Способ обогащения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд

Способ обогащения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд

Реферат

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом пенной флотации, в частности к флотационному разделению никель-пирротиновых продуктов, получаемых при обогащении медно-никелевых пирротинсодержащих руд, и может быть использовано для других материалов, содержащих сульфиды цветных металлов и пирротин.

Известен способ обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий измельчение исходной руды до содержания в пульпе класса крупности менее 0,045 мм 80÷83%, последовательное 3-стадийное флотационное выделение пентландита из камерного пирротинсодержащего промпродукта цикла селективной медной флотации. В известном способе пирротинсодержащий промпродукт обрабатывают щелочной солью дитиокарбаминовой кислоты (карбаматом МН) в известковой среде (рН 10,5 ед.), кондиционируют с бутиловым ксантогенатом и вспенивателем, после чего проводят три стадии флотации: никелевую, никель-пирротиновую и перечистную. В результате флотации получают 3 целевых пентландитсодержащих продукта: богатый никелевый концентрат, "рядовой" пирротиновый концентрат и никелевую "головку". Селективный никелевый концентрат объединяют с никелевой "головкой" и полученную смесь направляют в цикл пирометаллургического производства. При этом в цикле никелевой флотации (на первой стадии выделения пентландита) для аэрирования пульпы используют технический азот или воздух (Рыбас В.В., Иванов В.А., Волков В.И. и др. // Цветные металлы. - 1995. - №6. - С.37÷39).

Недостатком известного способа является то, что породные минералы, сопровождающие исходную руду, выводятся на заключительной стадии технологической схемы обогащения после проведения медной, никелевой, пирротиновой флотации. Следствием этого является необходимость измельчения всей массы руды перед ее обогащением до крупности 80÷83% класса менее 0,045 мм. Такое тонкое измельчение руды непосредственно в голове процесса приводит к высокому выходу труднофлотируемых шламистых классов легкоизмельчаемых сульфидов - халькопирита и пентландита. Это вызывает повышенный уровень безвозвратных потерь цветных и драгоценных металлов в составе ошламованных частиц с отвальными хвостами технологии обогащения.

Другим недостатком известного способа является громоздкость и нерациональность технологической схемы, в которой "головка", выделяемая из пирротинового продукта, смешивается с богатым никелевым концентратом, вызывая тем самым снижение его качества и ухудшая показатели металлургического передела. Содержащийся в "головке" пирротин обусловливает дополнительные выбросы диоксида серы при окислительной плавке никелевого концентрата, что ухудшает экологические показатели переработки медно-никелевой руды. Одновременно с этим увеличивается расход флюса и кислорода в металлургическом цикле, а также выход отвальных шлаков металлургического производства и соответственно возрастает уровень потерь ценных компонентов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности признаков и достигаемому результату является способ обогащения сульфидных медно-никелевых руд, в котором минералы меди выделяют в голове процесса в присутствии собирателя и вспенивателя в готовый медный концентрат, после чего проводят коллективную флотацию сульфидных минералов с получением пирротин-пентландитового концентрата и выводом породных хвостов. При этом измельчение исходной руды ведут до содержания в пульпе 55÷70% класса крупности менее 0,045 мм и перед медной флотацией проводят аэрацию пульпы. Коллективную флотацию осуществляют в слабощелочной среде (рН 8,5÷9,5 ед.) в присутствии органической серосодержащей добавки (ДП-4) и собирателей: дитиокарбамата, ксантогената и дитиофосфата. Последующее селективное разделение пентландита и пирротина производится в щелочной среде, создаваемой путем обработки пульпы известью (до рН 10,3÷10,5 ед.), при добавке дитиокарбамата, являющегося в данном интервале рН депрессором малоникелистого пирротина. В результате обогащения руды в известном способе получают готовый никелевый концентрат и пирротинсодержащий продукт. Из этого продукта при добавлении ксантогената и дитиокарбамата выделяют готовый пирротиновый концентрат и бедный пирротиновый продукт (И.Н.Храмцова, А.А.Яценко, П.М.Баскаев, Н.Г.Кайтмазов, И.В.Волянский, В.В. Гоготина // Цветные металлы. - 2001. - №6. - С.39-40) - прототип.

Важным достоинством прототипа в сравнении со способом-аналогом является то, что предлагаемая схема предусматривает формирование промежуточного продукта - коллективного никель-пирротинового концентрата. Этот принципиальный момент обеспечивает возможность вывода породных компонентов в отвальные хвосты до получения селективных никелевого и пирротинового концентратов. Данная отличительная особенность схемы позволяет осуществить более грубый помол исходной руды (содержание 55÷70% класса крупности менее 0,045 мм), что обеспечивает существенное снижение тонких (менее 0,010 мм) труднофлотируемых частиц сульфидных минералов, образующихся на стадии пульпоподготовки. Оптимальная тонина помола исходного сырья обеспечивает достижение более высоких качественно-количественных показателей обогащения медно-никелевой руды.

Недостатком известного способа является относительно низкая контрастность флотационных свойств разделяемых минералов - пентландита и пирротина - на стадии их селекции.

Близость флотационных свойств пентландита и пирротина в коллективном никель-пирротиновом концентрате, осложняющая процесс разделения этих минералов, обусловлена, с одной стороны, особенностями физико-химических свойств сульфидов и структуры минеральных комплексов, с другой - окислительным характером флотационной среды в результате ее насыщения кислородом воздуха при аэрации.

Согласно существующим представлениям (Горячкин В.И., Китай А.Г., Петухов В.Н. и др. "Особенности распределения серы и железа по продуктам окислительного автоклавного выщелачивания пирротинсодержащих концентратов". - Сборник трудов №41. - М.: Гинцветмет, 1976. - с.49-59), пирротин в водной среде при умеренных температурах окисляется по схеме, включающей протекание двух параллельных реакций:

Общая суммарная реакция описывается уравнением:

Образование на поверхности частиц пирротина пленки элементарной серы в результате гидрофобизации минеральной поверхности обеспечивает высокую флотационную активность пирротинсодержащих частиц.

Сульфат Fe²⁺, образующийся по реакциям (1) и (3), окисляется с последующим гидролизом:

Важной особенностью окисления сульфидных минералов при флотации медно-никелевых пирротинсодержащих руд является следующее:

- кинетика окисления сульфидов существенно различна. Хорошо известно, что по убыванию скоростей окисления железа и серы кислородом сульфидные минералы образуют ряд: гексагональный пирротин, моноклинный пирротин, пентландит, борнит, халькопирит, кубанит, талнахит, пирит (Шнеерсон Я.М., Митенков Г.А., Ивановский В.В. // Журнал прикладной химии, 1974, т.48, вып.7, с.1896). Пирротины окисляются значительно быстрее и легче, чем другие сульфиды, составляющие основу медно-никелевых руд, в частности значительно быстрее, чем пентландит;

- процесс окисления сульфидов протекает по двум различным механизмам. Пирротин в основном окисляется с образованием элементарной серы и переходом железа в раствор по реакциям (1) и (3). В результате окисления и гидролиза железо вновь переходит в твердое состояние по реакции (4) с образованием рентгеноаморфного гидроксида и в меньшей степени - основного сульфата. Активный рентгеноаморфный гидроксид железа в дальнейшем превращается в структурно-свободные зерна гетита (FeOOH), гематита (Fe₂О₃·xH₂О) и неактивного оксида;

- сложные многокомпонентные сульфидные минералы (пентландит - NiFeS₂ и халькопирит - CuFeS₂) окисляются в основном не по гидролитическому механизму, а в результате процесса прямого взаимодействия сульфидов с кислородом, протекающего по механизму многоступенчатых топохимических превращений. При этом кислород, продиффундировавший в зерно сульфида, замещает в нем серу, окисляя железо до трехвалентного состояния. Элементная сера при этом практически не образуется. Продукты окисления - гетит и гидратированные оксиды железа - остаются и закрепляются на коррозированных зернах сульфидов, образуя микроагрегаты. Процесс окисления сульфидов в этом случае можно описать следующими уравнениями реакций:

В присутствии свободного гидроксида кальция ионы никеля и меди осаждаются в виде основных сульфатов (схематично):

Образование на поверхности частиц пентландита и халькопирита ассоциированных пленок, состоящих из гидроксидов железа и основных медно-никелевых сульфатов, делает поверхность гидрофильной, а частицы - труднофлотируемыми.

Таким образом, пирротин-пентландитовые сростки, подвергнутые кислородной коррозии на головных операциях флотационной схемы, имеют отчетливо выраженную дифильную поверхность. Со стороны пирротина они покрыты пленкой элементной серы, а со стороны пентландита - гидрофильной пленкой оксидов или основных сульфатов железа. Такие частицы изначально имеют неблагоприятные для флотационного разделения физико-химические свойства поверхности. В частности, сростки, поверхность которых обогащена пирротином, покрытым пленкой серы, обладают высокой флотоактивностью. Такие сростки при флотации извлекаются в концентрат, вызывая его "разубоживание" железом и серой пирротина. В то же время сростки, обогащенные пентландитом, корродированным по механизму твердофазных превращений, покрыты гидрофильными пленками оксидов и основных сульфатов железа. Вполне очевидно, что такие сростки останутся в камерном продукте селективной флотации и в дальнейшем перейдут в пирротиновый концентрат и отвальные хвосты.

В целях повышения контрастности флотационных свойств пентландита и пирротина, необходимой для их эффективного разделения в процессе селективной флотации, требуется направленное химико-энергетическое воздействие на минеральные комплексы с учетом природы новообразованных продуктов, покрывающих поверхность частиц. Более точно необходимо осуществить инверсию гидрофильно-гидрофобных свойств поверхности пирротин-пентландитовых сростков для обеспечения эффективного извлечение богатых по пирротину сростков в камерный продукт, а богатых по пентландиту (бедных по пирротину) сростков - в концентрат. При этом необходимо материал обработать таким образом, чтобы:

- поверхность частиц пирротина приобрела гидрофильные свойства;

- поверхность частиц пентландита и халькопирита сделалась максимально гидрофобной.

Попутно необходимо решить вопрос максимального раскрытия полиминеральных (пентландит-пирротиновых, пентландит-халькопирит-пирротиновых) сростков, избежав при этом переизмельчения материала (образования большого количества труднофлотируемых шламов).

В способе-прототипе из-за отсутствия направленного химико-энергетического воздействия на поверхность частиц минеральных комплексов поверхность частиц, обогащенных пентландитом, покрывается преимущественно пленками гидроксидов железа, придающими ей гидрофильные свойства, а поверхность частиц, обогащенных пирротином - преимущественно гидрофобными пленками элементной серы. Кроме того, материал частично представлен тончайшими сростками пентландита и пирротина, что также затрудняет их эффективное выделение в одноименные концентраты. В известном способе регламентные качественно-количественные показатели достигаются за счет высокого расхода дорогостоящих реагентов. При этом значительная часть пирротина извлекается в никелевый концентрат, снижая его качество. Металлургическая переработка такого концентрата осложнена повышенным образованием диоксида серы в отходящих газах и значительным выходом отвальных шлаков. Это существенно повышает затраты на очистку отходящих газов от диоксида серы и увеличивает безвозвратные потери цветных и драгоценных металлов с отвальными шлаками.

Кроме этого, одной из причин недостаточной эффективности прототипа является то, что в данном способе не учитывается и соответственно не используется возможность выделения отдельных фракций пентландит-пирротинового концентрата, получаемых на различных стадиях коллективной флотации. Указанные фракции существенно различаются по показателю отношения пентландита к пирротину и требуют раздельной переработки.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества готового никелевого концентрата, выделяемого в технологии обогащения медно-никелевых пирротинсодержащих руд, при одновременном увеличении полноты извлечения в него цветных и драгоценных металлов, а пирротина - в пирротиновый концентрат и отвальные хвосты.

Техническим результатом от использования изобретения является снижение выбросов диоксида серы на тонну производимых металлов, упрощение системы утилизации диоксида серы, повышение производительности по выпуску цветных металлов на головных переделах пирометаллургического производства, а также снижение потерь цветных и драгоценных металлов с отвальными хвостами обогащения и в металлургическом производстве с отвальными шлаками.

Поставленная задача решается тем, что в способе обогащения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд, включающем измельчение, аэрацию пульпы, флотацию минералов меди в присутствии собирателя и вспенивателя, последующее флотационное выделение в слабощелочной среде пирротин-пентландитового концентрата с выводом породных хвостов, обработку пирротин-пентландитового концентрата депрессором пирротина в щелочной среде и последующее селективное выделение пентландита и пирротина в целевые концентраты, согласно изобретению выделение пирротин-пентландитового концентрата осуществляют стадиально, с получением одного пирротин-пентландитового концентрата с низким отношением, а другого концентрата - с высоким отношением пентландита к пирротину, при этом концентрат с низким отношением пентландита к пирротину разделяют методом гидравлической классификации на тонкодисперсную и песковую фракции, причем полученную песковую фракцию подвергают механохимической активации, которую проводят в щелочной среде при рН 9÷11 ед., температуре 35÷60°С и значении удельного расхода энергии 5÷50 кВт·ч на тонну обрабатываемого материала, после чего активированную песковую и тонкодисперсную фракции классификации смешивают, полученную смесь кондиционируют с реагентами при непрерывном перемешивании и направляют на селективную флотацию, выделяемый при этом черновой пентландитовый концентрат и пирротин-пентландитовый концентрат с высоким отношением пентландита к пирротину подвергают совместной перечистке флотацией с получением готового никелевого концентрата.

Другим отличием способа является то, что механохимическую активацию песковой фракции классификации проводят в шаровой мельнице.

Следующее отличие способа состоит в том, что в качестве реагента, обеспечивающего щелочную среду при механохимической активации, используют оксиды, гидроксиды и другие соединения щелочных и/или щелочноземельных металлов, а также их сложные соли, выделяющие при взаимодействии с водой свободные гидроксил-ионы.

Еще одно отличие способа заключается в том, что в качестве реагента, обеспечивающего щелочную среду при механохимической активации, используют гидроксид и/или оксид кальция в свободном или химически связанном состоянии.

Другое отличие способа заключается в том, что в качестве химически связанного оксида кальция используют двух- и/или трехкальциевые силикаты.

Следующим отличием способа является то, что двух- и/или трехкальциевые силикаты используют в составе белитового шлама и/или портландцементного клинкера, и/или других продуктов, их содержащих.

Экспериментально установлено, что добиться поставленной цели можно путем гидрохимической обработки материала в условиях "скальпирующего" измельчения, обеспечивающего сочетание щелочного воздействия и механического обновления поверхности сульфидных минералов.

Обнаруженный эффект возникновения контрастной флотоактивности у коррелированных пирротин-пентландитовых сростков, проявившийся в результате инверсии гидрофильно-гидрофобных свойств их поверхности, является неожиданным и может быть пояснен, исходя из следующих представлений.

При введении в пульпу коллективного пирротин-пентландитового концентрата какого-либо щелочного соединения, например гидроксида кальция, он вступает во взаимодействие с пленками элементарной серы, образованной на поверхности пирротина в результате его окисления на предшествующих стадиях обогащения. Процесс протекает с образованием сульфид-ионов (в форме полисульфид- и гидросульфид-ионов) по следующим суммарным уравнениям реакций:

В результате реакций (9) и (10) элементная сера, покрывающая тонкой каймой поверхность пирротина, растворяется и обнаженная поверхность приобретает выраженные гидрофильные свойства. В еще большей степени гидрофильность частиц пирротина усиливается в результате избирательного осаждения на ней активного новообразованного гипса, являющегося продуктом взаимодействия извести с элементной серой по реакции (9) и содержащимися в жидкой фазе пульпы сульфат-ионами:

При этом поверхность пирротина блокируется от прямого контакта с пузырьком воздуха, вследствие чего образования флотокомплекса не происходит.

Образовавшиеся по реакциям (9) и (10) сернистые соединения кальция: полисульфиды - CaS_n, гидросульфиды - Ca(HS)₂ и тиосульфаты - CaS₂O₃, играют роль сульфидирующего агента по отношению к новообразованным оксидам железа, ассоциированным с поверхностью пентландита.

Механизм сульфидизации оксидов железа схематично может быть представлен в виде группы следующих реакций:

Наряду с реакциями (12)÷(14) возможно протекание процессов сульфидирования и иных форм оксидов с образованием сложных смешанных сульфидов, а также сульфидирование основных сульфатов никеля и меди, образовавшихся в результате реакций окисления первичных сульфидов (7) и (8).

Формирование на поверхности частиц пентландита пленки, состоящей из активных вторичных сульфидов, возвращает поверхности корродированных минералов первоначальную гидрофобность, в результате чего частицы ценных компонентов вновь приобретают флотоактивность.

Кроме этого, при изучении кинетики коллективной флотации было установлено, что пирротин-пентландитовые концентраты, выделяемые в различных точках по фронту процесса, заметно отличаются по величине отношения пентландита к пирротину. Отмечена следующая закономерность. В довольно короткий начальный период коллективной флотации в пенный продукт извлекается основное количество флотоактивных частиц пентландита при умеренном соизвлечении пирротина (пирротин-пентландитовый концентрат с высоким отношением пентландита к пирротину). Последующий же период флотации характеризуется "растянутым" во времени процессом. При этом отношение пентландита к пирротину в получаемом пенном продукте заметно снижается как в результате уменьшения содержания пентландита в обрабатываемой пульпе, так и вследствие увеличения доли труднофлотируемых сростков пентландита с пирротином, пассивированных продуктами кислородной коррозии сульфидов. Выделенный на последней стадии концентрат (пирротин-пентландитовый концентрат с низким отношением пентландита к пирротину) содержит большое количество активированного пирротина покрытого пленками серы.

При объединении постадийно выделенных пирротин-пентландитовых концентратов в единый коллективный концентрат происходит смешение продуктов, обладающих различной флотационной активностью. Это является нерациональным, поскольку концентрат первого периода флотации сразу после перечистки превращается в высококачественный никелевый концентрат, в то время как концентрат второго периода коллективной флотации требует проведения механохимической активации.

В предлагаемом способе на стадии коллективной флотации получают два концентрата:

- первый пирротин-пентландитовый концентрат - с высоким отношением пентландита к пирротину, выделенный в первые 10-20 минут процесса (представлен в основном флотоактивными частицами пентландита);

- второй пирротин-пентландитовый концентрат - с низким отношением пентландита к пирротину (представлен в основном труднофлотируемым пентландитом и флотоактивным пирротином).

Во избежание снижения флотоактивности пентландита, содержащегося в первом никель-пирротиновом концентрате, данный продукт направляют непосредственно на перечистную операцию.

Второй пирротин-пентландитовый концентрат (с низким отношением пентландита к пирротину) разделяют методом гидравлической классификации на тонкодисперсный продукт и песковую фракцию. Проведение предварительной классификации концентрата необходимо, прежде всего, во избежание ошламования тонких классов материала. Кроме того, исследования показали, что тонкодисперсный продукт классификации преимущественно представлен частицами, обогащенными пентландитом, поверхность которых в основном свободна от гидрофильных пленок. Поэтому в предлагаемом способе механохимической активации подвергают только песковую фракцию классификации.

В результате механохимической активации попутно с обновлением поверхности минералов происходит десорбция собирателя. В результате этого в операции последующего кондиционирования пульпы депрессор пирротина беспрепятственно сорбируется свежеобнаженной поверхностью целевого минерала, в условиях полного отсутствия конкуренции реагентов.

Качественно-количественные характеристики выделяемого никелевого концентрата определяются двумя факторами: текущей ценой на никель и требованиями экологического характера. Технические возможности предлагаемого способа позволяют гибко регулировать качество никелевого концентрата, настраивая глубину вывода пирротина в пирротиновый концентрат и отвальные хвосты при минимальных потерях ценных компонентов.

Установлено также, что практическое достижение одновременно двух целей - пассивации пирротина и активации пентландита возможно. Инверсия гидрофильно-гидрофобных свойств минеральных сростков достигается в результате механохимической активации исходного материала при определенном сочетании параметров обработки: температуре, щелочности пульпы, удельной энергии механического воздействия. При этом каждый из указанных параметров в отдельности не обеспечивает достижение высоких результатов обогащения во всем диапазоне изменения его величины. Только сочетание указанных параметров в определенном диапазоне их значений обеспечивает синергетический эффект, проявляющийся в возможности получения высококачественного никелевого концентрата, характеризующегося минимальным отношением пентландита к пирротину или (S)/(Ni), при минимальном уровне перехода цветных и драгоценных металлов в камерный продукт никелевой флотации.

Экспериментально доказано, что в качестве реагента, обеспечивающего щелочную среду при механохимической активации, эффективно могут быть использованы оксиды, гидроксиды и другие соединения щелочных и/или щелочноземельных металлов, а также их сложные соли, выделяющие при взаимодействии с водой свободные гидроксил-ионы. В проведенных исследованиях были проверены: оксид кальция, гидроксид кальция, оксид магния, техническая известь, доломитовая известь, едкий натр, едкий кали, техническая сода. Кроме того, были испытаны сложные соли кальция - двух- и трехкальциевые силикаты: белит (β-2CaO·SiO₂) и алит (3CaO·SiO₂). Также были проведены исследования с добавлением в процесс механохимической активации технических продуктов, содержащих двух- и трехкальциевые силикаты: белитовый шлам и портландцементный клинкер.

Низшие кальциевые силикаты (nCaO·SiO₂) в различных системах проявляют себя двойственно. Так, например, белит (β-2CaO·SiO₂), составляющий основу белитового шлама (БШ), в одной реакционной системе с более основными соединениями (3CaO·SiO₂; СаО_акт) в обычных условиях практически не подвергается гидролитическому разложению, а лишь гидратируется:

В то же время в бинарной системе "БШ - вода" при нагревании двухкальциевый силикат частично гидролизуется с выделением свободного гидроксида кальция:

Алит, являющийся основным компонентом портландцементного клинкера, гидролизуется более активно, чем белит.При этом также происходит образование свободного гидроксида кальция

который в результате диссоциации выделяет свободные гидроксил-ионы. Взаимодействие образующегося гидроксида кальция с элементной серой, ассоциированной с поверхностью пирротина, протекает по уравнениям реакций (9) и (10). Последующая цепочка возможных взаимодействий описана уравнениями (12)-(14).

В нормальных условиях гидратация кальциевых силикатов уже в начальном периоде взаимодействия с водой тормозится силикатно-гелевыми продуктами гидратации, создающими на поверхности частиц первичных силикатов значительное диффузионное сопротивление молекулам воды. В результате формирования оболочки из гидросиликатов кальция, покрывающей зерна исходного минерала, гидратация кальциевых силикатов и выделение свободного Са(ОН)₂ сильно растягивается во времени, даже при высокоразвитой поверхности БШ и портландцемента. По этой причине белит и алит проявляют себя как щелочные реагенты "мягкого" (длительного) действия. Исследование динамики концентрации гидроксил-ионов в реальных флотационных системах показало, что совместная обработка песковой фракции классификации пирротин-пентландитового концентрата и двух-трехкальциевых силикатов в условиях механохимического воздействия обеспечивает достаточно высокую кинетику гидратации связанного оксида кальция с интенсивным генерированием свободного Са(ОН)₂.

Сведения об использовании предлагаемого технического решения при флотации пентландита из пирротинсодержащих материалов при изучении научно-технической и патентной литературы не выявлены, что свидетельствует о соответствии заявляемого способа критерию "Изобретательский уровень".

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную медно-никелевую пирротинсодержащую руду измельчают до содержания 55÷75% класса крупности менее 0,045 мм с использованием оборотной воды при отношении Т:Ж=2:1. Полученную пульпу аэрируют в присутствии собирателя в течение 20 мин. Флотацией, проводимой в присутствии собирателя и вспенивателя, выделяют минералы меди в пенный продукт - черновой медный концентрат. Этот концентрат перечищают в присутствии неорганического депрессора (бисульфита натрия), в результате чего получают готовый медный концентрат. Камерный продукт медной флотации поступает в цикл коллективной флотации. Первую стадию коллективной пирротин-пентландитовой флотации проводят при подаче ДП-4 (20 г/т) и собирателей: дитиокарбамата (100 г/т) и ксантогената (20 г/т). В результате первой стадии выделяют пирротин-пентландитовый концентрат с высоким отношением пентландита к пирротину. Вторую стадию коллективной пирротин-пентландитовой флотации проводят при подаче ксантогената (140 г/т) и дитиофосфата (30 г/т). Последний может быть заменен вспенивателем. Задачей второй стадии является выделение всех оставшихся сульфидных минералов в пенный продукт и вывод породных компонентов (породных хвостов) камерным продуктом. На этой (второй) стадии получают пирротин-пентландитовый концентрат с низким отношением пентландита к пирротину. Концентрат второй стадии коллективной флотации классифицируют по классу 0,045 мм методом гидравлической классификации с получением тонкодисперсной и песковой фракции. Песковую фракцию подвергают механохимической активации, например, в шаровой мельнице, в щелочной среде при рН 9÷11 ед., создаваемой добавкой щелочного реагента, и температуре 35÷60°С. Активацию проводят при значении удельного расхода энергии 5÷50 кВт·ч на 1 т обрабатываемого материала. Активированный продукт смешивают с тонкодисперсной фракцией классификации. Полученную смесь кондиционируют в присутствии дитиокарбамата (500 г/т) при постоянном перемешивании в течении 10 мин, после чего пентландит флотацией выделяют в пенный продукт. В результате получают черновой пентландитовый концентрат и пирротиновый продукт. Черновой пентландитовый концентрат перечищают совместно с выделенным на первой стадии коллективной флотации пирротин-пентландитовым концентратом, характеризующимся высоким отношением пентландита к пирротину. При этом получают готовый никелевый концентрат. Из пирротинового продукта при подаче собирателей выделяют готовый пирротиновый концентрат и бедный пирротиновый продукт. Готовый никелевый концентрат направляют в пирометаллургическую переработку. Производство металлов и серы из пирротинового концентрата осуществляют по автоклавно - окислительной технологии. Породные хвосты и бедный пирротиновый продукт являются отвальными и подлежат складированию.

Температура пульпы в операции механохимической активации поддерживается за счет тепла, выделяемого в результате трения материала внутри агрегата, а также тепла протекающих при этом экзотермических реакций. Возможен и принудительный подогрев пульпы.

В качестве реагента, обеспечивающего щелочную среду при механохимической активации, возможно использование оксидов, гидроксидов и других соединений щелочных и/или щелочноземельных металлов, а также их сложных солей, выделяющих при взаимодействии с водой свободные гидроксил-ионы, а также гидроксида и/или оксида кальция в свободном или химически связанном состоянии; двух- и/или трехкальциевых силикатов; белитового шлама и/или портландцементного клинкера, и/или других продуктов, их содержащих.

В зависимости от особенностей флотации подача реагентов может быть сосредоточенной или дробной.

Вместо применяемых при флотации реагентов могут быть использованы любые их аналоги, применение которых при современном состоянии уровня техники и технологии позволяет снизить себестоимость обогащения.

Продукты флотации подвергают объемным и весовым измерениям, опробуют и анализируют. По результатам анализов и измерений рассчитывают материальный баланс процесса обогащения.

Предлагаемый способ описан в конкретных примерах и его результат приведен в таблице.

Эксперименты проводили на промышленной медно-никелевой пирротинсодержащей руде, поступающей в переработку на Талнахскую обогатительную фабрику (ТОФ) ЗФ ОАО "ГМК "Норильский никель". Содержание в исходной руде составило, %: никеля - 2,61; меди - 3,90; серы - 24,23; железа - 41,41; Σ МПГ - 9,87 г/т.

Пример 1 (опыт 1 таблицы) - реализация способа-прототипа

Исходную медно-никелевую пирротинсодержащую руду измельчали до содержания 55÷75% класса крупности менее 0,045 мм с использованием оборотной воды ТОФ при отношении Т:Ж=2:1. Полученную пульпу аэрировали в присутствии дитиофосфата (16 г/т) в течение 20 мин. Минералы меди флотацией выделяли в пенный продукт - черновой медный концентрат при подаче дитиофосфата (3 г/т) и соснового масла (5 г/т). Черновой медный концентрат перечищали в присутствии бисульфита натрия (1200 г/т), в результате чего был получен готовый медный концентрат.

Камерный продукт медной флотации поступал в цикл коллективной пирротин-пентландитовой флотации, которую проводили при подаче ДП-4 (20 г/т) и собирателей: дитиокарбамата (100 г/т), ксантогената (190 г/т) и дитиофосфата (30 г/т). При этом были получены пирротин-пентландитовый концентрат и породные хвосты (камерный продукт). Пирротин-пентландитовый концентрат подвергали предварительной щелочной обработке (рН 10,3÷10,5) для депрессии пирротинсульфидов и проводили флотацию пентландита в присутствии дитиокарбамата (500 г/т). В результате этого получили готовый пентландитовый (никелевый) концентрат и пирротиновый продукт, из которого при подаче дитиокарбамата (50 г/т) и бутилового ксантогената (35 г/т) флотацией был выделен готовый пирротиновый концентрат и бедный пирротиновый продукт.

Эффективность флотационного обогащения руды оценивали по химическому составу получаемых продуктов, уровню извлечения цветных и платиновых металлов в никелевый и пирротиновый концентраты, безвозвратным потерям ценных компонентов с отвальными хвостами обогащения.

Результаты опыта приведены в таблице.

Содержание никеля и суммы металлов платиновой группы (Σ МПГ) в готовом никелевом концентрате составило 9,15% и 32,86 г/т, а извлечение - 73,79 и 69,96%, соответственно. При этом отношение серы к никелю находилось на уровне 2,47. Общие хвосты флотации содержали, %: 0,61 никеля; 0,09 меди; 38,66 железа; 18,30 серы; 1,88 г/т Σ МПГ. Потери ценных компонентов с общими хвостами флотации составили, %: 13,60 никеля; 1,28 меди; 11,07 Σ МПГ. В хвосты было выведено 43,88% серы и 54,23% железа.

Пример 2 (опыт 2 таблицы) - реализация способа-прототипа

Способ осуществляли как в примере 1, отличием являлось то, что в данном опыте получение никелевого концентрата осуществлялось со сниженным его выходом, с целью повысить его качество. Получен высококачественный никелевый концентрат, однако сквозное извлечение в него никеля снизилось более чем на 4% и составило 68,68%, снижение извлечения Σ МПГ в концентрат достигло 5%. Данный пример приведен для обеспечения сопоставимости предлагаемого способа и способа-прототипа по качеству готовых никелевых концентратов.

Пример 3 (опыт 3 таблицы) - предлагаемый способ

Состав исходной руды такой же, как в примерах 1 и 2.

Отличие состоит в том, что коллективную пирротин-пентландитовую флотацию проводили в две стадии. При этом первую стадию флотации вели при подаче ДП-4 (20 г/т) и собирателей: дитиокарбамата (100 г/т) и ксантогената (20 г/т). В результате был выделен первый пирротин-пентландитовый концентрат с высоким отношением пентландита к пирротину. Вторую стадию коллективной флотации проводили при подаче ксантогената (140 г/т) и дитиофосфата (30 г/т). В результате второй стадии коллективной флотации были получены: второй пирротин-пентландитовый концентрат, характеризующийся низким отношением пентландита к пирротину, и породные хвосты. Второй пирротин-пентландитовый концентрат классифицировали по классу 0,045 мм с получением тонкодисперсной и песковой фракции. Песковую фракцию подвергали механохимической активации, проводимой в шаровой мельнице при рН 10,5 ед., температуре 45°С и значении удельного расхода энергии 25 кВт·ч на 1 т обрабатываемого материала. Щелочную среду при механохимической активации создавали добавлением в пульпу технической извести. Активированный продукт смешивали с тонкодисперсной фракцией, выделенной при классификации. Полученную смесь кондиционировали в присутствии дитиокарбамата (500 г/т) при постоянном перемешивании в течение 10 мин, после чего проводили селективную флотацию. В результате флотации был получен черновой пентландитовый концентрат и пирротиновый продукт. Черновой пентландитовый концентрат подвергали флотационной перечистке совместно с первым пирротин-