CC BY
180
--------------------------------- © В.И. Брагин, М.Л. Свиридова,
2009
В.И. Брагин, М.Л. Свиридова
ОСОБЕННОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МИНЕРАЛОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ ИЗ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ МЕДНО - НИКЕЛЕВЫХ РУД
Изучены особенности распределения металлов платиновой группы в первичных и вторичных минералах лежалых хвостов обогащения медно-никелевых руд. Предложены реагентный режим и схема обогащения лежалых хвостов. Установлены особенности распределения платины и палладия по продуктам флотации в замкнутом цикле, показана их взаимосвязь с гипергенными изменениями хвостов.
Ключевые слова: благородные металлы, хвосты обогащения, медно-никелевые руды, минералы платиновой группы.
настоящее время один из существенных резервов укреп-
-Я-М ления минерально-сырьевой базы и увеличения выпуска высоколиквидной товарной продукции является извлечение благородных металлов из хвостов обогащения медно-никелевых руд. По прогнозам к 2010 году до 6% платины в Норильском промрайоне будет извлекаться из техногенных продуктов, прежде всего из лежалых хвостов.
В Норильске работает ряд предприятий, эксплуатирующих сформированные ранее техногенные месторождения благородных металлов. На них используют, в основном, технологии гравитационного извлечения минералов платиновой группы и золота на центробежных концентраторах, которые обеспечивают недостаточно высокое извлечение - не выше 50 %. Потери, по имеющимся оценкам, обусловлены высокой долей платины негравитационной крупности, а также нахождением ее в бедных сростках с рудными минералами. Особенно велики потери палладия и золота, которые при гравитационном обогащении извлекаются неохотно, так присутствуют преимущественно в виде дисперсной или изоморфной примеси в сульфидах и нерудных минералах. Цветные металлы при такой технологии не извлекаются.
Благородные металлы в рудах норильских месторождений представлены как собственными минеральными формами, так и в виде изоморфных примесей в кристаллической решетке основных минералов-носителей: халькопирита, пентландита и пирротина [1]
Из работ Г.А. Хоменко и Л.В.Разина [2] следует, что в зависимости от разновидности медно-никелевых руд доля минеральной составляющей для платины колеблется в интервале 50 - 80%, палладия -50%. Свободные зерна платиновых минералов гравитационной крупности в хвостах представлены в основном ферроплатиной. Форма зерен изометричная, распределение по размерам однородное [3]. В работах ИГЕМА [4] на основании экспериментальных исследований по расслаиванию сульфидно-силикатных расплавам с участием платиновых металлов показано, что вероятность нахождения платины в виде изоморфной примеси в сульфидах не превышает 5%. Можно ожидать, что при выветривании медно-никелевых руд или хвостов их обогащения распределение платины, палладия и цветных металлов по вторичным минеральным фазам будет различаться, в соответствии с формами их нахождения в первичных минералах. Особенности этого распределения могут быть использованы для оптимизации технологии доизвлечения благородных и цветных металлов.
Исследования особенностей извлечения металлов платиновой группы из хвостов обогащения медно-никелевых руд проведены на технологических пробах лежалых хвостов различной степени вы-ветрелости [5]. Основные нерудные минералы представлены основным плагиоклазом и моноклинным пироксеном. Подчиненные
- серпентин, оливин, хлорит, слюды, карбонаты, кварц, глинистые минералы, гипс. Основной рудный минерал - пирротин, в весьма малом количестве присутствуют пирит и халькопирит. Окисленные минералы железа представлены магнетитом и лимонитом. По данным фазового анализа, лимонит сложен в основном рентгеноаморфными фазами, а также окислами и гидроокислами железа в бета- гамма- и дельта - формах. Г етит и гидрогетит не обнаружены. Отмечаются гипергенные изменения рудных и нерудных минералов - глубокое окисление сульфидов до полного преобразования в лимонит, вермикулитизация слюд и хлорита, образование двуводного гипса, основных сульфатов магния и железа, элементарной серы. Степень гипергенных преобразований с формированием рентгеноаморфных фаз, фиксируемая по изменению интенсивности дифрактограмм, резко увеличивается в классах крупности менее 0,16 мм и в крупных классах - более 1-3 мм.
Во всех пробах наблюдается концентрация благородных металлов в тонких классах, максимальная в крупности -0,044 мм. Корреляционным анализом установлено, что палладий в песках ассоциирует как с сульфидами, так и с оксидами железа и минералами породы. Содержание "нерудного" палладия, связанного с минералами породы, составляет 0,9-1,5 г/т в различных пробах. В тонких классах палладий коррелирует с платиной, при крупности более 0,16 мм корреляция исчезает, в этой крупности палладий представлен в основном "нерудной" формой. Микроскопическим изучением исходных хвостов, шлиховых и флотационных концентратов собственные минералы палладия не обнаружены. Платина коррелирует по классам крупности с железом и серой, причем в классе -0,044 мм, где, как правило, наблюдается наибольшая концентрация платины и палладия, корреляция с железом сохраняется, а корреляция с серой исчезает, что указывает на связь благородных металлов с лимонитом и лимонитизированными сульфидами, степень окисления которых увеличивается в тонких классах. В классах крупности более 0,25 мм корреляции платины с серой и железом исчезают, в этой крупности она ассоциирует с минералами породы. Содержание такой "нерудной" платины составляет 0,15-0,25 г/т. Микроскопическим исследованием установлено, что платина в классах -0,16 мм присутствует в сростках с минералами - сульфидами и лимонитом - в виде вкрапленников размером менее 10 мкм, а также в виде свободных зерен такой же крупности. В сильно вы-ветрелых хвостах свободные зерна преобладают, при этом поверхность их рыхлая, частично или полностью покрытая черным или бурым налетом и корками. Зерна платины гравитационной крупности встречаются крайне редко. Поверхность их обычно чистая, участками черненая, на некоторых зернах отмечаются следы проковки.
В целом, результаты изучения вещественного состава проб позволяют представить их как сформировавшуюся за время работы НГМК и подвергшуюся глубоким гипергенным преобразованиям смесь природного аллювия и техногенных продуктов - хвостов обогащения медно-никелевых руд, шлаков, строительных материалов (щебня), строительного и бытового мусора и пр. Результатом такого преобразования явилось существенное изменение минерального состава хвостов обогащения, наиболее важными из которых следует считать нарушение первичной связи благородных металлов с сульфидами, образование их новой минеральной ассоциа-
ции с лимонитом, перераспределение благородных металлов и лимонита по классам крупности с формированием повышенных концентраций в шламах -0,044 мм.
Проведенные ранее технологические исследования характеризуют лежалые хвосты как труднообогатимые. Традиционно применяемые для такого рода сырья гравитационные методы обогащения позволяют извлечь только ту часть платины, которая представлена достаточно крупными и свободными зернами, для различных проб 10-25%. Извлечение палладия и золота при этом не превышает 10%. Флотационное обогащение лежалых хвостов затруднено тем, что в них благородные металлы ассоциируют не только с сульфидами, но и с лимонитом и минералами породы, а остаточные сульфиды имеют сильно измененную и окисленную поверхность.
Для повышения технологических показателей извлечения палладия и особенно платины были использованы реагентные режимы, в наибольшей степени учитывающие эти особенности.
Флотация выветрелых хвостов проводилась в кислой среде, создаваемой серной кислотой. В качестве собирателя использовался ксантогенат в сочетании с алкилгидроксаматом. Для активации частично окисленных сульфидов использован медный купорос. Предварительными исследованиями было установлено положительное действие на флотацию платины добавок сернокислого гид-роксиламина. Резкое активирующее действие на флотацию платины сильноизмененных хвостов оказывают добавки коагулянтов и органических полимеров - флокулянтов. В частности, применение КМЦ в этом реагентном режиме увеличивает выход пенного продукта и извлечение благородных металлов, предположительно из-за флоккулирующего действия на дисперсные платиносодержащие вторичные оксиды железа. В процессе отработки реагентного режима установлены особенности распределения платины и палладия по продуктам флотации при использовании этих реагентов.
В пенных продуктах флотации палладий коррелирует с железом и в несколько меньшей степени с серой и цветными металлами
- никелем и медью. Корреляции платины в слабоизмененных хвостах подобны корреляциям палладия. В противоположность этому, в продуктах флотации сильноизмененных хвостов платина коррелирует преимущественно с железом. При этом скорость флотации платины, по сравнению с сульфидами, резко понижена. Примечательно, что платиносодержащие сульфиды и зерна свободного ме-
талла гравитационной крупности флотируется достаточно быстро, а в наибольшей степени замедлено извлечение тонких свободных зерен.
В выбранных реагентных режимах были поставлены укрупненные опыты в имитированном замкнутом цикле, включающем основную и контрольную операции и две перечистки. В результате испытаний было установлено, что в пенном продукте контрольной флотации происходит чрезмерное накопление платины. Содержание ее в циркулирующем продукте повышается до 19 г/т, палладия до 10 г/т. Повышенное до 1.9 отношение Pt/Pd в образовавшемся продукте (по сравнению с 0.2-0.3 в исходном) характерно для материалов, содержащих платиновые металлы преимущественно в форме свободных зерен гравитационной крупности. Проведенное микроскопическое исследование подтверждает этот вывод. Таким образом, в условиях замкнутого цикла в наибольшей степени затруднено извлечение не только самых тонких, но и крупных, гравитационных, свободных зерен платины. Чтобы уловить свободные зерна из этого продукта и снизить возможные потери металла, в схему дополнительно ввели операцию гравитационного извлечения платины из пенного продукта контрольной флотации, до его возврата в основную операцию. Введение этой операции повышает извлечение платины, по сравнению с базовым вариантом, на 3,4%.
Перераспределение платины и палладия по классам крупности при выветривании хвостов обогащения медно-никелевых руд приводит к формированию резко контрастного распределения их по классам крупности флотоконцентрата, которое в свою очередь может быть использовано для доводочных операций. Проведенные испытания подтвердили это предположение. В таблице дан гранулометрический состав и распределение металлов по классам крупности флотоконцентратов, полученных из лежалых хвостов различной степени выветривания. Приведенные данные свидетельствуют о том, что при выветривании хвостов распределение платины и палладия по классам крупности полученных из них флотокон-центратов становится более контрастным.
483
Класс крупности Выход % Содержание (О^М - %, Pt;Pd;Au - г/т) Извлечение, %
N1 Pt Pd Au Cu N1 Pt Pd Au
Черновой флотоконцентрат из сильноизмененных лежалых хвостов
-0.16 + 0.074 мм 9,8 6,6 16 1 0,0 0,0 5,2 5,1 2,3
-0.074 + 0.044 мм 34,8 8,75 2,5 0,59 4,9 0,39 59,5 44,0 1,7 5,6 3,2
-0.044 мм 55,4 3,75 2 20,88 49,02 7,35 40,5 56,0 93,1 89,2 94,6
Итого пенный II перечистки 100 5,12 1,98 12,41 30,42 4,30 100 100 100 100 100
Черновой флотоконцентрат из слабоизмененных лежалых хвостов
+0.16 мм 19,0 3,88 1,38 6,73 16,83 1,06 13,1 13,5 16,8 19,2 15,1
-0.16 + 0.074 мм 37,1 5,38 2,25 4,85 15,73 1,07 35,6 42,8 23,6 35,1 29,7
-0.074 + 0.044 мм 24,6 8,38 2,19 10 17,5 1,7 36,7 27,6 32,2 25,8 31,2
-0.044 мм 19,3 4,25 1,63 10,78 17,16 1,67 14,6 16,1 27,3 19,9 24,1
Итого пенный II перечистки 100,0 5,61 1,95 7,62 16,65 1,34 100 100 100 100 100
Наибольший прирост выхода отмечен в классе -0,044 мм, т.е. именно там, где по данным рентгенофазового анализа, отмечается максимальное содержание рентгеноаморфной фазы и вторичных гидроокислов железа. Происходит концентрация благородных металлов в тонких классах. Причем в сильноизмененных хвостах извлечение и содержание выше, чем в слабоизмененных, примерно 1,5 раза.
На основании полученных данных в схему доизвлечения металлов из выветрелых хвостов обогащения медно-никелевых руд дополнительно введен узел доводки чернового флотоконцентрата, включающий в себя мокрое грохочение по классу 44мкм.
Выводы
В результате проведенных исследований изучены особенности распределения металлов платиновой группы в первичных и вторичных минералах лежалых хвостов обогащения медно-никелевых руд. С учетом выявленных особенностей предложены реагентный режим и схема обогащения лежалых хвостов. Установлены особенности распределения платины и палладия по продуктам флотации в замкнутом цикле, показана их взаимосвязь с гипергенными изменениями хвостов. Основные выводы сводятся к следующему.
1. При выветривании хвостов обогащения медно-никелевых руд палладий и особенно платина преимущественно переходят в тонкие классы (-0.044 мм) с одновременным формированием ассоциации с вторичными оксидами железа.
2. Рациональный реагентный режим флотации выветрелых хвостов определяется необходимостью активации дисперсных вторичных оксидов железа, свободных зерен платины и частично окисленных сульфидов. Это достигается применением соли гидро-ксиламина, коагулянтов и органических полимеров - флокулянтов.
3. Для снижения циркуляции свободной платины целесообразно включение в схему обогащения операции гравитационного извлечения из пенного продукта контрольной флотации.
4. Флотоконцентраты, полученные из выветрелых хвостов, характеризуются концентрацией платины в шламистой фракции, что позволяет провести доводку чернового флотоконцентрата с повышением содержания в нем суммы благородных металлов до 100 г/т.
В целом проведенные исследования и установленные особенности флотационного извлечения платины позволяют говорить о возможности повышения технологических показателей обогащения хвостов при условии их предварительного глубокого выветривания.
1. Хоменко Г.А. Химико-аналитические исследования при изучении форм нахождения платиновых металлов и золота в платиноносных рудах: Автореф. дис. кнд. хим. наук. М., 1974. - 30 с.
2. Разин Л.В., Хоменко Г.А., Конкина О.М. Формы нахождения металлов платиновой группы и золота в медно-никелевых сульфидных месторождениях норильского типа и используемые методы их изучения.- В кн.: Тез. Докл. IX Всес. Совещания по химическому анализу и технологии благородных металлов. - Красноярск: СО РАН СССР, 1973. С. 190
3. Додин Д.А., Изоитко В.М. Суперкрупные техногенные месторождения платиновых металлов //Обогащение руд 2006. - №6. - С.19-23.
4. Дистлер В.В., Гроховская Т.Л., Евсигнеева Т.Л. Петрология сульфидного магматического рудообразования. - М.: Наука, 1988. - 232 с.
5. Брагин В.И. Свиридова М.Л. Жижаев А.М., Фетисов А.А., Брагина В.И.,
Изменение вещественного состава и обогатимости хвостов обогащения медноникелевых руд при их гипергенном преобразовании. // Благородные и редкие металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд: Материалы научной конференции (Иркутск, 3-7 октября 2005 г.). Иркутск: Издательство Института географии СО РАН,'2005. Т.2. -С. 177-178. ЕШ ' '
Bragin V.I., Sviridova M.L.
THE FEATURES OF EXTRACTION MINERALS OF PLATINUM GROUP FROM TAILINGS OF REFINEMENT OF COPPER-NICKEL ORES
The main features of distribution of metals ofplatinum group in primary and secondary mineral of aged wastes from refinement of copper-nickel ores are studied. Reagent regime and scheme of refinement of aged tailings are proposed. The main features of distribution of platinum and palladium depending on the flotation products in close-loop cycle are defined. The interrelation of flotation products with hypergene alteration of tailings is shown.
Key words: noble metal, processing tailings, copper-nickel ores, minerals of platinum group.
— Коротко об авторах ---------------------------------
Брагин В.И., Свиридова М.Л. - ИХХТ СО РАН, г. Красноярск.
