестве дополнительного реагента-модификатора красителя азиновой группы. Целью и задачами работы является разработка методов разделения коллективных свинцово-медных концентратов с применением новых реагентов-модификаторов на основе изучения их механизма и закономерностей депрессирующего действия, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей обогащения сульфидных руд и снижение расхода высокотоксичных цианидов щелочных металлов.

Наиболее эффективными реагентами-депрессорами при разделении свинцово-медных концентратов с повышенным содержанием в них вторичных сульфидов меди в настоящее время являются цианиды, в ряде случаев их применение - единственный способ эффективной флотации. Но цианидной технологии присущ ряд недостатков: образование больших объемов сильно загрязненных высокотоксичными соединениями сточных вод, растворение благородных металлов, что требует строительства специальных очистных сооружений, так как на долю цикла селекции свинцово-медных концентратов приходится 80...90% от общего потребления цианида на фабриках.

Поэтому наиболее перспективным является применение малотоксичных органических реагентов, избирательно интенсифицирующих депрессию сульфидов меди и позволяющих при этом существенно снизить расход основного депрессора - цианистого натрия.

На выбор селективных реагентов главным образом оказывает влияние избирательность их действия с определенным ионом металла на поверхности минерала, которая определяется характерной атомной группировкой (ХАГ) реагента. Основополагающим здесь является принцип жестких и мягких кислот и оснований Льюиса (ЖМКО). Согласно принципу ЖМКО и концепции избирательной хемосорбции на основе ХАГ, специфически действующими подавителями первичных и вторичных сульфидов меди являются органические реагенты, реакционно-активные центры которых проявляют свойства мягких и пограничных оснований Льюиса. В этой связи особый интерес представляют органические красители, являющиеся гетероциклическими ароматическими соединениями, в структуру которых в качестве активных солидофильных фрагментов входят электронодонорные азотсодержащие ХАГ, обеспечивающие гидрофильность поверхности минерала. Из литературных источников известно, что органические красители, являющиеся Ы-, О-содержащими гетероциклическими ароматическими соединениями, эффективно подавляют флотацию многих сульфидов тяжелых металлов. Анализ известных в настоящее время органических красителей, имеющих в своей структуре N и О-содержащие ХАГ, показал, что условиям реакционной активности по отношению к сульфидам меди удовлетворяют красители азиновой группы.

Это водорастворимые соединения, достаточно дешевые, недефицитные, малотоксичные и производящиеся в промышленных масштабах.

Ранее работами Н. Г. Клименко с сотрудниками было показано депрессирующее действие красителя на пирит и углистые сланцы при обогащении колчеданных полиметаллических и убогих золотосодержащих руд. Красители азиновой группы не являются индивидуальными соединениями. Молекулярная структура входящих в состав красителя соединений, стерическая доступность N и О-донорных атомов отвечают условию солидофильной активности характерных атомных групп красителя: - N= групп гетероароматического цикла, имидогрупп -ЫН-

фениламинных фрагментов и сульфоэфирной - SO3-группы. Предварительные лабораторные испытания подтвердили достаточно высокую эффективность его применения в процессе селективной флотации сульфидов свинца и меди.

Малая токсичность и возможность биохимического разложения красителя в сточных водах обогатительных фабрик позволяют рассматривать его в качестве дополнительного реагента-

модификатора для интенсификации процесса селекции коллективных свинцово-медных концентратов при флотационном обогащении полиметаллических руд.

Изучение действия красителя на флотацию сульфидных минералов - галенита, халькопирита и халькозина проводили методом беспенной флотации на порошках крупностью (-125+44) мкм.

При проведении опытов исследовались зависимости флотируемости минералов от расхода собирателя (бутилового ксантогената калия - БКК), красителя, цианида натрия и значения рН жидкой фазы минеральной суспензии.

Результаты проведенных исследований показали, что депрессия сульфидов меди возрастает с увеличением расхода красителя и зависит от концентрации собирателя и значения рН среды. Наиболее эффективно подавляется флотация халькопирита, в то время как галенит депрессируется незначительно, вплоть до значения концентрации красителя в растворе 15...20 мг/л. Вытеснение ксантогената красителем с поверхности халькопирита почти в 7 раз, а с поверхности халькозина в 4,5 раза выше, чем галенита. Дальнейшее увеличение концентрации красителя малоэффективно, так как наблюдается повышение извлечения галенита в камерный продукт и селективность процесса нарушается.

Для изучения прочности закрепления органического депрессора азиновой группы на поверхности сульфидных минералов и его влияния на последующую адсорбционную активность собирателя были проведены опыты с измененной последовательностью подачи реагентов. Результаты этих исследований, проведенных в области рН=7...9, где наблюдается наибольшая депрессия сульфидов меди красителем, показали, что с увеличением концентрации красителя в растворе повышается извлечение сульфидов в камерный продукт, особенно заметное для халькопирита и халькозина. При концентрации красителя 20 мг/л процент депрессии минералов составляет: халькопирита 80...85 %, халькозина - 70...75 %, галенита - 7...9 %.

Итак, максимальная адсорбция красителя на поверхности халькопирита и халькозина наблюдается в нейтральной и слабощелочной среде, что вполне согласуется с результатами флотационных исследований на мономинеральных суспензиях. Также было установлено, что даже незначительное количество сорбированного красителя приводит к существенному изменению состояния поверхности медных минералов, способствующее резкому понижению адсорбции собирателя в диапазоне концентраций реагента до 20 мг/л.

Флотационное исследование системы “минерал-ксанто-генат-краситель-цианид” показало, что обработка медных минералов красителем обеспечивает такие же показатели депрессии цианидом, как и в случае подавления флотации сульфидов меди одним цианидом натрия, но вдвое большей концентрации. Изучение количественных закономерностей сорбции реагента и обменной сорбции между ионами собирателя и красителя на поверхности сульфидов свинца и меди проводилось с использованием спектрофотометрического метода. Установлено, что адсорбция красителя возрастает в ряду PbS«Cu2S< CuFeS2, и даже незначительное количество сорбированного красителя приводит к существенному изменению состояния поверхности медных минералов, способствующее резкому понижению адсорбции собирателя.

Выводы

- повышение эффективности цианидной технологии селекции может быть достигнуто применением дополнительных органических реагентов-модификаторов из группы азиновых красителей, обеспечивающих сокращение расхода высокотоксичного цианистого натрия, что повысит экологическую чистоту обогатительного цикла;

- обработка медных минералов красителем обеспечивает такие же показатели депрессии, как и в случае подавления флотации сульфидов меди одним цианидом натрия, но вдвое большей концентрации;

- повышение технико-экономических показателей. Извлечение металлов в одноименные концентраты составило: свинца - 0,4%, меди - 1,5. ..2,3% при повышении качества свинцового концентрата на 0,1%, медного на 0,4%.1ДШ

— Коротко об авторах ---------------------------------------------

Саввин А.В. - студент, гр. ОПИ-Р-04,

Глухова Н.И. - студентка, гр. ОПИ-У-04.

Научный руководитель: Юшина Т.И., к.т.н., доц.

Московский государственный горный университет,

Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru