Традиционные и новые реагенты для флотации золотосодержащих руд Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

--© Т.В. Нсдосскина, А.О. Гапчич, 2013

УДК 622.765

Т.В. Недосекина, А.О. Гапчич

ТРАДИЦИОННЫЕ И НОВЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД

Приведены исследования по определению флотационных свойств пирита с нанесенным золотом, в сравнении с флотационными свойствами пирита, без золота. Также приведены результаты флотации пиритов (с золотом и без золота) с применением ксантогената и диизобутилдитиофосфината натрия (ДИФ), которые свидетельствуют о более высокой эффективности реагента ДИФ.

Ключевые слова: Обогащение золотосодержащих руд, золотосодержащий пирит, пирит, флотация, реагенты, сорбция.

В последние годы в связи с ростом потребности в благородных металлах и истощением месторождений богатых и легкообога-тимых руд вовлекаются в эксплуатацию месторождения труднообогати-мых Аи-содержащих руд [3]. Золото в этих рудах тесно ассоциировано с пиритом, арсенопиритом, сульфидами меди, и отличается тонкой вкрапленностью. Для обогащения Аи-содержащих труднообогатимых руд используется метод флотации.

Для флотации золотосодержащих руд применяются следующие собиратели: ксантогенаты, дитиофосфаты, меркаптаны, дитиокарбаматы, соли жирных кислот и др. Предложено применение смесевых собирателей: американские Р-100, Б-703 и отечественные серии СИГ [1,5]. Однако актуальной остается проблема селективного отделения золотосодержащих минералов от минералов, не содержащих золота. В связи с этим нами выполнены исследования по определению флотационных свойств пирита, искусственно обогащенного золотом, в сравнении с флотационными свойствами пирита, не содержащего золота.

Для получения материала, искусственного обогащенного золотом, был использован пирит Калангуй-ского месторождения крупностью -0,044 + 0,063 мм, а также золото-хлористоводородная кислота (НАиС14). Исходный раствор золотохлористо-водородной кислоты (ЗХВК) содержит 2,15 г золота в 2 н соляной кислоте. Подготовлены 2 навески пирита по 50 гр. каждая. Первую навеску поместили в стеклянный стакан объемом 1 литр и залили 500 мл дистиллированной воды, в которой предварительно было растворено 12 мл исходного раствора ЗХВК. Таким образом, первую навеску обрабатывали раствором, содержащим 300 мг золота и 0,024 моля соляной кислоты. Ко второй навеске пирита, также помещенной в стеклянный стакан объемом 1 литр, добавили 500 мл дистиллированной воды с 1,975 мл концентрированной соляной кислоты, что составило 0,024 моля. Обе навески перешивали с помощью механической мешалки в течение 5 часов, затем пробы стояли без перемешивания 17 часов, после чего их перемешивали еще 2 раза.

После обработки, каждую навеску промывали 5 раз водопроводной водой (объем воды 1 литр) и один раз дистиллированной водой, отфильтровывали и высушивали на воздухе.

По данным химического анализа после обработки золотохлористоводо-родной кислотой был получен пирит, содержащий 0,1725 % или 1725 г/т золота. На рис. 1 представлены конфигурации образования металлического золота на зернах пирита (рис. 1а). Рентгеновский спектр участков минерала, покрытых золотом (рис. 16) свидетельствует о том, что выделения золота образуют толстый слой, за ко-

торым практически не просматривается подложка.

Первоначально была изучена естественная флотируемость пирита, обработанного золотохлористоводо-родной кислотой, обработанного раствором соляной кислоты и исходного пирита, который не подвергался никакой обработке (табл. 1). Для этого минералы флотировали без собирателя, в присутствии одного вспенивателя (МИБК). В одной серии опытов в качестве среды использовали дистиллированную воду, в другой серии боратный буферный раствор (рН 9,18).

Таблица 1

Результаты флотируемости пиритов: природного, обработанного соляной кислотой и обработанного ЗХВК

Минерал Среда

Выход, %

Дистиллированная вода Боратный буфер

Пирит без обработки 82,2 1,73

Пирит, обработанный соляной кислотой 21,78 9,62

Пирит, обработанный ЗХВК 64,31 72,52

Рис. 1. Конфигурации образования металлического золота на частицах пирита (а). Рентгеновский спектр участка пирита покрытого золотом (б)

Согласно данным этой таблицы, пирит, который не обрабатывали раствором ЗХВК или раствором соляной кислоты, в дистиллированной воде флотируется очень активно, но в боратном буфере его флотируе-мость резко снижается. После обработки соляной кислотой в концентрации 0,024 моля/500 мл, выход пирита при флотации одним вспе-нивателем составил 20 % в дистиллированной воде и 10 % в боратном растворе. Обработка пирита раствором ЗХВК резко повысила гидрофобные свойства минерала. Причем в борате его флотируемость одним МИБК выше, чем в дистиллированной воде. На рис. 2 приведены результаты опытов по флотации минералов одним вспенивателем в известковой среде.

По данным рисунка и в известковой среде естественная флотируе-мость пирита, содержащего на поверхности металлическое золото, су-

щественно выше флотируемости собственно пирита. Лаже при рН равном 10,0 выход пирита с золотом составил 43 %, вместо выхода в 10 % для пирита без золота. Флотируемость минералов близка к нулю в среде с рН больше 11,0.

Исследованы формы сорбции ксантогената на пирите, искусственно обогащенном золотом, и природном пирите.

Эксперименты по определению форм сорбции ксантогената на пирите, искусственно обогащенном золотом, и природном пирите проводили на навеске в 2 грамма. Навеску минерала предварительно промывали известковой водой с рН 9,2—9,5. Затем к минералу прибавляли раствор ксантогената (концентрация 40 мг/л) в известковой воде. Перемешивали с раствором ксантогената 5 минут, после чего жидкую фазу отфильтровывали. Оставшийся на фильтре минерал высушивали на воздухе.

Рис. 2. Зависимость флотируемости пирита одним МИБК от рН

Остаточную концентрацию ксанто-генат-ионов в растворе определяли методом спекторофотометрирования в области длин волн 200—330 нм. Для определения содержания солей ксантогената в жидкой фазе часть раствора (20 мл), подкисляли 0,1 н раствором соляной кислоты до рН 5,0—6,0, помещали в делительную воронку и проводили экстракцию 2 порциями гексана по 10 мл. Затем гексан выливали обратно в делительную воронку и реэкстрагировали его двумя порциями раствора аммиака (концентрированный гидрат аммония разбавлен дистиллированной водой в соотношении 1:1). После проведения реэкстракции в аммиачном растворе методом спектрофотометрирования определяли содержание ксантогенат-ионов при длине волны 300,1 нм.

Диксантогенид максимально полно переходит в органический растворитель из водного раствора с рН=2,0. Поэтому порцию (20 мл) жидкой фазы, отделенной от минерала, подкисляли раствором соляной кислоты до рН=2,0 и проводили экстракцию гексаном. Кривая свето-поглощения диксантогенида в гексане имеет форму двух плато. Согласно литературным данным [8], коэффициент экстинкции диксантогенида в гексане при длине волны 241 нм равен 16840. Расчет содержания диксантогенида в проводимых экспериментах вели, используя это значение коэффициента экстинкции, по формуле

Я = В-М-У-КА-Е ,

где я — содержание диксантогенида в пересчете на ксантогенат, мг/г; О — величина светопоглощения при Л = 241 нм; М — молекулярный вес диксантогенида, мг; У — общий объем анализируемого раствора, мл; К — коэффициент пересчета диксантоге-нида в ксантогенат, равный 1,26; L —

толщина кюветы, см; Е — коэф экс-тинкции для диксантогенида при длине волны 241 нм (табличное значение 16840), л/моль-см.

К высушенному на воздухе минералу приливали 20 мл гексана и перемешивали эту смесь в течение 3 минут. В гек-сановом смыве определяли содержание диксантогенида по значению величины светопоглощения при длине волны 241 нм. Для определения содержания солей ксантогената на поверхности минерала 10 мл гексанового смыва реэкстрагиро-вали раствором аммиака.

Результаты, полученные при анализе жидкой и твердой фаз после контакта минерала с раствором ксан-тогената, сведены в табл. 2.

Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют о том, что на пирите, содержащем металлическое золото, адсорбируется больше ксантогената, чем на природном пирите, соответственно 38,06 и 16,81 % от исходного количества.

На природном пирите 98,55 % ксантогената определено в виде дик-сантогенида, а на пирите, с искусственно нанесенным золотом, доля дик-сантогенида составила 23,12 %. Часть ксантогената, адсорбировавшегося на золотосодержащем пирите, не десор-бировалась при обработке минерала гексаном. Согласно литературным источникам [8] ксантогенат золота не растворяется в воде и в обычных органических растворителях, поэтому было сделано предположение, что недесор-бируемая с золотосодержащего пирита часть ксантогената является ксантоге-натом золота. Его доля на поверхности минерала превышает 76 %.

Таким образом, наличие металлического золота на пирите способствует увеличению сорбции ксантогената и изменению состава соединений ксан-тогената на поверхности в сторону образования ксантогената золота.

Таблица 2

Распределение форм ксантогената между жидкой и твердой фазами после контакта минерала с раствором ксантогената

Минерал Природный пирит Пирит, обогащенный золотом

мг % от исходного % от адсорбции мг % от исходного % от адсорб ции

Содержание в жидкой фазе Ксантогенат-ион 0,791 78,78 0,601 60,10

Соль ксантогената 0,044 4,42 0,018 1,84

Ликсантогенид 0 0 0 0

Итого в жидкой фазе 0,835 83,19 0,619 61,94

Содержание на минерале Соль ксантогената 0,002 16,57 98,55 0,003 0,30 23,12

Ликсантогенид 0,166 0,24 1,45 0,088 8,80 0,78

Недесорбируемая в органический растворитель форма (ксантоге-нат золота) 0 0 0 0,29') 28,96 76,10*

Итого на твердой фазе 0,168 16,81 100 0,381 38,06 100

Суммарно: 1,003 100 1,000 100

*Расчетная величина

На рис. 3 приведены результаты флотации золотосодержащего пирита и природного пирита в присутствии ксантогената и нового реагента-собирателя диизобутилдитиофос-фината (ЛИФ). Опыты проводили в дистиллированной воде, рН которой был доведен до значений 9,3—9,5 с помощью известковой воды. Как видно из этого рисунка, при низких концентрациях реагент ЛИФ флотирует золотосодержащий пирит активнее, чем бутиловый ксантогенат. При более высоких концентрациях выход золотосодержащего пирита при использовании реагента ЛИФ и ксантогената примерно одинаков. Увеличение концентрации ксантоге-ната вызывает резкое увеличение выхода, не обогащенного золотом, пирита. Выход возрастает с 30 до 90 %. В случае с реагентом ЛИФ извлечение не содержащего золота

образца пирита повышается с 30 до 60 %. Таким образом, при флотации продуктов, в которых присутствуют пирит, содержащий золото, и пирит, свободный от золота, высокие концентрации ксантогената могут вызвать существенное снижение качества концентрата по золоту. Использование реагента ЛИФ в этой ситуации позволит получить такое же извлечение золота, как и ксантоге-нат, при сохранении качества концентрата, что характеризует реагент ЛИФ как селективный собиратель для золотосодержащего пирита.

Выводы:

1. Сравнительные исследования по определению флотационных свойств пиритов показали, что естественная флотируемость пирита, содержащего на поверхности металлическое золото, существенно выше флотируемости пирита без золота.

О +--1-1-1—

0 0,5 I 1,5

Концентрация собирателя, мг/л

Рис. 3. Флотируемость пирита ксаитогеиатом (пунктирные лииии) и реагеитом ДИФ (сплошиые лииии) в известковой среде (рН 9,22)

2. Наличие металлического золота на пирите способствует увеличению сорбции ксантогената и изменению состава соединений ксантогената на поверхности в сторону образования ксантогената золота.

3. Показана перспективность использования реагента диизобутилди-тиофосфианата натрия (ЛИФ) для селективной флотации золотосодержащего сырья.

1. Бочаров В.А., Игнаткина В.А. Технология обогащения золотосодержащего сырья. — М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2003.

2. Хабиров В.В., Забельский В.К., Воробьев А.Е. Прогрессивные технологии добычи и переработки золотосодержащего сырья. — М.: Недра, 1994.

3. Зеленов В. И. Методика исследования золото- и серебросодержащмх руд. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1989.

4. Шубов Л.Я., Иванков С.И., Щеглова Н.К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья. Справочник в двух книгах под ред. Л.В. Кондратьевой. Книга 1. — М.: Недра, 1990.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Бочаров В.А., Игнаткина В.А., Лапшина Г.А., Видуецкий М.Г., Полтавская Л.М. Исследование собирателей для флотации минералов золотосодержащих руд // Цветные металлы, 2005, № 1.

6. Матвеева Т.Н., Недосекина Т.В., Иванова Т.А. Теоретические аспекты селективной флотации золотосодержащих сульфидов. //Горный журнал, 2005, № 4.

7. Электрохимия сульфидов: Теория и практика флотации/ В.А. Чантурия, В.Е. Ви-гдергауз. — М.: Наука, 1993. — 206 с.

8. Аналитическая химия золота. Бусев А.И., Иванов В.М. М.: Наука, 1973. — 264 с. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Недосекина Т.В. —кандидат технических наук; старший научный сотрудник, tvned@mail.ru,

Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук

Гапчич А.О. —магистрант Московского государственного горного университета, инженер,

alex87rapid@mail.ru,

Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук.

_Д