CC BY
39
УДК 622.765
В. Ф. Мухамадиев (асп.), К. Ю. Прочухан (к.х.н, доц.), Ю. А. Прочухан (д.х.н., проф.)
ВЛИЯНИЕ ОКИСЛЕНИЯ МЕДНО-ЦИНКОВЫХ ХВОСТОВ ГОК НА ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЦЕЛЕВЫХ МЕТАЛЛОВ ПРОЦЕССАМИ ФЛОТАЦИИ И СЕДИМЕНТАЦИИ
Башкирский государственный университет, кафедра высокомолекулярных соединений и химической технологии 450076, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32; e-mail: [email protected]
V. F. Mukhamadiev, K. Yu. Prochukhan, Yu. A. Prochukhan
EFFECT OF TIME OF OXIDATION ON THE OPENING OF A COPPER-ZINC FLOTATION TAILINGS
Bashkir State University 32, Zaki Validi Str., 450076, Ufa, Russia; e-mail: [email protected]
Предложен метод доизвлечения цветных металлов из хвостов горно-обогатительных комбинатов. Показано, что окислительная активация пульпы руды активным кислородом способствует изменению флотационных свойств системы и приводит к увеличению выхода следующих металлов: Мп, Си, 7п, в том числе для меди и цинка прирост выхода составил 25.4 и 36.6 % мас. соответственно. При этом выход разных металлов изменяется со временем окисления и зависит как от времени обработки, так и от природы металла. Максимальный эффект достигается при продолжительности обработки 60 мин. Показано, что применение ПАВ в процессе обработки хвостов позволяет изменить скорость седиментационного разделения, что приводит к обогащению осажденных осадков целевыми металлами.
Ключевые слова: окисление активным кислородом; окисленные руды; пульпа руды; сульфидные руды; флотация; хвосты горно-обогатительных комбинатов.
A method of additional recovery of non-ferrous metals from tailings mining and processing plants is proposed. It has been shown that activation of oxidative pulp with active oxygen promotes ore flotation properties of the system change, and increases the yield of the following metals: Mn, Cu, Zn, including copper and zinc increase yield was 25.4 wt%. and 36.6% by weight. respectively. The yield varies with different metals and oxidation time depends on the processing time and the nature of the metal. The maximum effect is achieved when the duration of treatment 60 min. It is shown that the use of surfactants in the processing speed is changed tails sedimentation separation that leads to enrichment of target metals deposited sediments.
Key words: flotation; oxidation of active oxygen; oxidized ores; pulp ore; sulphide ores; tails of ore-bearing plants.
Флотационное обогащение — это процесс обогащения полезных ископаемых, основанный на избирательном прилипании частиц минералов к поверхности раздела двух фаз: жидкость-газ; жидкость-твердое тело и др. В зависимости от участвующих в процессе фаз флотация может быть масляной, пенной, на гидрофобной поверхности, жировой поверхности. Флотация применяется при обогащении 95% добываемых руд цветных металлов, а неметаллических (фосфаты, графит, тальк, и другие) — почти 100% 1.
Дата поступления 25.02.15
Основные проблемы флотации медных сульфидных руд: значительное преобладание пирита над сульфидами меди в концентрате; тесное взаимораспространение сульфидов между собой, которое можно наблюдать при цементировании разрушенного пирита халькопиритом или при активизации пирита халькозином. Третья проблема связана с извлечением благородных металлов. Золото и серебро желательно концентрировать в медном концентрате, однако это может привести к разубожи-ванию медного концентрата пиритом, где золото присутствует в виде тонких включений гораздо чаще, чем в медных минералах 2.
Проблемы, связанные с обогащением окисленных руд можно классифицировать в соответствии с характером имеющейся в руде пустой породы: силикатной, карбонатной, глинистой, железистой 3. При этом на ГОК зачастую флотируются смешанные недоокисленные руды, что приводит к формированию хвостов со значительным содержанием целевых металлов. В свою очередь проблема хранения хвостов приобрела особую актуальность с экологической точки зрения. Продукты деятельности хвостохранилищ в несколько раз превышают допустимые концентрации, а величина загрязнения приближается к критическому уровню, что приводит к деградации экосистем. Известные на сегодняшний день технологии управления массивами хвостохранилищ не позволяют полностью исключить перенос тяжелых металлов в экосистемы. Радикальным способом решения данной проблемы является переработка содержимого хвостохранилищ, в том числе и с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ) для вскрытия упорных пород 3'4. Данные, полученные в ранних работах, позволили предположить, что окислительная обработка руды может обеспечить дополнительное вскрытие хвостов и позволить извлечь целевые металлы флотацией 5-7. Ранее также было установлено, что применение ПАВ приводит к перфорации руды, что способствует разрушению комплексов и переводу сульфидов металлов в гидроксиды 5. Применение ПАВ должно привести к увеличению эффективности седи-ментационного разделения. Данная работа посвящена изучению влияния процесса окисления на глубину вскрытия хвостов ГОК, а также изучению влияния ПАВ на эффективность седиментационного разделения.
Методика исследования
В лабораторных условиях проведена окислительная обработка пульпы руды хвостов на протяжении 0.5, 1.0 и 1.5 ч. В ходе эксперимен-
тов проба была перемешена, усреднена согласно ГОСТ 14180-80. Озонирование проводилось при атмосферном давлении в термостатированном реакторе с непрерывной подачей озоно-кисло-родной смеси при барботаже газовой смеси через водную суспензию породы 8. При этом суспензия состояла из 60 г измельченной руды хвостов и 200 мл воды. Процесс вели при концентрации 30 мг/л озона, скорость подачи озон-кислородной смеси составлял 5.4 л/ч. Окислительная обработка проводилась при комнатной температуре. Активированная таким образом руда флотировалась на лабораторном флотаторе ФМЛ 1 (237 ФЛ, НПК «Механобр-техника», г. Санкт-Петербург) 9. Продукт флотации сушили до постоянной массы. Концентрация металлов определялась атомно-абсорбционным спектрометром АА-7000 фирмы SHIMADZU 10.
В качестве реагента для обработки хвостов применяли ПАВ Р-30. Порода массой 20 г помещалась в стакан, где подвергалась воздействию водного раствора ПАВ с концентрациями 0.5%, 1.0%, 1.5% в течение 10 мин. Затем содержимое стакана перемешивалось верхнеприводной мешалкой в течение 5 мин и помещалось в седиментационные весы Фигуровского.
Обсуждение результатов
В таблице 1 приведены результаты анализа полученных концентратов по сравнению с образцом хвостов, подвергнутым окислительной активации.
При флотации часто используют собиратели, особенно широко применяют ксантогена-ты. Была изучена эффективность метода окислительной активации хвостов при флотации в присутствии ксантогената.
Таблица 1
Влияние времени окислительной активации хвостов на степень извлечения металлов флотацией
№ Металл Содержание металлов после окисления, % мас. Прирост выхода металла, % мас.
Исходное 0.5 ч 1 ч 1.5 ч
1 Mn 0.06 0.07 0.05 0.09 50.0 (через 1.5 ч)
2 Fe 93.78 91.81 91.71 92.53 -1.3 (через 1.5 ч)
3 Си 1.26 1.23 1.28 1.58 25.4 (через 1.5 ч)
4 Zn 3.20 4.10 4.37 3.32 36.6 (через 1 ч)
Таблица 2
Влияние времени окислительной активации хвостов на состав металлов после флотации в присутствии ксантогената
№ Металл Содержание металлов после окисления, % мас. Прирост выхода металла, % мас.
Исходная 0.5 ч 1 ч 1.5 ч
1 Mn 0.0082 0.0731 0.0724 0.0809 886.6 (через 1.5 ч)
2 Fe 87.4040 90.2124 92.4422 87.0397 5.8 (через 1 ч)
3 Cu 1.0191 1.1502 1.1858 0.9825 16.4 (через 1 ч)
4 Zn 2.3999 3.1873 3.5661 3.0231 48.6 (через 1 ч)
Прирост выхода металлов в продукте флотации зависит не только от времени окисления, но и от природы металлов. Из таблицы 1 видно что, максимальный прирост для меди и цинка составляет 25.4% мас. через 90 мин и 36.6 % мас. через 60 мин, соответственно.
При флотации активированной руды в присутствии ксантогената максимальный прирост содержания меди и цинка в продукте флотации достигает 16.4 % мас. и 48.6 % мас., соответственно, при продолжительности окисления 60 мин. При окислительной активации продолжительностью 1,5 ч концентрация Си, 7п, Fe снижалась, вероятно, вследствие того, что часть металлов переходила в растворимые соли.
Второй частью нашей работы явилось изучение влияния ПАВ на эффективность седи-ментационного разделения. Обращает на себя внимание тот факт, что применение ПАВ для обработки хвостов приводит в том числе и к изменению скорости седиментационого разделения.
Рис. 1. Зависимость отклонения поршня от времени седиментационного разделения
Таблица 3
Распределение металлов в верхнем слое при седиментацонном осаждении
Fe Cu Zn Примеси
Содержание в окисленном образце, % мас. 45 12 40 3
Содержание в образце осажденным в присутствие 1.5% водного раствора ПАВ, % мас. 20 18 60 2
Из рисунка 1 и таблицы 3 видно, что обработка хвостов ПАВ приводит к изменению времени седиментационного разделения, что позволяет увеличить селективность разделения. Содержание целевых металлов в верхнем слое при осаждении с применением ПАВ больше, чем при окислительной активации. Оптимальной концентрацией является 1.5% водный раствор ПАВ.
Таким образом, окислительная активация хвостов приводит к изменению их флотационных свойств. Флотирование активированной руды приводит к увеличению выхода марганца, меди и цинка. При этом выход разных металлов возрастает с увеличением времени окислительной активации, в то же время максимальный эффект активации различен для меди и цинка. Применение ПАВ для обработки хвостов также позволяет изменить скорость седиментационного разделения, что приводит к обогащению целевыми металлами осажденных осадков.
Литература
1. Брагина В.И., Брагин В.И. Флотационные методы обогащения.— Красноярск: ИПК СФУ, 2010.- 123 с.
2. Годэн А.М. Флотация.- Москва: ГНТ издательство литературы по горному делу, 1959. — 328 с.
References
1. Bragina V.I., Bragin V.I. Flotatsionnye metody obogashcheniya [Flotation methods of enrichment]. Krasnoyarsk, IPK SFU Publ., 2010, 123 p.
2. Goden A.M. Flotatsiya [Flotation]. Moscow, GNT izdatel'stvo literatury po gornomu delu Publ., 1959, 328 p.
3. Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения.— Москва: издательство МГУ, издательство «Горное книга», «Мир горной книги», 2008.- 710 с.
4. Патент РФ № 2431689 Способ извлечения золота из глинистых руд / Латыпов Б. М., Латыпов Т. Б., Прочухан Ю. А., Прочухан К. Ю., Скляр А., Сулла М., Шмидт М. // Б. И.-2011.- №29.
5. Мухамадиев В.Ф., Усманова Л.Р., Прочухан К.Ю., Прочухан Ю.А. Химическая перфорация упорных золотоносных руд // Вестник Башкирского университета.- 2012.- Т.17, №2.- С. 898-901.
6. Мухамадиев В.Ф., Усманова Л.Р., Прочухан К.Ю., Прочухан Ю.А. Химическая перфорация упорных руд с целью интенсификации проницаемости для водных растворов / «Scientific research and their practical application/ Modern state and ways of development», 1-12 октября 2013,- Одесса,- Т.48, №3,- С.81-87.
7. Мухамадиев В.Ф., Усманова Л.Р., Прочухан К.Ю., Прочухан Ю.А. Исследование возможности вторичной переработки хвостов сульфидных руд после промышленного извлечения металлов / «European Conference of Innovation in Technical and Natural Sciences». 2014.- Austria. Vienna.- P.152-156.
8. Михайлова Е. С., Исмагилов З. Р., Захаров Ю. А. Выявление влияния озонирования в присутствии CoAu/С катализатора на изменение компонентного состава каменноугольного сырого бензола // Вестник Кузбасского государственного технического университета.- 2013.- Т.99, №5.- С.67-69.
9. Бабич И.Н., Адамов Э.В., Панин В.В. Влияние щелочности пульпы на селективную флотацию сульфидных и окисленных минералов меди из руды Удоканского месторождения // Изв. вузов. Цветная металлургия.- 2007.- №4.- С.21-24.
10. Воробьева С. В. Лабораторные методы определения благородных металлов в рудах, продуктах горно-металлургического производства и сплавах.- Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.- 18 с.
3. Abramov A.A. Flotatsionnye metody oboga-shcheniya [Flotation methods of enrichment]. Moscow, MGU Publ., «Gornoe kniga» Publ., «Mir gornoi knigi» Publ., 2008, 710 p.
4. Latypov B. M., Latypov T. B., Prochukhan Yu. A., Prochukhan K. Yu., Skliar A., Sulla M., Shmidt M. Sposob izvlecheniya zolota iz glinistykh rud [Way to extract gold from refractory clay ores]. Patent RF, no. 2431689, 2010.
5. Mukhamadiev V.F., Usmanova L.R., Prochukhan K.Yu., Prochukhan Yu.A. Khimicheskaya perfo-ratsiya upornykh zolotonosnykh rud [Chemical perforation resistant gold ores]. Vestnik Bashkirskogo universiteta [Bulletin of Bashkir State University], 2012, no.17, pp. 898-901.
6. Mukhamadiev V.F., Usmanova L.R., Prochukhan K.Yu., Prochukhan Yu.A. Khimicheskaya perfo-ratsiya upornykh rud s tsel'yu intensifikatsii pronitsaemosti dlya vodnykh rastvorov [Chemical perforation refractory ores in order to intensify the permeability for water solutions]. «Scientific research and their practical application/Modern state and ways of development», Odessa, 2013, vol. 48, no.3, pp. 81-87.
7. Mukhamadiev V.F., Usmanova L.R., Prochukhan K.Yu., Prochukhan Yu.A. Issledovanie vozmo-zhnosti vtorichnoi pererabotki khvostov sul'fid-nykh rud posle promyshlennogo izvlecheniya metallov [To investigate the possibility of recycling the tailings of sulfide ores after the industrial extraction of metals]. «European Conference of Innovation in Technical and Natural Sciences», Vienna, 2014, pp. 152-156.
8. Mikhailova E. S., Ismagilov Z. R., Zakharov Yu. A. Vyyavlenie vliyanya ozonirovaniya v prisutstvii CoAu/S katalizatora na izmenenie kompo-nentnogo sostava kamennougol'nogo syrogo benzola [Identify the impact of ozonation in the presence CoAu/C catalyst for change in the component composition of coal crude benzene]. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhni-cheskogo universiteta [Bulletin of Kusbass State Technical University], 2013. no.5, pp. 67-69.
9. Babich I.N., Adamov E.V., Panin V.V. Vliyanie shchelochnosti pul'py na selektivnuyu flotatsiyu sul'fidnykh i okislennykh mineralov medi iz rudy Udokanskogo mestorozhdeniya [Effect of alkalinity pulp selective flotation of sulphide and oxide copper minerals from the ore Udokan]. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya [Proceedings of Higher School. Nonferrous Metallurgy], 2007, no. 4, pp. 21-24.
10. Vorob'eva S.V. Laboratornye metody oprede-leniya blagorodnykh metallov v rudakh, produktakh gorno-metallurgicheskogo proizvo-dstva i splavakh [Laboratory methods for the determination of noble metals in ores, products of mining and metallurgical production and alloys]. Orenburg, GOU OGU Publ., 2004, 18 p.
