книги из ГПНТБ / Глембоцкий В.А. Флотация учебник

(около ОД г/л) золото покрывается мономолекулярным слоем ксанто­ гената золота.

Флотируемость чистого золота ксантогенатом сильно зависит от ионного состава жидкой фазы пульпы, в которой часто присут­ ствуют цианид, сернистый натрий, щелочи, медный купорос и др. По подавляющему действию на флотацию чистого золота анионы располагаются в следующий ряд:

S 2 - > C N - > O H - > S O | - .

Сернистый натрий подавляет флотацию золота уже при таких малых концентрациях (меньше 0,025 г/л), при которых другие суль­ фиды еще флотируют. Резкое подавляющее действие сернистого натрия объясняется снижением адсорбции ксантогената и образова­ нием гидрофильной поверхностной пленки A u 2 S . Подавляющее дей­ ствие цианида объясняют его способностью растворять адсорбцион­ ный слой ксантогената золота. Это особенно заметно в щелочной среде.

Флотируемость чистого золота сильно зависит не только от рН среды, но и от вида щелочи. Так, сильное подавление флотации проис­ ходит при доведении рН среды известью до 9,5, содой до 10,8 и едким натром до 11,8. В кислой среде золото флотирует хуже, чем в ней­ тральной.

Жидкое стекло и крахмал при больших расходах подавляют флотацию золота. Однако полиакриламид и ему подобные органи­ ческие флокулянты такого действия не оказывают. Это довольно необычно. Предполагают, что здесь сказывается непрочное закрепле­ ние макромолекулы флокулянтов на золоте.

В обычных флотационных мащинах флотируются частицы золота не крупнее 0,1 мм. Применение пенной сепарации позволяет втрое повысить верхний предел крупности флотируемых частиц.

Флотируемость золота, содержащего примесь серебра и меди, несколько специфична. В этом случае непродолжительное воздей­ ствие кислорода на возрастание адсорбции ксантогената более за­ метно, чем у чистого (высокопробного) золота. Однако после дли­ тельного контакта с кислородом окисление примесей сильнее сни­ жает адсорбцию ксантогената. Примеси металлов тем значительней снижают флотируемость золота, чем легче они окисляются. Плохо флотируется частично амальгамированное золото.

Поверхность частиц золота очень часто покрыта сплошными или пятнистыми пленками, состоящими из гидроокислов железа, шламов сульфидных минералов и др. Такие частицы, естественно, плохо флотируют и составляют основные потери, особенно при флотации окисленных руд. В этом случае, как показывают исследования [151], полезно совместное применение сульфгидрильных и оксигидрильных

313

Весьма специфично поведение при флотации сростков золота с другими минералами. Здесь все определяет характер последних. Сростки золота с сульфидами обычно переходят в концентрат; сро­ стки его с несульфидными минералами — в хвосты.

Золото в составе теллуристых минералов обладает высокой гидрофобностыо и флотируется хорошо с помощью одних аполярных собирателей. Флотация таких частиц подавляется очень трудно.

На золотоизвлекательных обогатительных фабриках флотации предшествуют не только обычные операции дробления, измельчения и классификации, но и часто гравитационное обогащение и магнитная сепарация.

-Технология флотации золотосодержащих руд весьма разнооб­

разна. По технологическому признаку эти руды можно разделить на малосульфидные, шламистые, золото-пиритовые, золото-мышьяко­ вые, золото-полиметаллические и окисленные [84].

Малосульфидные руды, содержащие до 5—7% сульфидных мине­ ралов, являются наиболее распространенными. Золото относительно крупновкрапленное, часть его извлекается перед флотацией гравита­ ционными методами обогащения. Цианирование проводится до или после флотации, в которую подают собиратели сульфгидрильного типа. Иногда, особенно при флотации малоокисленных руд, в мель­ ницу подают соду, реже — известь. Проблемой при флотации является получение хорошей пены, так как у бедных руд выход пенного продукта очень мал. Поэтому индивидуальный подбор оптимального пенообразователя очень важен. В частности, свойства соснового масла улучшают добавлением реагента ОП-10.

Для получения отвальных хвостов иногда приходится вести длительную флотацию (до 1 ч), применять повышенный расход соби­ рателей и их сочетание. Например, на фабрике «Крезус» (Австралия) совместное применение этилового и амилового ксантогенатов повы­ сило извлечение золота на 0,5%.

Принимают меры для уменьшения переизмельчения золота и улучшения флотации его крупных частиц (оптимизация аэрации пульпы во флотационных машинах).

На Тасеевской фабрике флотируют малосульфидную руду. Руда состоит из кварца, алюмосиликатов, кальцита и сульфидов

(пирита, арсенопирита, стибнита). Общее количество сульфидов в руде составляет 2% . Золото ассоциируется с кварцем и сульфи­

314

более крупное. Руду достаточно измельчать до крупности 85% — 0,42 мм. Основная часть золота связана с сульфидами. Схема флота­

мов) применяется крахмал 100 г/т. Из каждой контрольной флота­ ции получается готовый концентрат. Извлечение золота — выше 85 %.

Кроме описанных в нашей стране имеются и другие фабрики, обогащающие малосульфидные руды (Миндякская, Северо-Енисей- ская и др.). За рубежом есть фабрики «Голд Кинг» (США), «Вотл Гали»(Австралия)и др.

Флотация шламистых руд, естественно, более затруднительна, чем малосульфидных. Тонкие галамьт, состоящие из различных сланцев, талька, глинистых минералов, гидроокислов железа и мар­ ганца, ухудшают флотацию. Наиболее флотационно активны шламът из талька, углистых или графитовых сланцев. Вредное действие тонких шламов на флотацию уменьшают добавлением жидкого стекла, полиакриламида и других реагентов. Полезное влияние оказывает эмульсия аполярных собирателей. По-видимому, она спо­ собствует выведению тонких шламов из процесса. Иногда перед флотацией применяется дешламация пульпы.

Золото-пиритовые руды относительно немногочисленны. Их обо­ гащают обычно по схеме коллективной флотации. Концентрат обжи­ гают с получением серной кислоты; огарок планируют (или подвер­ гают пирометаллургическому переделу).

в эти минералы. Флотация сульфидов ведется с помощью обычных для сульфидных руд реагентов, часто в качестве активатора при­ меняется медный купорос. Иногда полезен длительный контакт пульпы с реагентами (до 20 мин).

На Ново-Троицкой фабрике обогащается руда, содержащая арсе­

1500 г/т и этиловый ксантогенат 50 г/т, во флотацию подают этиловый ксантогенат 15 г/т и пихтовое масло 35 г/т, в контрольную флотацию медный купорос 75 г/т.

Извлечение золота и мышьяка в концентрат высокое (соответ­ ственно 95 и 95,4%). Мышьяк в дальнейшем возгоняется при обжиге, а золото извлекается из огарка плавкой.

За рубежом наиболее известными фабриками этого типа являются «Джайент Елоунайф» (Канада), «Дални» (Южная Родезия).

Золото-медные руды примерно наполовину состоят из сульфид­ ных минералов при промышленном количестве меди (главным образом в виде халькопирита). Включения золота обычно полиднсперсные.

315

Схемы флотации таких руд весьма различны. Общим для них является выделение золото-медного концентрата с подавлением пирита известью. Необходимой операцией является выделение в кон­ центрат только той части пирита, в которой содержится золото, что достигается точным дозированием реагентов.

Руды данного типа подвергаются флотации в СССР на Артемов­ н о й , Лебединской и других фабриках. В руде, поступающей на Артемовскую фабрику, около 6% золота входит в состав петцита (Ag, Ан)а Те, остальное золото — металлическое, связанное в основ­ ном с сульфидами. Флотации подвергаются хвосты гравитационного обогащения (отсадки и. концентрации на шлюзах). На фабриках получают коллективный концентрат, применяя при этом обычные для сульфидов реагенты. Применяют динатрийфосфат для подавления пирротина при флотации халькопирита и золота. За рубежом золотомедные руды обогащаются на фабриках «Оджанкос» (Чили), «Кемпбел Чибугама» (Канада) и др.

Золото-полиметаллические руды содержат кроме золота другие полезные компоненты (серебро, медь, свинец, цинк и др.). Количество сульфидных минералов достигает 5 0 % . Золото обычно тонкодисперс­ ное. Небольшая часть крупного золота улавливается в начале про­ цесса гравитационными способами обогащения. Комплексное ис ­ пользование руды позволяет получить несколько концентратов.

В этом отношении характерна Майкаинская обогатительная фаб­ рика, на которой получают золотой, свинцовый, медный, цинковый, пиритный и баритовый концентраты. Естественно, реагентный режим на фабрике довольно сложный. Золото связано преимущественно с халькопиритом, галенитом и пиритом.

На Майкаинской и других аналогичных фабриках стремятся извлечь из руд как можно больше цветных металлов. Для лучшего извлечения золота требуется более тонкое измельчение, устранение сернистого натрия и цианидов, подавляющих флотацию золота (цианид, кроме того, растворяет золото). Но эти меры не прини­ маются, так как они ухудшают получение других концентратов.

Для повышения извлечения золота на отдельных фабриках при­ меняют различные средства. На фабрике «Тулсеква» (Канада) в пульпу медного концентрата перед сгущением добавляют цинковую

фабриках: «Квемонт» (Канада), «Айрон Кинг» (США), «Мариетта» (США) и др.

Окисленные золотые руды содержат мало сульфидных минера­ лов. В них много гидроокислов и карбонатов железа, часто присут­ ствуют глинистые минералы. Золотины часто покрыты пленками. Практика флотации таких руд ограничена. Флотация с помощью оксигидрильных собирателей не отличается высокой избиратель­ ностью и часто уступает в экономическом отношении цианированию и другим гидрометаллургическим методам извлечения золота. Фаб-

316

рикой, на которой флотируют такие руды, является «Пунта дель Кобр» и «Пунитакви» (Чили).

Описание работы таких 'фабрик приведено в литературе [84]. Серебросодержащие минералы чаще встречаются в виде суль­ фидов и сложных сульфоарсенидов и сульфоантимонидов, реже в виде самородного серебра и хлорида. Обычными минералами се­

к тетраэдриту, теннантиту и свинцовому блеску. Аргентит, полиба­ зит и тетраэдрит легко флотируют с этиловым ксантогенатом и крезиловым дитиофосфатом. Применение извести для подавления пи­ рита мало влияет на флотируемость этих минералов. Пираргирит флотирует с низшими сульфгидрильными собирателями в нейтраль­ ной среде, но легко подавляется известью. Она также отрицательно влияет на флотацию стефанита и прустита, которые лучше флоти­ руют с амиловым ксантогенатом. Известь может действовать также отрицательно, коагулируя шламы, в частности тальковые.

Сернистый натрий, применяемый иногда при флотации окислен­

сильными сульфгидрильными собирателями. Пирит подавляют известью, иногда цианидом. Если серебро теряется в отходах при подавлении пирита известью, то можно перейти на флотацию низ­ шими ксантогенатами и крезиловым аэрофлотом.

Для флотации серебряных руд известно применение сочетаний

Металлы платиновой группы встречаются в рудах в виде само­ родных сплавов, в форме соединений с серой и мышьяком. Сульфид палладия иногда образует твердый раствор в сульфиде никеля. Самородная платина встречается вкрапленной в маложелезистый

Платиносодержащие руды подразделяются на дунитовые, в кото­ рых зерна платины связаны преимущественно с шлирами хромита, и на сульфидные, преимущественно медно-никелевые. В дунитовых рудах встречаются самородные металлы, а в сульфидных — как самородные металлы, так и сульфиды и арсенид платины (сперрилит). Флотация применяется преимущественно при обогащении сульфид­ ных платиновых руд.

Платиносодержащие минералы хорошо извлекаются флотацией. Наибольшие затруднения вызывают самородные минералы, содержа­ щие в своем составе железо и медь (ферроплатина и купроплатина).

31?

В этих случаях для доизвлечения минералов, содержащих плати­ новые металлы, в дополнение к основной медно-никелевой флотации следует ввести дополнительную флотацию отходов первой флотации

вые металлы можно доизвлекать из отходов флотации гравитацион­ ными методами обогащения (с применением шлюзов, отсадочных машин и др.).

Г л а в а I I I

ФЛОТАЦИЯ СУЛЬФИДНЫХ РУД

Всульфидных рудах одновременно могут присутствовать не­

и разнообразных методов флотации сульфидных руд. Большая цен­ ность многих сульфидных руд определяется не только присутству­ ющими в них сульфидами цветных металлов, но и наличием в них таких цепных минералов, как золото, серебро, кадмий, индий, галлий, рений, селен, теллур, таллий, сера (в виде пирита и пирро­ тина). В связи с этим при флотации сульфидных руд весьма важ­ ное значение приобретает задача наиболее полного выделения из руды всех полезных компонентов в продукты, приемлемые по составу для дальнейшей переработки (комплексное использование сырья).

В слабоокисленном состоянии сульфиды отличаются высокой фло­ тационной способностью и их отделение от минералов пустой породы осуществляется легко. Значительно сложнее решается задача вы­ деления сульфидов в мономинеральные концентраты. При флотации медных руд часто получают медный и пиритный концентраты, а при флотации полиметаллических руд — свинцовый, медный, пиритный и цинковый концентраты. При флотации сульфидных поли­ металлических руд (например, свинцово-цинковых) могут быть применены два принципиально различных метода флотации.

1. Прямая селективная флотация. Обычно проводят свинцовую флотацию, депрессируя цинковую обманку, а затем (после актива­ ции последней) переводят в пену цинковую обманку, отделяя ее от пустой породы и получая цинковый концентрат.

2. Коллективная флотация с последующей селекцией (разделе­ нием) коллективного концентрата. По этому методу свинцовые и

318

цинковые минералы сначала флотируют совместно в один общий (коллективный) концентрат, а затем последний подвергают селекции (флотируя свинцовые минералы при депрессии цинковых или на­ оборот). Таким образом, сначала отделяют все сульфиды от пустой породы, а затем производят разделение сульфидов друг от друга.

Кроме пенообразователей и реагентов-собирателей сульфгидрильного типа для флотации сульфидных руд требуются многие регуля­ торы (цианид, сернистый натрий, известь, хромпик, сода, едкий натр, цинковый и медный купорос и др.). К реагентам-регуляторам следует отнести также и кислород, всегда присутствующий в пульпе. Эффективное действие сульфгидрилышх собирателей обеспечивается предварительным слабым окислением сульфидов (сильное окисление их вредно). Наиболее быстро окисляются, как правило, халькозин, галенит, пирит и пирротин; медленнее •— цинковая обманка, борнит, халькопирит и арсенопирит. С повышением энергии кристаллической решетки, как правило, возрастает устойчивость сульфидов к оки­ слению; последнее также определяется пространственным расположе­ нием ионов серы в сульфиде, доступность которых к воздействию кислорода способствует окислению. Предварительное перед флота­ цией воздействие кислорода (аэрация пульпы или накислороживание) может быть рекомендовано для повышения эффективности флотации сульфидных руд (например, для медных и медно-цинковых пирротинсодержащих руд). При флотации сульфидных руд руду сначала измельчают до такой степени, которая обеспечивает полное отделе­ ние сульфидов от пустой породы, а затем производят доизмельчение сростков сульфидов с пустой породой или сростков сульфидов друг с другом. Флотация сульфидных руд практически всегда ведется в механических флотационных машинах «Механобр».

§ 1. Флотация медных руд

Наиболее важные в промышленном отношении медные сульфиды следующие: халькопирит (медный колчедан) CuFeS2 , халькозин (медный блеск) Cn 2 S, борнит Cu3 FeS3 , или Cu 3 FeS 2 • Cu 2 S, ковеллин CuS. Нередко в руде присутствуют несколько медцых сульфидов.

Постоянным спутником медных сульфидов является прежде всего пирит, реже пирротин. В качестве нерудных минералов сле­ дует назвать кварц, силикаты, серицит, барит и другие минералы, которые нередко находятся в рудах в тесном срастании с сульфи­ дами. При значительном числе типов медных руд следует выделить: сплошные колчеданные (сплошные сульфидные) руды и вкрапленные (порфировые) руды. Первые руды характеризуются преобладанием сульфидов, особенно пирита. Главной задачей, которую приходится решать при обогащении сплошных сульфидных руд, является разде­ ление медных сульфидов от пирита. Для порфировых руд характерно

319

преобладание нерудных минералов и относительно небольшое содер­ жание пирита, ввиду чего главной задачей, решаемой при их обога­ щении, является разделение медных сульфидов и минералов пустой породы, а пирит, как правило, не выделяют в самостоятельный концентрат. Типичным примером сплошных сульфидных руд явля­ ются многие медные руды Урала (например, дегтярские руды, обо­ гащаемые на Среднеуральской обогатительной фабрике). К порфиро­ вым рудам можно отнести медные молибденсодержащие руды Коунрадского месторождения (Казахстан), обогащаемые на БаЯхашской обогатительной фабрике.

В зависимости от содержания меди в руде и ее флотационной способности в результате обогащения могут быть получены концен­

необходимо иметь свинца не более 2,5—9%, цинка не более 2 — 1 1 % — в зависимости от сорта концентрата.

Пиритные концентраты (используемые для производства серной кислоты), согласно стандарту, выпускаются также нескольких марок. Содержание серы в них должно быть не менее 3 8 % , а суммарное содержание свинца и цинка не более 1 % .

Рассмотрим флотационные свойства наиболее важных сульфидов меди и особенно пирита, который входит в состав не только медных, но практически любых сульфидных руд.

Пирит (FeS2 ). Наиболее распространенный сульфидный минерал: Fe = 46,6%, S = 53,4%, твердость 6, плотность 5. Часто содержит зо­ лото, серебро, медь, кобальт, никель, которые увеличивают его цен­ ность и присутствуют в виде тонких включений, изоморфных приме­ сей или твердого раствора. В кристаллической решетке пирита ионы серы расположены в местах, легкодоступных действию кислорода, что является одной из причин его быстрой окисляемости. При измель­ чении пирит поглощает большое количество кислорода из воды и образует хорошо растворимые в воде соединения, состав которых за­ висит от щелочности среды: в кислой среде образуются ионы S2 0|", а в щелочной — S04 ~.

Слабоокисленный пирит принадлежит к наиболее легкофлотируемым сульфидам. Его можно флотировать сульфгидрильными соби­ рателями, жирными кислотами и мылами.

Ксантогенаты весьма прочно закрепляются пиритом и могут быть вытеснены с его поверхности лишь анионами ОН"; одной из наиболее важных особенностей флотационного новедения пирита является его резкая депрессия в щелочной и полная флотация в кислой средах. Поведение пирита во многом связано с его способ­ ностью быстро окисляться. В результате окисления в присутствии воды на его поверхности образуется пленка гидроокиси железа Fe(OH) 3 , приводящая к резкой гидрофилизации минерала. Резкая депрессия пирита в этих случаях связана также и с полной неспо­ собностью Fe(OH)3 закреплять какие-либо собиратели. В щелочной среде окисление пирита вплоть до образования на его поверхности

320

Fe(OH)3 происходит особенно активно ввиду повышенной химиче­ ской активности кислорода в этих условиях:

верхности пирита ионов ксантогената ввиду высокой устойчивости Fe(OH)3 , связанной с его ничтожным произведением растворимости равным 3,8 • 10~3 6 . Депрессирующее действие щелочей на пирит связано с гидроксильными ионами. Сода, образуя в воде кроме ионов О Н - еще и анионы СО|~ и Н С 0 3 , по сравнению с едким натром, действует слабее последнего. Это связано с тем, что сода, являясь источником гидроксилытах ионов (депрессирующих пирит), обра­ зует карбонатные и гидрокарбонатные (НС0 3 ) ионы, которые способны активировать пирит, депрессированный гидроксиль­ ными ионами. Последнее объясняется тем, что под действием ионов СО|"" и H C O j гидроокиси могут переходить в карбонаты, параметр кристаллических решеток которых значительнее отличается от мине­ рала, чем решетки гидроокисей, ввиду чего карбонаты будут отслаи­ ваться от пирита, обнажая его неокисленные грани. Соотношение активирующего и депрессирующего действия соды изменяется в зависимости от степени окисления пирита: активирующее действие соды проявляется особенно заметно на предварительно окислив­ шемся пирите, тогда как на пирите с малоокисленной поверхностью депрессирующее действие соды преобладает над активирующим. При высокой концентрации сода заметно депрессирует пирит. Тем не менее ввиду двойственного характера воздействия соды на пирит она как депрессор значительно слабее едкого натра.

Практически наиболее важным депрессором пирита является известь ввиду ее дешевизны и доступности. Установлено, что депрес­ сирующее действие оказывают при этом не только гидроксильные, но и кальциевые ионы. Последние с продуктами окисления сульфидов в щелочной среде образуют пленки сульфата кальция, образованию которых на поверхности пирита способствует высокая концентрация сульфат-ионов (возникающих при окислении пирита), особенно вблизи поверхности минерала.

Установлено защитное действие аммониевых соединений по отно­ шению к пириту, депрессируемому известью, объясняемое растворе­ нием гидрата закиси железа в момент ее образования:

Fe(OH)2 + N H 4 C l z=± FeCl2 + 2 N H 4 C l .

Эффективным депрессором пирита является цианид, действие которого связано с гидроксильными ионами, образующимися при гидролизе NaCN, а также с ионами CN~, которые при определенной концентрации препятствуют закреплению собирателя на пирите. Особенно полезным является применение цианида для депрессии

применение цианида и извести. Эффективным методом восстановления флотации депрессированного пирита является применение кислой среды (кислота снимает с пирита пленку гидрата окиси железа) или флотация пирита в содовой среде. Активация пирита достигается успешно в некоторых случаях применением сернистого натрия или введением повышенных количеств собирателя. Эффективность ука­ занных методов достигается лишь в тех случаях, когда его депрессия была осуществлена не при очень высоких расходах щелочных регу­ ляторов.

Пирротин Fe„S„+ 1 имеет переменный состав; твердость 3; по своим свойствам напоминает пирит. Он также может содержать золото и серебро в состоянии высокой дисперсности. Особенно ха­ рактерно для пирротина в медно-никелевых рудах содержание ни­ келя, кобальта, металлов платиновой группы и меди. Способен к сильному окислению, чему способствует его склонность к шламообразованию вследствие высокой хрупкости 2 . При флотации медных пирротинсодержащих руд медные минералы не флотируют до тех пор, пока пирротин, являющийся сильным поглотителем кислорода из пульпы, не окислится в полной мере и в пульпе не появится сво­ бодный кислород. По этой причине аэрация пульпы перед флотацией таких руд может одновременно создать депрессию пирротина и бла­ гоприятные условия для флотации других сульфидов. Пирротин способен поглощать из раствора значительные количества меди, активируясь при этом подобно пириту, пирротин резко улучшает свою флотируемость при переходе в кислую среду. Важным свойст­ вом пирротина является его высокая, хотя и переменная в зави­ симости от состава, магнитная проницаемость, что в отдельных слу­ чаях позволяет комбинировать флотацию с магнитной сепарацией.

Халькозин Cu2 S содержит Си 79,83%, S 20,17%, твердость 2—3, плотность 5,5; сульфид меди вторичного, а иногда первичного про­ исхождения, с наиболее высоким содержанием металла (халькозин), весьма склонен к переизмельчению. В качестве примесей встречают серебро, железо, кобальт, никель, мышьяк, золото. Халькозин весьма быстро окисляется, отдавая в пульпу значительное коли­ чество ионов меди, активирующих цинковую обманку, пирит и дру­ гие минералы, что усложняет ведение процесса флотации, особенно при разделении медных минералов и цинковой обманки. Он хорошо флотируется ксантогенатами и другими анионными собирателями, а также аминами. Едкий натр и цианид депрессируют халькозин при высоких расходах. При применении цианида необходимо постоянно иметь в пульпе свободные ионы цианида, так как при окислении халькозина в процессе флотации непрерывно образуют ионы меди. Взаимодействуя с цианидом, они восстанавливают флотируемость халькозина. При взаимодействии цианида с Cu 2 S в присутствии ки-

1 Способность к окислению растет с увеличением содержания серы.

322