Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Флотационные методы обогащения. Лабораторный практикум
.pdf
При подаче сернистого натрия гидросернистые и сернистые ионы,
SSHSS2X
0
ROCSS SSCOR ROCSS ROCSO S
замещая сульфатные или карбонатные ионы, входят в кристаллическую решетку окисленного минерала, превращая его поверхность в
сульфидную, характеризующуюся большей гидрофобностью.
Ксантогенат-ионы, введенные после сульфидизации, сорбируются
более активно, вытесняя оставшиеся на поверхности минерала анионы (CO
окисления сульфоксидные анионы: S
3
2–
, SO
2–
) или образовавшиеся на поверхности в результате
4
2O3
2–
, SO
2–
.
3
Величина сорбции собирателя на такой поверхности возрастает, а
в результате возрастает и гидрофобность поверхности минерала.
Расход сернистого натрия на сульфидизацию окисленных минералов
(меди, свинца, цинка) зависит от содержания окисленных минералов
в руде и колеблется в широком диапазоне, обычно в интервале
0,5…2 кг/т руды. При содержании твердого в пульпе 25–35 % при
Т : Ж от 1 : 3 до 1 : 1,85 концентрация сернистого натрия составляет
0,17…1,07 г/л.
При флотационном обогащении сульфидных и смешанных полиметаллических руд обычно также вводится сернистый натрий для
сульфидизации окисленных или частично окисленных на поверхности минералов цветных металлов и осаждения катионов тяжелых металлов (в первую очередь катионов меди) в виде осадка: M
= MеS↓ + H
+
. В этих случаях расход сернистого натрия меньше: ко-
+2
е
+ SH– =
леблется в интервале 0,05…0,5 кг/т.
Часто при флотационном обогащении различных сульфидных руд
сернистый натрий используется в качестве десорбента сульфгидрильного собирателя с поверхности минералов перед последующей
селекцией коллективных концентратов. Десорбция ксантогенатионов с поверхности минералов осуществляется по гетерогенной реакции замещения:
XS
⎡⎤ ⎡⎤
⎢⎥ ⎢⎥
⎢⎥ ⎢⎥
⎢⎥ ⎢⎥
⎢⎥ ⎢⎥
⎢⎥ ⎢⎥
⎢⎥ ⎢⎥
⎣⎦ ⎣⎦
||
2
−− + − →−− +
Mе Mе
−− −
()
||
XS
тв тв
Диксантогенид, образовавшийся на поверхности минерала, в щелочной среде неустойчив и разрушается:
−−
−⎯⎯⎯⎯→+ +.
OH , SH
−−
41
В результате поверхность сульфидных минералов становится гидрофильной. Физически сорбированные на поверхности сульфидных
минералов гидросульфид-ионы усиливают гидрофильность поверхности минерала.
По данным А.С. Конева, разработавшего этот метод, критические
концентрации Na
S ⋅ 9H2O для десорбции бутилового ксантогената с
2
поверхности сульфидных минералов представлены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Минерал
Сфалерит 0,1…0,3
Пирит 0,23…0,7
Галенит 0,435…1,3
Халькопирит 0,67…2,0
Халькозин 1,9…5,7
Молибденит 15,2…45,4
Критическая концентрация Na
при Т : Ж = 1 : 1
S ⋅ 9H2O, г/л,
2
Десорбцию сульфгидрильного собирателя с поверхности зерен
минерала, образующих коллективный концентрат, стараются вести
селективно в соответствии с растворимостью ксантогенатов цветных
металлов. В ряде случаев щелочность пульпы после десорбции сернистым натрием сильно возрастает, что отрицательно сказывается на
эффективности селективной флотации. В этих случаях вместо сернистого натрия используют гидросульфит натрия NaHS, степень гидро
-
лиза которого намного ниже, и щелочность пульпы резко снижается.
В качестве депрессора сульфидных минералов сернистый натрий
обычно используется в сочетании с сульфатами ZnSO
+2
+ HS– → MеS↓. Выбор сульфата обуславливается природой де-
Me
или FeSO4:
4
прессируемого минерала, поскольку образовавшиеся тонкодисперсные осадки преимущественно адсорбируются на сульфиде с одинаковыми катионами.
6.3. Описание установки
Опыты проводятся на флотомашине, описание которой дано в 2.3.
6.4. Методика проведения опытов
Порядок проведения опытов (рисунок) аналогичен изложенному в
лабораторной работе № 3. Перемешивание производится с
Na2S в
течение 5 мин.
42
Схема проведения опыта
6.5. Техника безопасности
1. Работая с сернистым натрием, необходимо помнить, что его пары ядовиты, а потому продолжительное вдыхание паров может привести к головной боли и потере сознания. С растворами сернистого
натрия нужно работать под тягой. При растворах, используемых при
флотации руд, можно работать в обычных условиях.
2. Проводя опыты с
растворами кислот и щелочей, необходимо
помнить: они не должны попадать на кожу, при попадании слабых
растворов на руки их необходимо обмыть водой под водопроводным
краном.
3. Необходимое количество реагентов подается либо мерным цилиндром, либо пипеткой, на конце которой находится груша. Категорически запрещается отбирать необходимое количество реагентов
пипеткой через рот.
4. В помещении лаборатории запрещается курить, принимать
пищу.
5. По окончании работы необходимо вымыть руки.
6.6. Оформление работы
1. Результаты, полученные после флотации исследуемого минерала, представить в виде таблицы (табл. 6.2).
43
Таблица 6.2
№
опыта
1
Продукт
Пенный
Камерный
Исходный
материал
Выход
г %
Концентрация
S в пульпе,
Na
2
мг/л
pH
пульпы
Концентрация
собирателя,
мг/л
2. Необходимо указать объект исследования, т.е. название мине-
рала, его химический состав, крупность.
3. По данным табл. 6.2 построить график зависимости извлечения
минерала от концентрации Na
S и значения рН ε = f(C
2
Na2S
).
4. Проанализировать полученные результаты:
1) выяснить влияние концентрации сернистого натрия на pH;
2) объяснить зависимость между концентрацией сернистого
натрия и щелочностью пульпы;
3) обосновать полученные закономерности.
5. Написать реакции, которые имеют место на поверхности мине-
ралов, и оформить отчет по принятой форме.
Литература
Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. М.: Недра, 1984.
Сорокин М.
М. Химические основы обогащения. Ч. 2. М.: МИСиС,
2006.
Контрольные вопросы
1. Механизм депрессии сульфидных минералов сернистым на-
трием.
2. Как влияет концентрация Na
S в пульпе на состав сорбционно-
2
го слоя собирателя на поверхности минерала?
3. Какие пути влияния Na
S на флотационную систему вы знаете?
2
4. Приведите ряд минералов по возрастающему депрессирую-
щему действию Na
S на их флотируемость сульфгидрильных соби-
2
рателей.
44
Лабораторная работа № 7
eS| 2
eS
222
23 3 4
S O SO SO
ДЕПРЕССИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ
БИХРОМАТА КАЛИЯ
НА СУЛЬФИДНЫЕ МИНЕРАЛЫ
(2 часа)
7.1. Цель работы
Исследование влияния различной концентрации бихромата калия
К
на сульфидные минералы.
2Сr2O7
7.2. Теоретическое введение
В практике флотационного обогащения сульфидных руд нашли
применение реагенты окислители. Обусловлено это тем, что сульфидные минералы неустойчивы в водных растворах в присутствии
кислорода воздуха. Сульфид-ион кристаллической решетки обладает
достаточно высокой восстановительной способностью: Е
0
= –0,476 В.
На первом этапе сульфид-ион отдает окислителю два электрона,
НО, О
восстанавливаясь до элементной серы:
Me| S | 2ОН
−−+
0
тв тв
навливаясь до сульфоксида (
−
, затем отдает следующие электроны, восста-
−−−
→→).
М
тв
22
е− ⎯⎯⎯⎯→−
М
Способность сульфидных минералов к окислению (отдаче электронов) зависит от природы минералов и снижается в ряду
> CuS > CuFeS2 > MoS2.
FeS
2
Связь продуктов окисления (различных сульфоксидов) с катионами кристаллической решетки сульфидов цветных металлов слабая
(все сульфаты, кроме сульфата свинца и ртути, хорошо растворимы в
воде), поэтому они вытесняются в раствор гидроксил- и карбонатионами. В результате этих реакций поверхность сульфидных минералов становится сильно гидратированной.
У сульфидных минералов окисляются анионы
серы, а у минера-
лов, содержащих катионы с переменной валентностью, и катионы:
2+
→Fe3+ и Cu+→Cu2+.
Fe
Кислород воздуха, а в ряде случаев чистый кислород применяются для окисления сульфидов железа в щелочной среде, а при повышенной температуре – для окисления сульфидов никеля при селек-
45
ции медно-никелевых концентратов и минералов меди при пропарке
2
7
4
2
4
2
7
4
2
4
Cr O 14H 6 2Cr 2H O,
rO 4HO 3 Cr(OH) OH ,
r O MeS MeSO (Me(OH) ) |
6X Cr O 3X 2Cr 7OH
в известковой воде перед селекцией медно-молибденитовых концентратов.
Позднее для депрессии сульфидов меди при селекции медномолибденовых концентратов стали использовать более сильные
окислители: пероксид водорода, гипохлорид калия, красную кровяную соль и др. В практике селективной флотации применяются хромовые соли
, но обычно щелочные бихроматы. Они используются для
депрессии пирита при разделении медно-пиритных концентратов.
Растворимость бихроматов калия (натрия) в воде при 20 °С со-
ставляет 12 (180) г/100 см
3
, хроматов – 61,8 (88,7) г/100 см3.
Бихромат-ионы более устойчивы в кислой среде, а хромат-ионы –
в нейтральной и щелочной среде. Поэтому в растворах бихроматов
устанавливается равновесие:
Cr
−
O
+ H2O → 2HСrO
2
−
↔ 2CrO
−
+ 2H+.
Так, при рН 7 анионы хромовых кислот представлены, в %:
Cr
−
O
– 23,3; HCrO
2
−
– 0,53 и CrO
−
– 76,17.
В кислой среде соли хроматовой кислоты являются сильными
окислителями:
−+ +
В кислой среде производные Cr
3+
Cr
. Трехвалентный хром имеет большую склонность к образованию
23
++→ +
27 2
−−
С
++→ ↓+ Е
24 2 3
−
e
−
e
6+
легко восстанавливаются до
0
Е
= +1,33 В.
0
= –0,13 В.
комплексов.
В растворах бихромата калия происходит окисление сульфидных
минералов, ионов ксантогената и продуктов взаимодействия ксантогената с катионами тяжелых металлов (Ме):
НО
2
−
MeS| С
++
+⎯⎯⎯→− +
тв 27 4 3тв
3
+−
2Cr (2Cr(OH) ) 7OH ;
2
3
−− +−
+⎯⎯⎯→+ +
3MeX | Cr O 3X 3Me(OH) 2Cr(OH) 5Н
46
+⎯⎯⎯→+ ↓+ +
2
тв 27 2 2 2
23
27 2
HO
2
−+
2
HO
2
;
.
Механизм депрессии галенита можно представить следующим
bS|
rO PbS
PbSO | 2Cr(OH ) OH
22
44
4
PbS PbSO | CrO PbS PbCrO | SO
8
1, 6 10
2
7
2
4
образом:
Р
тв 27
−
4 тв
2
−−
++,
4 тв 3
тв
С
+⎯⎯⎯→ ,
⋅+↔⋅ +.
−
HO
2
В результате на поверхности галенита образуется гидрофильное
более труднорастворимое соединение
14
−
ПР 1,8 10
22
+−
Pb CrO
=⋅ ↑
+
4
.
ПР
22
+−
Pb SO
+
=⋅ и
4
−
Разложение ксантогената свинца происходит при более высокой
концентрации биохромат-ионов. Вытеснения собирателя с поверхности галенита согласно экспериментальным данным практически не
происходит.
Депрессия пирита и сфалерита обусловлена окислением как сульфид-иона, так и катиона железа у пирита и марматита.
Окисление уменьшается в ряду: галенит–ксантогенат в растворе–
ксантогенат свинца. Прекращение окисления галенита и халькопирита происходит при рН выше соответственно 10,5 и 8,5. Окисление
ксантогената начинается при рН 6,5. При рН 5…6,8 наблюдается
максимальная депрессия галенита (депрессия халькопирита незначительна).
На поверхности сульфидных минералов сорбируются ионы
−
O
Cr
2
, HCr7O
и CrO
4
Сорбционная способность сульфидов к иону CrO
−
.
−2
убывает в
4
следующем порядке: галенит–сфалерит–пирит–халькопирит, что соответствует их растворимости.
7.3. Описание установки
Опыты
проводятся на флотомашине с камерой 75 см3 (cм. 2.3).
7.4. Методика проведения работы
Методика
проведения опытов аналогична описанной в 4.4, отли-
чия приводятся на схеме.
47
проведении этой работы особенностей в технике безопасно-
При
сти нет (см. 4.5).
Схема проведения опытов
7.5. Техника безопасности
7.6. Оформление работы
Написать
отчет по установленной форме.
Результаты работы необходимо свести в таблицу (см. табл. 6.2) и
построить график в координатах «концентрация–выход минерала».
Литература
Сорокин
М.М. Химия флотационных реагентов. М.: МИСиС, 1979.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается механизм депрессирующего действия ионов
хромовой кислоты на флотацию сульфидных минералов?
2.
Назвать ряд окисляемости сульфидов.
3.
В какой среде наиболее эффективно взаимодействие бихромат-
ионов с сульфидными минералами?
4.
Какие минералы депрессируются бихроматом калия в промыш-
ленных условиях?
48
Лабораторная работа № 8
ДЕПРЕССИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ
БИХРОМАТА КАЛИЯ
НА СЕЛЕКЦИЮ КОЛЛЕКТИВНОГО КОНЦЕНТРАТА
СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ
(2 часа)
8.1. Цель работы
Исследовать
К
на селекцию коллективного концентрата сульфидных мине-
2Сr2O7
влияние различной концентрации бихромата калия
ралов.
Теоретическое введение, методика проведения, техника безопасности, оформление лабораторной работы, литература и контрольные
вопросы к работе те же, что и для лабораторной работы № 7.
49
Лабораторная работа № 9
kt
КИНЕТИКА ФЛОТАЦИИ
(2 часа)
9.1. Цель работы
Ознакомиться
с методикой изучения кинетики флотационного
процесса и построения графика скорости флотации.
9.2. Теоретическое введение
Кинетика
флотации – это скорость перевода в пену зерен флоти-
руемого минерала. Скорость флотации характеризуется зависимостью извлечения флотирующегося минерала от времени и определяется тангенсом угла наклона кривой
ε = f(t).
Кинетика флотации является важной характеристикой флотационного процесса. Она обусловливает не только производительность
оборудования, но и позволяет судить об изменениях условий флотации, анализировать их влияние на процесс селективной и коллективной флотации. Скорость флотации минералов неодинакова; она зависит от свойств частиц (химического состава, гидрофобности, размера, плотности, формы, наличия сростков), природы и концентрации
реагентов и времени аэрации, степени окисленности сульфидных
минералов, наличия тонкодисперсных вкраплений пустой породы и
сопутствующих минералов.
Установление оптимального времени флотации очень важно: при
сокращенном времени она приводит к потерям извлекаемого компонента в хвостах, а при увеличенном времени (выше оптимального),
наоборот, будет наблюдаться разубоживание концентрата сопутствующими минералами.
Определение удельной скорости флотации производят по уравнению, предложенному К.Ф. Белоглазовым:
lg
1
1
−ε
=⋅
δ
,
где ε – извлечение ценного компонента в пенный продукт, доли ед.;
t –
продолжительность флотации, мин;
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]