Сульфгидрильные собиратели – ксантогенаты щелочных металлов с различными заместителями и дитиофосфаты (аэрофлоты) продолжают оставаться самыми распространенными и эффективными собирателями для флотации сульфидных медно-никелевых руд. Однако известно [1,2,4], что для флотации сложного по составу, с низким содержанием ценных компонентов сырья в настоящее время используются в качестве собирателей композиции сульфгидрильных собирателей с дополнительными реагентами. Одним из методов повышения технологических показателей флотации сульфидных руд, является также применение дополнительных аполярных реагентов в качестве интенсифицирующих добавок [3], синергетический эффект действия которых в сочетании с сульфгидрильными собирателями известен для флотационного обогащения как цветных металлов, так и благородных, ассоциированных с сульфидами. Эффективность совместного действия водорастворимых ионогенных собирателей и аполярных реагентов при флотационном разделении частиц обусловлена тем, что эти реагенты действуют, в основном, на различных границах раздела фаз, дополняя друг друга.
Ранее были разработаны и испытаны в промышленных и лабораторных масштабах реагенты для флотации сульфидных медно-никелевых руд, представляющие собой соединения из классов сульфоксидов, фосфиноксидов, ди- и полиолы с ацетиленовой связью и др.[6-8]. Особенно эффективными при обогащении сульфидных медно-никелевых руд в сочетании с основным реагентом-собирателем, бутиловым аэрофлотом, оказались олигомеры, содержащие сульфоксидную группу, проявившие свойства микродобавок-интенсификаторов. Эти исследования выполнялись на пробах руд, богатых по содержанию меди и никеля (Cu- 9,55 %, Ni-2,90 %).
В то же время представляет интерес обогащение бедных по содержанию меди и никеля, однако являющихся перспективным источником платинометалльного сырья, вкрапленных норильских медно-никелевых руд (в пересчете на сульфидную массу вкрапленные руды почти в 3 раза более обогащены платиноидами, чем богатые руды) [5].
Экспериментальная часть
Характеристика исходной руды
Главными рудообразующими минералами вкрапленных руд являются: пирротин, халькопирит, кубанит, пентландит; второстепенными: пирит, макинавит, виоларит, сфалерит, галенит, никелин, аргентопентландит, валлериит, марказит. Оксидные минералы представлены магнетитом, титаномагнетитом, ильменитом, хромшпинелидами, изредка – гематитом. Из редких образований отмечены минералы драгоценных металлов. Платина, палладий, родий, золото и серебро в сульфидных рудах находятся в двух формах: образуют собственные минералы, либо изоморфно входят в состав основных рудообразующих минералов.
Основные минералы пустой породы представлены полевыми шпатами, пироксенами и оливином, вторичные – серпентином, тальком, хлоритом, актинолитом, роговой обманкой и слюдой [2].
Данные количественного минералогического анализа вкрапленных руд (табл. 1), свидетельствуют о высоком содержании породообразующих минералов, многие из которых, являясь флотоактивными, переходят в концентраты, существенно снижая их качество.
Таблица 1
Результаты количественного минералогического анализа исходной руды, дробленой до крупности 2-0 мм
|
Класс крупности, мм |
Содержание, % |
||||
|
Пирротин |
Пентландит |
Халькопирит |
Магнетит |
Основные породообразующие минералы* |
|
|
-2 + 1 |
10 |
7 |
8 |
3 |
50 |
|
-1 + 0,5 |
20 |
5 |
10 |
10 |
60 |
|
-0,5 + 0,25 |
25 |
10 |
20 |
7 |
50 |
|
-0,25 + 0,125 |
15 |
10 |
5 |
10 |
50 |
|
-0,125 + 0,074 |
15 |
8 |
12 |
4 |
50 |
|
-0,074+0,044 |
10 |
4 |
8 |
10 |
10 |
|
-0,044 |
17 |
10 |
15 |
10 |
10 |
*Пироксен, полевые шпаты, оливин.
Вследствие тонкой вкрапленности сульфидов основным способом обогащения этих руд является флотация [1].
Традиционно используемые при флотации богатых медно-никелевых руд флотореагенты оказываются недостаточно эффективными для этих руд. Таким образом, эффективное флотационное обогащение вкрапленных руд, подбор новых реагентов и сочетаний их с традиционно используемыми флотореагентами является актуальной задачей.
Синтез фосфорсодержащего полимера
Полистирилфосфиноксид (В-56) получен в Иркутском институте химии СО РАН прямым фосфорилированием красным фосфором фенилацетилена в сверхосновной системе КОН – диметилсульфоксид (ДМСО) при микроволновом облучении реагентов (600 вт, 8 мин). В указанных условиях реакция направляется на образование полимера с выходом 65%, (выход рассчитан на фенилацетилен), а также образуются Z,Z,Z- и E,Z,Z-изомеры тристирилфосфина и - тристирилфосфиноксида с выходом 20% (рис.2).
Рис. 1. Схема получения фосфорсодержащего полимера
Ранее было показано, что реакция красного фосфора и фенилацетилена в аналогичных условиях, но без использования микроволнового воздействия приводит к образованию только Z,Z,Z- и E,Z,Z-изомеров тристирилфосфина [9].
Фосфорсодержащий полимер состава (С25Н30О5Р2)к, выделяют из подкисленных до рН 4.5-5 водных растворов экстракцией хлороформом и последующим упариванием последнего при низком давлении.
Подготовка пробы к исследованиям осуществлялась по стандартной схеме (рис.2), включающей последовательное дробление в замкнутом цикле с грохочением, а также операции перемешивания и сокращения с последующим измельчением дробленой руды до крупности 62% класса – 0,071 мм.
Рис.2. Схема подготовки пробы исходной руды
Исследования флотоактивности реагента В-56 при обогащении вкрапленной медно-никелевой руды осуществлялись по коллективной схеме флотации (рис.3), включающей коллективный цикл (5 мин.) и контрольную флотацию (5 мин.). Флотация проводилась в лабораторной флотомашине 237ФЛ. рН – 9,3 устанавливался содой (200 г/т), в качестве вспенивателя использовались реагент Т-80 и В-56, а в качестве собирателя – композиция бутилового ксантогената (БКК) с реагентом В-56 (при разном их соотношении). Реагент В-56 в процесс подавался в виде 0,1%-ого водно-спиртового раствора (Н2О:С2Н5ОН=3:1). Продукты флотации анализировались методом рентгено-спектрального анализа. Результаты сравнивались с показателями обогащения, полученными при использовании одного БКК в качестве собирателя и Т-80 в качестве вспенивателя.
Рис.3. Схема флотации вкрапленной медно-никелевой руды
Результаты и их обсуждение
Результаты флотационных опытов, полученные при использовании реагента В-56 в сочетании с БКК в различных соотношениях, приведены в таблице 2.
Таблица 2
Зависимость результатов флотации от соотношения БКК и В-56
|
№ опыта |
Реагентный режим флотации |
Продукты флотации |
Выход, % |
Содержание, % |
Извлечение, % |
|||
|
Ni |
Cu |
Ni |
Cu |
|||||
|
1
|
Сода- 200 г/т БКК - 150 г/т Т-80 -100 г/т
|
Коллективный концентрат Конц. контр. флотации Хвосты Исходная руда |
15,91 2,29 81,80 100,0 |
2,69 0,86 0,20 0,61 |
2,46 1,11 0,20 0,58 |
70,02 3,22 26,76 100,0 |
67,44 4,37 28,19 100,0 |
|
|
2
|
Сода - 200 г/т БКК - 75 г/т В-56 - 7,5 г/т Т-80 -100 г/т
|
Коллективный концентрат Конц. контр. флотации Хвосты Исходная руда |
15,66 2,82 81,52 100,0 |
2,62 0,92 0,17 0,57 |
2,42 1,06 0,18 0,56 |
71,37 4,52 24,11 100,0 |
68,20 5,39 26,41 100,0 |
|
|
3
|
Сода - 200 г/т БКК - 75 г/т В-56 - 15 г/т Т-80 -100 г/т
|
Коллективный концентрат Конц. контр. флотации Хвосты Исходная руда |
13,20 1,52 85,28 100,0 |
3,30 1,07 0,15 0,58 |
3,12 0,48 0,16 0,56 |
75,13 2,81 22,06 100,0 |
74,13 1,31 24,56 100,0 |
|
|
4
|
Сода - 200 г/т БКК - 75 г/т В-56 - 30 г/т Т-80 -100 г/т
|
Коллективный концентрат Конц. контр. флотации Хвосты Исходная руда |
16,81 2,32 80,87 100,0 |
2,74 0,79 0,13 0,58 |
2,42 0,79 0,15 0,55 |
78,86 3,14 18,00 100,0 |
74,44 3,36 22,20 100,0 |
|
|
5
|
Сода - 200 г/т БКК - 75 г/т В-56 - 60 г/т Т-80 -100 г/т
|
Коллективный концентрат Конц. контр. флотации Хвосты Исходная руда |
20,7 3,16 76,14 100,0 |
2,23 0,85 0,12 0,58 |
2,13 0,69 0,13 0,56 |
79,61 4,63 15,76 100,0 |
78,50 3,88 17,62 100,0 |
|
|
6
|
Сода - 200 г/т БКК - 75 г/т В-56 - 90 г/т Т-80 -100 г/т
|
Коллективный концентрат Конц. контр. флотации Хвосты Исходная руда |
19,47 3,50 77,03 100,0 |
2,39 0,70 0,14 0,60 |
2,15 0,61 0,16 0,56 |
77,86 4,10 18,04 100,0 |
74,33 3,79 21,88 100,0 |
|
|
7
|
Сода - 200 г/т БКК - 75 г/т В-56 - 120 г/т Т-80 -100 г/т
|
Коллективный концентрат Конц. контр. флотации Хвосты Исходная руда |
19,96 3,10 76,94 100,0 |
2,22 0,81 0,14 0,58 |
1,98 0,76 0,17 0,55 |
76,94 4,36 18,70 100,0 |
71,91 4,29 23,80 100,0 |
|
Из данных таблицы можно сделать вывод о том, что использование композиции бутилового ксантогената с реагентом В-56 позволяет повышать извлечение никеля и меди по сравнению со стандартным реагентным режимом (использование одного БКК c расходом 150г/т, оп.1). Лучшие результаты флотации (повышение извлечения в коллективный концентрат никеля на 9,59%, меди на 11,06%) получены при использовании композиции реагентов: БКК– 75 г/т и В-56 – 60 г/т (оп. 5).
На рис. 4 приведена зависимость извлечения никеля и меди в коллективный концентрат и хвосты флотации от количества В-56 в смеси с БКК. Расход БКК во всех точках равен 75г/т. В нулевой точке результаты стандартного опыта; расход БКК составляет 150г/т.
Рис. 4. Зависимость извлечения никеля (1) и меди (2) в коллективный концентрат и в хвосты (4 и 3, соответственно) от количества В-56 в составе смеси БКК/В-56
Извлечение никеля в коллективный концентрат при расходе В-56 равном 30г/т сравнимо с извлечением при расходе 60г/т, однако в этом случае извлечение меди ниже. Таким образом, оптимальным соотношением БКК:В-56 является 75:60 (г/т).
С увеличением расхода В-56 в композиции с БКК повышается также выход концентрата, что свидетельствует о пенообразующих свойствах реагента. Это наблюдалось и визуально в процессе флотации. В связи с этим регент был испытан также в качестве пенообразователя взамен Т-80. Полученные результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты флотации медно-никелевой руды с применением В-56 в качестве пенообразователя
|
Реагентный режим |
Продукты флотации |
Выход, % |
Содержание, % |
Извлечение, % |
||
|
Ni |
Cu |
Ni |
Cu |
|||
|
Сода –200 г/т БКК – 150 г/т В-56 - 30г/т
|
Коллективный концентрат Промпродукт I перечистки Концентрат контрольной флотации Хвосты Исходная руда |
10,72 10,41 2,76 76,11 100,0 |
3,87 0,53 0,86 0,26 0,69 |
4,86 0,36 0,35 0,20 0,72 |
59,97 7,98 3,44 28,61 100,0 |
72,31 5,21 1,34 21,14 100,0 |
|
Сода –200 г/т БКК – 150 г/т В-56 - 20г/т
|
Коллективный концентрат Промпродукт перечистки Концентрат контрольной флотации Хвосты Исходная руда |
7,03 9,23 1,85 81,89 100,0 |
5,41 1,07 0,76 0,25 0,70 |
6,78 0,87 0,31 0,20 0,72 |
54,47 14,16 2,02 29,35 100,0 |
65,59 11,06 0,79 22,56 100,0 |
|
Сода –200 г/т БКК – 150 г/т В-56 - 10г/т
|
Коллективный концентрат Промпродукт перечистки Концентрат контрольной флотации Хвосты Исходная руда |
3,78 6,21 2,01 88,0 100,0 |
6,56 2,58 1,61 0,28 0,69 |
10,51 2,26 1,34 0,18 0,72 |
36,07 23,35 4,71 35,87 100,0 |
54,93 19,43 3,72 21,92 100,0 |
|
Сода –200 г/т БКК - 150г/т Т-80 – 100г/т
|
Коллективный концентрат Промпродукт перечистки Концентрат контрольной флотации Хвосты Исходная руда |
6,72 9,09 3,07 81,12 100,0 |
4,69 0,92 1,62 0,30 0,69 |
6,09 0,54 2,14 0,20 0,69 |
45,56 12,08 7,20 35,16 100,0 |
59,61 7,15 9,59 23,65 100,0 |
Результаты опытов, представленные в таблице 3, показывают, что полная замена пенообразователя Т-80 реагентом В-56 (с расходом 20г/т) приводит к повышению суммарного извлечения никеля в концентраты на 5,81%, меди на 1,09%. Расход реагента В-56 в этом случае в 5 раз меньше расхода Т-80.
Заключение
В результате проведенных исследований показана принципиальная возможность использования полистирилфосфиноксида (В-56) в качестве флотореагента при обогащении вкрапленных медно-никелевых руд. При этом он эффективен как в смеси с бутиловым ксантогенатом калия в качестве собирателя, так и как пенообразователь взамен Т-80. В обоих случаях наблюдается повышение извлечения никеля и меди в концентрат и, соответственно, снижаются потери с хвостами.
Рецензенты:
Жереб В.П., д.х.н., доцент, зав. кафедрой металловедения и термической обработки металлов им. В.С. Биронта, ФГАОУ ВПО "Сибирский федеральный университет", г. Красноярск;
Гуревич Ю.Л., д.ф.-м.н., с.н.с., г.н.с., ФГБУН Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН, г. Красноярск.
Библиографическая ссылка
Маркосян С.М., Тимошенко Л.И. ПОЛИСТИРИЛФОСФИНОКСИД КАК ФЛОТОРЕАГЕНТ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ВКРАПЛЕННЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-2. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=21826 (дата обращения: 17.09.2024).