Способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд

Способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд

Реферат

 

Использование: обогащение полезных ископаемых, в частности, флотационное обогащение сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы. Технический результат - повышение извлечений цветных и драгоценных металлов в коллективный концентрат за счет использования сульфгидрильных собирателей с усиленной флотационной активностью. Способ включает измельчение и кондиционирование руды в присутствии сульфгидрильного собирателя - дитиокарбоната, введение в первую стадию флотации маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов и вспенивателя и постадийное флотационное выделение сульфидов меди и никеля в пенные продукты, обогащенные металлами платиновой группы, а минералов пустой породы - в отвальные хвосты. Перед введением на первую стадию флотации маслорастворимые сульфонаты щелочноземельных металлов смешивают с соединением из группы дитиофосфатов при температуре от 10 до 60°С при массовом отношении маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов и соединения из группы дитиофосфатов 1:(30-250), а затем во флотационной пульпе массовое отношение дитиокарбоната и дитиофосфата поддерживают равным (0,5-2,5):1. 1 табл.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности, к флотационному обогащению сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы, и может быть использовано при коллективной флотации сульфидов из полиметаллических руд, а также в комбинированных автоклавно-флотационных технологиях обогащения сульфидного сырья.

Известен способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий одностадиальное измельчение и кондиционирование руды в присутствии сульфгидрильного собирателя из группы дитиокарбонатов, введение на первую стадию флотации сульфгидрильного собирателя из группы дитиофосфатов и постадийное выделение сульфидов в коллективный концентрат, а нерудных минералов - в отвальные хвосты (Блатов И.А. Обогащение медно-никелевых руд. -М.: ГУП Издательский дом “Руда и металлы”, 1998, стр.139, рис. 3.13) - аналог.

Недостатками известного способа являются повышенные потери сульфидов никеля с отвальными хвостами и увеличение количества (выхода) бедного по содержаниям никеля и меди коллективного концентрата, который разубожен пустой породой, что затрудняет получение из данного продукта качественных медного и никелевого концентратов, увеличивая объем сульфидной массы, направляемой на пирометаллургическую переработку.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности признаков и достигаемому результату является способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий одностадиальное измельчение и кондиционирование руды в присутствии сульфгидрильного собирателя из группы дитиокарбонатов - бутилового ксантогената калия и постадийную подачу во флотационную пульпу маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов, например, сульфоната кальция (реагент ДП-4) и вспенивателя. При этом из флотационной пульпы, в присутствии смеси реагентов:бутилового ксантогената калия, ДП-4 и вспенивателя, постадийно, методом флотации выделяют коллективный концентрат в виде пенного продукта, а камерным продуктом флотационного цикла являются минералы пустой породы - отвальные хвосты (Яценко А.А., Алексеева Л.И., Салайкин Ю.А. и др.//Цветные металлы. - 1999. - N 2 - C.11-13) - прототип.

Недостатком известного способа является низкий уровень извлечения сульфидов никеля и связанных с ними изоморфно платиновых металлов в коллективный концентрат из вкрапленных руд, содержащих легкошламующие минералы пустой породы. Указанный недостаток обусловлен относительно низкой универсальностью реагентного режима в отношении флотационных пульп с пониженным содержанием твердого (менее 30%). В подобных случаях возникает необходимость в повышенных расходах реагентов - бутилового ксантогената и вспенивателя, что в свою очередь приводит к созданию крупнодисперсной, устойчивой пены, из которой сульфидоносные шламы (менее 20 мкм) вытесняются легкофлотируемыми тонкими нерудными минералами, и, как следствие, увеличиваются потери ценных компонентов с отвальными хвостами.

Другим недостатком известного способа является то, что использование сочетания реагентов, особенно при повышенных расходах, затрудняет последующую селекцию сульфидных минералов меди и никеля из коллективного концентрата, что приводит к снижению извлечений металлов в одноименные концентраты.

Задача, решаемая изобретением, заключается в оптимизации флотационного процесса обогащения сульфидных медно-никелевых руд, за счет усиления действия и флотационной активности сульфгидрильных собирателей.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в повышении извлечений цветных и драгоценных металлов в коллективный концентрат за счет использования сульфгидрильных собирателей с усиленной флотационной активностью.

Поставленная задача решается тем, что в способе обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающем измельчение и кондиционирование руды в присутствии сульфгидрильного собирателя - дитиокарбоната, введение в первую стадию флотации маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов и вспенивателя и постадийное выделение сульфидов меди и никеля в пенные продукты, а минералов пустой породы - в отвальные хвосты, согласно изобретению, перед введением на первую стадию флотации маслорастворимые сульфонаты щелочноземельных металлов смешивают с соединением из группы дитиофосфатов при температуре от 10 до 60°С при массовом отношении маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов и соединения из группы дитиофосфатов 1:(30-250), при этом массовое отношение дитиокарбоната и дитиофосфата во флотационной пульпе поддерживают равным (0,5-2,5):1.

В процессе создания изобретения было установлено, что при коллективной схеме флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд наиболее высокие показатели получаются в случае подачи в первую стадию флотации маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов, смешанных с сульгидрильным собирателем - дитиофосфатом (например, бутиловым аэрофлотом натрия). При этом значимыми являются температурные режимы, при которых происходит смешивание маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов с дитиофосфатом и массовое отношение компонентов получаемой при этом смеси реагентов. Кроме того, на качественные показатели флотационного обогащения влияет также и массовое отношение дитиокарбоната, поступающего во флотационную пульпу на стадиях измельчения и кондиционирования, и дитиофосфата, поступающего на первую стадию флотации в составе смеси с маслорастворимыми сульфонатами щелочноземельных металлов.

Экспериментально установлено, что при температуре смешивания маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов с дитиофосфатами менее 10°С, снижается эффективность действия указанных реагентов, входящих в состав смеси, причем потери цветных и драгоценных металлов с отвальными хвостами выше, чем в способе-прототипе. При повышении температуры более 60°С активность дитиофосфата снижается, что приводит к резкому увеличению расхода данного реагента и к снижению избирательности действия соединения из реагентов, полученных в результате смешивания маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов с дитиофосфатами, в результате чего заметно снижается качество коллективного концентрата.

Опытным путем, с учетом минерально-структурных и гранулометрических характеристик исходного сырья и кондиций на флотоконцентраты, установлено, что массовое отношение в смеси маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов и соединения из группы дитиофосфатов, равное 1:(30-250), является оптимальным для последующей флотации сульфидов. За пределами указанного соотношения технологические показатели снижаются. Так, при соотношении более 1:30 увеличивается выход (количество) коллективного концентрата, но содержание в нем ценных компонентов снижается. При соотношении менее 1:250 увеличиваются потери ценных компонентов с отвальными хвостами. Для предотвращения снижения качественных показателей флотационного процесса требуется значительно повысить расход дитиокарбоната, подаваемого в измельчение и кондиционирование руды перед первой стадией флотации.

Также необходимо создание во флотационной пульпе определенного соотношения между дитиокарбонатом (бутиловым ксантогенатом калия) и дитиофосфатом (бутиловым аэрофлотом натрия), которое обеспечивает получение стабильной флотационной пены требуемого качества для флотационных пульп с содержанием твердого в широком диапазоне (25-40%). Опытным путем установлено, что оптимальным является массовое отношение дитиокарбоната и дитиофосфата, равное (0,5-2,5:1). При массовом отношении менее 0,5:1 снижается количество и минерализация флотационной пены, что приводит к увеличению содержания полезных компонентов в отвальных хвостах, причем потери ценных компонентов с отвальными хвостами на уровне или выше, чем в способе-прототипе. При увеличении массового отношения более 2,5:1 образуется устойчивая, крупнодисперсная пена, в которой присутствуют шламы легкофлотируемых минералов пустой породы, вытесняющие частицы сульфидных минералов, и, как следствие, снижаются содержания и извлечения полезных компонентов в коллективный концентрат.

При проведении исследований установлено, что эффективность собирательного действия смеси реагентов, полученных в результате смешивания при определенных параметрах маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов с дитиофосфатом, сохраняется при изменении содержания твердого в питании первой стадии коллективной флотации в широком диапазоне (от 20 до 40% твердого). Это обусловлено тем, что полученная смесь реагентов обладает способностью образовывать на поверхностях сульфидных минералов цветных металлов и на минеральных формах благородных металлов гидрофобные пленки, одновременно сорбируя на них дитиофосфат, что резко повышает избирательность и эффективность действия применяемой смеси реагентов. Эффективность избирательного действия смеси реагентов, используемых в предлагаемом способе, обусловлена физико-химическими особенностями полученной смеси маслорастворимых сульфонатов и дитиофосфата и химическими процессами, происходящими при ее взаимодействии с компонентами флотационной системы. Ввод маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов обеспечивает создание гидрофобных пленок как на поверхности высокодисперсных, так и грубодисперсных минеральных частиц, при этом одновременно введенный сульфгидрильный собиратель - дитиофосфат позволяет достичь селективного извлечения сульфидов цветных металлов, а также связанных с ними изоморфно и в минеральной форме благородных металлов в пенный продукт. Благодаря этому полученная смесь реагентов обладает избирательным действием как по отношению к полиметаллическим сульфидам, так и к изоморфно связанным с ними металлам платиновой группы, а также к собственным минеральным формам благородных металлов, что способствует выводу в коллективный концентрат даже тонких ошламованных частиц ценных компонентов, находящихся как в обводненных, так и в более плотных пульпах. Поэтому объектами для использования заявляемой смеси реагентов могут являться как сульфидосодержащие материалы с повышенным содержанием тонкодисперсных частиц, так и грубодисперсные полиминеральные сростки и крупные зерна извлекаемых минералов: вкрапленные и медистые руды медно-никелевых месторождений, малосульфидные руды, содержащие изоморфные и минеральные формы благородных металлов и др. материалы.

Дитиокарбонат (бутиловый ксантогенат калия), введенный в голову процесса обогащения, при последующем селективном разделении коллективного концентрата на медный и никелевый, необходимо десорбировать с поверхности сульфидных минералов, т.к. он является сильным собирателем, нарушающим селекцию никелевых и медных минералов. Благодаря наличию во флотационной пульпе дополнительного собирателя - дитиофосфата, возможно снижение количества дитиокарбоната, что приводит к улучшению показателей селективного разделения коллективного концентрата.

Сведения об известности отличительных признаков изобретения: смешивания маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов с дитиофосфатом и применения полученной смеси в качестве нового реагента при флотации медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы, при изучении патентной и научно-технической литературы не выявлены, что свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию "Изобретательский уровень".

Эффективность предлагаемого способа является результатом совокупного действия всех отличительных признаков (режимов смешивания маслорастворимых сульфонатов с дитиофосфатами, их соотношением, соотношением дитиокарбоната и дитиофосфата перед первой стадией флотации).

Способ осуществляют следующим образом:

Исходную сульфидную медно-никелевую руду дробят, подвергают мокрому измельчению и кондиционируют с сульфгидрильным собирателем - дитиокарбонатом. На первую стадию флотации в пульпу вводят маслорастворимые сульфонаты щелочноземельных металлов, смешанные с дитиофосфатом, и вспениватель. Затем, постадийно, флотационными методами выделяют сульфиды в пенные продукты, а минералы пустой породы - в хвосты. Причем, перед введением на первую стадию флотации, маслорастворимые сульфонаты щелочноземельных металлов смешивают с соединением из группы дитиофосфатов при температуре от 10 до 60°С, при массовом отношении маслорастворимых сульфонатов и дитиофосфата 1:(30-250). Затем, во флотационной пульпе массовое отношение дитиокарбоната и дитиофосфата поддерживают равным (0,5-2,5):1. При этом содержание твердого во флотационной пульпе составляет от 25 до 40%.

В качестве дитиокарбоната могут быть использованы различные ксантогенаты: бутиловый, амиловый, изобутиловый, изопропиловый; в качестве дитиофосфата - различные аэрофлоты: диалкил- или диарилдитиофосфаты. Маслорастворимые сульфонаты щелочноземельных металлов и продукты их содержащие характеризуются высоким индексом вязкости, в связи с чем предусмотрено предварительное смешивание сульфоновых продуктов с органическими разбавителями - низкокипящими нефтяными дистиллятами (бензин, керосин, дизельное топливо), а также смесями дистиллятных и остаточных нефтепродуктов, например, моторные топлива. Сульфонаты или их смеси с разбавителями используют в виде водных эмульсий, например, в виде водной эмульсии с раствором дитиофосфата.

Продукты флотации подвергают объемно-весовым измерениям, опробуют и анализируют на содержания цветных и благородных металлов. По результатам измерений и анализов рассчитывают материальный баланс технологического процесса.

Результаты конкретных примеров использования предлагаемого способа приведены в таблице.

Эксперименты проводили на пробе руды текущей переработки Норильской обогатительной фабрики, являющейся смесью вкрапленных и медистых руд. Состав пробы руды (%): никель - 0,53-0,55, медь - 1,20-1,22, сера - 5,0-5,15, железо - 12,0-12,7, кобальт - 0,022-0,023, сумма платиновых металлов - 6,23-6,25 г/т. Содержание твердого во флотационной пульпе в аналоге и прототипе составляло 40%, что является оптимальным для флотации данного типа руд.

Пример 1 - реализация способа-аналога

Навеску руды измельчали до крупности 50% содержания класса менее 0,074 мм в присутствии сульфгидрильного собирателя дитиокарбоната (бутилового ксантогената калия, расход которого составлял 90 г/т руды) и кондиционированную пульпу загружали во флотационную лабораторную машину механического типа вместимостью 1,5 л и перед первой стадией флотации в пульпу вводили дитиофосфат (бутиловый аэрофлот натрия, расход - 60 г/т руды) и вспениватель Т-80 и проводили последовательно первую и вторую стадии флотации, выделяя в пенный продукт коллективный концентрат, а в камерный продукт - отвальные хвосты. Результаты опыта приведены в таблице. Извлечение в коллективный концентрат составило: никеля - 68,75%, меди - 80,0%, металлов платиновой группы (МПГ) - 69,3%. Выход коллективного концентрата составил 8,5%, при содержании в нем никеля - 4,449%, меди - 11,294%, МПГ - 50,956 г/т, отвальные хвосты при этом содержат никеля - 0,188%, меди - 0,262%, МПГ - 2,097 г/т.

Пример 2 - реализация способа-прототипа

Навеску исходной руды, измельченной до крупности 50% класса менее 0,074 мм в присутствии дитиокарбоната - бутилового ксантогената (расход 130 г/т), и в кондиционированном виде загружали во флотационную машину (параметры оборудования такие же, как в примере 1), добавляя перед первой стадией флотации вспениватель Т-80 и подготовленную тонкодисперсную водную эмульсию, содержащую 0,25 мас.% сульфоната кальция, растворенного в дизельном топливе (присадки ДП-4). Массовое соотношение сульфоната кальция к бутиловому ксантогенату во флотационной пульпе составляло 0,05:1. После проведения флотационного опыта по 2-стадиальной схеме (аналогичной примеру 1) в пенном продукте получен коллективный концентрат, а камерный продукт - отвальные хвосты. Из результатов, приведенных в таблице, следует, что извлечение ценных компонентов в коллективный концентрат составило, %: никеля - 68,84, меди - 79,44, МПГ - 69,29%. Коллективный концентрат содержит никеля - 4,323%, меди - 11,085%, МПГ - 68,84 г/т.

Пример 3 - предлагаемый способ при пониженном содержании твердого до 25% во флотационной пульпе

Состав руды, оборудование, используемые реагенты - бутиловый ксантогенат, бутиловый аэрофлот, Т-80 и содержание сульфоната кальция в водной эмульсии, измельчение и кондиционирование руды такие же, как в примерах 1 и 2. Отличия состоят в том, что в цикл первой стадии коллективной флотации вводят смесь водных растворов сульфоната кальция с бутиловым аэрофлотом (дитиофосфатом), полученную при температуре 20°С, при этом массовое соотношение сульфоната кальция и бутилового аэрофлота составило 0,010:1, а массовое отношение бутилового ксантогената к бутиловому аэрофлоту во флотационной пульпе составляло 1,5:1. Использование выбранного реагентного режима при указанных соотношениях обеспечило получение высокого уровня целевого извлечения цветных металлов и МПГ в коллективный концентрат даже из флотационной пульпы с пониженным содержанием твердого: никеля - 71,28%, меди - 82,72%, МПГ - 71,05%. При этом и качество коллективного концентрата по сравнению с прототипом значительно улучшилось, содержания металлов составило: никеля - 4,78%, меди - 12,105%, МПГ - 53,981 г/т.

Пример 4 - предлагаемый способ при содержании твердого во флотационной пульпе 40%

Состав руды, оборудование, применяемые реагенты, режимы их смешивания и соотношения во флотационной пульпе такие же, как в примере 3. Отличием является только процентное содержание твердого во флотационной пульпе. Полученный при этом уровень целевого извлечения металлов в коллективный концентрат превышает результаты, полученные в прототипе, и составляет: никеля - 71,85%, меди - 83,27%, МПГ - 72,27%. Качество коллективного концентрата при этом так же значительно улучшилось, содержания металлов составили: никеля - 4,91%, меди - 12,88%, МПГ - 57,18 г/т.

Примеры 5 и 6 - предлагаемый способ

Состав руды, оборудование, измельчение, кондиционирование, содержание твердого во флотационной пульпе, используемые реагентные режимы, соотношение реагентов такие же, как в примере 4. Отличиями являются граничные значения температуры смешивания водных растворов сульфоната кальция и бутилового аэрофлота перед подачей во флотационную пульпу, равные 10 и 60°С. Полученный при этом уровень целевого извлечения металлов в коллективный концентрат сохраняется выше, чем в способе-прототипе, и составляет: по никелю - 70,92-71,5%, по меди - 81,7-81,75%, по МПГ - 70,09-70,43%. Содержание металлов в коллективном концентрате так же сохранилось выше, чем в способе-прототипе, и составило: никеля - 4,97-4,65%, меди - 12,84-11,87%, МПГ - 56,74-52,24 г/т.

Примеры 7, 8 предлагаемого способа

Оборудование, условия измельчения, кондиционирования, флотации и реагентные режимы такие же, как в примере 4. Отличия состоят в том, что смесь реагентов сульфоната кальция с бутиловым аэрофлотом готовили при температуре 8 и 65°С, т.е. за пределами предлагаемых значений. При данных температурных режимах приготовления смеси реагентов полученный уровень извлечений металлов в коллективный концентрат ниже, чем в прототипе, что обусловлено снижением эффективности действия смеси сульфоната кальция с бутиловым аэрофлотом. Извлечение в коллективный концентрат составило, %: никеля - 67,61-67,93, меди - 78,0-78,68, МПГ - 68,41-69,1, при этом содержания металлов в коллективном концентрате снизились по сравнению с примером 4 и составили: никеля - 4,47-4,25%, меди - 11,59-10,91%, МПГ - 68,41-69,1%.

Примеры 9, 10 предлагаемого способа

Оборудование, условия измельчения, кондиционирования, флотации и применяемые реагенты такие же, как в примере 4. Отличиями являются соотношения сульфоната кальция с бутиловым аэрофлотом в приготовляемой смеси, равные 1:30=0,033 и 1:250=0,004 и являющиеся граничными значениями соотношений указанной смеси реагентов. При указанных соотношениях смеси реагентов, подаваемых в первую стадию флотации, полученные результаты выше, чем в способе прототипе как по уровню извлечений металлов в коллективный концентрат, так и по содержаниям металлов в нем. Получен коллективный концентрат с извлечениями в него никеля - 69,4-69,6%, меди - 80,84-80,7%, МПГ - 70,94-70,5%, содержащий 4,308 - 4,422% никеля, 11,15-11,393% меди и 50,8-51,838 г/т МПГ.

Примеры 11, 12 предлагаемого способа

Оборудование, условия измельчения, кондиционирования и флотации, используемые реагенты такие же, как в примере 4. Отличиями являются соотношения сульфоната кальция с бутиловым аэрофлотом в используемой при флотации смеси реагентов и выходящие за границы предлагаемого соотношения: 1:25=0,04 (пример 11) и 1:300=0,003 (пример 12). Полученные при данных условиях показатели флотации снижаются и становятся ниже, чем в прототипе, что обусловлено снижением избирательности и эффективности действия смеси реагентов. Получен коллективный концентрат при извлечении в него никеля 67,13-66,78%, меди - 78,93-77,95%, МПГ - 68,3-67,57% и содержащий 3,88-4,807% никеля, 10,13-12,47% меди, 45,7-56,22 г/т МПГ.

Примеры 13, 14 предлагаемого способа

Оборудование, условия измельчения, кондиционирования, флотации и реагентные режимы такие же, как в примере 4. Отличиями являются граничные значения соотношений бутилового ксантогената и бутилового аэрофлота, создаваемые во флотационной пульпе и равные 0,5:1 (пример 13) и 2,5:1 (пример 14), Полученные при указанных расходах реагентов технологические показатели флотации сохраняются выше, чем в способе-прототипе. Извлечения металлов в коллективный концентрат составили: никеля - 69,17-71,81%, меди - 79,26-80,73%, МПГ - 69,4-70,03%, при содержании в нем 4,5-4,4% никеля, 11,67-11,2% меди и 53,136 - 50,6 г/т МПГ.

Примеры 15, 16 предлагаемого способа

Оборудование, условия измельчения, кондиционирования, флотации и применяемые реагенты такие же, как в примере 4. Отличиями являются значения соотношений между бутиловым ксантогенатом и бутиловым аэрофлотом во флотационной пульпе, выходящие за пределы предлагаемого соотношения: 0,3:1 (пример 15) и 3,0:1 (пример 16). Полученный при этом уровень целевого извлечения металлов в коллективный концентрат значительно ниже, чем в способе-прототипе, и составляет, %: никеля – 65,93–67,96%, меди – 73,33-78,6%, МПГ – 64,24-68,66%. Содержания металлов в коллективном концентрате составляют: 4,45-4,099% никеля, 11,0-10,56% меди, 50,11-47,87 г/т МПГ.

Формула изобретения

Способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий измельчение и кондиционирование руды в присутствии сульфгидрильного собирателя - дитиокарбоната, введение в первую стадию флотации маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов и вспенивателя и постадийное выделение сульфидов меди и никеля в пенный продукт, а минералов пустой порды - в отвальные хвосты, отличающийся тем, что перед введением на первую стадию флотации маслорастворимые сульфонаты щелочноземельных металлов смешивают с соединением из группы дитиофосфатов при температуре 10-60°С при массовом отношении маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов и соединения из группы дитиофосфатов 1:(30-250), при этом массовое отношение дитиокарбоната и дитиофосфата во флотационной пульпе поддерживают равным (0,5-2,5):1.