Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние обогащения медно-никелевых руд ... 9
1.1. Анализ практики обогащения медно-никелевых руд 9
1.2. Состояние теории флотационного разделения минералов меди, никеля и железа, как основных компонентов медно-никелевых руд 14
1.3. Обогащение богатых медно-никелевых руд 18
2. Вещественный состав богатых медно-никелевых руд и изучение поведения минералов в процессах обогащения 24
2.1. Сульфидные медно-никелевые руды месторождений Норильского региона... 24
2.2. Изучение закономерностей поведения минералов богатых руд в процессе рудоподготовки и флотации 29
3. Изучение селективной концентрации минералов 57
3.1. Перспективы использования магнитной сепарации 57
3.2. Изучение возможностей повышения контрастности разделяемых минералов в медном цикле флотации 59
3.3. Поиск селективных к пирротину флотационных реагентов , 62
3.4. Оценка собирательной способности диметилдитиокарбамата натрия (ДМДК) в никель-пирротиновом цикле флотации 65
4. Изучение флотационных и сорбционных свойств дмдк на никель-пирротиновых продуктах и минеральных фракциях пентландита и пирротина 70
4.1. Методика определения адсорбции реагента 70
4.2. Исследование адсорбции на никель-пирротиновых продуктах 70
4.3. Исследование адсорбции на мономинеральных фракциях 73
5. Исследование влияния состава оборотной воды на показатели обогащения 81
6. Результаты лабораторных исследований флотации богатых медно-никелевых руд с применением реагента дмдк и внедрение технологии 86
6.1. Результаты лабораторных исследований по флотационному выделению бедного пирротинового продукта из богатых пирротиновых руд с применением реагента ДМДК 86
6.2. Внедрение технологии флотации богатых медно-никелевых руд с применением ДМДК 93
Общие выводы 96
Список использованных источников 98
Приложения
- Состояние теории флотационного разделения минералов меди, никеля и железа, как основных компонентов медно-никелевых руд
- Изучение закономерностей поведения минералов богатых руд в процессе рудоподготовки и флотации
- Изучение возможностей повышения контрастности разделяемых минералов в медном цикле флотации
- Исследование адсорбции на никель-пирротиновых продуктах
Введение к работе
Богатые медно-никелевые руды составляют основу сырьевой базы производства цветных и драгоценных металлов в Норильске. До недавнего времени развитие производства металлов базировалось на максимально полном их извлечении из руд, что обеспечивалось невысоким качеством концентратов и минимальными потерями с хвостами. Содержание основного минерала - халькопирита в медном концентрате находилось на уровне 65-75%, а пент-ландита в никелевом не превышало 21-25%. Извлечение меди в медный концентрат составляло 70-75%, никеля в никелевый - не превышало 56-58%. До 35% никеля сосредоточилось в пирротиновом концентрате, который подвергали химическому обогащению. Разубоживание селективных концентратов за счет пирротина создает дополнительную нагрузку на металлургические переделы и увеличивает расходы на ошлакование железа и утилизацию диоксида серы.
Приведенные данные говорят о недостаточно высоком уровне селекции, а также о наличии определенных резервов повышения показателей обогащения и актуальности исследований, направленных на решение обозначенных проблем /1,2,3/.
С увеличением производства металлов в Норильске остро встала проблема утилизации диоксида серы, усугубляющаяся низкой потребностью в серной кислоте. Утилизация диоксида путем получения элементной серы требует значительных затрат 141. В целом эксплуатационные расходы в металлургическом производстве достаточно велики и превышают 50% от всех расходов по горно-металлургическому циклу комбината, т.е. зависят от массы концентратов, поступивших из цикла обогащения, выход которых при низком их качестве достигает 45% от массы руды.
Практика переработки медно-никелевого сырья показывает, что удаление пирротина является самым дешевым способом снижения затрат, связанных с утилизацией диоксида серы. Сокращение объема переработки сырья в металлургическом переделе и увеличение содержания в нем ценных компонентов является основой удешевления производства. Учитывая, что затраты на обогащение руды составляют только 15% от общих расходов даже небольшое увеличение стоимости этого передела при повышении качества концентратов полностью перекроет сокращение затрат металлургического цикла.
Развитие ведущих зарубежных предприятий, перерабатывающих сульфидные медно-никелевые руды, подтверждает эту тенденцию /5-8/. Как и в Норильске фирмами "ИНКО" и "Фалконбридж" были построены заводы для переработки пирротиновьгх концентратов. Технология этих заводов предусматривала извлечение цветных металлов, утилизацию серы в виде серной кислоты или в виде элементной, а также утилизацию хвостов в виде железного концентрата. Однако стремление к максимально комплексному использованию сырья оказалось экономически не оправдано. Выяснилось, что пирро-тиновые концентраты целесообразно обеднять, а малоникелистый продукт складировать. За счет складирования ряду предприятий удалось существенно поднять качество концентратов.
В отличие от зарубежных, пирротиновые концентраты Норильска содержат более высокие концентрации цветных и драгоценных металлов, поэтому специальная переработка их может быть экономически оправдана.
Основной проблемой при обогащении медно-никелевых руд является проблема очистки селективных медного и никелевого концентратов от пирротина. Сложность заключается не только в тонкой взаимной вкрапленности минералов, но и в том, что пирротин содержит некоторое количество ассоциированных с ним ценных компонентов при выводе которых неизбежно увеличиваются потери никеля, кобальта и драгоценных металлов. Ситуация осложняется близостью флотационных свойств пирротина и пентландита. Количество выводимого пирротина определяется экономическими соображениями, включающими цикл обогащения, и металлургический передел, а также затратами на утилизацию обжиговых газов.
Несмотря на сходство вещественного состава медно-никелевых руд Норильска и зарубежных месторождений было бы неправильно, сравнивая результаты работы обогатительных предприятий, ставить их в одинаковые условия. Основным параметром, определяющим лучшую обогатимость канадских руд, является более крупная вкрапленность сульфидов, что подтверждается более грубым их измельчением, необходимым для раскрытия минералов - 70-75% содержания класса -0,074 мм, против 80-83% класса -0,044 мм в Норильске.
Наличие значительных количеств моноклинного пирротина в рудах Канады и недостаточно тесная его ассоциация с сульфидами цветных металлов позволяет эффективно использовать магнитное обогащение, облегчая условия флотации ценных составляющих. Кроме того, исходное соотношение пирротина к пентландиту в норильских рудах существенно выше и составляет 7:1, в канадских только 3-5:1. Тем не менее, очевидно, что возможности повышения показателей обогащения пирротиновых руд месторождений Норильска еще не исчерпаны и в этом смысле усовершенствование технологии их переработки весьма актуально.
Цель работы: исследование и усовершенствование процесса селективной концентрации минералов при флотации богатых медно-никелевых руд месторождений Норильского промышленного района на основе изыскания и внедрения реагентных режимов, обеспечивающих повышение качества медного и никелевого концентратов и извлечения в них ценных компонентов.
Для достижения поставленной цели:
- изучены закономерности поведения минералов богатых руд в процессе рудоподготовки и флотации; - теоретически проработаны возможности повышения контрастности разделяемых минералов за счет воздействия флотационных реагентов и исследовано влияние состава оборотной воды на показатели флотации;
- изучена собирательная способность диметилдитиокарбамата калия (ДМДК) в никель-пирротиновом цикле флотации и исследована адсорбция ДМДК на минералах;
- изучено действие ДМДК и бутилового ксантогената на Пентландит и пирротин;
- изучено действие оборотных вод на показатели медного и никель-пирротинового циклов флотации;
- предложены и внедрены новые реагентные режимы флотации и усовершенствована технологическая схема процесса.
Работа выполнена на основе анализа существующих отечественных и зарубежных методов обогащения сульфидных медно-никелевых руд.
Для осуществления поставленной цели, использован комплекс современных экспериментальных методов исследования:
- измерение электродных потенциалов минералов для определения взаимодействия реагентов минералами;
- метод ультрафиолетовой спектрофотометрии при исследовании сорбции собирателей;
- "контактный" метод для определения флотоактивности собирателей;
- магнитный метод концентрации компонентов;
- флотационные эксперименты на сульфидных медно-никелевых рудах в лабораторных, полупромышленных и промышленных условиях;
- статистическое планирование эксперимента, корреляционный и дисперсионный анализ его результатов с использованием ЭВМ;
- полярографический, минералогический и химический методы анализа для определения содержания металлов и минералов в концентратах и жидких фазах пульп, а также ряд других стандартных методик. Научное значение выполненных исследований состоит в изучении рас пределения рудных минералов в процессе селективной флотации богатых
медно-никелевых руд и определении особенности действия диметилдитиокарбамата натрия (ДМДК) на пирротин и пентландит с целью повышения
показателей их разделения при флотации. В качестве реагента при флотации
медно-никелевых руд ДМДК применен впервые.
1. Установлены особенности вскрытия минералов при измельчении бо t гатых медно-никелевых руд месторождений Норильска. Показано, что наиболее полно — до мономинеральных форм, вскрывается пирротин. При помоле до крупности 83% содержания класса -0,044 мм из сростков высвобождается 85% пирротина, 78% халькопирита и 58% пентландита.
2. Показано, что пирротин загрязняет селективные концентраты, мед I ный и никелевый, преимущественно в мономинеральной форме. Предложен и разработан новый режим операций медной и никелевой флотации. В мед 1 ной флотации режим основан на применении в качестве регулятора бисуль фита натрия, в никелевой - диметилдитиокарбамата натрия в сочетании с бутиловым ксантогенатом калия (БКс). Уточнено влияние на флотацию оборотных вод.
N 3. Показано, что механизм флотационной селекции пентландита и пир ротина при воздействии ДМДК определяется разностью скоростей флотации минералов.
4. Установлено, что подавление флотируемости пирротина ксантогенатом в присутствии ДМДК определяется резким снижением количества ксан-тогената, закрепляющегося на поверхности минерала.
5. Показано, что адсорбция ДМДК на рудных минералах в пульпе определяется устойчивостью их к окислению и уменьшается соответственно
• ряду: халькопирит, Пентландит, пирротин.
Практическая значимость работы заключается в том, что на основе исследований разработан новый технологический режим, позволяющий увеличить извлечение никеля в никелевый концентрат на 10-12%, при повышении его содержания с 7,2-7,5% до 9,2-10%, а также повысить качество пирроти-нового концентрата с 1,8-2% содержания никеля до 2,6-3,2% за счет выделения в самостоятельный продукт и складирования малоникелистого пирротина. Достижение полученных результатов обеспечивается проведением последовательной депрессии пирротина в циклах никелевой и пирротиновой флотации с использованием извести и реагента ДМДК.
Экологическое значение работы определяется удалением из металлургического цикла 20-25% серы за счет вывода малоникелистого пирротина.
В работе обобщены результаты, полученные при непосредственном участии автора на стадии исследований, лабораторных и промышленных испытаний, а также при внедрении выполненных разработок на Талнахской обогатительной фабрике (ТОФ) Производственного объединения обогатительных фабрик (ПООФ) Заполярного филиала (ЗФ) ОАО "Горнометаллургической компании "Норильский никель".
Внедрение на ТОФ разработанной технологии позволило, с одной стороны, повысить эффективность основного производства, а, с другой - существенно снизить техногенное воздействие на окружающую среду.
Состояние теории флотационного разделения минералов меди, никеля и железа, как основных компонентов медно-никелевых руд
Основными рудными компонентами сульфидных медно-никелевых руд являются сульфиды никеля, меди и железа, имеющие существенно различную окисляемость. Сульфиды никеля хорошо окисляются растворенным в пульпе кислородом. В восстановительной среде на поверхности пентландита может образоваться смесь карбоната и гидроксида двухвалентного железа и никеля /25/. Образование смеси продуктов окисления, различающихся пара метрами кристаллической решетки, не может привести к образованию плотной пассивирующей пленки окисленных соединений на поверхности никелевого минерала пентландита и тем самым повлиять на флотируемость с сульфгидрильными собирателями /26/.
Пирротин окисляется кислородом в пульпе быстрее, чем сульфиды никеля, и продукты его окисления образуют на поверхности плотную пленку, предотвращающую взаимодействие пирротина с собирателем и активатором. Эта пленка является причиной неудовлетворительного извлечения обычного и никеленосного пирротина. Неудовлетворительная флотируемость пирротина усугубляется депрессирующим действием катионов кальция и наличием ошламованных частиц силикатных материалов /24/.
Для повышения флотации пирротина исследователями предложено несколько способов:- проведение флотации в кислой среде, обеспечивающее растворение окисленных соединений;- модифицирование поверхности пирротина медным купоросом, что стабилизирует его поверхность при аэрации;- применение неорганических фторсодержащих соединений совместно с сульфгидрильными собирателями для улучшения флотации никель- плати-нусодержащего пирротина.
Минералы меди так же, как минералы никеля и железа, окисляются кислородом в пульпе. Оксидная пленка на медных минералах не мешает сорбции на них собирателя /27/. Ряд исследователей объясняет различную степень окисления поверхности сульфидов меди, никеля и железа различием их электрических зарядов /28/. На различной окисляемости сульфидов основано применение аэрации для селективного их разделения. Некоторые исследователи предлагают применять сочетания собирателей, которые можно подавать как в смеси, так и отдельно в различные точки технологической схемы /29-31/. Ряд авторов считает, что повышения извлечения сульфидов меди, никеля и железа можно достичь при электрохимической обработке флотационных пульп и флотореагента, а также при направленном регулировании окислительно-восстановительного потенциала флотационных пульп и рН /32-35/.
В настоящее время перспективным способом повышения извлечения сульфидов меди, никеля и железа является применение новых селективных флотореагентов /36/. Поиск новых селективных реагентов стал возможен благодаря развитию представления о механизме взаимодействия реагентов с поверхностью минералов в процессе флотации /37-40/, а также использованию закономерностей координационной химии для объяснения природы взаимодействия минералов в пульпе между собой и с реагентами /41-43/. В ряде работ сорбцию реагентов минералами представляют как процесс образования координационных связей реагентов с минералами /44-50/.
Некоторые исследователи считают, что повысить извлечение цветных металлов можно за счет повышения собирательных способностей сульфгид-рильных собирателей, применяемых для их флотации. С этой целью собиратели аэрируют с сульфитом натрия или применяют совместно с перекисью водорода. Например, при обработке ксантогената перекисью водорода или при аэрации его с сульфитом натрия образуется новый собиратель перксан-тогенат. Он обладает собирательными свойствами, отличными от свойств исходного ксантогената /51/. Совместное применение перксантогената и ксантогената повышает извлечение цветных металлов.
Известно, что бутиловый аэрофлот является селективным собирателем медных минералов, хотя и более слабым, чем соответствующий ксантогенат /52/. При совместном присутствии бутилового аэрофлота и перекиси водорода во флотационной пульпе повышается извлечение цветных металлов /53/.
При использовании схемы прямой селективной флотации для обогащения сплошных сульфидных медно-никелевых руд в медном цикле флотации
Изучение закономерностей поведения минералов богатых руд в процессе рудоподготовки и флотации
Технологические схемы обогащения сплошных медно-никелевых руд учитывают особенности их вещественного состава, необходимость комплексного использования сырья и извлечения в соответствующие продукты обогащения, кроме никеля и меди, сопутствующих компонентов. Основным способом обогащения сульфидных медно-никелевых руд является флотация, а первоочередная задача обогащения - выделение богатого медного и никелевого концентратов. В связи с очень высоким содержанием железа и серы в сплошных рудах, особенно в их пирротиновых разностях, выделяется еще и пирротиновый концентрат, с которым связана значительная часть никеля и сопутствующих компонентов.
Эффективность процесса обогащения зависит от того, насколько полно при рудоподготовке удалось обеспечить отделение (раскрытие) извлекаемых минералов и преимущественное распределение их зерен по тем классам крупности, извлечение из которых происходит наиболее полно. Применительно к флотации конечная крупность измельчения руды должна удовлетворять двум основным требованиям. Во-первых, необходимо» чтобы размеры зерен флотируемого минерала не превышали верхнего предела крупности, за пределами которых невозможно эффективное их закрепление на пузырьках воздуха и флотация. Лучше всего извлекаются зерна промежуточных классов, а крупные частицы (более 0,1 мм) и тонкие частицы (менее 10-15 мкм) флотируются гораздо хуже. Во-вторых, необходимо, чтобы основная масса флотируемых минералов находилась в свободном виде, т.е. была высвобождена из сростков с пустой породой и из сростков друг с другом.
Обычно не удается достигнуть полного раскрытия всех сростков из-за тонкого прорастания минералов друг с другом; для полного раскрытия всех сростков потребовалось бы слишком тонкое измельчение, что экономически и технологически нецелесообразно. Поэтому при флотации приходится отделять частицы, более насыщенные включениями извлекаемого минерала, от менее насыщенных ими зерен. В зависимости от особенностей срастания минералов друг с другом, а также от количества поступающих на флотацию свободных зерен минералов находится и качество получаемых концентратов. Поэтому важно иметь сведения о раскрытии минералов.
Анализ минерального состава поступающей на ТОФ товарной руды, прошедшей стадию рудоподготовки, позволил проследить основные закономерности поведения главных рудообразующих минералов в процессе обогащения и изучить особенности их раскрытия. Характерные сочетания минеральных сростков, получаемых после дробления халькопирит-пирротиновой руды показаны на рис. 4.
В получаемой в процессе измельчения рудной массе условно выделяют частицы трех классов: менее 10 мкм (-10), 10-14 мкм (+10) и более 44 мкм (+44), минеральный состав которых зависит, главным образом, от вариаций трех главных рудных минералов: пирротина, халькопирита и пентландита. В незначительном количестве в сростках минералов могут присутствовать магнетит, кубанит и породные включения.
Наиболее распространенным минералом медно-никелевых руд является пирротин. Обычная концентрация пирротина в поступающей на обогащение рудной массе колеблется от 40 до 60% абс. В процессе рудоподготовки первичные типоморфные структуры пирротиновых руд распадаются нафрагментальные части, в которых пирротин присутствует как в мономинеральных зернах, так и в полиминеральных частицах, состоящих из срастаний двут реже тпчх минералов. Мономинеральные зерна пирротина значительно преобладают в количественном отношении над его полиминеральными сро стками. И обычно в рудной массе пирротин в среднем на 85% представлен мономинеральными зернами. Несколько более 11% пирротина выходит после рудоподготовки в срастаниях с пентландитом, около 3% - в срастаниях с халькопиритом и менее 1% - в срастаниях с пентландитом и халькопиритом (рис. 5).
Близкие к этим показатели получены при изучении минерального состава продуктов обогащения малообъемных технологических проб. Проведение процесса рудоподготовки в лабораторных условиях позволило уточнить возможности высвобождения мономинеральных частиц пирротина из полиминеральных срастаний (рис.6).
Высвободившиеся частицы пирротина и его полиминеральные сростки распределяются по классам крупности неравномерно. Частицы пирротина наиболее флотируемого класса (+10) составляют чуть более 80% отн., из которых на свободные зерна приходится около 70% отн. Частицы более крупного класса (+44) составляют в рудной массе 16% отн. И только 4% частиц пирротина находится в полиминеральных срастаниях. На шламовые частицы (класс -10) падает около 4% отн., причем почти весь пирротин представлен мономинеральными частицами (рис. 7).
Раскрываемость пирротина зависит, главным образом, от крупности измельчения (тонины помола) материала. Поэтому количество сростков минералов с увеличением степени измельчения материала значительно убывает. Так, количество сростков пирротина с пентландитом с увеличение степени измельчения от +44 до +10 убывает в 2-2,5 раза, а при доведении степени измельчения минерала до -10 количество сростков снижается по отношению к первоначальному классу в 4-6 раз. Еще более контрастно эта зависимость проявляется в срастаниях с пирротина с халькопиритом. При измельчении фракции +44, количество двуминеральных частиц класса +10 снижается в 2-3 раза. В шламовых частицах (класс -10) количество сростков пирротина с
Изучение возможностей повышения контрастности разделяемых минералов в медном цикле флотации
Изучение флотоактивности бутилового аэрофлота в медном цикле фло тации по отношению к халькопириту и пирротину производили "контакт-ным" методом /92/. Исследования проводили на контактном приборе типа КП-1, изготовленном в институте "ЦНИГРИ". Регистрация пребывания воздушного пузырька в контакте с минеральными частицами производилась программно-регистрирующим средством прибора. Перемещение кюветы с минеральными частицами относительно пузырька газа, закрепленного на не подвижном держателе, производилось магнитоэлектрическим приводом ис полнительного механизма. Газовый пузырек формировали с помощью меди цинского шприца. , Халькопирит и пирротин измельчались до крупности 0,74 мм, промы вались в спирте и дистиллированной воде. После проверки поверхности на чистоту по отсутствию прилипания пузырька воздуха в воде, порошок минерала помещался в стеклянную кювету с раствором собирателя или смесей реагентов. После агитации в течение 1 минуты, подводился пузырек воздуха , размером 0,84 мм. Если пузырек воздуха не прилипал, после измерения в оп ределенном интервале времени контакта, изменяли концентрацию собирателя или добавляли второй реагент. Таким образом определяли критические концентрации и время контакта, необходимые для прилипания пузырька воздуха к минералу. Факт прилипания минерала к пузырьку воздуха фиксировался с помощью бинокулярной лупы. Изменяя рН раствора собирателя путем добавления гидроксида натрия или серной кислоты, определяли критическое значение рН, при котором возможно прилипание пузырька воздуха к минералу. При каждой концентрации собирателя или смесей реагентов производилось 7-10 замеров времени прилипания. За результат принималось среднее арифметическое значение. Среднеквадратичная ошибка равнялась 1,32. Опыты показали линейную зависимость /93/ между рН и концентрацией собирателя в стандартном режиме, а также при использовании аэрирован ной смеси аэрофлота с сульфитом натрия. Изменением концентрации реагента при одинаковых значениях рН достигали состояния, при котором прилипание пузырька воздуха отсутство вало. Все значения, которые лежат выше прямых, соответствуют условиям прилипания пузырька воздуха к минералу. Опыты проводили при одинаковом времени прилипания пузырька воздуха к минералу.
Как видно на рис. 15, применение аэрированной смеси бутилового аэрофлота с сульфитом натрия дает возможность снизить концентрацию собирателя, необходимую для прилипания пузырька воздуха на халькопирите (в пределах определенных значений рН) по сравнению с применением неаэри-рованного бутилового аэрофлота. На пирротине концентрационный предел повышается и снижаются границы критических значений рН прилипания воздушных пузырьков. Для халькопирита логарифм концентрации ионов бутилового аэрофлота снижается с -3,32 до -3,72 ед., а пределы значений критического рН прилипания повышается с 10,12 до 10,5 ед. Для пирротина логарифм концентрации ионов бутилового аэрофлота повышается с -2,92 до -2,64 ед., а значение критического рН прилипания снижается с 9,75 до 9,37 ед. Полученные данные показывают на целесообразность использования в медном цикле флотации аэрированного аэрофлота с сульфитом натрия, что подтверждается результатами селективной флотации меди. 3.3. Поиск селективных к пирротину флотационных реагентов В медно-никелевых рудах месторождений Норильска пирротин является преобладающим минералом. Флотационная активность пирротина ниже, чем халькопирита и пентландита, однако высокое его содержание в руде вызывает определенные трудности при селективной флотации минералов. Попадая в медный и никелевый концентраты, пирротин снижает их качество, вызывая серьезные проблемы, связанные с утилизацией избыточных количеств диоксида серы в металлургическом переделе. Известно /94-96/, что флотацию пирротина улучшает активация ионами меди. Контакт с медными минералами в месторождении и в процессе рудо-подготовки может существенно влиять на флотируемость пирротина, сближая ее с флотируемостью других сульфидов, особенно с пентландитом. Анализ закономерностей поведения рудных минералов богатых медно-никелевых руд показывает, что основная масса пирротина (более 80%) в питании флотации содержится в виде раскрытых зерен. В связи с этим основным путем их селективной концентрации может являться флотация. Флотация медно-никелевых руд не требует высоких показателей селекции меди и никеля и осуществляется при достаточно ограниченном ассортименте флотационных реагентов, что связано с возможностью металлургического передела перерабатывать никелевые концентраты, содержащие значительное коли чество меди. В качестве собирателей применяют ксантогенати и аэрофлоты, в качестве регулятора — известь. Кроме этих реагентов используют различ ь ные вспениватели, а также, для вкрапленных руд, подавители минералов пус той породы /97-98/. 9 В последние годы были проведены интенсивные исследования в облас ти подавления флотируемости пирротина, что позволило резко улучшить результаты флотации богатых руд, но потребовало применения дополнительных реагентов. Различные органические реагенты позволяют эффективно регулировать качество никелевого концентрата/99-110/. Повышение извлечения ограничено возможностями сульфгидрильных собирателей, которые при применении сильных депрессоров пирротина не позволяют извлечь пентландит достаточно селективно. Очевидно, что поиск „ возможностей повышения показателей флотации весьма актуален. Наиболее экономичным путем решения этой задачи являются реагенты. Применение новых реагентов не требует капитальных затрат и изменения действующих технологий. Возможным путем повышения селекции близких по флотируемости сульфидов может являться совместное применение слабых и сильных собирателей /101-102/. Если удастся обеспечить селективное закрепление каждого собирателя на поверхности минералов, то эффект может быть получен за счет различной скорости их флотации. Поиск таких реагентов привел к использованию для разделения пентландита и пирротина сочетания диметилди-тиокарбамата (ДМДК) и бутилового ксантогената /103-105/. Эффект подавления флотируемости пирротина в цикле никелевой флотации богатых руд позволил вначале определить ДМДК как реагент-депрессор пирротина, однако по своей химической формуле ДМДК должен обладать слабым собира тельным действием /106-108/. Это противоречие, а также поиск оптимальных режимов его применения, привели к необходимости детального изучения механизма действия ДМДК на флотируемые минералы.
Исследование адсорбции на никель-пирротиновых продуктах
Для исследований были использованы никелевый и никель пирротиновые продукты, полученные флотацией богатой руды (крупность измельчения 87% -44 мкм) при "сверхголодном" расходе собирателя (5 г/т). Для снятия с поверхности минералов, адсорбировавшихся на них реагентов, пробы обрабатывали гексаном. Из таблицы следует, что адсорбция реагента на поверхности халькопирита в 3 раза больше, чем на поверхности пентландита и в 30-50 раз больше, чем на поверхности пирротина. Однако, учитывая, что в питании никель-пирротинового цикла флотации содержание пирротина в 7-8 раз больше, чем пентландита ив 15-16 раз больше, чем халькопирита, распределение ДМДК (в %) между этими минералами составит 13-27, 33-35 и 40-52%, соответственно на пирротине, пент-ландите и халькопирите. Несмотря на то, что эти результаты, как было отмечено, получены при определенных допущениях, предложенный метод дает представление о фактическом распределении реагента на минералах реального продукта. Флотационные опыты проводили на мономинеральных порошках крупностью -0,16 +0,063 мкм. Для опытов по адсорбции был использован класс -0,063 +0,01 мкм. Результаты химического анализа минералов, используемых в опытах: Исследования флотируемости пирротина показали, что с бутиловым ксантогенатом минерал флотируется значительнее активнее, чем с ДМДК (рис. 20). Так, при концентрации реагентов 20-10"5 моль/л извлечение пирротина с бутиловым ксантогенатом составляет 50% и в 3,3 раза выше, чем с ДМДК. При совместном применении реагентов извлечение пирротина снижается с увеличением концентрации ДМДК, а эффективность депрессии минерала выше при подаче ДМДК до БКс (рис. 21). Результаты сорбционных опытов, представленные на рис. 22, свидетельствуют о сокращении количества адсорбированного ксантогената на пирротине в присутствии ДМДК. Адсорбция БКс при подаче его после ДМДК в 4,5 раза ниже, чем в опытах без ДМДК. В случае обратного порядка подачи реагентов снижение адсорбции БКс составляет около 50%.
Сравнение адсорбции БКс и ДМДК на пирротине и пентландите показало, что на пирротине адсорбция БКс выше, а на пентландите существеннее ниже, чем ДМДК. Разница в адсорбции ДМДК на этих минералах менее значительна (рис. 23).
Полученные результаты позволяют предположить, что снижение флоти-руемости пирротина бутиловым ксантогенатом в присутствии ДМДК связано с конкурирующей адсорбцией последнего, являющегося значительно более слабым собирателем, и вытеснением ксантогената с поверхности минерала. Способность диалкилдитиокарбаматов вытеснять ксантогенаты с поверхности минерала термодинамически предопределена более высокой константой устойчивости соединений, образованных карбаматами с катионами железа, в сравнении с ксантогенатами /И 3-115/.
Получение мономинеральных фракций из норильских руд связано с большими трудностями из-за сложного вещественного состава и тонкой, зачастую эмульсионной, вкрапленности пентландита в пирротин. Кроме того, несомненный интерес представляла проверка действия ДМДК на пирротины других месторождений, поэтому ряд исследований был выполнен на чистой мономинеральной разности пирротина Дальнегорского месторождения.Как и в предыдущих случаях, флотационные опыты проводили в лабораторной механической флотомашине (объем камеры 20 см3, навеска 1 г), используя класс пирротина-О, і6 + 0,063 мкм. Для опытов по адсорбции бьш приготовлен класс пирротина-0,063 +0,01 мкм.
Результаты химического анализа чистого пирротина, %: 59,0 Fe; 38,1 S; 0,03 Ni; 0,04 Си. Значение рН среды во флотационных опытах и при изучении адсорбции поддерживали на уровне 10,5, что отвечает технологическому режиму никелевой флотации, принятому на фабрике. Для создания нужного значения рН среды использовали раствор едкого натра.
Изучение сорбционной активности пирротина по отношению к бутиловому ксантогенату и диметилдитиокарбамату, а также влияния диметилди-тиокарбамата на сорбцию бутилового ксантогената пирротином выполняли методом УФ-спектрофотометрирования жидкой фазы, отделенной от минерала после перемешивания его с реагентами. Навеску минерала (2 г) помещали в стаканчик с дистиллированной водой и раствором щелочи доводили рН до значения 10,5. Затем подавали отдельно бутиловый ксантогенат, отдельно диметилдитиокарбамат или последовательно в одном случае сначала ДМДК, потом ксантогенат, в другом случае сначала ксантогенат, потом ДМДК. После контактирования минерала с каждым из реагентов в течение 5 мин жидкую фазу отфильтровывали и определяли в ней остаточную концентрацию ксантогената в ионной форме, в виде диксантогенида и в виде солей ксантогената. Минерал заливали несколько раз определенным объемом свежей дистиллированной воды, перемешивали в течение 3 мин, отфильтровывали и также анализировали. УФ-спектрофотометрический анализ содержания различных форм ксантогената в водных растворах выполняли по известной методике /117-118/. Для количественного анализа смеси бутилового ксантогената и диметилдитиокарбамата в водной среде использовали метод Фирордта /119/.
Как видно из рис. 24, пирротин в среде, создаваемой едким натром, флотируется довольно активно. Добавление бутилового ксантогената до концентрации 50 мг/л позволяет извлечь в пенный продукт 58% пирротина.
На рис. 25 продемонстрировано влияние концентрации и порядка подачи ДМДК на флотируемость пирротина бутиловым ксантогенатом. Извлечение пирротина снижается при увеличении расхода ДМДК, причем при по
