книги из ГПНТБ / Клименко, Н. Г. Применение ионитов для повышения селективности флотационного процесса

Окончание флотации легко контролируется визу­ ально: добавление свежей порции ксантогеиата не вызывает изменения окраски бесцветного раствора в желтовато-зеленый цвет.

Для разработки условий полного извлечения меди

ванионной форме флотация проводилась из раствора,

вкотором 10,3 мг меди было связано в цианистый комплекс, а полученный осадок растворен в избытке цианида. Внешне процесс флотации идет интенсивно: беловатая пленка нерастворимых соединений меди флотирует за 15 мин с большим избытком катионного собирателя (500—1000 мг/г Си).

Была проверена флотируемость анионной формы меди ксантогенатом, а катионной — катионным соби­ рателем. Результаты флотации показали, что катион­ ная медь не извлекается реагентом ИМ-12, а из ани­ онного комплекса 17,6% меди флотирует в пену с ксантогенатом. Происходит это, вероятно, за счет разложения анионного комплекса.

Поэтому, несмотря на избыток цианида, катионная медь всегда присутствует в растворе. Для того чтобы исключить ошибку завышения количества катионной меди, сначала проводилась анионная флотация с ка­ тионным собирателем, а затем из оставшегося раст­ вора флотировали катионную медь ксантогенатом калия. Прежде всего представляло интерес установить

20

влияние количества цианида на изменение соотноше­ ний обеих форм меди.

Для работы был взят раствор сернокислой меди с концентрацией 66 мг/л (5 мг меди в 75 мл воды) и до­ бавлялось различное количество цианида (от 0,5 до 50 мг цианистого натрия). По мере увеличения дози­ ровок цианида росло содержание анионной меди с уменьшением катионной. Аналогичные наблюдения были продолжены на рудных пульпах при различной дозировке цианида в измельчение (флотация обеих форм меди проводилась из фильтрата измельченной руды). Полученные результаты показали, что с.уве­ личением расхода цианида увеличивается общее со­ держание меди в растворе и растет ее содержание в анионной форме, в тоже время при всех расходах циа­ нида обнаружена медь в катионной форме. Опреде­ ление различных форм меди представляло интерес с точки зрения ее активирующей способности.

Влияние различных форм существования меди в растворе на изменение свойств сфалерита было про­ верено флотационными опытами.

Навески сфалерита крупностью —0,074 + 0,043 мм по 5 г перемешивались в течение 5 мин в растворе, содержащем медь в количестве 66 мг/л при разных дозировках цианида. Расчетное содержание распреде­ ления ионов меди в катионной форме в виде простого комплекса — осадка CuCN и растворимого комплекса

Cu(CN)2 для каждого случая приведено в табл. 6. После контакта с медьсодержащим раствором мине­ ральный порошок отфильтрован, помещен во флота­ ционную машинку объемом 75 см3 и сфлотирован с добавлением 20 г/т бутилового ксантогената и ‘Д капли изоамилового спирта. Время флотации 3 мин, pH раствора 5,85.

Кривая извлечения сфалерита в пенный продукт (рис. 2) имеет довольно сложный характер в соот­ ветствии с изменением соотношений форм меди. При добавлении первых порций цианида, соответствующих образованию простого комплекса CuCN наблюдается некоторая депрессия минерала. Можно предположить, что наряду со снижением концентрации катионной меди в растворе подавляющее действие на сфалерит может оказать осадок. При дальнейшем прибавлении

21

Т а б ли ца 6

Насчет теоретически возможного соотношения форм меди в растворе при добавлении разного количества цианида, мг

цианида наблюдается рост извлечения минерала, что свидетельствует о наличии некоторой активации сфа-

Рис. 2. Флотируемость сфалерита в зависимости от соотношения катион­ ной и цианистой форм меди в растворе

Отношвние CN~: Си г* в растворе

лерита в присутствии CN'-ионов в пределах соотно­ шений цианида к меди 1,5—3:1. Подобное явление уже отмечалось в работах советских [31] и японских

ученых [35].

Активирующее действие меди на сфалерит из раст­ воров, содержащих достаточное количество цианида для связывания всей меди в анионный комплекс, ука­ зывает на необходимость изучения возможности сорб­ ции меди катионитами из цианистых растворов. Изу­ чение вопросов взаимодействия ионитов с катионной

22

медью раскрывает механизм улучшения показателей селективной флотации при добавлении ионитов в руд­ ное измельчение, где в основном присутствует суль­ фат меди. Изучение же взаимодействия комплексных соединений поможет объяснить причину улучшения показателей флотации при использовании ионита в циклах доизмельчения коллективных концентратов, так как эта операция ведется часто в присутствии цианида.

или снижения концентрации ионов меди во флотаци­ онных пульпах для повышения показателей селектив­ ной флотации — задача большой практической важ­ ности.

В практике флотации существует несколько мето­ дов дезактивации сфалерита, активированного в месторождении, а также снижения активации сфале­ рита в процессе обогащения.

Снижению скорости активации способствует фло­ тация руд в щелочной среде, поскольку установлено, что реакция активации сфалерита в кислой и нейт­ ральной средах заканчивается очень быстро, практи­ чески в течение одной минуты.

При флотации медно-цинковых руд применяются добавки цианистых солей, растворяющих поверхност­ ные пленки ковеллииа на активированной цинковой обманке ‘[32]. Широко практикуется совместное при­ менение цианистого калия и цинкового купороса.

В ряде случаев рекомендуется раздельная депрес­ сия цинковых минералов цианидом в промпродукте и готовом коллективном концентрате [36]. Отмечается, что при магнитной обработке раствора цинкового ку­ пороса возможно исключение цианида [37].

Рекомендуются и другие растворители медной пленки на сфалерите. В работах японских исследова­ телей [38] показано, что при совместном применении солей трехвалентного железа и серной кислоты на­ блюдается дезактивация сфалерита. Установлено, что при продувке через пульпу кислорода скорость раст-

23

ворения пленки увеличивается; благоприятно сказы­ вается и повышение температуры. Кинетика раство­ рения пленки с поверхности сфалерита выражается уравнением первого порядка.

Возможно, наличием в пульпе ионов трехвалентно­ го железа и серной кислоты при обогащении колче­ данных легкоокисляемых руд обусловлена высокая селективность медно-свинцового концентрата от цин­ ка. Содержание цинка в медно-свинцовом концентрате при наличии аэрации слива классификатора не пре­ вышает 2,5—3% (39, 40].

В. А. Малиновским [41] применялся метод создания «защитной» среды путем добавки цинкового купороса и повышения концентрации ионов цинка. Образую­ щийся при этом гидрат окиси цинка является реаген­ том, тормозящим реакцию активации сфалерита со­ лями меди.

Известны удачные попытки применения сернистого цинка (ZnS04: Na2S= 3 : 1) в качестве коллоидного поглотителя ионов меди, а также других соединений цинка, находящихся в коллоидном состоянии [42].

В некоторых работах показано, что наиболее эф­ фективным депрессором является смесь карбонатов цинка и железа [43].

В последнее время особенно широкое распростра­ нение получили сульфоксидные соединения щелочных металлов в смеси с солями тяжелых металлов. Внед­ рена в практику флотации смесь сульфита натрия с сернокислым железом [44—45]. Установлено, что в отсутствии иона тяжелого металла сульфитный ион не депрессирует сфалерит [46]. Наряду с этим показа­ но, что в присутствии сульфита замедляется окисле­ ние сульфидов, в частности пирита [47].'

В случае обогащения смешанных сульфидно-окис­ ленных руд рекомендуется использовать смесь сульфита и сульфида натрия (48].

Из других сульфоксидных соединений рекомендо­ ван тиосульфат натрия [49, 50]. Широкое распростра­ нение в исследовательских работах получил гидро­ сульфит [51], обеспечивающий значительно лучшую селекцию по сравнению с другими подавителями фло­ тации сфалерита. Положительное влияние гидросуль­ фата обусловлено его высокими восстанавливающими

24

свойствами (окислительно-восстановительный потен­ циал равен —0,416) [52], благодаря чему он, погло­ щая растворенный в воде кислород, предотвращает окисление сульфида. С другой стороны, при наличии в пульпе сернокислого цинка образуется коллоидный осадок гидросульфита цинка. Механизм депрессирующего действия его аналогичен другим коллоидным осадкам. Применение гидросульфита как депрессора сфалерита наиболее эффективно на колчеданных ру­ дах, легко поддающихся окислению. В качестве деп­ рессора сфалерита предложен цинкат натрия [53] и дициаиодиаминоцинк [54].

В качестве депрессора сфалерита широкое рас­ пространение за рубежом получила сернистая кисло­ та, предложенная впервые одним из авторов и испы­ танная на Белоусовской фабрике.

Действие всех рассмотренных депрессоров сфале­ рита сводится либо к растворению образовавшейся пленки соединений меди на поверхности сфалерита, либо к защите поверхности минерала от сорбции ио­ нов меди.

Для снижения концентрации ионов меди послед­ нюю часто осаждают в виде малорастворимых соеди­ нений. Из реагентов, способных осадить медь, исполь­ зуются сернистый натрий, известь или сода. При осаждении меди этими реагентами, особенно в виде карбоната или гидрата, остаточные концентрации при отсутствии избытка осадителя еще весьма высоки по сравнению с граничной концентрацией меди, при ко­ торой начинается реакция замещения ионов цинка ионами меди в решетке сфалерита. Из значений про­ изведений растворимости можно рассчитать необхо­ димое количество осадителя в растворе для того, что­ бы концентрация ионов меди не превышала гранич­ ного значения.

Подставляя значение граничной концентрации ионов меди, при которых начинается активация сфа­ лерита, равное 3,5-ІО-25 в соотношения:

ßcu2+ ßs2_ = 3|2- ІО-38,

ßcu2+ ßoH-2 = 2>2 - 10“ 20;

aCu2+ aC02- = 2 >36' 10-1°’

25

получим эти требуемые значения концентраций осаж­ дающего иона. Очевидно, что полнота осаждения ио­ нов меди может быть достигнута только с помощью сернистого натрия.

Недостатки сернистого натрия (налипание тонко­ дисперсного свежеосажденного сульфида меди на по­ верхность минералов, приводящее к некоторому урав­ ниванию флотационных свойств минералов, повышен­ ная сульфиднзация поверхностей галенита п халько­ пирита, приводящая к частичной депрессии этих минералов) не помешали этому реагенту найти ши­ рокое применение во флотационной практике [55]. Однако при наличии заметных количеств окисленных и вторичных минералов (больше 10% отн.) в жидкой фазе пульпы эффект действия сернистого натрия зна­ чительно снижается. Высокая концентрация меди в пульпе обусловливает присутствие большого количе­ ства коллоидного осадка сульфида меди, налипающе­ го на минералы и нарушающего селекцию.

Приведенный краткий обзор показывает, как вели­ ка роль ионного состава жидкой фазы пульпы при флотации сульфидных руд.

Несмотря на систематическое усовершенствование флотационного процесса, потери цинка в медных и медно-свинцовых концентратах на действующих обо­ гатительных фабриках все еще остаются высокими.

Активация сфалерита нонами меди происходит в основном за счет обменной реакции на поверхности сфалерита и частично за счет осаждения тонкодис­ персных коллоидных соединений меди.

В настоящее время разработан ряд методов по предупреждению или снижению активации цинка в циклах медной и медио-свипцовой флотации. Однако при наличии значительных количеств окисленных форм медных минералов применяемые реагенты не могут обеспечить необходимой депрессии цинка.

Очевидно, любой новый метод, обеспечивающий дополнительное снижение концентрации активирую­ щих ионов в присутствии какого-либо из применяемых осадителей, заслуживает внимания в решении про­ блемы улучшения селекции при флотации медно-цин­ ковых и полиметаллических руд.

26

Г л а в а II

ИОННЫЙ СОСТАВ ЖИДКОЙ ФАЗЫ ФЛОТАЦИОННЫХ

ПУЛЬП И ВОЗМОЖНОСТЬ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЕГО

С ПОМОЩЬЮ ИОНИТОВ

1. Анализ жидкой фазы рудных пульп

Растворимость первичных сульфидных минералов в воде невелика, поэтому повышенные содержания ионов тяжелых металлов в пульпах обусловлены в основном наличием их окисленных форм. Окисление, которое начинается еще в месторождении и при хра­ нении руды, продолжается с большей скоростью в процессе измельчения и флотации.

При контакте сульфидных минералов с водой раст­ ворение их усиливается за счет электрохимических процессов взаимного окисления. Контактная разность потенциалов, возникающая в местах соприкосновения различных сульфидных минералов, обладающих по­ лупроводниковыми свойствами, может изменить раст­ воримость соприкасающихся минералов в десятки раз [56].

Поэтому состав жидкой фазы пульпы, обусловлен­ ный растворимостью минералов, для каждого мине­ рального комплекса специфичен и не может быть заранее рассчитан. Кроме того, отсутствие возможно­ сти расчета усложняется еще и различной сорбцион­ ной способностью минералов пустой породы, входя­ щих в состав различных руд. Однако между остаточ­ ной концентрацией «неизбежных» ионов, величиной сорбции их на минералах и флотируемостью могут быть установлены некоторые количественные зависи­ мости.

В табл. 7 приведено содержание меди, цинка, же­ леза и кальция в сливах мельниц ряда обогатитель­ ных фабрик. Анализ полученных данных показывает, что содержание ионов тяжелых металлов и кальция в сливе мельниц колеблется в широких пределах. В частности, содержание ионов меди, определяющее ак-

27

тивацию сфалерита, колеблется от ІО-'4 до ІО-1 г в литре. Это обстоятельство указывает на то, что опти­ мальный расход катионита для каждой конкретной руды может оказаться различным и его следует оп­ ределять экспериментально.

В табл. 8 приведены результаты химических ана­ лизов фильтратов флотационных пульп нескольких фабрик, перерабатывающих полиметаллические руды. Пробы были взяты по ходу технологического процес­ са. Можно видеть, что концентрации «неизбежных» ионов достаточно высоки во всех операциях. Как и

28

29-