Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Современное состояние теории и практика селективной флотации панково-пиритных концентратов 9
1.1. Технологические схемы и режимы флотации полиметаллических сульфидных руд 9
1.2. Методы интенсификации флотационного разделения цинково-пиритных концентратов 17
1.3. Применение электрохимических воздействий для интенсификации селективной флотации руд 20
Выводы к главе 1 27
Глава 2. Методика исследований 29
2.1. Термодинамические методы исследовании 29
2.2. Электрохимические методы исследований 33
2.3. Спектральные методы исследований 39
2.4. Специальные методы исследований 45
Глава 3. Исследования действия электрических полей на твердую базу дотационной пульпы 49
3.1. Термодинамический анализ окислительно-восстановительных процессов на поверхности сульфидов цинка и железа в флотационных условиях 49
3.2. Изучение механизма и кинетики действия электрических полей на твердую фазу пульпы 68
3.3. Изучение действия электрохимической обработки на состояние поверхности сфалерита и пирита 94
Выводы к главе 3 103
Глава 4. Исследование действия электрических полей на жидкую базу дотационной пульпы 105
4.1. Термодинамический анализ окислительно-восстановите льных процессов в жидкой Фазе флотанионной пульпы 105
4.2. Изучение механизма и кинетики действия электрических полей на компоненты жидкой фазы пульпы. 109
4.3. Изучение влияния электрохимической обработки
на ионный состав флотационной пульпы 128
Выводы к главе 4 136
Глава 5. Исследование влияния злектрохишіческих воздействий на салютационное разделение шнково-диритных концентратов 138
5.1. Изучение мономинеральной флотации сфалерита и пирита при электрохимических воздействиях. 138
5.2. Изучение влияния электрохимических воздействии на флотацию цинково-пиритных концентратов 146
5.3. Изучение влияния параметров твердой и жидкой фаз на эффективность электрохимических воздействий. 153
Выводы к главе 5 158
Глава 6. Разработка технологии переменнотоковой электрохимической интенсификации флотационного разделения цинково-пиритных концентратов. 160
6.1. Изучение особенностей щитов разделения цинково--пиритного концентрата при обогащении полиметаллических руд 160
6.2. Определение оптимальных значений параїлетров режима и разработка конструкции аппарата для переменнотоковой электрохимической пульпоподго-товіш цинково-пиритного концентрата 168
6.3. Промышленные испытания разработанной технологии интенсификации флотационного разделешш цинково-- пиритных концентратов 173
Выводы к главе 6 179
Общие выводы 181
Литература 183
Приложения 197
- Технологические схемы и режимы флотации полиметаллических сульфидных руд
- Термодинамические методы исследовании
- Термодинамический анализ окислительно-восстановительных процессов на поверхности сульфидов цинка и железа в флотационных условиях
- Термодинамический анализ окислительно-восстановите льных процессов в жидкой Фазе флотанионной пульпы
- Изучение мономинеральной флотации сфалерита и пирита при электрохимических воздействиях.
Технологические схемы и режимы флотации полиметаллических сульфидных руд
Отделение сульфидов железа от сульфидов пинка при флотационном обогащении сульфидных полиметаллических руд, наибольшее значение из которых имеют свинцовые полиметаллические и медно-пин-ковые руды, часто затруднено как из-за природной активированно-сти, так и из-за изменения поверхностных свойств минералов в первичных подготовительных и флотационных переделах.
К свинцовым полиметаллическим рудам относятся руды, содержащие сульфиды свинца, цинка, железа и меди. Свинец в рудах представлен главным образом галенитом. Буланжерит, бурнонит, айкинит и другие свинцовые сульфидные минералы в значительных количествах встречаются редко. Железо в рудах представлено обычно пиритом, марказитом, пирротином и в небольших количествах в виде окислов; цинк - разновидностями сфалерита, а медь в основном халькопиритом, халькозитом, ковеллином, борнитом. Благородные металлы находятся в рудах в различных ассоциациях. В основном они связаны с сульфидами, но встречаются и в самородном состоянии.
На обогатительных фабриках используют в основном три варианта технологических схем: схему прямой селективной флотации, схему с предварительной коллективной флотацией всех сульфидов и последующим разделением коллективного концентрата, схему коллективно-селективной флотации.
Схема прямой селективной флотации является базовой для фабрик, перерабатывающих богатые свшщово-цинковые руды. Применение ее для переработки медно-свинцово-цинковых руд оказывается возможным только тогда, когда сульфидные минералы практически не окислены, а раскрытие их сростков легко достигается при приемлемой крупности измельчения.
Более широко используется схема с предварительной коллективной флотацией всех сульфидов и последующим разделением коллективного концентрата (фабрики Іениногорская, Белоусовская, Алмалык-ская, "Керджали", "Шаканаи", "Тсумеб"). Такая схема целесообразна для обогащения многих полиметаллических руд, особенно вкрапленных, характеризующихся крупным включением сульфидов в породе и тонким взаимопрорастанием их между собой. Схема рекомендуется при высокой окисляемости пирита и наличии окисленных минералов цветных металлов в рудах [74].
Наиболее широко при обогащении свинцовых полиметаллических руд используются различные варианты коллективно-селективной схемы флотации. В большинстве случаев сначала проводят коллективную флотацию минералов меди и свинца из исходной руды при депрессии сфалерита и пирита с последующим разделением медно-свинцового концентрата, а затем из хвостов медно-свинцового цикла извлекают сфалерит, а иногда и пирит. По таким схемам работает подавляющее большенство полиметаллических фабрик (Зыряновская, Золотушинская, Березовская, Мизурижая, "Сан-Франциско", "Пандора", "Болиден", "Виханти", "Бучас и Тульсеква", "Гарпенберг", "Раммельсберг" и Др. [55].
Термодинамические методы исследовании
Термодинамический метод исследования физико-химических процессов нашел широкое применение при геологических расчетах и в гидрометаллургии [25,44] . Растущее внимание исследователей-обогатителей к термодинамическому методу обусловлено объективными причинами, заключающимися в определяющей роли химических процессов при флотационном обогащении полезных ископаемых. Термодинамический метод изучения процесса флотации, заключающийся в определении направления и интенсивности окислительно-восстановительных реакций, комплексообразовательных и адсорбционных процессов как на поверхности минералов, так и в объеме жидкой фазы пульпы, позволяет создать физико-химическую модель флотации, на основе которой наиболее эффективно может осуществляться дальнейшее совершенствование технологии.
Термодинамический анализ окислительно-восстановительных процессов на поверхности сульфидов цинка и железа в флотационных условиях
Для достоверного анализа механизма действия флотационных реагентов на поверхность минерала, выявления причин и закономерностей взаимного влияния минералов на их окисление, активацию и сорбцию собирателя в процессах измельчения и флотации необходимо знать состояние их поверхности в различных условиях. Теоретически возможность окисления сульфидов и условия образования на их поверхности различных окисленных соединении можно оценить, пользуясь электрохимическими представлениями о равновесных потенциалах, являющихся мерой состояния замкнутой системы с различными химическими и в т.ч. окислительно-восстановительными процессами, и используя термодинамические характеристики различных соединений.
Работами А.А.Абрамова с сотр.[1-Ю]теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность оценки состояния поверхности сульфидных шшералов на основании результатов термодинамических и химических расчетов, представленных в виде диаграмм "потенциал - рН". Необходимость экспериментальной проверки результатов термодинамических расчетов обусловлена возможностью образования на поверхности шшералов при их окислении в условиях флотации ме-тастабильных в термодинамическом отношении продуктов. Так, например, конечным продуктом окисления сульфидов железа часто является гидроокись железа вместо термодинамически более вероятных гематита или магнетита. В свою очередь сера минерала окисляется из-за кинетических затруднений не до сульфата, а до термодинамически менее выгодных сульфита или тиосульфата [19,59,74] .
В работах [1,3] путем термодинамических расчетов установлены граничные условия окисления сульфидов пинка и железа в водной среде и определены условия существования на поверхности минералов различных окисленных соединений пинка и железа. Такими соединениями на поверхности неактивированного сфалерита будут карбонат цинка и гидроокись пинка. Слабокислая, нейтральная и слабощелочная среды характеризуются одновременным присутствием на поверхности обоих продуктов. По данным работы [134] таким смешанным соединением может быть гидроксокарбонат цинка состава.
Термодинамический анализ окислительно-восстановите льных процессов в жидкой Фазе флотанионной пульпы
В циклах цинково-пиритной и цинковой флотации ионный состав жидкой фазы пульпы представлен гидроксидными ионами, катионами кальция и натрия, гидросульфидными, тиосульфатными, сульфитными, сульфатными ионами, ионами ксантогената, карбоната и гидрокарбоната (см.табл.4.1). В жидкой фазе пульпы присутствует также растворенный кислород и диксантогенвд. Высокое значение щелочности среды приводит к осаждению катионов металлов в гидроокиси. В жидкой фазе цинковой флотации на Зыряновской обогатительной фабрике иногда обнаруживается небольшое количество цианидов (до 2 мг/л), при нормальном течении процесса количество цианида не превышает 0,1-0,2 мг/л (табл.4.1). В условиях наличия в жидкой фазе нескольких окислительно-восстановительных систем OJ0H-) Кх2/Кх ; 5г /5/S,0 /503Z /S0/" и протекания окислительно-восстановительных процессов с малой скоростью использование термодинамических методов имеет ряд особенностей. Если в случае окислительно-восстановительных процессов с участием минералов или металлов электродный потенциал протекающей реакции можно в определенной степени отождествить с измеренным электродным потенциалом исследуемого металла или минерала [98] , то в случае системы без твердой фазы с несколькими протекающими окислительно-восстановительными реакциями, не пришедшими в равновесное состояние, электродные потенциалы имеющихся Red-Ох пар не равны между собой, окислительно-восстановительные реакции носят частный характер.
Изучение мономинеральной флотации сфалерита и пирита при электрохимических воздействиях
Возможность регулирования флотационных свойств сульфидных минералов различными видами электрохимических воздействий позволила осуществить использование электрохимической технологии в различных циклах флотационного обогащения полиметаллических руд [ПЭ]. Наиболее полно изучение влияния электрохимических воздействий на флотацию сульфидов цинка и железа проведено в работах В.АЛантурии, Н.И.Елисеева, М.В.Тепляковой U04, 105, 120} посвященных процессу электрохимической интенсификации флотации медно-цинковых руд. Полезную информацию содержат работы, в которых проведено изучение влияния электрохимических воздействий на флотацию медно-никелевых руд [1243. Однако специфика генезиса и состава полиметаллических руд, перерабатываемых на Зыряновской обогатительной фабрике, и особенности технологической схемы не позволяют без проверки и корректировки использовать разработанные в [120,124] режимы.
Изучение флотируемости сфалерита и пирита Зыряновского месторождения с применением различных видов электрохимических воздействий проводилось по схеме и режиму, приведенным в п.2.4.
С целью интенсификации флотационного разделения цинково-пиритных концентратов было исследовано применение продукта электрохимической обработки воды-католита. На рисунке 5.1 изображены зависимости извлечения активированных сфалерита и пирита в пенный продукт при использовании в качестве депрессора Са(0Н)аи като-лита.
