CC BY
90
-------------------------------- © В.А. Бочаров, Л.С. Хачатрян, В.А.
Игнаткнна, Ж. Баатархуу,
2007
УДК 622.765
В.А. Бочаров, Л.С. Хачатрян, В.А. Игнаткина,
Ж. Баатархуу *
О ВЫБОРЕ СПОСОБОВ РАЗДЕЛЕНИЯ СУЛЬФИДНОГО МЕДНО-МОЛИБДЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ДЕПРЕССОРОВ**
Семинар № 25
Л ля разделения коллективных медно-молибденовых концентратов используют методы, основанные на депрессии, как молибденита, так и сульфидов меди и железа. Для депрессии молибденита используют крахмал и его аналог декстрин. На медно-молибденовых обогатительных фабриках бывшего Союза и в зарубежной практике применяют технологию с депрессией сульфидов меди, пирита и флотацией молибденита. Высокая эффективность разделения медно-молибденовых концентратов достигается после предварительного удаления с поверхности минералов или разрушения большей части собирателя с помощью окислительной пропарки или подогрева пульпы в высокощелочной среде, иногда с применением больших расходов окислителей (перекись водорода, гипохлорит натрия, перманганат калия), а также извести, едкой щелочи и др.; реже применяют низкотемпературный обжиг медно-молибденового концентрата.
Основные реализуемые на практике способы селекции медно-
молибденовых концентратов [1] основаны на применении депрессоров сульфидной группы без предварительной, либо с предварительной пропаркой или тепловой обработкой, среди которых выделяют технологии с применением:
-сернистого натрия без подогрева пульпы при высоких расходах 10-40 кг/т концентрата и более;
-подогрева пульпы острым паром до температуры 65-85 °С с меньшим расходом сернистого натрия 2,5-5 кг/т концентрата;
-гидросульфида натрия индивидуально, либо в сочетании с азотом;
-реагентов Ноукс (Р2Б5 с ЫаОИ) при расходе 5 кг/т концентрата, иногда в сочетании с сернистым натрием или сульфидом аммония;
-реагента Антимол Д (АБ2О3 с На2Б) при расходе 5-10 кг/т концентрата без предварительной тепловой обработки пульпы.
Последующая флотация молибденита аполярными собирателями проводится после сброса жидкой фазы.
Замена воздуха азотом при флотации и последующая пропарка позво-
* В исследованиях участвовали Б.Т. Тубденова.
“Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ.
ляет сократить расход депрессора до 5-7 кг/т концентрата, но этот расход также остается высоким.
Известны методы разделения с применением в качестве окислителя озона, электрохимической обработки и т.п., но они не нашли практического применения.
Коллективные концентраты, выделяемые из медно-молибденовых руд порфирового типа (Балхашская, Ал-малыкская ОФ, фабрика СП «Эрдэ-нэт», Монголия и другие зарубежные фабрики) подвергают селекции с получением медного и молибденового концентратов с предварительной окислительной пропаркой (подогревом) пульпы и депрессией пирита и сульфидов меди сернистым натрием в известковой среде.
На фабрике «Пинто-Вэлли» (США) медно-молибденовый концентрат разделяют, применяя в качестве депрессора реагент «Ноукс» в известковой среде при рН 10,5-11,0. Во второй перечистной флотации используют цианид, а в третьей перечистной -реагент «Ноукс».
На фабрике «Лорнэкс» (Канада) коллективный концентрат разделяют с применением реагента «Анимол Д», механизм действия которого заключается в десорбции собирателя с минералов ионами серы и мышьяка. Реагент подается только в основной цикл разделения. Во все перечистные операции чернового молибденового концентрата (6-7 перечисток) дозируют цианид натрия.
Тепловой режим селекции медномолибденовых концентратов зависит от минерального состава. Если в руде и в коллективном концентрате преобладает доля халькопирита, как правило, в мировой практике отказываются от окислительно-тепловой обработки и ферроцианидного способов. Некоторые фабрики, перерабатывающие
первичные сульфидные руды, при селекции медно-молибденовых концентратов не применяют тепловую обработку. Многие обогатительные фабрики и других стран по мере отработки в месторождении зон вторичного обогащения так же отказались от тепловой обработки.
Обогатительная фабрика СП «Эр-дэнэт» в первые годы отработки месторождения перерабатывала руды с высоким содержанием вторичных сульфидов меди; в этот период селекция коллективного концентрата проводилась с применением окислительно-тепловой обработки и с депрессией сульфидов меди и пирита сернистым натрием. С переходом на первичные руды появилась целесообразность исключения пропарки в основной операции селекции, особенно после замены в коллективной флотации ксантогената более селективными по отношению к пириту реагентами Б-703 в, Берафлот и ВК-901. Однако тепловая обработка сохранилась в доводочной операции.
Перспективными методами разделения являются технологии с применением низкомолекулярных органических депрессоров сульфидов меди и пирита, которые разрабатываются в России и за рубежом: МФТК
(С2И5ОСБНИС6И и БО3Ыа) и ксанто-генатхолин ((СИ3)3ЫСИ2СИ2ОСБ2).
Использование низкомолекулярных органических депрессоров снижает общий расход подавителей в сравнении с сернистым натрием в несколько раз. При этом исключаются из технологии пропарка и применение азота. Однако реализация этих методов селекции пока сдерживается высокой стоимостью реагентов и нестабильностью получаемых результатов при изменении вещественного состава руд [2].
Другой метод, позволяющий исключить операцию пропарки или по-
догрева и сократить расход сернистого натрия использование высокомолекулярного депрессора, синтезированного на основе целлюлозогликолевой кислоты (техническая марка КМЦ), модифицированной солями тяжелых металлов (Си, Ре, 7п и др.) [3,4,5]. Выбор катиона тяжелого металла для модифицирования КМЦ определяется его содержанием в де-прессируемом минерале и основан на предположении адгезионно-когезионного механизма закрепления модифицированного КМЦ на поверхности сульфидных минералов, содержащих эти катионы [3].
Исследования по изменению смачиваемости поверхности депресси-руемых минералов показали увеличение смачиваемости в присутствии соответствующей модифицированной КМЦ. Лабораторные исследования селекции коллективных концентратов с органическим депрессором КМЦ, модифицированной солями металлов, показали принципиальную возможность получения селективных концентратов с исключением тепловой обработки при значительном сокращении расхода сернистого натрия.
Разработанная авторами технология селекции пиритных медно-цинковых, свинцово-цинковых с применением в качестве подавителя сульфидных минералов коллоидных растворов высокомолекулярного органического депрессора КМЦ, модифицированной сульфатом цинка, испытана в прмышленных условиях. Технология позволяет повысить извлечение цветных и благородных металлов, снизить общий расход подавителей, уменьшить энергозатраты, исключить или значительно сократить расход сернистого натрия при селекции медно-цинковых концентратов и цианида при флотации синцово-цинковых концентратов.
Новый режим позволил повысить извлечение цинка в кондиционный цинковый концентрат на 5-7 %. Расход органического депрессора в основную операцию разделения составил не более 50-100 г/т с полным исключением сернистого натрия и снижением его расхода в перечистную флотацию в 2 раза. Исследованиями и промышленными испытаниями на обогатительной фабрике предприятия «Алмалыкский ГОК» установлена возможность полной или частичной (до 90 %) замены цианида органическим депрессором сфалерита на основе КМЦ при разделении сульфидного свинцово-цинкового концентрата с получением равнозначных показателей селекции.
Аналоги нового органического депрессора исследованы при разделении медно-молибденовых концентратов - показана целесообразность их использования при селекции со значительным сокращением, а в ряде случаев полным исключением сульфида натрия в основной операции. При низком содержании в руде пирита полностью исключается нагрев пульпы.
Новые реагенты могут быть получены путем введения в молекулу водорастворимой соли целлюлозогликолевой кислоты с определенной степенью этерификации и полимеризации химически активной группы, содержащей катионы тяжелых металлов. КМЦ, как подавитель породных минералов взаимодействует с поверхностью вследствие образования водородных связей между гидроксильными группами реагента и компонентами поверхности.
Аналогично КМЦ взаимодействует и с поверхностью сульфидного минерала, поскольку депрессор является высокомолекулярным анионным полимером с большим количеством ак-
тивных гидроксильных и карбоксильных групп, эффективность взаимодействия которых определяется значениями рН среды. Известно, что де-прессирующая активность КМЦ на породные минералы активно проявляется в процессе сульфидирования. Образование сульфидных пленок на окисленных минералах повышает гидрофильность сорбированных слоев КМЦ. Механизм действия КМЦ заключается не в вытеснении собирателя и не в изменении его плотности на минерале, а в экранизации свободной от собирателя поверхности путем образования на ней более крупных гидроксильных ассоциаций органического депрессора-полимера. Имеет место также химическое взаимодействие карбоксильных групп со свободными катионами минералов. Обработка минеральной смеси сульфидов одновременно сернистым натрием и модифицированным КМЦ повышает количество образующихся гидрофильных пленок на поверхности сульфидных минералов. Модифицированный КМЦ получают путем введения в молекулу водорастворимой соли целлюлозогликолевой кислоты с определенной степенью полимеризации химически активной группы, содержащей катионы тяжелых металлов, выбор которых определяется наличием на поверхности депрессируемого минерала катионов меди, цинка, железа и т.д. Для подавления флотации халькопирита и пирита КМЦ модифицировали медной или железной солями, а сфалерита - цинковой солью; для сфалерита механизм действия совместного использования сернистого натрия и модифицированного КМЦ заключается в том, что сульфид натрия выщелачивает катионы меди с поверхности сфалерита, вытесняет часть собирателя, а модифицированный сульфатом цинка КМЦ взаимодействует с
поверхностью и сорбируется в виде полислойных гидрофильных пленок. Возможный механизм подавления флотации сульфидных минералов с применением КМЦ и с образованием сульфидов меди, адсорбции на свободных участках поверхности гидрофильных соединений коллоидного характера гидроксидов цинка и поли-слойных полимерных покрытий КМЦ. Установлены необходимые соотношения сульфида натрия, сульфата цинка, модифицированного КМЦ, извести и последовательность их подачи (аналогичный механизм наблюдается при взаимодействии модифицированного медной и железной солями КМЦ с халькопиритом и пиритом).
При изучении взаимодействия поверхности минералов с модифицированным КМЦ отмечается увеличение смачиваемости (по измерению краевых углов) поверхности пирита, халькопирита, что использовано при разделении пиритных медно-молибденовых продуктов; отмечено также большая смачиваемость сфалерита, что использовано при разделении медноцинковой пиритной смеси минералов.
Авторами выполнены исследования на пробах коллективного медномолибденового концентрата, отобранных при переработке порфировой руды на обогатительной фабрике СП «Эрдэнэт» и коллективном концентрате, наработанных в лабораториях МИСиС и Гинцветмета [6]. Исследования по разделению медномолибденовых концентратов проведены с органическими депрессорами КМЦ, модифицированной медной или железной солями. В процессе исследований определены - расход модифицированной КМЦ, плотность пульпы в молибденовой флотации, щелочность среды при селекции (рН, св. СаО), кинетика флотируемости молибденита и другие условия фло-
тации. Лабораторными исследованиями на руде и фабричных продуктах СП «Эрдэнэт» с использованием медной соли КМЦ получен молибденовый черновой концентрат при выходе 15-33 % содержанием в нем
0,56-1,65 % молибдена и 28,45-31,7 % меди.
Результаты селекции сопоставимы с сернистым натрием (табл. 1), при селекции, с которым выход грубого концентрата составляет 13 %. В случае необходимости использования подогрева только в операции доводки чернового концентрата расход сернистого натрия в этой операции сокращается в два раза. Лучшие результаты получены на образце КМЦ из Финляндии. Другие условия селекции, в которых выполнено разделение концентрата (расход, г/т): керосина-100; МИБК(оПсБ)-15-20; продолжительность флотации - 6 минут; рН пульпы -9,5.
В табл. 2 приведены сравнительные результаты селекции коллективного концентрата с использованием медной и железной солей КМЦ, из которой видно, что сочетание этих органических депрессоров позволяет получить лучшие показатели разделения, сопоставимые с сернистым натрием. Использование железной соли КМЦ в перечистной операции улучшает результаты доводочного цикла.
В табл. 3 приведены показатели селекции разделения коллективного концентрата с новыми органическими депрессорами, которые показали высокое качество разделения коллективного концентрата.
Результаты исследований подтверждены на медно-молибденовых продуктах, выделенных из руд Жире-кентского, Сорского, Каджаранского и др. месторождений. Таким образом, исследованиями показано, что КМЦ,
модифицированная медной или железной солями, является депрессором сульфидов меди и железа. Применение сочетания медной и железной солей КМЦ в операции разделения, а железной соли в перечистных операциях исключает пропарку, снижает расход сернистого натрия в несколько раз, сохраняя высокие результаты селекции.
Выводы
1. Практикой обогащения медномолибденовых руд показано, что высокий уровень извлечения меди, молибдена и качества селективных концентратов зависит от применяемых депрессоров, собирателей, пенообразователей, вещественного состава перерабатываемого минерального сырья и схемных решений;
2. Разработан технологический режим разделения коллективного медно-молибденового концентрата с использованием синтезированного авторами органического высокомолекулярного депрессора сульфидов меди и пирита, модифицированного медной солью (Си КМЦ) при расходе 200-400 г/т концентрата с получением равных с сернистым натрием показателей селекции;
3. Исследован режим разделения коллективного медно-молибденового концентрата с использованием высокомолекулярного органического депрессора, модифицированного железной солью (Ре КМЦ). Показано, что с полным исключением в основной операции селекции сернистого натрия и его замена органическим депрессором при расходе 250-500 г/т продукта, обеспечивается получение равнозначных со стандартным режимом показателей разделения;
4. Применение сочетания органических высокомолекулярных депрессоров, модифицированных медной и железной солями позволило
Таблица 1
Результаты селекции с модифицированным КМЦ различных заводов
Продукт Выход, % Содержание, % Извлечение, % КМЦ завод-изготовитель КМЦ
Си Мо Бе Си Мо Бе
1 Концентрат 31,9 30,6 0,8 24,3 43,7 80,0 26,6 Финляндия
Хв. селекции 68,1 18,6 0,09 31,3 56,3 20,0 73,4 Расход КМЦ
Исх. 100,0 22,5 0,31 29,0 100,0 100,0 100,0 200г/т
2 Концентрат 15,8 30,8 1,65 24,5 23,3 79,0 13,1 400 г/т
Хв. селекции 84,2 19,0 0,08 30,5 76,3 21,0 86,9
Исх. 100,0 20,8 0,32 29,4 100,0 100,0 100,0
3 Концентрат 30,6 28,45 0,567 24,5 63,1 77,4 27,0 г. Шахты Расход
Хв. селекции 69,4 8,21 0,09 29,1 36,9 23,6 73,0 КМЦ 200г/т
Исх. 100,0 15,7 0,24 27,7 100,0 100,0 100,0
4 Концентрат 23,0 29,0 0,829 23,5 48,2 79,8 19,1 400 г/т
Хв. селекции 77,0 9,29 0,063 29,15 51,8 20,2 80,9
Исх. 100,0 13,8 0,239 27,7 100,0 100,0 100,0
5 Концентрат 42,3 30,3 0,647 24,5 57,6 84,1 36 Наманган Расход
Хв. селекции 57,7 16,4 0,09 30,7 42,4 15,9 64,0 КМЦ 200г/т
Исх. 100,0 22,3 0,326 27,8 100,0 100,0 100,0
6 Концентрат 33,3 31,7 0,75 23,5 47,6 80,3 27,0 400 г/т
Хв. селекции 66,7 17,4 0,096 31,0 52,4 19,7 73,0
Исх. 100,0 22,1 32,5 28,5 100,0 100,0 100,0
7 Концентрат 13,1 26,8 1,80 26,7 16,1 79,0 11,4 На2Б
Хв. селекции 86,9 21,6 0,07 31,2 83,9 21,0 88,6 10 кг/т
Исх. 100,0 22,4 0,29 30,6 100,0 100,0 100,0
Таблица 2
Сравнительные результаты селекции коллективного медно-молибденового концентрата с применением в качестве депрессора железной и медной солей КМЦ
Продукт Выход, % Содержание, % Извлечение, % Ожидаемое извлечение Мо от руды Расход депрессора
Си Мо Бе Си Мо Бе
1 Мо пр. Промпродукт Хв. селекции Исх.руда 31,3 12,5 56,2 100,0 30,0 31,05 18.4 23.4 0,578 0,25 0,093 0,28 23.7 30.5 30.8 28.6 40.0 15.0 55.0 100.0 68,9 11,6 19,5 100,0 26,0 14.0 60.0 100,0 49,13% Соль Ре КМЦ-150 г/т время флотации 6+5 мин
2 Мо пр. Промпродукт Хв. селекции Исх.руда 24,5 4,2 71,3 100,0 29,8 28.7 19.8 22,6 0,816 0,35 0,08 0,279 22.7 20.7 31.6 28.7 32,2 5,3 62,5 100,0 79.7 5,4 19.7 100,0 19.0 3.0 78.0 100.0 51% Смесь Ре КМЦ+Си КМЦ 150+150 г/т
3 Мо пр. Промпродукт Хв. селекции Исх.руда 23,3 5,8 70,9 100,0 30.1 31.2 18,53 22,0 0,865 0,304 0,08 0,276 24.0 24,5 29,3 28.1 31,8 8,0 60,2 100,0 73,2 6,3 20,5 100,0 19,9 5,0 75,1 100,0 48,5% Си КМЦ 150 г/т
4 Мо пр. Хв. селекции Исх.руда 19,1 8,9 100,0 26,5 24,7 25,0 1,019 0,079 0,27 27,0 28,5 28,2 20,3 79,7 100,0 76,4 23,6 100,0 18,3 81,7 100,0 46,6% На2Б-8кг/т Время флотации 5 мин до появления сульфидов Ре
Таблица 3
Технологические показатели разделения чернового медно-молибденового концентрата с применением новых органических депрессоров
Продукт Выход, % Содержание, % Извлечение, % Расход депрессоров
Си Мо Бе Си Мо Бе
1 Си к-т 1 17,1 29,0 0,08 21,5 33,1 3,7 17,6 Ре КМЦ -
Си к-т 2 38,08 24,14 0,087 22,0 64,7 8,3 37,6 30 г/т
Общий Си к-т 55,18 25,7 0,085 21,9 97,8 12,0 48,6
2 Мо к-т 0,576 2,1 49,6 12,0 0,03 75,2 2,0 Си КМЦ -
Ру к-т 44,25 0,73 0,108 29,0 1,9 12,8 19,8 250 г/т
Коллект. к-т 100,0 14,5 0,379 100,0 100,0 100,0 100,0
5. получить высокое извлечение молибдена около 80 % (50,0 % от руды); улучшить качество медного и молибденового концентратов, исклю-
1. Херсонский М.И., Моисеева Р.И., Десятов А.М., Бехтле Г. А. Изыскание низкомолекулярных органических депрессоров для разделения медно-молибденовых кон-центратов//Обогащение руд - Л.- 1983 -№3 - с.14-17.
2. Бочаров В.А., Агафонова Г.С., Ха-чатрян Л. С. Применение органических модификаторов при флотационном обогащении сульфидных цинксодержащих руд. М., Цветные металлы, 1993, №12, с. 49-52.
3. Бочаров В.А., Хачатрян Л.С, Иг-
наткина В.А., Лапшина Г.А. Исследование технологии разделения медно-
молибденового концентрата на основе применения модифицированного органическо-
чить подогрев пульпы и сернистый натрий в основной операции, сократить расход сернистого натрия в доводочной операции в 1,5-2,0 раза.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
го депрессора КМЦ. М, фонды МИСиС, 2005г.
4. Бочаров В.А., Агафонова Г.С., Хачатрян Л. С. Интенсивные технологии переработки упорных руд и продуктов на основе солей КМЦ. Горный журнал, 1988, №15. Бочаров В.А., Хачатрян Л.С., Иг-
наткина В.А., Баатархуу Ж. Исследование условий повышения эффективности использования флотореагентов при обогащении порфировых медно-молибденовых
руд//Материалы Плаксинских чтений 2006, г. Красноярск , ГОУ ВПО «ГУЦМиЗ, ИХ-ХТСОРАН», с.69-72. ЕШ
— Коротко об авторах--------------------------------------------------------------
Бочаров В.А., Игнаткина В.А. - Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет).
Хачатрян Л.С. - Гинцветмет,
Баатархуу Ж. - СП «Эрдэнэт».
