Способ флотационного разделения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд

Способ флотационного разделения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом пенной флотации, в частности к флотационному разделению сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд, и может быть использовано при флотационном обогащении других полиметаллических материалов, содержащих сульфидные минералы меди, никеля и железа.

Известен способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий тонкое измельчение исходной руды, аэрацию пульпы и последовательное выделение флотацией селективных медного, никелевого и пирротинового концентратов. При этом флотационное выделение минералов меди в пенный продукт осуществляют с использованием комплекса реагентов: собирателя, вспенивателя и неорганического модификатора (депрессора). Камерный промпродукт цикла медной флотации, содержащий пентландит, пирротин и минералы пустой породы, обрабатывают в известковой среде (рН=10,5 ед.) щелочной солью дитиокарбаминовой кислоты (карбаматом МН), кондиционируют с собирателем и вспенивателем, после чего проводят три стадии флотации: никелевую, никель-пирротиновую и перечистную. В результате 3-х стадий флотации получают три целевых пентландитсодержащих продукта: селективный никелевый концентрат, "рядовой" пирротиновый концентрат и никелевую "головку", которую объединяют с селективным никелевым концентратом и направляют в переработку на пирометаллургический передел (Рыбас В.В., Иванов В.А., Волков В.И. и др. // Цветные металлы. - 1995. - № 6. - С.37÷39).

Недостатком известного способа является то, что в нем для достижения регламентной "глубины" раскрытия минеральных комплексов требуется весьма тонкое измельчение исходной руды - до содержания 80-83% класса крупности менее 44 мкм. Это вызывает образование во флотационной пульпе большого количества шламов, представленных тончайшими частицами ценных минералов - халькопирита, кубанита и пентландита, которые, неэффективно извлекаясь в концентраты, теряются с отвальными продуктами обогащения (Абрамов А.А. Технология обогащения окисленных и смешанных руд цветных металлов. - М.: Недра, 1986. - С.23÷30).

Кроме того, присутствие шламов существенно ухудшает селективность процесса флотации в результате быстрого окисления высокодисперсных сульфидов, поверхность которых покрывается гидрофильными пленками. Коагуляционное налипание шламов на поверхность сульфидных частиц приводит к их гидрофилизации, что является причиной неэффективной флотации и вызывает рост потерь ценных компонентов с отвальными хвостами обогащения. Одновременно резко увеличивается расход собирателя, поглощаемого тонкими частицами минералов (Плаксин И.Н., Барский Л.А., Ангелова С.М. Флокуляция и флотация фосфоритных шламов на концентрате-носителе. - В кн.: Исследования действия флотационных реагентов. - М.: Наука, 1968. - С.70÷78).

Другим серьезным недостатком известного способа является низкое извлечение ценных компонентов в целевые (медный и никелевый) концентраты. При получении высоких по качеству концентратов значительное количество никеля и драгоценных металлов (до 30-35%) от их содержания в руде переходит в пирротиновый концентрат, переработка которого по технологии автоклавной гидрометаллургии связана с дополнительными потерями цветных и особенно высокими потерями платиновых металлов. Данный недостаток в большой степени обусловлен малоэффективным режимом депрессии пентландита и пирротина в цикле медной флотации, где используют только один реагент-модификатор.

Известен способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, в котором минералы меди выделяют в "голове" процесса. В известном способе исходную руду подвергают относительно "грубому" измельчению - до содержания 55÷70% класса крупности менее 44 мкм. После этого проводят аэрацию пульпы в присутствии собирателя и флотацию минералов меди в присутствии собирателя и вспенивателя с получением чернового медного концентрата. Черновой медный концентрат направляют на перечистку, которую ведут с добавлением в пульпу одного реагента-модификатора, содержащего серу в составе сульфоксидного комплекса. При этом получают готовый медный концентрат. Из камерного продукта, формирующегося в цикле медной флотации, методом коллективной флотации выделяют сульфидные минералы в никель-пирротиновый продукт. При этом минералы пустой породы выводят в породные хвосты. Коллективную флотацию осуществляют в слабощелочной среде (рН=8,5÷9,5 ед.) в присутствии органической серосодержащей добавки и собирателей. Последующее селективное выделение пентландита и пирротина в целевые концентраты из коллективного никель-пирротинового промпродукта осуществляют в щелочной среде (рН=10,3÷10,5 ед.) после обработки пульпы дитиокарбаматом, выполняющим в данной операции роль депрессора малоникелистого пирротина. В результате этого получают никелевый концентрат и пирротинсодержащий продукт, из которого при последующей флотации, проводимой с добавками собирателя и дитиокарбамата, выделяют готовый никельсодержащий пирротиновый концентрат. Камерный продукт операции - малоникелистый пирротин - после объединения с породными хвостами (общие хвосты) направляют на складирование (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).

Недостатком известного способа является относительно низкое качество получаемых целевых концентратов. При этом улучшение качества концентратов неизбежно сопровождается увеличением потерь цветных и особенно драгоценных металлов с отвальными хвостами.

Неудовлетворительный уровень качественно-количественных характеристик медного и никелевого концентратов, достигаемых известным способом, обусловлен отсутствием в нем достаточно эффективного управляющего воздействия на механизм депрессии пирротина. Вследствие этого при флотации руды происходит соизвлечение данного минерала, обогащенного железом и серой, в готовые концентраты. Содержащийся в концентратах пирротин обусловливает дополнительные выбросы диоксида серы при окислительной плавке концентратов, 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.

Известен способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, в котором также применяется только один реагент-модификатор, содержащий серу в составе сульфоксидного комплекса. При этом в качестве реагента-модификатора используют карботиосульфат - продукт взаимодействия щелочной целлюлозы, монохлорацетата натрия (или монохлоруксусной кислоты) и тиосульфата натрия, с общей формулой: C₆H₇O₂(OH)_3-y-z(OCH₂COONa)_y(S₂O₃Na)_z, где у - степень замещения по карбоксиметильным группам (изменяется от 0,45 до 1,2); z - то же, по тиосульфатным группам (изменяется от 2,55 до 1,8). В известном способе модификатор используется в качестве подавителя пустой породы (А.с. СССР № 825160, кл. В03D 1/02, 22.07.77).

Основным недостатком известного способа является относительно низкое качество получаемого медного концентрата и повышенный переход цветных металлов в пирротиновый концентрат. При переработке таких концентратов в металлургическом цикле имеет место повышенный выход никелевых шлаков, осложняющих процесс производства меди, а также высокий уровень безвозвратных потерь цветных (15-20%) и драгоценных (30-40%) металлов с железистыми хвостами автоклавной технологии переработки пирротиновых концентратов.

Известен также способ флотации сульфидных медно-никелевых руд, в котором применяется один реагент-модификатор, содержащий серу в составе сульфоксидного комплекса - карбосульфит, являющийся продуктом взаимодействия щелочной целлюлозы, монохлорацетата натрия (или монохлоруксусной кислоты) и сульфита натрия, с общей формулой: C₆H₇O₂(OH)_3-y-z(OCH₂COONa)_y(SO₃Na)_z, где у - степень замещения по карбоксиметильным группам (изменяется от 0,45 до 1,2); z - то же, по бисульфитным группам (изменяется от 0,01 до 0,05). В данном способе модификатор также используется в качестве подавителя пустой породы (А.с. СССР № 831193, кл. В03D 1/02, 03.04.77).

Серьезным недостатком известного способа является повышенный переход меди в никелевый концентрат, следствием чего является значительное удорожание металлургического цикла при переработке такого концентрата и относительно низкий уровень общей рентабельности производства цветных металлов.

Известен способ флотации сульфидных медно-никелевых руд, в котором применяется комбинация 2-х реагентов-модификаторов, причем оба содержат серу в составе сульфоксидных комплексов. В качестве реагентов-модификаторов используют гидросульфаты железа (II) и (III), т.е. Fe[H(SO₄)₃ и Fe[H(SO₄)]₂. Модификаторы используют для повышения извлечения меди в одноименный концентрат (А.с. СССР, № 869817, кл. В03D 1/02, 16.11.79).

Недостатком известного способа является высокий расход реагентов-модификаторов: 2-5 кг/т исходной руды. Это существенно удорожает процесс обогащения руды и требует значительных инвестиций на строительство промышленной установки для приема, хранения, приготовления и дозировки реагентов-модификаторов в процесс флотации.

Другой недостаток известного способа заключается в том, что получаемый медный концентрат содержит повышенный процент пентландита и пирротина. Это, с одной стороны, обусловливает высокий уровень эксплуатационных расходов в металлургическом производстве, с другой - еще больше усложняет проблему утилизации диоксида серы из отходящих металлургических газов и снижения потерь ценных металлов с отвальными шлаками.

Известен способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, в котором применяется сочетание 2-х реагентов-модификаторов. При этом оба реагента-модификатора содержат серу в составе различных сульфоксидных комплексов: медного купороса - CuSO₄ и тиосульфата натрия - Na₂S₂O₃ в соотношении 1:(1÷5). В известном способе модификаторы используют для активации сульфидов меди и никеля (А.с. СССР № 839573, кл. В03D 1/02, 12.05.77).

Основным недостатком известного способа является его низкая селективность. Получаемые концентраты содержат повышенный процент пирротина, что предопределяет низкий уровень экологической чистоты металлургического производства и значительные потери ценных компонентов с отвальными шлаками плавильных агрегатов.

Кроме того, селективные медный и никелевый концентраты содержат значительный процент "вторых" металлов, что обусловливает высокий уровень эксплуатационных расходов при переработке концентратов в цикле металлургического производства.

Наиболее близкими по совокупности признаков и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ флотационного разделения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд, включающий измельчение руды, проведение коллективной флотации в присутствии сульфгидрильных собирателей с предварительным получением коллективного медно-никелевого концентрата, никель-пирротинового продукта и породных хвостов. Медно-никелевый концентрат подвергают последующему доизмельчению до содержания 90% класса менее 44 мкм, подготовленный материал аэрируют в присутствии собирателя и реагента-модификатора, содержащего серу в сульфидной форме. Селективное разделение медных и никелевых минералов проводят в сильнощелочной среде после обработки пульпы реагентом-модификатором, содержащим серу в составе сульфоксидного комплекса, и собирателем. При этом в качестве реагента-модификатора, содержащего серу в сульфидной форме, используют сернистый натрий - Na₂S, а в качестве реагента-модификатора, содержащего серу в составе сульфоксидного комплекса, используют сульфит натрия (среднюю соль) - Na₂SO₃ (Блатов И.А. Обогащение медно-никелевых руд. - М.: ГУП Издательский дом "Руда и металлы", 1998. - С.98÷99) - прототип.

Важным достоинством способа-прототипа является возможность сравнительно грубого помола исходной руды (до содержания 80% класса крупности менее 74 мкм), что снижает до минимума выход шламистых фракций. Кроме этого, прототип обеспечивает избирательное выделение основной массы минералов меди и никеля в коллективный концентрат непосредственно в "голове" технологического процесса. Удаление на этой стадии процесса камерным продуктом большей части пирротина и пустой породы исключает их негативное влияние при селективном выделении минералов меди из коллективного медно-никелевого концентрата.

Вместе с тем известный способ также обладает целым рядом существенных недостатков. Основным из них является относительно низкая контрастность флотационных свойств разделяемых минералов - основных сульфидов меди (халькопирита, кубанита) и пентландита - на стадии селекции коллективного медно-никелевого концентрата. Следствие этого - низкое отношение массовой доли меди к никелю в получаемом селективном медном концентрате. При содержании меди в пенном продукте на уровне 29,30%, массовая доля никеля в нем составляет 1,93%.

Повышенное содержание никеля в медном концентрате - фактор, значительно удорожающий металлургический передел, - обусловлен, с одной стороны, применением недостаточно эффективного реагента-модификатора (сульфита натрия) в цикле медной флотации, с другой - отсутствие (слабое проявление) синергетического эффекта положительного взаимовлияния реагентов-модификаторов.

Другой недостаток известного способа состоит в том, что получаемый никелевый концентрат имеет крайне низкое содержание никеля, не превышающее ˜ 4%, что, по-видимому, связано с достаточно высоким нецелевым извлечением никелевых минералов в медный концентрат. При этом извлечения цветных металлов из коллективного концентрата в целевые селективные концентраты сравнительно невысокие, отн.% (от операции): меди в медный - 88,6; никеля в никелевый - 79,9.

В целях повышения контрастности флотационных свойств у минералов меди и пентландита, необходимой для их последующего эффективного разделения в процессе селективной флотации, требуется направленное физико-химическое воздействие на минеральные комплексы с учетом природы новообразованных продуктов, покрывающих поверхность частиц.

Задача, решаемая изобретением, заключается в получении высококачественных селективных медного и никелевого концентратов, выделяемых в технологии разделения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд, при одновременном повышении полноты целевого извлечения в них цветных металлов, за счет более глубокого вывода бедного пирротина в отвальный продукт обогащения без увеличения потерь ценных компонентов.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение производительности головных переделов пирометаллургического производства по выпуску цветных металлов, сокращение материальных затрат на производство меди и никеля, снижение выбросов диоксида серы на тонну производимых металлов за счет повышения глубины вывода серы и железа в отвальные хвосты, упрощение системы утилизации диоксида серы, 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 флотационного разделения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд, включающем измельчение руды, коллективную флотацию в присутствии сульфгидрильных собирателей с получением коллективного медно-никелевого концентрата, никель-пирротинового продукта и породных хвостов, доизмельчение коллективного медно-никелевого концентрата, постадиальное кондиционирование промежуточных продуктов флотации с серосодержащими реагентами-модификаторами, один из которых содержит серу в сульфидной форме, а другой - в составе сульфоксидного комплекса, промежуточную аэрацию пульпы и последующее выделение минералов меди флотацией в присутствии сульфгидрильного собирателя в селективный медный концентрат, флотационное разделение никель-пирротинового продукта в присутствии реагента-регулятора среды, сульфгидрильного собирателя и реагента-депрессора пирротина с получением селективного никелевого концентрата и никельсодержащего пирротинового концентрата, согласно изобретению в качестве реагента-модификатора, содержащего серу в составе сульфоксидного комплекса, используют водорастворимые неорганические и/или органические соединения, содержащие в своем составе химическую группу SO₃H, при этом массовое отношение сульфидной серы одного реагента-модификатора к химической группе SO₃H другого реагента-модификатора составляет 1:(0,5÷14,5), а значение рН на заключительной стадии кондиционирования поддерживают в диапазоне 5,9÷8,2 ед.

Другим отличием способа является то, что в качестве реагента-модификатора, содержащего серу в форме сульфид-иона, используют полисульфиды щелочных и/или щелочноземельных металлов.

Следующее отличие способа состоит в том, что в качестве неорганического соединения, содержащего в своем составе химическую группу SO₃H, используют бисульфиты щелочных и/или щелочноземельных металлов.

Еще одно отличие способа заключается в том, что в качестве органического соединения, содержащего в своем составе химическую группу SO₃H, используют водорастворимые сульфоновые кислоты.

Следующее отличие способа состоит в том, что полисульфиды щелочных и/или щелочноземельных металлов используют в составе полисульфидно-тиосульфатных растворов, получаемых взаимодействием сульфидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, а также их оксидов, гидроксидов и сложных щелочных солей с элементной серой.

Экспериментально установлено, что добиться поставленной цели можно за счет одновременного создания нескольких условий:

- применением в процессе кондиционирования промежуточных продуктов флотации 2-х и более реагентов-модификаторов, сочетание которых при определенном соотношении обеспечивает синергетический эффект;

- использованием реагента-модификатора на основе водорастворимых неорганических и/или органических соединений, содержащих в своем составе химическую группу SO₃H;

- связанной подачей реагентов-модификаторов, используемых на разных стадиях процесса кондиционирования промежуточных продуктов флотации, при обеспечении их сбалансированного воздействия на поверхность разделяемых минералов;

- созданием на заключительной стадии кондиционирования определенного значения рН пульпы (в диапазоне 5,9÷8,2 ед.).

Обнаруженный эффект значительного роста флотационной контрастности, проявившийся у сульфидов меди и никеля в результате последовательного использования двух различных серосодержащих реагентов-модификаторов, один из которых содержит в своем составе химическую группу SO₃H, является неожиданным. В способе-прототипе такого стремительного роста контрастности не наблюдается.

Для модификаторов, содержащих бисульфиты щелочных и/или щелочноземельных металлов, синтезированные на основе неорганических соединений, указанный эффект может быть пояснен, исходя из следующих теоретических представлений.

Хорошо известно, что в процессе селективного разделения сульфидных минеральных комплексов с близкими физико-химическими характеристиками ключевое значение имеет химическое модифицирование поверхности, создающее необходимую технологическую контрастность разделяемых минералов (Лисичкин Г.В. Химическое модифицирование поверхности минеральных веществ // Соросовский образовательный журнал. - 1996. - №4. - С.52-59). Молекула модификатора должна содержать фрагмент, свойства которого требуется сообщить минералу. Это может быть некая группировка, предназначенная для связывания или хелатирования иона металла; углеводородный радикал, обеспечивающий гидрофобность минерала; комплексное соединение переходного металла, обладающее каталитической активностью; кислотная или основная группа ионообменника; стабильный свободный радикал, который будет обрывать радикальные цепные процессы и т.д. Помимо этой функциональной части молекула модификатора должна содержать еще и так называемую якорную группу, т.е. фрагмент, ответственный за связывание функциональной части модификатора с поверхностью минерального носителя (подложки).

Проведенные исследования позволили установить, что лучше других поставленной задаче удовлетворяет комбинированный модификатор, включающий разновалентные соединения серы: сульфидную и сульфоксидную группы. При этом наиболее высокие показатели селекции минералов обеспечиваются при использовании в качестве сульфоксидного модификатора соединений, содержащих группу HSO₃.

В предлагаемом способе разделения медно-никелевых пирротинсодержащих руд первая стадия кондиционирования коллективного концентрата, предшествующая разделительной флотации медных и никелевых минералов, проводится в присутствии реагента-модификатора депрессирующего действия - сернистого натрия. Использование депрессора необходимо для избирательного подавления флотации пентландита и пирротина.

При добавлении в пульпу сернистого натрия протекают реакции гидролиза:

В ходе гидролиза образуются: гидросульфид-ион (HS^-), гидроксил-ион (ОН^-) и сероводород (H₂S).

При этом сернистый натрий и едкий натр растворяют гидрофобные пленки элементной серы, формирующиеся на поверхности частиц пентландита и пирротина в результате их окислений в процессе флотации кислородом воздуха. Пленки элементной серы являются причиной повышения флотоактивности пентландита и пирротина, вызывающей потерю природной контрастности этих минералов по отношению к сульфидам меди.

Процесс растворения элементной серы на поверхности пентландита и пирротина, обеспечивающий снижение их флотационной активности, протекает по уравнениям:

где n - число присоединенных атомов серы (изменяется от 2 до 4).

В ходе флотации происходит окисление сульфид-ионов кислородом воздуха. При этом различные формы сульфид-ионов - сульфидная, гидро-сульфидная и полисульфидная - окисляются по реакциям:

Вследствие окисления сульфид-ионов и снижения их концентрации в обрабатываемой пульпе происходит ослабление депрессии пентландита и пирротина. Эффект ослабления депрессии пентландита и пирротина дополнительно усиливается еще и за счет того, что образующиеся по реакциям (6)÷(8) при окислении сульфидной серы тиосульфат-ионы являются для данных минералов активаторами. Таким образом, обнаруживается двойная функция сернистого натрия: в начальный период его подачи в технологический процесс - обеспечение депрессии пентландита и пирротина, а в результате окисления - активизация ранее подавленных минералов с повышением их флотационной активности.

Поэтому для получения качественного концентрата необходимо максимально увеличить скорость флотации медьсодержащих минералов, чтобы до начала окисления сернистого натрия более полно извлечь их в пенный слой (концентрат). В противном случае происходит соизвлечение примесей и снижение качества выделяемого медного концентрата. С этой целью в процесс подается реагент, выделяющий при растворении бисульфит-ион, который обеспечивает более высокую активность минералов меди в сравнении с флотацией минералов-конкурентов.

В некоторых способах для этой цели используют сульфоксидный неорганический реагент-модификатор - сульфит натрия.

Имеющиеся в литературе сведения о применении реагентов-модификаторов на основе водорастворимых сульфоксидных комплексов (S_xO_у ^n-), в частности сульфит- и бисульфит-ионов, фрагментарны и противоречивы. Так, например, известен способ флотационного разделения медно-никелевых концентратов в области рН 3-7 ед. с применением сульфоксидных модификаторов - сульфита или бисульфита щелочных металлов, вводимых в процесс перед аэрацией пульпы. При этом в известном способе сульфоксидные соединения используют не для активации минералов меди, как они применяются в предлагаемом способе, а прямо противоположно - в качестве подавителей флотации медных сульфидов (Патент США № 1549959, Кл. В03D 1/14, 209-167, 01.10.84).

Экспериментально установлено, что при использовании сульфита натрия (Na₂SO₃) некоторый положительный эффект достигается, но получаемый медный концентрат содержит не менее 1,5% никеля. При его переработке на стадии конвертирования это приводит к образованию большого объема сухих свернутых шлаков, транспортировка и переработка которых связана с большими эксплуатационными затратами.

Проведенные исследования показали, что замена сульфита натрия на бисульфит при прочих равных условиях заметно улучшает качество получаемого медного концентрата:

- содержание никеля снижается с 1,5-1,9 до 0,5-0,7%;

- содержание меди в концентрате повышается с ˜ 28 до 29-30%.

При этом одновременно достигается высокое извлечение медных минералов в одноименный концентрат - не ниже 80%, что, в свою очередь, позволяет улучшить качество никелевого концентрата, увеличить глубину вывода малоникелистого пирротина в отвальные хвосты без увеличения потерь ценных компонентов. Улучшение качества целевых концентратов позволяет сократить их общую массу, а это снижает капиталоемкость металлургических переделов, уменьшает техногенную нагрузку на промрайон и, тем самым, улучшает экологическую безопасность производства за счет снижения выбросов диоксида серы в атмосферу.

Достигаемый результат, по-видимому, можно объяснить различием химических свойств сульфита и бисульфита натрия. В частности, при введении сульфита натрия (средняя соль) во флотационную пульпу рН пульпы повышается до 9,5-10,5 ед. В случае же использования добавки бисульфита натрия (кислая соль) данный показатель составляет 5,9-8,2 ед. В варианте с бисульфитом флотация осуществляется в более кислой среде, причем в тот момент, когда происходит интенсивное выделение коллоидно-дисперсной серы (Шубов Л.Я., Иванков С.И., Щеглова Н.К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья: Справочник: В 2-х книгах / Под ред. Л.В.Кондратьевой. - М.: Недра, 1990. - Книга 1. - С.24-26).

Данный фактор оказывает положительное влияние на дисперсность пузырьков воздуха в пульпе и, как следствие, на улучшение кинетики флотации медных минералов. Это обусловлено тем, что при подаче в процесс флотации бисульфита натрия происходит не только выделение коллоидно-дисперсной серы, но и ее стабилизация. А это, в свою очередь, способствует повышению дисперсности пузырьков воздуха и интенсивности образования флотокомплексов. В щелочной же среде, характерной для сульфита натрия, происходит быстрое растворение образующейся серы, что отрицательно сказывается на скорости флотации сульфидов меди и, как следствие, значительно снижает контрастность флотационных свойств разделяемых минералов. Именно поэтому использование в качестве модификатора бисульфита натрия более предпочтительно, чем средней соли (сульфита).

Преимущество бисульфита натрия состоит еще и в том, что он разрушает тиосульфат-ионы, устраняя тем самым фактор активации примесных минералов (пентландита, пирротина), и одновременно позволяет сохранить в пульпе образовавшуюся коллоидно-дисперсную серу.

Взаимодействие водорастворимых бисульфит-ионов (HSO₃ ^-) с непредельными сульфоксидными соединениями, образующимися при окислении сернистого натрия, протекает, предположительно, по следующим реакциям:

Суммарная скорость процесса, как показывают результаты исследований, увеличивается с понижением рН раствора пульпы. При этом, чем ниже рН, тем больше выделяется элементной серы. Вместе с тем, значение рН и концентрация в пульпе бисульфит-ионов должны быть компромиссными для поддержания баланса двух противоположно направленных процессов. С одной стороны, необходимо обеспечить сохранение на поверхности частиц пентландита и пирротина адсорбированных сульфид-инов для подавления их флотоактивности, с другой стороны - не допустить растворения элементной серы и снижения скорости флотации медных минералов.

Таким образом, значение рН пульпы оказывает сложное влияние на состояние растворенных в пульпе веществ и физико-химические свойства поверхности разделяемых минералов. Экспериментально установлено, что оптимальный диапазон рН для решения поставленной цели находится в пределах 5,9-8,2 ед. Область оптимального значения рН обеспечивается кондиционированием пульпы при поддержании оптимального соотношения сульфид-ионов и химической группы SO₃H.

Механизм воздействия реагентов-модификаторов на основе органических соединений, содержащих химическую группу SO₃H, пока не поддается объяснению. Неожиданным явился тот факт, что данная группа в составе различных по своей природе органических соединений действует одинаково эффективно, независимо от органического радикала. Экспериментальная проверка органических продуктов нефтехимического, синтетического и растительного происхождения с различными радикалами показала близкие результаты. Были проверены: фенолсульфокислота, алкилфенолсульфокислота, смесь алкиларилсульфоновых кислот (R - алкильный радикал, содержащий 5-11 атомов углерода), амидосульфоновая кислота (NH₂-SO₃Н), этансульфоновая кислота целлюлозы и другие органические сульфокислоты и их соли.

Не нашел пока своего объяснения и другой, впервые обнаруженный технологический эффект: в процессе создания изобретения установлена достаточно близкая эффективность неорганических и органических реагентов-модификаторов на основе соединений, содержащих химическую группу SO₃H. И это несмотря на различие внутренней структуры химических связей и валентности входящей в ее состав серы.

Неожиданным также явился и эффект взаимного усиления неорганических и органических реагентов-модификаторов на основе соединений, содержащих химическую группу SO₃H, при использовании их смесей.

Исследования показали, что в качестве реагента-модификатора, содержащего серу в форме сульфид-ионов, эффективно могут быть использованы сульфиды и/или полисульфиды щелочных и/или щелочноземельных металлов.

Проведены исследования с использованием сернистого натрия, а также полисульфидов щелочных и щелочноземельных металлов в составе полисульфидно-тиосульфатных растворов. Полисульфидно-тиосульфатные растворы получали взаимодействием сульфида натрия и сульфида кальция, а также технической извести, едкого натра, технической соды, портландцементного клинкера и белитового (нефелинового) шлама с элементной серой (серный щелок и известково-серный отвар - ИСО).

Ключевыми факторами, определяющими технологические показатели флотации, является соотношение сульфид-ионов и химической группы SO₃H, вводимых в процесс кондиционирования в составе реагентов-модификаторов, и поддержание оптимального уровня рН на заключительной стадии процесса. Конкретное соотношение модификаторов подбирают эмпирическим путем, варьируя их расходы в зависимости от регламентных качественно-количественных показателей получаемых селективных концентратов.

Экспериментально установлено, что оптимальный диапазон массового отношения сульфид-ионов и химической группы SO₃H находится в пределах 1:(0,5÷14,5), а значений рН=5,9÷8,2 ед.

За пределами указанных диапазонов результаты селективной флотации минералов меди и никеля существенно снижаются. Так, при массовом отношении сульфид-ионов и химической группы SO₃H выше верхнего предела - более 1:0,5 (доминирует модификатор, содержащий сульфид-ион) и значении рН пульпы выше 8,2 ед. ухудшается качество медного концентрата по сравнению со способом-прототипом. В медном концентрате увеличивается содержание никеленосных минералов - пентландита и обогащенного никелем пирротина, что обусловлено дефицитом реагента-модификатора сульфоксидного типа. Выше было показано, что это, с одной стороны, снижает флотоактивность медьсодержащих минералов, с другой стороны - в результате "тиосульфатной" активации минералов-примесей значительно возрастает скорость их флотации. По этой причине резко снижается различие в скорости флотации медных и никельсодержащих минералов и, как следствие, - селективность процесса.

При запредельно низком массовом отношении сульфид-ионов и химической группы SO₃H - менее 1:14,5 (доминирует модификатор, содержащий химическую группу SO₃Н) и значении рН пульпы ниже 5,9 ед. также происходит снижение качества медного концентрата по сравнению с диапазоном оптимальных значений. В этих условиях происходит уменьшение контрастности флотационных свойств разделяемых минералов вследствие того, что скорость флотации медьсодержащих минералов хотя и возрастает, но при этом происходит опережающий рост скорости флотации пентландита и пирротина в результате химического разрушения на поверхности их частиц депрессирующего слоя ранее адсорбированных сульфид-ионов. Кроме этого, при чрезмерно высоком расходе реагента-модификатора, содержащего химическую группу SO₃H, на последующей стадии разделения никель-пирротинового продукта возникают проблемы, связанные с необходимостью высокого расхода реагента-регулятора среды (извести) и интенсивным зарастанием внутренних элементов оборудования кальциевыми солевыми отложениями.

Сведения об использовании предлагаемого технического решения при флотационном разделении сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд 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 65-75% класса крупности менее 44 мкм с использованием оборотной воды и проводят коллективную флотацию медно-никелевых минералов в присутствии сульфгидрильных собирателей - бутилового дитиофосфата натрия и ксантогената. При этом получают коллективный медно-никелевый концентрат, никель-пирротиновый продукт и породные хвосты. Коллективный медно-никелевый концентрат подвергают доизмельчению до содержания 85-95% класса крупности менее 44 мкм, осуществляют промежуточную аэрацию пульпы и последующее выделение минералов меди флотацией в присутствии сульфгидрильного собирателя в селективный медный концентрат. Промежуточные продукты флотации подвергают постадиальному кондиционированию с серосодержащими реагентами-модификаторами, один из которых содержит серу в сульфидной форме, а другой - в составе сульфоксидного комплекса. Полученный никель-пирротиновый продукт направляют в операцию флотационного разделения, проводимую в присутствии реагента-регулятора среды, сульфгидрильного собирателя и реагента-депрессора пирротина с выделением селективного никелевого концентрата и никельсодержащего пирротинового концентрата. В качестве реагента-модификатора, содержащего серу в составе сульфоксидного комплекса, используют водорастворимые неорганические и/или органические соединения, содержащие в своем составе химическую группу SO₃H. При этом массовое отношение сульфидной серы одного реагента-модификатора к химической группе SO