Флотационное обогащение медно-никелевой руды

Взаимодействие струи аэрозоля с жидкостью состоит в формировании в ней пульсаций, которые разрывают струю при конечных значениях амплитуды колебаний. При равенстве импульса газа действию архимедовых сил струя изгибается и образует барботажную зону - факел.

Главные причины, определяющие механизм процесса аэрозольной колонной флотации: высокий уровень извлечения обусловлен: перераспределением пузырьков по размерам в сторону мелких, вероятность столкновения частиц с которыми выше; высокой скоростью прилипания частиц за счет роста поверхностных сил структурного происхождения; упрочнением контакта частицы с пузырьком, которое тем значительней, чем больше предварительно снижено поверхностное натяжение в зоне контакта. Стабилизация толщины смачивающей пленки потоком жидкости под действием градиента поверхностного натяжения и отрыв недостаточно гидрофобных частиц под действием увеличивающейся с уменьшением размера пузырьков вибрацией их стенок и капиллярных сил отталкивания заметно повышают селективность процесса.

Практическое  значение работы. Разработан способ флотации с применением в качестве носителя газовой фазы аэрозоля, в том числе  на основе азота. Разработана и испытана в промышленных условиях линия для  извлечения россыпного золота аэрозольной  колонной флотацией. По-новому решен  вопрос получения и подачи аэрозоля в колонну через вынесенное боковое  донное устройство с внутренним соприкосновением потоков паровоздушной смеси  и пенообразователя в конфузор-диффузорном  канале. Получены новые данные о  струйном истечении аэрозоля в жидкость. Определены технологические режимы аэрозольной колонной флотации гравиоконцентрата, содержащего металлы платиновой группы, и норильских вкрапленных медно-никелевых руд [46].

4. Новая технология обогащения руды месторождения Норильск-1

Испытана  новая схема обогащения руды, в  которой использован принцип  повышения содержания металлов в  голове процесса за счет флотации в два приема. Его сущность заключается в струйном противоточном движении чернового коллективного концентрата и рудного питания. Флотация в два приема повышает эффективность основной флотации и позволяет выделять во II струе флотации быстрофлотируемую фракцию (БФ) в виде Cu-Ni головки. Для повышения интенсивности и избирательности извлечения частиц в БФ использован способ управления прилипанием, основанный на изменении баланса между поверхностными силами притяжения и отталкивания [48].

5.  Интенсификация флотации вкрапленных медно-никелевых руд путем оптимизации пульпоподготовки

В результате комплексного анализа промышленной технологии и исследований кинетики флотации вкрапленных Cu-Ni-руд установлена  целесообразность введения в нее  предварительной пульпоподготовки с использованием в последней  механизмов автокатализа. Приведены  результаты исследований по организации  на начальном фронте флотации рециркуляции получаемого пенного продукта в  зону аэрации камерного продукта. Определены условия и режимы флотации, в которых достигается кооперативный  эффект совместной флотации легко- и  труднофлотирующихся сульфидов, приводящий к одновременному повышению извлечения и содержания цветных металлов в  концентрат. Применительно к технологической  схеме обогатительной фабрики ГМК _ІПеченганикель_І разработаны механизмы  рациональной рециркуляции пенного  продукта и принципы создания гибкой схемы флотации. Показано, что направление  пенного продукта межцикловой флотации в питание основной флотации позволяет  интенсифицировать процесс и  повысить извлечение никеля на 0,95%. При  этом эффективность флотации никеля повышается на 7% [44].

6. Исследование, разработка и внедрение селективно-колективной технологии обогащения богатых медно-никеливых руд месторождений Норильского промышленного района

Свободные зерна халькопирита обладают естественной флотируемостью, усиливающейся при минимальных дозировках аполярных реагентов. Каждый из рудообразующих минералов (халькопирит, пентландит и пирротин) обладает равнофлотируемостью зерен флотационной крупности. Установленные зависимости позволили обосновать загрубление помола руды, обеспечивающее получение селективного медного концентрата, а также коллективного никель-пирротинового продукта и породных хвостов [45].

Экспериментально подтверждено, что органические флотационные реагенты (дитиокарбаматы), подавляющие флотируемость пирротина, активируют флотацию пентландита. Установлено усиление собирательного действия к пентландиту диэтилдитиокарбамата натрия, обладающего большей длиной углеводородных радикалов, чем диметилдитиокарбамат натрия, дальнейшее увеличение числа атомов углеводородного радикала понижает селективность отделения пентландита от пирротина.

Снижение флотоактивности пирротина при действии лигносульфоната несмотря на наличие на поверхности минерала элементной серы. Лигносульфонат активно сорбируется пирротином, улучшая селекцию никель-пирротинового продукта. Практическая значимость работы состоит в разработке селективно-коллективно-селективной технологии флотационного обогащения медно-никелевых руд сложного минералогического состава, заключающейся в выделении при относительно грубом помоле руды (55% содержания класса - 0,044 мм вместо 83% при селективной схеме) халькопирита и коллективного никель-пирротинового продукта, подвергаемого селекции после доизмельчения, а также породных хвостов для закладки горных выработок и внедрении ее на Талнахской обогатительной фабрике. Экономический эффект внедрения составил 200 млн. рублей в год. Экологическое значение работы определяется повышением качества медного и никелевого концентратов и удалением из металлургического передела 200 тыс. т серы в год, а также использованием породных хвостов при закладке горных выработок [45].

7. Способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых медистых руд

Способ  флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых медистых руд, включает измельчение материала, селективную  флотацию минералов меди в одноименный  концентрат с использованием сульфгидрильного собирателя, с последующим выделением из пульпы минералов никеля в пенный продукт, а минералов пустой породы – в отвальные хвосты, кондиционирование  материала проводят в слабощелочной  среде с аэрацией пульпы кислородсодержащим газом в присутствии неорганического  перосодержащего соединения, образующего  при аэрации реагенты-регуляторы вещества из группы сульфидов железа в количестве, обеспечивающем массовое отношение меди к сульфиду железа в обрабатываемой пульпе 1: (1,5-3,0), при  массовом отношении молекулярного  кислорода к сульфиду железа 1:  (20-350) в течение 10-60мин. В качестве вещества из группы сульфидов железа используют пирротин. Пирротин используют в составе богатой пирротиновой медно-никелевой руды[48].

8. Новые реагенты

На основании  литературного обзора для прямой селективной флотации медно-никелевых  руд с последовательным выделением медного, никелевого и пирротинового  концентрата применяется следующий  реагентный режим.

Селекция  медно-никелевой руды основана на довольно эффективной депрессии пентландита  и пирротина в щелочной известковой  среде (рН 9-12), не влияющей на флотируемость  халькопирита. Показатели селективной  флотации улучшаются также при добавлении с известью сернистого натрия, сульфита натрия или цианида. На некоторых  зарубежных фабриках для усиления депрессирующего  действия извести применяют небольшие  добавки органических коллоидов  и цианида[7].

Пентландит  и пирротин окисляются значительно  быстрее, нежели другие сульфиды. При  окислении на поверхности этих минералов  образуется труднорастворимая пленка гидроксида трехвалентного железа, которая  предотвращает адсорбцию ионов  ксантогената. Поэтому в щелочной среде при аэрации пульпы создаются  условия для успешного подавления этих минералов и флотации халькопирита. Этому способствует также пониженная скорость флотации пентландита и  пирротина.

Флотируемость этих минералов значительно повышается при активации медным купоросом, когда ионы меди сорбируются на поверхности  минералов с вытеснением ионов  железа из кристаллической решетки  минерала. Введение сернистого натрия перед активацией медным купоросом  также повышает сорбцию ксантогената на поверхности пирротина и пентландита  и их флотируемость. Часто при  флотации медно-никелевых руд применяются  дитиофосфаты, которые являются не только хорошими пенообразователями, но и повышают извлечение никельсодержащих сульфидов[6].

При наличии  в минералах легкофлотируемых минералов  пустой породы – алюмосиликатов –  для их подавления применяются органические соединения, среди которых наибольшее распространение получила карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ), впервые примененная для  этой цели при флотации медно-никелевых  руд Кольского полуострова. На ряде зарубежных фабрик применяется декстрин, гуарек и гуаревая смола, а также  сочетание КМЦ с жидким стеклом. Подавление пустой породы КМЦ лучше  проходит в содовой среде при  рН 7,5-9,5. иногда подавление силикатных минералов осуществляется в кислой среде при рН 3-3,5 в присутствии  серной или сернистой кислоты. При  активации пирротина обычно подается медный купорос (35-50г/т)[6].

Отечественные потенциально промышленные реагенты-собиратели нового поколения

Проводимые  исследования по изучению флотационных свойств анионных, катионных, амфолитных и нейтральных промышленных ПАВ, являющихся потенциальными собирателями, анализ возможных областей их применения и объемов их потребления направлены на решение конкретных задач селективной  флотации руд, стоящих перед отечественными ГОКами. В результате проведенных  работ предложены новые эффективные  собиратели для флотации руд различного минерального состава. Преимущество этих реагентов состоит в том, что, имея стоимость ниже, используемых промышленностью аналогов, они по флотационной эффективности превосходят  их и могут выпускаться отечественной  промышленностью в достаточных  объемах. Это позволяет назвать  их отечественными собирателями нового поколения[25].

В частности, разработаны анионные фосфорсодержащие собиратели БОСС-1 и БОСС-2, имеющие  невысокую стоимость для реагентов  этого класса, удобные в употреблении и хранении, хорошую базу для производства. ЭКОНОЛЫ - дополнительные реагенты нейтрального типа, заменители высших жирных спиртов, хорошо растворимы в воде, выпускаются  отечественными предприятиями. ФОСТАЛ 9901 и 9902 - фосфор и азотсодержащие собиратели амфолитного типа - пасты светло-желтого  цвета, растворимые в воде, имеют  невысокую стоимость.

Особое  место среди собирателей занимают катионные собиратели - жирные амины, имеющие большое значение в ряде производств и необходимые на вспомогательных и очистных операциях  флотации. Проведенные предварительные  исследования показали возможность  использования промышленных катионных  ПАВ и производных на их основе, которые в состоянии покрыть  дефицит жирных первичных аминов и обеспечить селективную флотацию несульфидных руд. ЭКОПОЛ А-ОО - собиратель катионного типа - вязкая однородная непрозрачная жидкость темно-коричневого цвета, плохо растворимая в воде.

Разработаны специальные приемы его перевода в водорастворимую форму. ААТМ - собиратель катионного типа - вязкая однородная непрозрачная жидкость темно-коричневого цвета, растворимая в воде. ААСЖК(7-9) - собиратель катионного типа - вязкая однородная жидкость янтарного цвета, хорошо растворимая  в воде. Весьма интересны катионные  реагенты серии ЭКОФОМ. Применение новых собирателей обеспечивает высокую эффективность при разделении различных минеральных комплексов.

Данные  реагенты способны обеспечить высокую  скорость флотации и оптимальное  ценообразование, удовлетворяют требованиям  экологической безопасности, удобны для перевозки, хранения, приготовления. Способы промышленного получения  отличаются простотой, надежностью, высоким  выходом и качеством целевого продукта. Как правило, промышленный выпуск предлагаемых флотационных реагентов  может быть осуществлен небольшим  изменением в действующих схемах синтеза продуктов другого целевого назначения на уже установленном  оборудовании, не выходя за рамки используемой сырьевой базы [25].

Применение  более эффективных реагентов-собирателей, обладающих пенообразующими свойствами, для флотации руд цветных металлов

Было  синтезировано и испытано при  флотации медномолибденовой руды семь образцов реагентов, различающихся  по своим значениям ГЛБ и поверхностной  активности. В целом было установлено, что собирательная сила реагентов  возрастает с увеличением липофильных  свойств реагента и его поверхностной  активности. Селективность действия определяется комбинацией электронодонорных  атомов в функциональной группировке  собирателя[31].

В качестве примера приведены результаты испытаний  двух типов реагентов ФРИМ-9с-1 и  ФРИМ-10с. В качестве основного собирателя использовали берафлот, а стандартного пенообразователя - метилизобутилкарбинол (МИБК). Реагент ФРИМ-9с-1 имел комбинацию донорных атомов S/S, а ФРИМ-10с - S/N. Кроме  того, реагент ФРИМ-9с-1 имел заметно  большую поверхностную активность, чем ФРИМ-10с. Реагент ФРИМ-9с-1 в  отсутствие стандартного пенообразователя дает возможность получить заметно  более высокое извлечение молибдена, чем ФРИМ-10с. В то же время наиболее высокая селективность процесса достигается с реагентом ФРИМ-10с. Собирательная сила реагента ФРИМ-10с  возрастает при совместном использовании  его с МИБК вследствие того, что  пенообразующие свойства самого реагента ФРИМ-10с недостаточны для достижения необходимых технологических показателей.

Применение  такого типа собирателей в качестве дополнительного к основному  собирателю при сохранении или исключении стандартного пенообразователя в зависимости  от поверхностно-активных свойств добавляемого реагента может обеспечить заметное повышение показателей флотации сульфидных руд цветных методов[31].