книги из ГПНТБ / Глембоцкий В.А. Флотация учебник

слорода ионы меди связываются в C u 2 ( C N ) 2 и CuCNS и тем снижают концентрацию свободного цианида в пульпе. Наиболее сильные

Na 2 S и К 2 С г 2 0 7 (при значительном расходе). Известь может заметно

твердость 3—4, плотность 4,2. Наряду с халькозином является важнейшим медным минералом, главным образом первичного прои­ схождения. С ним нередко ассоциируются золото и серебро, а в не­ которых случаях таллий. Халькопирит склонен к переизмельчению и относительно устойчив к окислению. В нейтральной и слабощелоч­ ной среде он остается долгое время гидрофобным, при рН = 10 и выше заметно окисляется. При окислении в слабокислой среде при

длительном окислении CuFeS2 покрывается пленками гидроокислов железа, резко снижающих флотируемость. Слабоокисленный CuFeS2 легко флотирует с ионными собирателями, применяющимися при флотации сульфидных руд. Цианид может полностью депрессировать CuFeS 2 (что связано с переводом железа в гидроокись и неустойчи­ востью медных ксантогенатов в присутствии цианида) даже при наличии на его поверхности слоя собирателя. Эти особенности CuFeS2 используются для селекции коллективных медно-свинцовых концентратов (флотация галенита при депрессии халькопирита).

Сульфит, гипосульфит, хромпик и монохромат практически не депрессируют халькопирита, что позволяет разделять PbS и CuFeS2 из их коллективных концентратов с применением хроматов.

Борнит Cu3 FeS3 содержит Си 5 5 , 5 % , твердость 3, плотность 5,1 . Большей частью Cu3 FeS3 вторичный сульфид. Сравнительно устой­ чив к окислению. По своим флотационным свойствам борнит зани­ мает промежуточное положение между халькозином и халькопиритом. Так же как и CuFeS2 , он чувствителен к цианиду. По флотационным свойствам уступает халькозину, но в мелких классах не отличается от него.

Ковеллин CuS содержит Си 6 4 , 4 % , твердость 1—2, плотность 4,5. Ковеллин является вторичным сульфидом. Он чрезвычайно хру­ пок и мягок (особенно сажистый ковеллин). CuS уступает по своей флотируемости халькопириту.

В заключение следует отметить, что при применении извести при флотации медных руд для подавления пирита и пирротина рН пульпы поддерживают в пределах 8,5—10 на рудах с халькопири­ том и около 12, если в руде имеются халькозин и борнит. Совместно с известью применяют при пирите, активированном медью, некоторое количество цианида. При наличии в руде свободного золота вместо

извести (депрессирует золото) целесообразнее применять соду. В по­ следнее время применяют вместо отдельных собирателей их сочета­ ния (например, бутиловый и изопропиловый ксантогенаты, ксанто­ генат и дитиофосфат). Применение дитиофосфатов позволяет полу­ чить медный концентрат более чистый по пириту.

Для медной флотации часто применяют в качестве собирателя ксантогенаты. Синтетические реагенты — пенообразователи все больше вытесняют сосновое масло. В первую очередь в качестве пенообразователя следует назвать «Dowfroth-250» (смесь мономети­ ловых эфиров моно-, три- и тетрапропиленгликолей) и сходных с ним реагентов, а также изоамиловый спирт и другие технические про­ дукты спиртового характера. Замена соснового масла синтетическими реагентами проявляется не только на медных фабриках, но и во­ обще при флотации сульфидных руд.

В качестве примера рассмотрим Джезказганскую медную фаб­ рику, на которую поступает тонковкрапленная медная руда типа медистых песчаников. Основными рудными минералами являются борнит, халькозин и халькопирит, нерудные — кварц, полевой шпат и кальцит. Как видно из рис. 117, дробленая руда 20—0 мм измель­ чается в две стадии до крупности 62—65% — 0,074 мм перед основной флотацией, концентрат которой перечищается в трех перечистках. Концентрат первой перечистки доизмельчается до крупности 80 % — 0,074 мм. Доизмельчению (совместному) подвергаются также (до крупности 85% — 0,074 мм) промпродукты I перечистки и кон­ трольной флотации. Расход реагентов: машинного масла 200 г/т (в виде водной ультразвуковой эмульсии), бутилового ксантогената 50 г/т и флотомасла 75 г/т (пенообразователь). В основную флотацию подают 4 0 % ксантогената и 60% флотомасла, в контрольную флота­ цию — машинное масло и остальную часть ксантогената и флото­ масла.

В дальнейшем фабрика перешла на более сложную схему: с раз­ дельной флотацией песков и шлаков. Операции доизмельчения промпродуктов сохранялись, так же как и тонкость помола. Реагентный режим изменился: 150 г/т машинного масла, 40 г/т сернистого на­ трия, количество ксантогената и флотомасла не изменилось. В ре­ зультате (при несколько сниженной производительности фабрики — на 5% и понижении расхода машинного масла на 25%) извлечение меди увеличилось на 1 % при том же качестве концентрата. При фло­ тации сплошных сульфидных руд с применением сульфгидрильных собирателей поддерживают рН равным 11, т. е. выше, чем при вкра­ пленных. Если же вначале ведут коллективную флотацию медных и железных сульфидов, то рН должно не превышать 7,5. Для селек­ тивного разделения медно-пиритных концентратов принимают рН равным 11 и выше, причем депрессия пирита осуществляется сов­ местным применением извести и цианида. Расход цианида не может быть значительным, так как это приведет и к депрессии медных суль­ фидов. В отдельных случаях практикуют полуколлективную флота­ цию (при рН == 8,5 -т- 9,2), когда в полный продукт переходят мед-

324

ные сульфиды в свободных зернах и сростках с пиритом, а также наиболее активные свободные зерна пирита. Полученный при этом медный концентрат с повышенным содержанием пирита доизмельчают и флотируют при рН = 11 и выше для выведения пирита в от­ дельный продукт.

Флотацию сплошных медноколчеданных руд осуществляют на фабриках Урала (Среднеуральская, некоторые секции Карабашской фабрики и др.). Для этих фабрик характерны развитые флота­ ционные схемы, стадиальная флотация, получение медных и пиритных концентратов.

325

§ 2. Флотация медно-молибденовых и молибденовых руд

Рассмотрим флотацию медно-молибденовых и молибденовых руд, поскольку весьма значительные количества молибдена извлекаются совместно с медью.

Основным промышленным минералом молибдена является моли­ бденит M o S 2 (60% Mo, плотность 4,8 г/см3 , твердость 1). Молибденит принадлежит к числу весьма легкофлотирующихся сульфидов. Высо­ кая природная гидрофобность молибденита позволяет эффективно флотировать его аполярными собирателями (керосин, углеводород­ ные масла). Хорошо флотируется он и ксантогенатами. Часто мо­ либденит содержит значительные количества рения (до 20 г/т), что увеличивает его ценность. Флотируемости молибденита способствует его чешуйчатое строение. Для флотации чисто молибденовых руд, содержащих M o S 2 и всегда некоторое количество пирита и дру­ гих сульфидов, выгодно применять аполярные собиратели, обеспе­ чивающие получение чистых по меди и другим примесям концентра­ тов. При флотации молибденовых руд применяют для депрессии галенита, медных сульфидов и пирита реагенты: известь, цианид, сернистый натрий и другие регуляторы.

Важно иметь в виду большую склонность молибденита к пере­ измельчению. При флотации медно-молибденовых руд обычно сна­ чала получают коллективный медно-молибденовый концентрат, ко­ торый затем подвергается селекции различными методами. В СССР

применяется разработанный нашими исследователями метод, осно­ ванный на селекции коллективного медно-молибденового концен­ трата сернистым натрием в известковой среде (иногда с применением других регуляторов), с депрессией всех сульфидов и переходом в пену молибденита. Существуют и другие методы:

1)пропарка или обжиг коллективного концентрата для избира­ тельного разрушения адсорбционного покрытия собирателя на мед­ ных сульфидах, нри последующей флотации молибденита аполярным собирателем;

2)депрессия молибденита крахмалом или другими органическими

коллоидами с последующим переводом в пену других сульфидов; 3) флотация молибденита аполярными реагентами с депрессией медных сульфидов ферроили феррицианидами в слабощелочной

среде; 4) флотация молибденита аполярными собирателями при де­

прессии медных сульфидов окислителями (гипохлорит, перекись водорода и др.). Эффективность того или иного метода определяется минералогическим составом и другими особенностями руды и вы­ является специальными исследованиями. В любом случае для флота­ ции молибденовых и медно-молибденовых руд характерно значитель­ ное число перечистных операций для концентратов, связанных с низ­ ким содержанием молибдена в рудах и высокими требованиями к молибденовым концентратам, которые должны быть богатыми по молибдену (30—50%) и чистыми по примесям (особенно по фосфору,

326

мышьяку и олову). Меди в молибденовом концентрате должно быть не более 0,5—5% (для разных сортов), но так как медь практически всегда сопутствует молибдену и ее содержание в рудах часто намного выше содержания молибдена, выдержать это требование не всегда легко. При недостаточно высоком содержании молибдена в концен­ трате его иногда подвергают обжигу до М о 0 3 , обработке содой для превращения в водорастворимый молибдат натрия, очистке раствора от примесей, осаждению молибдена в виде молибдата кальция СаМо04 , являющегося продуктом, пригодным для получения легированных сталей.

Примером флотации молибденита из практически чисто молибде­ новой руды может служить крупнейшая в мире молибденовая фа­ брика «Клаймэко, (Колорадо, США), имеющая производительность около 30 тыс. т/сут. В руде содержится 0,5—0,8% молибдена, 1—3% пирита и всего 0,02% меди (халькопирит). Характерной особенностью схемы является стадиальность флотации. После измельчения руды до крупности 43% + 0,15 мм ведут основную флотацию, концентрат которой после доизмельчения в отдельном цикле снова флотируется, затем следует опять доизмельчение концентрата и т. д. В общей сложности в схеме имеется три операции доизмельчения концентрата.

Фабрика получает концентрат, содержащий 54% молибдена (90% молибденита) при извлечении 98,5%. В качестве основного реагента-собирателя применяется аполярное масло (типа веретен­ ного или трансформаторного) — 500 г/т, заменившее менее эффектив­ ный керосин, что (по-видимому, вследствие более высокой вязкости) улучшило показатели флотации. Для эмульгирования масла его применяют вместе с реагентом типа алкиларилсульфоната (10 г/т). Кроме того, применяют сосновое масло (25 г/т), цианид (15 г/т) для депрессии пирита и известь для поддержания рН на уровне 8,2—8,4. Другой интересной особенностью фабрики является попут­ ное извлечение из хвостов молибденовой флотации с применением винтовых сепараторов, концентрационных столов, магнитной сепа­ рации и флотации вольфрама, олова, пирита и монацита, а также частично циркона и топаза.

Рассмотрим несколько примеров из отечественной практики флотации медно-молибденовых руд.

Алмалыкская фабрика (Узбекская ССР), перерабатывающая медно-молибденовые руды, является одной из крупнейших фабрик этого типа. Первоначально селекция медно-молибденового концен­

тивный медно-молибденовый концентрат после перечистки в присут­ ствии извести сгущается и после сгущения подвергается пропарке острым паром при 70—80 °С в присутствии извести (800—ЮОО'г/м3 свободной окиси кальция) при содержании твердого 55 — 60%, в течение 40—60 мин. Флотация после пропарки ведется при 20— 27% твердого. Схема флотации включает операции основной и

327

контрольной флотации при пятикратной перечистке концентрата и начальной концентрации сернистого натрия 3—5 г/л, причем расход этого реагента понизился до 5 кг/т. В качестве реагента-собирателя применяется керосин, масло Л или СУ, загружаемое в нескольких точках, при общем расходе 570 г/т. Кроме того, применяется пено­ образователь и жидкое стекло (220 г/т). Содержание молибдена в кон­ центрате составляет 3 0 % при извлечении 8 0 % .

Балхашская обогатительная фабрика является одной из крупней­ ших медно-молибденовых фабрик в СССР, осуществляет селекцию медно-молибденового концентрата, сфлотированного с применением сульфгидрильных собирателей по методу, аналогичному методу, применяемому на Алмалыкской фабрике. До этого фабрика приме­ няла для селекции меди и молибдена сернистый натрий, расход ко­ торого был значителен и только в основную и контрольную молибде­

вводится жидкое стекло, общий расход которого составляет 400 г/т концентрата. В качестве собирателя для флотации молибденита используется керосин (200 г/т). Извлечение молибдена доходит до 9 0 % , концентрат перерабатывается на молибдат кальция.

Богатый молибденовый концентрат получается на Каджаранской медно-молибденовой фабрике, использующей пропарку при неболь­ шом расходе сернистого натрия.

В качестве примера фабрики, использующей декстрин для селек­ ции медно-молибденовых концентратов, остановимся на работе круп­ нейшей по производительности фабрики «Магна и Артур» (Юта, США, сдвоенная фабрика общей производительностью 82 тыс. т/сут). В состав руды входят халькопирит, халькозин, борнит и ковеллин с общим содержанием меди 0,78%. После измельчения руды до круп­ ности 58% — 74 мк и сгущения она поступает на флотацию по схеме: основная флотация с перечисткой медно-молибденового концентрата, контрольная флотация с перечисткой промпродукта (при расходе дизельного топлива), в результате которой также получается медномолибденовый концентрат. В медно-молибденовую флотацию подают: известь 1,05 кг/т, дикрезил дитиофосфат натрия 12 г/т, дизельное топливо 7,5 г/т, цианид 11 г/т и пенообразователь 43 г/т (15 частей крезола + 85 частей спиртового пенообразователя). В основной фло­

декстрином для депрессии молибденита, после чего флотируют медные и железные сульфиды при небольших расходах этилксантогената и спиртового пенообразователя. Все дальнейшие операции показаны на рис. 118. Операция обжига в начале схемы (30 мин, 265—300 °С) необходима для удаления флотационных реагентов

328

с поверхности минералов, активации сланцевых минералов породы. Обожженный продукт после репульпации нейтрализуют известью (до рН =- 7,2) и флотируют слюдистые минералы спиртовым пено­ образователем, присоединяя пенный продукт (с весьма малым выхо­ дом) с частью перешедших в него медных сульфидов к медному

ным топливом и спиртовым пенообразователем. Все эти операции обеспечивают получение молибденового концентрата с содержанием не менее 48% молибдена и не более 1,25% меди. При необходимости получить более качественный концентрат ( 5 1 % молибдена) операцииобжига и повторной флотации молибденита повторяются.

Извлечение молибдена в концентрат составляет 65—75% (от руды). На молибденовую флотацию подаются реагенты: (в кг/т медно-молибденового концентрата): декстрина 0,25; этилксантогената натрия 0,06, жидкого стекла 0,72, дизельного топлива 0,48, спиртового пенообразователя 0,11, соснового масла 0,02; извести 1,46. Рассмотренный пример наглядно показывает, какие трудности при­ ходится неизбежно преодолевать в процессе селекции медно-молибде-

§ 3. Флотация медно-никелевых и кобальтовых руд

Флотация этих руд имеет исключительно важное значение для

СССР, располагающего крупнейшими месторождениями медно-нике­ левых руд, которые кроме никеля и меди содержат значительные количества кобальта, платиноидов и серы. Своеобразием медноникелевых руд является почти всегда совместное присутствие в них никеленосного пирротина, наиболее важного промышленного суль­ фида никеля — пентландита FeNiS и медных сульфидов — особенно халькопирита, борнита и кубанита C u F e 2 S 3 , флотационные свойства которого изучены недостаточно. Пентландит (22% никеля, плотность 5 г/см 3 , твердость 3—4) по флотационным свойствам занимает проме­ жуточное положение между халькопиритом и пирротином. На все эти сульфиды известь оказывает депрессирующее действие, которое, как правило, увеличивается в ряду минералов: халькопирит — пен­ тландит — пирротин. Эта особенность в действии извести может быть использована для селективного выделения из руды медного, нике­ левого и пирротинового концентрата. Однако четкому разделению сульфидов препятствует часто их весьма тонкое прорастание и тесная ассоциация.

Пирротин иногда содержит значительные количества никеля, кобальта, меди, платину и платиноиды, многие из которых изоморф­ но замещают в нем железо; кроме того, пирротин часто имеет микро­ скопические включения халькопирита и пентландита. По этой же причине при обогащении медно-никелевых руд не получила широ­ кого применения магнитная сепарация для выделения чисто пирроти-

330

новых концентратов, тем более, что магнитные свойства пирротина варьируют в широких пределах в зависимости от его состава и в од­ ной и той же руде могут быть магнитные и немагнитные разновид­ ности этого минерала. Однако магнитная сепарация в отдельных слу­ чаях может быть использована как вспомогательная операция (для извлечения крупнозернистого штуфного пирротина, причем немаг­ нитная фракция доизмельчается и флотируется). Важным для технологии флотации медно-никелевых руд является способность пирротина и пентландита быстро окисляться (что ведет к сильному снижению их флотируемости), а также их способность активиро­ ваться солями меди. Иногда для усиления флотации малофлотирующегося никеленосного пирротина его активируют медным купоросом.

В практике флотации некоторых фабрик Канады используется различие в скорости флотации отдельных сульфидов и усиление этих различий применением «голодного» реагентного режима. Так, например, флотируют сначала халькопирит при малых расходах ксантогената и пенообразователя, не прибегая к денрессии пентлан­ дита и пирротина известью, а затем после дополнительного введения этих реагентов флотируют никельсодержащие минералы. Чаще, однако, практикуется сначала коллективная флотация медных и никелевых минералов сульфгидрильным собирателем и пенообразо­ вателем, а затем селекция коллективного концентрата при депрессии никелевых минералов известью или известью и цианидом. Селекции нередко предшествует сгущение и доизмельчение коллективного концентрата.

Тонкое прорастание сульфидов меди и никеля и наличие никеле­ носного пирротина не позволяют получать богатые никелевые кон­ центраты и содержание никеля в последних редко превышает 1 0 % . Медные концентраты получаются богатыми (20—25% и выше).

Схема прямой селективной флотации практикуется редко ввиду трудной активации никелевых минералов после их депрессии. Извлечение меди и никеля в коллективный концентрат обычно вы­ сокое. Поэтому при невысоком содержании металлов ограничиваются коллективной флотацией. Сведения о схемах флотации медно-нике­ левых руд приведены в литературе [26, 146]. И. Н. Масленицкий

иЛ. А. Кричевский в 1943 г. разработали флотацию медно-никеле­ вых файнштейнов (металлургических полупродуктов), состоящих из Cu 2 S, N i 3 S 2 и сплава металлических меди и никеля. Применявшееся ранее разделение этих сульфидов металлургическим путем было менее совершенным, более дорогим и вредным для здоровья про­ цессом. Новая технология, однако, требовала весьма тщательного контроля температуры при застывании файнштейна, обеспечива­ ющего такую его структуру, при которой в результате его последу­ ющего измельчения достигается довольно полное раскрытие всех компонентов сплава. Флотация ведется в щелочной среде (обычно едкий натр) ксантогенатом и пенообразователем. При этом сульфид меди флотируется, а в камерный продукт переходит сульфид никеля

исплав никеля и меди. На одной из наших фабрик разделение

331

файнштейна флотацией осуществлялось при тонкости помола 70—75% —37 мк и следующих расходах реагентов (кг/т файнштейна): едкого натра 3, бутилксантогената 1,3, фенола 0,042. Повсеместное приме­ нение флотационного разделения медно-никелевого файнштейна является ярким примером успешного внедрения флотации в пиро­ металлургию .

Флотация кобальтовых руд встречается довольно редко ввиду малочисленности отдельных кобальтовых месторождений. Известно, что по своим флотационным свойствам сульфиды, арсениды и сульфоарсениды кобальта близки к пириту и арсенопириту. На Пышмин-

концентрата в условиях повышенной щелочности достигают селек­

При флотации медно-цинковых руд технология предусматривает разделение медных сульфидов и сфалерита. При достаточно высо­ ком содержании и ценности железных сульфидов предусматривается также выделение в отдельный концентрат пирита (или пирротина). При флотации свинцово-цинковых (или свинцово-медно-цинковых) руд наиболее важным является эффективная селекция галенита и сфалерита с получением свинцового и цинкового концентратов, а также селекция галенита и медных сульфидов, сфалерита и желез­ ных сульфидов. Поскольку флотационные свойства медных и желез­ ных сульфидов уже рассмотрены, остановимся на галените и сфале­ рите.

Галенит (свинцовый блеск) PbS содержит 86,6% РЬ, плотность 7,5 г/см 3 , твердость 2,5. Обычные примеси: серебро (до десятых долей процента), медь, цинк, иногда селен (встречается в виде тонких включений). Галенит является наиболее важным и распространен­ ным в сульфидных рудах минералом свинца. Он весьма эффективно флотируется сульфгидрильными и оксигидрильными собирателями (последние ввиду пониженной селективности не применяются). Сильно окисленный галенит легко флотируется при применении сульфидизатора. Цианиды и цинковые соли не депрессируют, а мед­ ный купорос не активирует галенит, но в некоторых случаях депрес­ сия и активация наблюдаются. Эффективные депрессоры галенита— хромовые соли. Галенит депрессируется известью и ионами тяжелых металлов. Флотация протекает успешно при рН до 9—10 (при ис-

332