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

Гидросульфит является сильным восстановителем, восстанавливающим ион меди до металла из серно­ кислых растворов. В последующей серии опытов был применен более слабый восстановитель — сульфит натрия, восстанавливающий медь до одновалентной.

Из полученных данных видно, что обработка насы­ щенного ионита сульфитом натрия увеличивает вдвое его емкость (табл. 1 2 ), а концентрация меди в равно­ весном растворе снижается в 3 раза.

Таблица 12

Сорбция меди на обычном сульфоугле (/) и обработанном сульфитом натрия (2)

Вторым возможным способом снижения остаточ­ ной концентрации меди в растворе может служить ступенчатая дозировка ионитов.

Приведенные в табл. 13 результаты показывают, что порционная дозировка катионита повышает их общую емкость. Надо отметить, что подача ионита в мельницы измельчения соответствует именно ступен­ чатой дозировке, что улучшает условия «работы» об­ менников. Вероятно, дополнительная дозировка не­ большой части катионита в слив мельницы могла бы оказаться полезной в снижении потерь цинка в разно­ именных концентратах.

Для повышения эффективности использования ка­ тионитов весьма благоприятными являются щелочные среды, применяемые при флотации полиметалличес­ ких руд.

Влияние pH среды на процесс ионного обмена, особенно на величину обменной емкости ионита, очень

велико.

Первоначально зависимость емкости от величины

40

концентрации водородных ионов была изучена для почв, пермутита и гуминовой кислоты. Оказалось, что эта зависимость носит линейный характер в диапазо­ не pH от 2 до 14.

Т а б л и ц а 13

Данные по единовременному и ступенчатому дозированию ионитов

где G — обменная емкость ионита; а и ß — постоянные величины.

Позже изучалась зависимость емкости от pH раст­ вора на синтетических обменниках. Было показано, что количество поглощенных ионов увеличивается с ростом pH і[59].

Однако такая прямолинейная зависимость относит­ ся лишь к ионитам, имеющим одноименные активные группы. Если же ионит бифункционален с различной степенью диссоциации групп, то обменная емкость его по мере повышения pH среды увеличивается ступен­ чато.

Исследование влияния концентрации водородных ионов на сорбцию меди из однородных растворов нельзя провести в широких пределах pH вследствие гидролиза меди в области pH = 5,34-5,5. Поэтому для изучения щелочной области пришлось применить комплексообразователь.

В данных исследованиях изучалась кинетика и полнота сорбции ионов меди на КУ-1 и сульфоугле (крупность —0,21+0,15 мм) в диапазоне pH от 1,1

41

до 12,6 из растворов, содержащих 50 мг меди в 100 мл воды; pH исходного раствора сернокислой ме­

ди 5,15.

Изменение pH в кислую область достигалось до­ бавлением серной кислоты, в щелочную — добавле^- нием аммиака и связыванием меди в аммиачный комплекс.У*

іч

Рис. б. Кинетические кри­ вые сорбции меди на катионите при различных значениях pH растворов.

Сорбция на КУ-1:

0 Ю 20 30 40 50 ВО Время сорОции, мин

pH раствора

Рис. 6. Зависимость равновесной емкости катио­ нита КУ-1 (/) и сульфоугля (2) от pH раствора

На рис. 5 приведены кинетические кривые сорбции меди на обоих катионитах при трех значениях pH, которые показывают, как резко возрастает скорость

42

й полнота сорбции, особенно в случае КУ-1, при пе­ реходе в щелочную область.

На рис. 6 показана зависимость величины равно­ весной емкости ионитов от величины pH раствора. Как в кислых средах, так и в щелочных, равновесная емкость обоих катионитов растет с увеличением pH

меди.

Проведенное исследование позволяет в качестве мероприятий, повышающих эффективность действия катионита, рекомендовать применение щелочных сред, порционную добавку катионита и предварительную обработку его сульфитом натрия.

6 . Изменение состава жидкой фазы пульпы после контакта со смолами

Возможность регулирования ионного состава руд­ ных пульп с помощью ионообменных смол проверя­ лась на фильтратах разгрузки мельниц I и II стадий по изменению содержания меди в жидкой фазе пульп на различных стадиях флотационного процесса, а также по изменению потерь цинка в зависимости от содержания меди в жидкой фазе.

В табл. 14 приведены данные по изменению кон­ центрации меди, цинка, железа и кальция в фильтра­ тах разгрузки мельниц после контакта со смолами.

сульфоуглем за разные промежутки времени. Коли­ чество поглощенных металлов определялось по раз­ ности результатов анализа растворов до и после кон­ такта.

Следует отметить, что концентрация меди в жид­ кой фазе возрастает по ходу технологического про­ цесса. Несмотря на весьма сложный ионный состав, содержание меди в растворе снижается на 50—88%, причем обезмеживание более глубоко проходит при контакте с сульфоуглем за счет меньшего сродства последнего катионита к кальцию.

43

44

Подача катионита в измельчение руды способству­ ет снижению концентрации ионов меди во всех опера­ циях флотационного процесса. На рис. 7 приведены данные по содержанию растворимой меди в продук­ тах технологического процесса Белоусовской обогати­ тельной фабрики до промышленных испытаний суль­ фоугля и в период их проведения.

Как известно, фабрика обогащает полиметалличес­ кую руду, медь в которой представлена халькопири­ том и частично вторичными сульфидами меди. Вме­ щающие породы содержат значительное количество хлоритовых и серицитовых сланцев, имеющих сравни­ тельно высокую сорбционную способность. Руда обо­ гащается по схеме коллективно-селективной флотации с селекцией коллективного концентрата после сгуще­ ния и доизмельчеиия его.

Приведенные данные показывают, что, несмотря на присутствие вторичных сульфидов меди, концент­ рация водно-растворимой меди в коллективном цикле невелика, что обусловлено, вероятно, сорбцией меди на сланцах. При сгущении коллективного концентра­ та и особенно при доизмельчении его в присутствии цианида растворимость меди, а следовательно и ее концентрация, резко возрастает, снижаясь за счет разбавления свежей водой в сливе гидроциклона. В данном случае анализ жидкой фазы подтвердил пра­ вильный выбор точки подачи катионита. Дозировка последнего в цикл доизмельчеиия коллективного кон­ центрата позволила значительно снизить содержание меди в жидкой фазе пульпы на протяжении всего цикла селекции.

Одновременно с уменьшением концентрации ионов меди снижается концентрация кальция и цинка. Со­ держание же железа в результате ионного обмена в ряде случаев несколько увеличивается. Возможно, происходит вытеснение ионов железа, всегда присут­ ствующего в неотмытом катионите.

Проведенными многочисленными лабораторными исследованиями, а также полупромышленными и про­ мышленными испытаниями показано, что, используя ионообменные смолы, можно достичь снижения потерь цинка в разноименных концентратах с одновременным приростом его извлечения в цинковый концентрат.

45

5,:э 5. 'S«?

v/jk 'іричі/ftu ясоф пондпжд прям апнвжФядод

46

Зависимость потерь цинка в разноименных кон­ центратах от остаточной концентрации ионов меди в жидкой фазе пульпы без ионитов и при их использо­ вании приведена в табл. 15.

Содержание меди в отдельных случаях достигает в пересчете на медный купорос 1 , 5 кг/т руды.

Наиболее заметно увеличивается концентрация ио­ нов меди в циклах измельчения или доизмельчения коллективных концентратов в присутствии цианида, достигая 25—30 г/л жидкой фазы пульпы.

7.Изменение формы нахождения ионов меди под влиянием ионитов

Сцелью изучения механизма дезактивирующего действия катионита в присутствии цианида испытаны растворы, в которых соотношение меди к цианиду из­ менялось в широких диапазонах. Определялось также влияние щелочности среды на снижение концентрации меди в растворе как за счет выпадения цианида меди, так и за счет воздействия катионита.

Чтобы количественно разделить эти два процесса, методика проведения опыта была принята следующей.

47

Вопытах, проведенных с малыми количествами цианида, недостаточными для образования раствори­ мого комплекса, выпавший осадок цианида меди от­ фильтровывался, определялось изменение концентра­ ции меди в растворе и затем фильтрат контактировался с катионитом К.У-1 или сульфоуглем.

Втабл. 16 приведены данные, показывающие влияние количества цианида на ход процесса при од­ ном и том же содержании меди (107 мг).

Катионит был умышленно взят с недостатком ем­ кости для полного поглощения меди, чтобы иметь возможность проследить за ходом процесса по оста­ точной концентрации меди в растворе. Приведенные данные показывают, что при увеличении расхода циа­ нида до соотношения примерно Cu : CN= 3,3 : 2,48 без катионита выпадает из раствора примерно поло­ вина взятой для опыта меди. После добавления кати­ онита концентрация меди снижается тем больше, чем больше меди осталось в растворе после осаждения цианида. При дальнейшем увеличении расхода циа­ нида (3,3/4,96) осадок цианида меди практически не выпадает, в то время как после добавления катиони­ та концентрация меди в растворе снижается на 33% в случае КУ-1 п на 23% при сульфоугле. Максималь­ ное снижение концентрации за счет обоих процессов наблюдалось в растворах с соотношением Cu:CN = 1 : 1 . Оно составило для КУ-1 90%, а для сульфоугля

76%.

последней в растворе не изменяется от присутствия катионита. Вся медь связана в анионный комплекс. При большом избытке цианида заметно снижается в присутствии катионита концентрация свободного CN- , что нами было отмечено при работе в цикле разделе­ ния медно-свинцового концентрата. В этой серии опы­ тов вынужденно изменялись два взаимно связанных фактора: количество цианида и pH. Для того чтобы учесть влияние концентрации водородных ионов, была поставлена серия опытов при постоянной концентра­ ции меди и цианида. Концентрация же водородных ионов изменялась в кислой области добавками H2SO4, а в щелочной — NaOH. Полученные результаты

48

49