книги из ГПНТБ / Глембоцкий В.А. Флотация учебник

пользовании соды и других водорастворимых^щелочей). Галенит легко переизмельчается.

Сфалерит (цинковая обманка) ZnS содержит 6 7 , 1 % цинка, плот­ ность 4,1 г/см 3 , твердость 3—4. Сфалерит является основным про­ мышленным минералом цинка. Катионы цинка в решетке сфалерита легко замещаются катионами других металлов, особенно меди и железа. Содержание железа изменяет цвет сфалерита от белого бесцветного (безжелезистая разность называется клейофаном) до темных, железистых разностей (марматит), содержащих до 20% железа. При максимальном содержании железа (26%) минерал называют кристофитом. Железо в сфалерите образует иногда мель­ чайшие включения пирротина; медь — халькопирита. Почти всегда сфалерит содержит в виде изоморфной примеси кадмий (от десятых долей до 2,5%), индий и галлий. Адсорбция этилксантогената снижается с увеличением содержания железа; последнее приводит также к повышению эффективности аэрации, вызывающей повышение сорбции ксантогената. Незначительные концентрации ионов меди резко активируют сфалерит. Все разновидности сфалерита (акти­ вированного или неактивированного медью) депрессируются циа­ нидами, действие которых усиливается совместным применением цинкового купороса (при этом расход цианида резко снижается). Депрессия цианидов легко устраняется применением медных солей. Избыток последних весьма нежелателен, так как вызывает актива­ цию пирита и загрязнение им цинкового концентрата, увеличение расхода собирателя. Цианид способен депрессировать цинковую об­ манку даже в тех случаях, когда она сфлотирована и покрыта адсорб­ ционным слоем ксантогенатов. Способность сфалерита активиро­ ваться медью и флотироваться в широком диапазоне значений рН и в сильнощелочной среде (в том числе известковой) позволяет раз­ делять сфалерит от пирита.

I Медно-цинковые руды. К основным сульфидным минералам этих руд относятся халькопирит, халькозин (реже борнит), сфалерит, пирит, пирротин. Разделение меди и цинка при флотации дикту­ ется значительными потерями последнего при отражательной плав­ ке медных концентратов. При переработке цинковых концентратов гидрометаллургическим методом медь приходится удалять перед электролизом, что усложняет очистку электролита. Наиболее слож­ ным узлом технологии флотации медно-цинковых руд является раз­ деление медных сульфидов от сфалерита, причем получение медных концентратов чистых по цинку значительно сложнее, чем цинковых концентратов чистых по меди. Это связано с легкой активацией ZnS ионами меди, образующимися в значительных количествах при оки­ слении медных сульфидов в процессе измельчения и флотации руды. Кроме того, наиболее эффективные депрессоры цинковой обманки при известной концентрации депрессируют и медные сульфиды. Часто цинковая обманка активируется медью уже в самом место­

333

обеспечивающая депрессию медного сульфида, растет примерно пропорционально содержанию в нем меди. Это видно из следующих данных о содержании меди в сульфидах и концентрации цианида, вызывающей их депрессию:

создаваемым известью, содой или едким натром. Чаще всего для депрессии цинковой обманки используют цианид или цианид с цин­ ковым купоросом (расходы 0,1 кг/т при рН = 9,5 или соответственно 0,1 и 0,2 кг/т). В немногих случаях может быть применен один цин­ ковый купорос (0,5 кг/т, рН = 9 ~ 9,4). Иногда эффективным является применение одного сернистого натрия (или N a 2 S совместно с цианидом). Достоинствами N a 2 S и Z n S 0 4 в сравнении с цианидом являются меньшая токсичность и отсутствие потерь золота вслед­ ствие растворения цианидом. Кроме того, N a 2 S осаждает ионы меди

содово-цианистого. Активацию депрессированных ZnS и FeS2 ведут с CuS0 4 , а их селекцию — депрессией пирита известью.

Типичными для отечественной практики флотации медно-цинко­ вых руд являются фабрики Урала: Красноуральская (руды место­ рождений им. I I I Интернационала и Учалинского; Среднеуральская (Дегтярское месторождение), Кировоградская, Карабашская, Учалинская, Сибайская. Уральские медно-цинковые руды являются сложными для обогащения. Они отличаются тонким прорастанием

интенсивно активирующих сфалерит. В результате проведения боль­ ших исследовательских работ (особенно институтом Уралмеханобр и работниками обогатительных фабрик Урала) в последние годы удалось значительно повысить показатели флотации.

Для уральских фабрик характерны развитые технологические схемы с доизмельчением концентратов и промпродуктов. Так, на­ пример, медно-цинковые руды месторождения им. I I I Интернацио­ нала на Красноуральской фабрике флотируются в среде, близкой к нейтральной (естественной), с выделением в коллективный концен­ трат всех сульфидов меди, цинка и пирита при последующем доизмельчении (в отдельных циклах) коллективного концентрата и пром­ продуктов. В дальнейшем проводится селекция коллективного кон­ центрата. Перед коллективной медно-цинковой флотацией измельче-

334

ние ведут до 70%—74 мк. Коллективный концентрат доизмельчается до 80% —43 мк перед перечисткой и до 86% — 43 мк перед селекцией.

Для уральских руд характерным является также содержание в них золота в свободном виде и ассоциированного с сульфидами (медными и пиритом). Свободное золото улавливается чаще всего в циклах измельчения гидравлическими ловушками, тонкое золото — флотацией. Содержание пирита в рудах высокое и доходит до 60% и более. Ввиду этого на многих фабриках Урала кроме медного и цинкового выделяются еще и пиритные концентраты. Присутствие в них довольно значительных количеств золота делает их пригод­ ными не только для получения H 2 S 0 4 , но и для извлечения золота из шгритных огарков.

Учалинская фабрика перерабатывает медно-цинковые руды с вы­ соким содержанием пирита по весьма развитой схеме. Первый прием измельчения осуществляется в открытом, а второй в замкнутом цикле, после чего руда подвергается коллективной медно-цинковой

концентрат классифицируется на слив и пески (доизмельчающиеся в самостоятельном замкнутом цикле), после чего подвергается двум перечисткам. Хвосты основной медной флотации направляются на основную цинковую флотацию. Цикл цинковой флотации кроме опе­ рации основной флотации включает контрольную флотацию и четыре перечистки концентрата. Хвосты цинковой флотации являются пиритным концентратом, объединяющимся с одноименным продук­ том, представляющим хвосты коллективной медно-цинковой флота­ ции. На фабрике используют следующие реагенты: сернистый нат­ рий 200 г/т, цинковый купорос 900 г/т, медный купорос: в коллектив­ ную флотацию около 30 г/т, в цинковую флотацию 316 г/т. Бутило­ вый ксантогенат загружается: в коллективную флотацию 135 г/т,

20% цинка.

Более высокие показатели флотации достигаются на другой изве­ стной медно-цинковой фабрике — Сибайской, работающей по схеме и реагентному режиму, аналогичным Учалинской фабрике. Здесь получают медный, цинковый и пиритный концентрат, причем в мед­ ный концентрат при содержании меди до 19,5 % извлекается до 80— 92% металла; цинковый концентрат, содержащий 35% цинка при извлечении до 78% .

335

Для некоторых зарубежных (особенно канадских) обогати­ тельных фабрик характерно присутствие в руде кроме медных сульфидов пирита и сфалерита, еще и пирротина (фабрики «Квемонт» и «Норанда»), наличие которого усложняет селекцию меди и цинка. На этих фабриках используется легкая окисляемость пирротина. На фабрике «Квемонт», например, предусмотрена схема с интенсив­ ной аэрацией пульпы в содовой среде в присутствии сульфида нат­ рия и цианида (перед медной и цинковой флотацией), что обеспечи­ вает депрессию пирротина и достаточно полное отделение его от меди и цинка (для этого же аэрация пульпы используется на медно- пиритно-пирротинной фабрике «Норанда» в Канаде). Получа­ емый медный концентрат содержит 19% меди и 3,65% цинка при извлечении меди 93,2%. В цинковом концентрате содержится 5 1 % цинка при извлечении меди 75% .

На некоторых зарубежных фабриках вместо цианида для депрес­ сии цинковой обманки и пирита в присутствии халькопирита приме­ няют сернистую кислоту (в виде сернистого газа, получаемого при обжиге пирита), которая не только депрессирует сфалерит и пирит, но и активирует халькопирит, очищая его от поверхностных окислов железа. Кроме того, будучи восстановителем, сернистая кислота препятствует окислению медных сульфидов и переходу в раствор ионов меди, нарушающих селекцию медных сульфидов и цинковой обманки.

Свинцово-цинковые и медно-свинцово-цинковые руды. При флота­ ции данных руд приходится решать задачи селекции галенита и сфа­ лерита, а также галенита и медных сульфидов. Во многих случаях (когда в руде содержится медь) необходимо еще и выделение медного концентрата, причем наиболее рациональным методом, здесь обычно

содержание меди в руде невелико и выделять ее в отдельный концен­ трат (по условиям металлургического передела) невыгодно, целесо­ образно имеющуюся в руде медь выводить в свинцовый концентрат. То же следует сказать и о пирите, который при небольших его количе­ ствах обычно переводят в свинцовый концентрат, особенно если с пиритом ассоциированы благородные металлы. При наличии в руде свободного золота, оно обычно выделяется на аппаратах гравита­ ционного обогащения (отсадочные машины, шлюзы, ловушки). Кроме сульфидов в рассматриваемых рудах иногда присутствует значительное количество барита, который выделяют флотацией из хвостов сульфидной флотации с применением оксигидрильных со­ бирателей. Схемы флотации могут быть схемами коллективной фло­ тации с последующей селекцией коллективных (свинцово-цинковых или свинцово-медно-цинковых) концентратов или схемами последо­

336

Ввиду высокой флотируемости PbS и, как правило, его более низкого содержания в рудах, чем ZnS, обычно при прямой селектив­ ной флотации сначала флотируют PbS при депрессированной ZnS. Затем введением реагентов-активаторов восстанавливают флоти­ руемость цинковой обманки и ведут цинковую флотацию. Свинцовые концентраты в зависимости от марки имеют содержание свинца от 30 до 70% при содержании в них цинка не более 12—2,5%. Содержа­ ние меди должно быть не более 1,5—4%. При содержании свинца 30% цинк и медь в свинцовом концентрате не нормируются. Цинковые концентраты должны иметь не менее 40—56% цинка при предельно допустимом содержании железа не более 12—5%. К числу наиболее важных методов селективной флотации свинцово-цинковых руд можно отнести:

1 . Метод Шеридана — Гризволда, основанный на применении для депрессии цинковой обманки цианида (или цианида и цинкового купороса) в щелочной среде, активации ZnS медными солями (после свинцовой флотации) и проведении цинковой флотации. Этот метод наиболее универсален и распространен в практике. Для флотации как PbS, так и ZnS применяют сульфгидрильные собиратели (осо­ бенно ксантогенаты или их сочетания). Для свинцовой флотации, как правило, используют более слабые, а для цинковой — более сильные собиратели (или более высокие расходы реагента). Для получения кондиционных по железу цинковых концентратов цин­ ковую флотацию обычно ведут в известково-щелочной среде (вводя известь как в основную, так и в перечистные операции). В свинцовом цикле ввиду депрессирующего действия извести на галенит она менее предпочтительна, чем сода для создания щелочной среды.

Недостатком метода Шеридана — Гризволда является возмож­ ность заметных потерь золота растворением его в цианиде. Поэтому золото стараются извлечь в циклах измельчения. Для улавливания растворенного золота иногда применяют активированный древесный уголь, поглощающий золото из раствора и флотирующийся в свин­ цовый концентрат. Другим недостатком метода являются неблаго­ приятные условия перехода медных сульфидов (особенно халькопи­ рита) и пирита в свинцовый концентрат, так как эти минералы депрессируются цианидом. Имеет значение и токсичность цианида,

ких случаях вместо цианида с цинковым купоросом можно приме­ нять для депрессии один цинковый купорос (когда в руде содержится малоактивная цинковая обманка).

2. Метод Гелльстранда (применение сернистого натрия для деп­ рессии цинкового сульфида). Этот метод дает хорошие результаты далеко не всегда и иногда вызывает частичный переход PbS в хвосты свинцовой флотации. В. А. Малиновский и Г. А. Фридман предло­ жили метод коллоидных поглотителей (свежеосажденная коллоид­ ная взвесь гидроокиси цинка и сернистого цинка, поглощающих из

0,2 кг/т). Здесь (как и при методе Гелльстранда) после депрессии ZnS и флотации галенита активируют медными солями ZnS и ведут цинковую флотацию. По методу Палланча золото не растворяется и создаются более благоприятные условия для перехода меди и части пирита в свинцовый концентрат, однако метод не получил такого

центрата, могут быть применены два принципиально различных метода:

1. Метод селекции коллективного концентрата с применением реагентов, селективно депрессирующих один из сульфидов (PbS или ZnS). При депрессии цинка цианидом метод практически не отличается от описанного выше метода Шеридана — Гризволда, но его осуществление затруднено наличием собирателя, аккумули­ рованного галенитом и сфалеритом. Ввиду этого коллективную фло­ тацию ведут при относительно малых расходах собирателя, что иногда приводит к потерям металлов в хвостах. Для вывода избытка собирателя применяют сгущение и фильтрацию коллективного кон­ центрата или активированный уголь, поглощающий собиратель. Все эти приемы, однако, не всегда эффективны и экономичны.

2.Селективное разделение коллективного концентрата по методу

А.С. Конева и Л. Б. Дебривной основано на обработке коллективного

пульпы, откуда он может быть выведен из процесса вместе с десорбентом фильтрацией (или декантацией и сгущением). Таким методом можно десорбировать собиратели практически любого класса. Преимуществом метода является возможность проведения коллек­ тивной флотации с высоким расходом собирателя, гарантирующим минимальные потери в хвостах. Необходимость сгущения, промывки и других дополнительных операций и возможность повторного за­ крепления собирателя на сульфидах при понижении его концентра­ ции в процессе промывки являются недостатками метода. После

338

десорбции коллективный концентрат подвергают селекции одним из известных методов.

Селекция свинцово-медных концентратов является операцией, часто встречающейся при флотации полиметаллических руд, содержа­ щих кроме свинца и цинка некоторое количество медных минералов. Наиболее часто применяется один из следующих методов селекции свинцово-медных концентратов:

а) депрессия медных сульфидов цианидом и флотация галенита (камерный продукт является медным концентратом). Этот метод, согласно М. М. Полякову, является наиболее надежным, особенно когда совместно с цианидом применяют сульфит натрия.

При высоком содержании меди, представленной к тому же вто­ ричными сульфидами, может быть применен метод, рекомендованный Ю. И. Еропкиным [79], основанный на введении в медно-свинцовый концентрат цианида и цинкового купороса в соотношении, отвеча­ ющем образованию K 2 Z n ( C N ) 4 (при рН = 9,5 10,5, образованном содой), активно депрессирующего вторичные сульфиды меди. В на­ стоящее время считается общепризнанным, что данный метод является наиболее эффективным при подавлении вторичных сульфидов меди*

б) депрессия галенита хромпиком и флотация медных сульфидов. Этот метод осуществим при сравнительно небольших расходах хром­ пика, но эффективен лишь тогда, когда медь представлена первич­ ными сульфидами. Перед применением этих методов можно также

дана. Хромпиковый метод свободен от многих недостатков цианидного метода, но возможная область его применения уже.

Вообще при преобладании медных минералов их выгодно депрессировать, а флотировать свинец. При преобладании свинца больше преимуществ на стороне хромпикового метода.

Весьма прогрессивным является метод А. С. Конева и К. Г. Ба-

РУДНа Сихотэ-Алинской (Тетюхинской) фабрике флотируют относи­

тельно крупновкрапленную свинцово-цинковую руду с небольшим содержанием меди, не извлекаемой в отдельный концентрат. Свин­ цовый и цинковый циклы флотации состоят из основной и контроль­ ной операций и двух перечисток концентрата. Фабрика отличается высокой культурой производства и быстро реализует прогрессивную технологию (постоянное наблюдение за аэрирующей способностью флотационных камер, прямоточное соединение их; применение соче­ таний собирателей (ксантогенаты) и раздельного кондиционирова­ ния пульпы с реагентами (в цинковом цикле флотации); введение

22*

в схему двухстадиальной флотации (крупность 40% — 74 мк в пер­ вой стадии и крупность 50% —74 мк во второй стадии); замена ток­ сичного крезола циклогексанолом; регулирование процесса по ос­ таточной концентрации собирателя). Фабрика работает по методу Шеридана — Гризволда. используя реагенты (г/т): смесь бутилового и этилового ксантогенатов (2 : 1) 125, циклогексанол 93, цианид нат­ рия 30—40, цинковый купорос 350, медный купорос 360, известь 1000, активированный уголь 100. Фабрика получает свинцовый концентрат с 75% свинца и цинковый с 50,5% цинка (цинковая обманка с высоким содержанием железа) при извлечении до 95% свинца и высоком извлечении цинка.

Салаирская фабрика обогащает руду, содержащую свинец, цинк, барит. Руда отличается небольшим содержанием металлов, но фаб­ рика работает с высокими технологическими показателями, что связано с непрерывным совершенствованием схемы флотации, мо­ дернизацией оборудования и улучшением реагентного режима.

чивающуюся производительность, фабрика, имея одни и те же рабочие площади, все время улучшает показатели флотации.

Так, за последнее десятилетие производительность фабрики

Что касается извлечения в одноименные концентраты, то оно оста­ лось прежним. Фабрика получает свинцовый концентрат, содержа­ щий около 40% свинца, цинковый — около 50% цинка, баритовый— 82—84% барита.

Вместо чашечных и реечных классификаторов на фабрике приме­ няют спиральные. Увеличена тонкость помола руды с 50 до 65% — 74 мк. Старые пневматические флотомашины заменены механиче­ скими и прямоточными. Олеиновая кислота при флотации барита заменена окисленным рисайклом, что удешевило процесс и повы­ сило извлечение на 3% . Введено обесшламливание перед баритовой флотацией в гидроциклонах, что снизило расход жидкого стекла на 15%, окисленного рисайкла на 8% и повысило качество концентрата на 1 % . Эмульгирование окисленного рисайкла снизило его расход

и цинкового концентрата, снизить потери цинка в свинцовом кон­ центрате и снизить расход извести, медного купороса и активи­ рованного угля. Особенностью схемы флотации является: измель­ чение руды в два приема, доизмельчение промпродукта основной свинцовой флотации и промпродукта первой перечистки свинцового концентрата до крупности 90 — 97% — 74 мк в отдельных измельчительных циклах. Доизмельчению подвергается также (до крупности 85% — 74 мк) концентрат основной цинковой флотации. В свинцовом

.340

и цинковом цикле имеются по основной и контрольной операции и по две перечистки концентратов. Свободное золото извлекается отсадкой во второй стадии измельчения (до флотации), на концентра­ ционных столах, затем амальгамируется и выдается в виде лига­ турного золота. Реагентный режим: свинцовый цикл: бутилксаптоге-

рованный уголь 50 г/т (в перемешивание перед перечисгками свинцо­ вого концентрата).

Цинковый цикл: ксантогенат 25 г/т, диметилфталат 35 г/т, мед­ ный купорос 146 г/т, известь 2,5 кг/т, в баритовой флотации исполь­

52 г/т сернистого натрия. Обращает внимание небольшой расход реагентов при флотации сульфидов.

Флотация пирита (для его выведения перед баритовой флота­ цией): бутилксантогенат 3,3 г/т, диметилфталат 4,4 г/т и медный купорос 25 г/т.

На Лениногорской фабрике флотируют полиметаллические свин- цово-медно-цинково-пиритные руды. Ее характерной особенностью является относительно Крупная вкрапленность сульфидов в мине­ ралы пустой породы и более тонкое прорастание сульфидов друг с другом. Ввиду этого высокоэффективной оказалась технология, основанная на первоначальном сравнительно грубом измельчении руды, коллективной флотации всех сульфидов с доизмельчением коллективного концентрата и селекцией его на цинковый, пиритный,

сности и последующее доизмельчение лишь одного концентрата дает большой экономический эффект и снижает до минимума потери от переизмельчения.

На фабрике применяют для селекции коллективного концентрата

гается коллективной флотации. Цикл коллективной флотации со­ стоит из основной и контрольной флотации и двух перечисток кон­ центрата. Хвосты этого цикла являются отвальными. В них сразу же переводят всю пустую породу (до 85—90% исходного сырья), кото­ рая в дальнейшем не подвергается ни обогащению, ни измельчению. Это весьма упрощает технологию и создает значительную экономию средств на измельчение руды, реагенты и флотацию, сокращает необходимые рабочие площади.

Как было указано выше, метод Конева — Добривной позволяет вести коллективную флотацию при высоких расходах собирателя, обе-

341

спечивающих полное извлечение сульфидов, без опасения возник­ новения затруднений при их последующей селекции. Коллективный концентрат обрабатывается сернистым натрием и подвергается затем нескольким операциям классификации, перемешиванию с продувкой воздухом для окисления сернистого натрия и сгущению, в результате которых достигается десорбция собирателя и вывод из процесса сернистого натрия и десорбированного собирателя, присут­ ствие которых препятствовало бы последующей селекции коллектив­ ного концентрата.

После доизмельчения в отдельном цикле до крупности 95%

— 74 мк в присутствии цианида и цинкового купороса коллективный концентрат направляется в цикл свинцово-медной флотации, где выделяется свинцово-медный концентрат и переводятся в хвосты (камерный продукт) пирит и цинковая обманка. Цикл свинцово- медной-флотации состоит из основной, контрольной и трех перечист­ ных операций. Хвосты свинцово-медной флотации после активации ZnS медным купоросом направляются в цикл цинковой флотации, состоящий из основной контрольной и трех перечистных операций. В этом цикле получают цинковый концентрат, а в хвостах концен­ трируется пирит и некоторое количество породы. Пирит депрессируется проведением цинковой флотации в известковой среде при рН выше 11. Хвосты цинковой флотации обрабатываются в пиритном цикле, где при рН = 6,3 ч- 7 и высоком расходе собирателя (до 200 г/т) выделяют пиритный концентрат и кварцевые хвосты, посту­ пающие в отвал. Флотация пирита возможна и при рН = 7,5 ч- 8 и добавлении 300—400 г/т сернистого натрия. Селекция свияцовомедного концентрата проводится в отдельном цикле. Раньше фабрика применяла после десорбции собирателя с частиц концентрата серни­ стым натрием цианистый метод разделения с переводом в пену свин­ цового блеска и депрессией медных и других сульфидов. Позднее для разделения свинца и меди применяли метод А. С. Конева и К. Г. Г>а- кинова [101], основанный на депрессии галенита сочетанием сернистокислого натрия и сернокислого железа. Внедрение указанного метода на этом предприятии повысило содержание меди в медном концентрате на 1 2 % , а извлечение на 7%.

Применение активированного угля (совместно с сернистым на­ трием) в операции десорбции собирателя с частиц медно-свинцового концентрата позволило устранить операцию промывки. Флотацию проводят при рН = 5,7 -т- 6,2, т. е. в агрессивной для аппаратуры среде. Применение при флотации окисленных и особенно смешанных руд (в цинковом цикле) нового реагента-собирателя (ветлужского масла) [56], активной частью которого являются нетоксичные высо­ комолекулярные трехатомные фенолы, позволило на 7% увеличить извлечение цинка в концентрат вследствие доизвлечения сильно­ железистых разностей ZnS. Применяемые на фабрике реагенты: сода (0,2 кг/т), известь, бутиловые ксантогенат и аэрофлот, медный купорос, цианид и цинковый купорос, сернистый натрий (3 кг/т коллективного концентрата и 2 кг/т свинцово-медного концентрата),

342