книги из ГПНТБ / Клименко, Н. Г. Применение ионитов для повышения селективности флотационного процесса
.pdfЬ.Г.КЛММЕНКО
1? п.і 1 влно.В(:і\"ля
'1 М.К.'ѴІАІП1111KOliA
Применение ионитов
для повышения селентивности
флотационного процесса
Н. Г. КЛИМЕНКО, В. П. ИВАНОВСКАЯ,
Т. М. КАЛАШНИКОВА
ПРИМЕНЕНИЕ ИОНИТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СЕЛЕКТИВНОСТИ ФЛОТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «Н Е Д Р А »
М о с к в а 1 9 7 4
УДК 622.765.54.063.24
Клименко Н. Г., Ивановская В. П., Калашникова Т. М. Применение ионитов для повышения селективно сти флотационного процесса. М., «Недра», 1974, 176 с.
В монографии изложены результаты работ по при менению ионообменных сорбентов для регулирования
ионного состава |
жидкой |
фазы флотационных |
пульп. |
В качестве |
сорбентов, |
используемых для |
поглоще |
ния ионов тяжелых металлов с целью предотвращения активации сфалерита и пирита, впервые применены пы левидные фракции сульфокатиоинта КУ-1 и сульфоугля, являющиеся в настоящее время отходами производства.
Дана краткая оценка современного состояния пол ноты разделения сульфидных минералов. Показана сложность ионного состава жидкой фазы пульпы на примере отечественных и зарубежных фабрик, обога щающих медно-цинковые и полиметаллические руды. На основе кинетических и термодинамических параметоов раскрыт механизм взаимодействия ионитов с иона ми меди в синтетических растворах и рудных пульпах. Приведена методика испытания нового реагента при проведении научно-исследовательских работ; изложены результаты лабораторных, полупромышленных и про мышленных исследовании эффективности действия иони тов при обогащении медно-цинковых и полиметалличес ких руд ряда месторождении.
Книга рассчитана на широкий круг инженеров-про- изводственников и научных работников, занимающихся обогащением руд.
Таблиц — 60, иллюстраций — 50, список литерату ры — 84 назв.
© Издательство «Недра», 1974
ВВЕДЕНИЕ
Показатели обогащения селективной флотации сульфидных минералов при достаточно полном рас крытии их в значительной степени зависят от ионного состава жидкой фазы пульпы. Состав водной фазы рудных пульп определяется растворимостью минера лов, зависящей от степени окисления руды, применяе мых реагентов, взаимодействия их между собой и сорбции ионов и реагентов твердой фазой минераль ных суспензий. Находясь в большой зависимости от концентрации вводимых в процесс реагентов, жидкая фаза в свою очередь определяет формы их' существо вания во флотационной пульпе через взаимодействие с «неизбежными» ионами.
При оценке влияния ионного состава пульпы на ход селективной флотации сульфидов следует иметь в виду высокую скорость взаимодействия «неизбежных» ионов с вновь раскрытой поверхностью минералов, а также склонность последних к изменению флотацион ных свойств при весьма малых концентрациях этих ионов в растворе.
Влияние ионного состава водной фазы пульпы рас пространяется не только на твердые компоненты пульпы, но и на свойства поверхности воздушных пу зырьков. Последнее особенно заметно в присутствии коллоидных и тонкодисперсных осадков. Влияние кон центраций «неизбежных» ионов в определенных пре делах может оказаться положительным для извлече ния минералов, а при дальнейшем увеличении будет сопровождаться заметным снижением показателя се лективности.
Одним из главных факторов нарушения селектив ной флотации полиметаллических руд является акти вация сфалерита и пирита ионами меди. Активация флотации указанных минералов ухудшает качество медных и свинцовых концентратов, снижая извлече-
3
ние цинка в одноименный концентрат. Изучению этого вопроса посвящены многие работы школ И. Н. Плак сина, С. И. Митрофанова и А. М. Годена.
В числе применяемых методов дезактивации сфа лерита, активированного в месторождении, а также для снижения степени активации цинковых минералов в процессе обогащения наибольшее распространение получили цианидная депрессия, совместное примене ние цианида и цинкового купороса, а также исполь зование в последние годы различных сульфоксидных соединений. Однако недостаточная эффективность этих реагентов требует дальнейшего изыскания новых регуляторов процесса селекции полиметаллических
РУДНесмотря на то что роль ионного состава жидкой
фазы пульпы в проблеме улучшения селективности флотации сульфидных руд велика, изучению этого вопроса посвящено очень небольшое число работ. Ес ли в области флотационного обогащения иесульфидных руд глубокие исследования в этом направлении проведены под руководством М. А. Эйгелеса и С. И. Полькина [1, 2], то для полиметаллических руд подоб ные работы получили развитие лишь в последние го ды [3—5]. Наиболее детальными из них являются ис следования, проводимые под руководством А. М. Околович с сотрудниками, которые провели большие ра боты по опробованию ионного состава флотационных пульп ряда обогатительных фабрик и исследованию форм нахождения меди в зависимости от реагентного режима флотации. В этих работах выявлена роль остаточной концентрации реагентов при флотации сульфидных минералов меди, свинца и цинка [4].
Влияние ионного состава жидкой фазы пульпы на результаты селективной флотации полиметаллических руд изучают японские исследователи, однако сведе ния об этих работах весьма ограниченны.
• Исследования состава рудных пульп и зависимость показателей обогащения от концентрации ионов тяже лых металлов в жидкой фазе проводятся авторами с 1958 г. [6-10]. В результате этих исследований най дена зависимость потерь цинка в разноименных кон центратах от количества ионов меди в жидкой фазе пульпы, показана возможность применения для кон
4
диционирования состава жидкой фазы пульпы ионо обменных смол.
Применение ионного обмена возможно благодаря высокой скорости процесса, сравнимой со скоростью химических реакций, и достаточной полноте удаления активирующих ионов из раствора. Основным преиму ществом ионного обмена перед химическими реакция ми является отсутствие гидратных осадков соедине ний меди, которые не в меньшей степени, чем ионы меди, могут активировать сфалерит.
Рост производства полимерных материалов созда ет в настоящее время предпосылки для более широко го применения ионообменных смол в химико-техноло гических, гидрометаллургических и обогатительных процессах.
Главной областью применения ионитов для сорбци онного извлечения металла является гидрометаллур гия урана. Все большее распространение получает ионный обмен при извлечении золота из цианистых пульп [11], а также серебра из сточных вод и отходов выщелачивания. Разработан режим извлечения из сточных вод аффинажных заводов металлов платино вой группы [12]. Известно применение катионитов и анионитов для целей извлечения из промышленных вод молибдена, вольфрама, кобальта, ванадия [13— 15]. Проводятся работы по исследованию возможно сти очистки сточных вод обогатительных фабрик с од новременным извлечением ценных составляющих [16].
Висследованиях флотационного процесса известно применение ионитов. И. Н. Плаксиным с сотрудника ми показана возможность сорбции сульфгидрильиых собирателей анионитами AB-17, АН-18, Дауэкс-2, а также.отмечена способность карбоксильных слабокис лотных катионитов разрушать некоторые ксантогенаты тяжелых металлов [11, 12]. А. М. Околович и Л. И. Фигурнова применили катиониты КУ-2, КУ-1, СГ-1 и сульфоуголь, а также аниониты АМП, AB-17 и AM для изучения ионного состава жидкой фазы флота ционной пульпы [5].
Вработах ЦНИГРИ из всего многообразия ионов жидкой фазы пульпы предметом изучения являлась лишь небольшая часть их, а именно ионы тяжелых металлов, непосредственно влияющие на селектив
5
ность разделения, и ионы кальция, присутствие кото рых ухудшает условия сорбции ионов тяжелых метал лов из пульп. Основное внимание уделено изучению поведения ионов меди, главным образом определяю щих величину потерь цинка в циклах медной и медно свинцовой флотации.
Извлечению меди из различных растворов ионита ми посвящено много работ. К. М. Салдадзе была показана возможность удаления меди из раствора медного купороса глауконитом, причем из сорбента металл извлекался раствором ацетата натрия.
3. Н. Сыркиным и А. И. Крыикиной разработа метод извлечения меди из отходов медно-аммиачных цехов.
Для удаления меди из сточных вод производства искусственного волокна применяется эспатит-1 и суль фоуголь.
Чл.-корр. АН СССР Б. Н. Ласкориным рекомендо ван метод переработки окисленных медных руд с ис пользованием ионообменного процесса [17]. Ф. Герстедом описаны методы извлечения меди из стоков производства глюкозы ионитами: леватит DN, RSN, Дауэкс-50, амберлит YR-120, пермутит RS. Показана также возможность извлечения простых и комплекс ных катионов меди из водных растворов с помощью анионитов в ОН-форме [18].
По использованию ионообменных смол в процессе флотации с целью улучшения селективности процесса было опубликовано два источника: краткое упомина ние о применении ионного обмена при флотационном обогащении легкоокисляемых сульфидных руд с вы соким содержанием в жидкой фазе пульпы ионов меди, а также весьма неполные сведения о добавле нии катионита в Ыа+-форме в рудную пульпу, которое приводит к поглощению мешающих ионов и значи тельно улучшает флотацию некоторых сульфидных
РУД [19].
В наших работах определены концентрации ионов тяжелых металлов в питании флотации при обогаще нии различных типов руд и изменения этих концен траций в ходе технологического процесса. Изучены зависимости изменения сорбции ионов тяжелых ме таллов различными компонентами пульпы от исход-
6
мой концентрации меди в растворе. Для повышения эффективности ионного обмена во флотационных пульпах изучены параметры, определяющие наиболее благоприятную кинетику процесса и максимальную полноту поглощения ионов меди; в присутствии смол определены изменения гетерогенных равновесий в си стеме твердое — жидкость и электрохимической ха рактеристики минералов, а также влияние смол на характер газовой фазы. Из ионообменных смол изу чены катиониты КУ-1 и сульфоуголь, а также некото рые амфолиты и карбоксильные смолы. Выбор катио нитов КУ-1 и сульфоугля в качестве объектов иссле дования для использования во флотационном процес се обусловлен наиболее массовым их производством по сравнению с другими марками ионитов и их повы шенным сродством к двухвалентным ионам. Рекомен дованы к использованию во флотации пылевидные фракции ионитов, не нашедшие в настоящее время промышленного применения и складируемые в отва лах. Вследствие этого стоимость пылевидных фрак ций ионитов невелика; вместе с тем благодаря боль шой удельной поверхности мелкие иониты обеспечи вают наибольшую скорость сорбции. Указанные фак торы позволяют считать некондиционные по крупно сти иониты наиболее благоприятным материалом для применения их при обогащении руд.
Изученные вопросы позволили сделать некоторые теоретические обобщения и разработать практические рекомендации по использованию катионитов во фло тации.
Г л а в а 1
РОЛЬ ИОННОГО СОСТАВА ЖИДКОЙ ФАЗЫ ПУЛЬПЫ
В СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ СУЛЬФИДНЫХ РУД
1.Оценка современного состояния полноты разделения сульфидных минералов
Вопросам повышения комплексного изучения цен ных компонентов и улучшения селективности флота ции сульфидных руд уделяется большое внимание, по скольку степень комплексного использования часто отстает от требований народного хозяйства. Важность данного вопроса в последние годы особенно возросла в связи с увеличением вовлечения в производство, с одной стороны, все более труднообогатимых руд, тре бующих развитых схем, с другой — руд с низким со держанием полезных составляющих.
Так, удельный вес труднообогатимых руд с 1965 по 1968 г. на Ленииогорской фабрике за счет руд Ти шинского месторождения возрос с 1,4 до 19,6%; на Ачисайском комбинате — с 29 до 48% за счет Запад ного и Карагандинского рудников; на Зыряновской фабрике — с 20,6 до 38,3% за счет переработки сме шанных руд [20]. Ухудшение показателей Березовской фабрики произошло за счет включения в переработку руд Иртышского месторождения.
Результаты работы фабрик, перерабатывающих полиметаллические руды с 1960 по 1971 г. приведены в табл. 1.
Несмотря на снижение содержания металлов в ру де, на ряде предприятий наблюдается прирост извле чения за счет ряда проведенных мероприятий по со вершенствованию схем и реагентных режимов.
Если в начале пятидесятых годов совершенствова ние технологических схем шло по линии внедрения коллективных и коллективно-селективных схем флота ции, то к следующему десятилетию удельный вес тон-
Та б ли ца 1
Результаты работы обогатительных фабрик, перерабатывающих полиметаллические руды
Извлечение металлов в одноименные концентраты, %
Металл
Свинец . . . .
Ц ин к...............
М едь...............
г. |
г. |
г. |
г. |
г. |
г. |
I960 |
1965 |
1966 |
1967 |
1968 |
1971 |
I |
|
|
|
|
! , |
80,6 |
81,47 |
79,9 |
82,2 |
80,2 |
80,1 |
79,7 |
81,0 |
79,8 |
79,6 |
81,8 |
82,7 |
69,8 |
79,55 |
75,37 |
73,88 |
74,9 |
74,8 |
ковкрапленных руд настолько возрос, что потребова лись развитые схемы со стадиальным измельчением как руды, так и отдельных промпродуктов. Совершен ствование в цикле измельчения развивается по линии замены шарового измельчения бесшаровым.
В реагентном режиме тоже имеются изменения: расширяется ассортимент вспенивателей (Д-3, ИМ-68, ВВ-2, Т-66); на некоторых фабриках (Сихотэ-Алин- ского и Иерчинского комбинатов) применяются соче тания различных собирателей.
Цианистые соединения в качестве депрессоров сфалерита и халькопирита вытесняются нетоксичны ми реагентами. Значительное снижение содержания полезных компонентов в хвостах флотации получено за счет внедрения процесса обогащения в тяжелых суспензиях. Проведенные мероприятия позволили на ряде фабрик заметно увеличить извлечение металлов.
На фабриках, перерабатывающих медно-цинковые руды, возрастает извлечение цинка благодаря совер шенствованию цикла цинковой флотации. В табл. 2 приведены средние показатели работы уральских фаб рик по рудам, из которых извлекают медь и цинк.
Наиболее значительные успехи в повышении из влечения цинка достигнуты на фабриках № 1 и 3. Снизилось извлечение цинка на фабриках № 2 и 5 (табл. 3).
Неудовлетворительно обстоит дело с извлечением цинка из медно-цинковых руд, особенно из труднообо-
гатимых руд. |
Трудности селекции обусловлены, |
как правило, |
тонким взаимным прорастанием мине- |
9