Поиск новых комплексообразующих реагентов для флотации медно-никелевых руд

DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2018.10.4.74-77 УДК 622.765.061

ПОИСК НОВЫХ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД

Ю. С. Каменева, Е. А. Базарова

ФГБУН Горный институт КНЦ РАН, г. Апатиты

Аннотация

Осуществлен синтез комлексообразующего реагента моногидроксиамида алкенилянтарной кислоты путем реакции соответствующего ангидрида с гидроксиламином. Проведена экспериментальная оценка возможности его применения для флотации медно-никелевой руды одного из месторождений Печенгского рудного поля. Показана принципиальная возможность использования данного класса реагентов в качестве дополнительного собирателя-вспенивателя при флотации медно-никелевых руд. Ключевые слова:

медно-никелевая руда, флотация, реагенты-комплексообразователи, сульфгидрильные собиратели.

SEARCH OF NEW COMPLEXING REAGENTS FOR COPPER-NICKEL ORE FLOTATION

Yuliya S. Kameneva, Ekaterina A. Bazarova

Mining Institute of KSC RAS

Abstract

The complexing reagent of monohydroxyamide of alkenylsuccinic acid was synthesized through the reaction of the corresponding anhydride with hydroxylamine. The possibility of its application for flotation of copper-nickel ore from one of the Pechenga ore deposits was experimentally estimated. The principal possibility of using this class of reagents as complementary foaming agents in the copper-nickel ore flotation, is shown.

Keywords:

copper-nickel ores, flotation, reagent-complexing agents, sulfhydryl collectors.

Введение

В последнее время в переработку на горнообогатительных предприятиях все больше вовлекаются бедные труднообогатимые медно-никелевые руды, для которых характерно низкое содержание ценных компонентов. Сложность вещественного состава, неравномерная тонкая вкрапленность обусловливают снижение технологических показателей обогащения с использованием традиционных схем и реагентных режимов.

Одним из путей решения проблемы является поиск новых реагентов-собирателей. Для разделения сульфидов цветных металлов и минералов пустой породы применяют реагенты различного строения, преимущественно сульфгидрильные собиратели: ксантогенаты — соли ксантогеновых кислот (ROCS2Me) и аэрофлоты — дитиофосфаты (RO)2PS2Me [1]. Основные направления для создания новых реагентов — это разнообразные модификации сульфгидрильных собирателей [2, 3] или введение в состав молекулы комплексообразующих группировок [4, 5]. Наличие в кристаллической решетке сульфидных минералов атомов переходных металлов с частично заполненными электронными орбиталями, способных к взаимодействию с органическими лигандами, определяет возможность использования комплексообразующих реагентов в качестве собирателей для сульфидных руд.

Известно, что гидроксамовые кислоты способны образовывать с ионами цветных металлов и железа прочные комплексы [6], что определяет их использование в качестве аналитических агентов и создает предпосылки для применения этих реагентов в экстракционных и флотационных процессах [5, 7].

В настоящей работе исследована возможность получения и использования в качестве собирателя бифункционального соединения, так как известно, что наличие двух функциональных группировок в молекуле реагента определяет его способность образовывать прочные хелатные соединения. Центральный атом в таких соединениях связан с органическим лигандом силами как главной, так и побочной валентности. Примером таких соединений, способных образовывать хелатные комплексы с ионами меди и никеля, являются аминокислоты, в состав которых входит карбоксильная и аминная группировки [8].

Материалы и методы исследования

Высокая реакционная способность ангидридного кольца дикарбоновых кислот обеспечивает легкость проведения синтеза с участием различных нуклеофильных агентов. Осуществлен синтез моногидроксиамида алкенилянтарной кислоты путем проведения реакции между соответствующим ангидридом и гидроксиламином в мольном соотношении 1:1. Полученный реагент характеризуется кислотным числом (КЧ), равным 336, соответствующим соединению с одной карбоксильной группировкой.

Оценку собирательных свойств синтезированного реагента проводили на пробе тонковкрапленной медно-никелевой руды одного из месторождений Печенгского рудного поля с содержанием № ~ 0,5 % и Си ~ 0,21 %. Минеральный состав, определенный методом ренгенофазового анализа, показал, что доля главных сульфидных минералов в руде составляет 4,5 %, в том числе: пирротина — 2,6 %, пентландита — 1,4 %, халькопирита — 0,5 %. Породообразующие минералы представлены: серпентином, пироксеном, амфиболами, тальком и оливином. Ранее проведенными исследованиями установлена необходимость измельчения данного типа руды до крупности 97 % класса -0,071 мм (~ 88 % класса -0,045 мм), что, согласно данным минералогического анализа, обеспечивает практически полное раскрытие сульфидных минералов.

Руда крупностью -2 мм подвергалась измельчению в шаровой мельнице объемом 7 л, соотношение твердого к жидкому 1:0,6, масса шаровой загрузки составляла 9 кг.

Опыты проводились в открытом цикле по схеме (рис.) с проведением основной (ОФ) и контрольной флотаций (КФ). Необходимое значение рН создавали с помощью кальцинированной соды (№а2СО3), подаваемой в измельчение согласно сложившейся практики обогащения медно-никелевых руд [9]. В качестве активатора сульфидных минералов использован медный купорос. Расход соды и медного купороса во всех опытах составил 3 кг/т и 30 г/т исходной руды соответственно.

Исходная руда Na.Co3; Кг

+ i/-

Измельчение

т

s

Основная флотация

CuSÛ4; Af; исследуемый реагент

Kx; CuSO4; Af; исследуемый реагент

S

Т

Контрольная флотация

\

Хвосты

Черновой концентрат

Схема получения чернового медно-никелевого концентрата Scheme of production of rough copper-nickel concentrate

Ю. С. Каменева, Е. А. Базарова

Основной собиратель — бутиловый ксантогенат (К) в виде 1 %-го раствора также подавали в измельчение. Принципиальную оценку флотационных свойств проводили по показателям выделения чернового медно-никелевого концентрата. Результаты, полученные при использовании синтезированного реагента, сравнивали с показателями обогащения, полученными при использовании традиционных реагентов-собирателей — бутилового ксантогената и аэрофлота (А^.

Результаты лабораторных испытаний

Синтезированный моногидроксиамид алкенилянтарной кислоты использовали как дополнительный собиратель в сочетании с бутиловым ксантогенатом вместо аэрофлота.

Результаты проведенных ранее исследований показали, что монофункциональные реагенты — алкилгидроксамовые кислоты характеризуются высокими пенообразующими свойствами при флотации медно-никелевых руд, обеспечивая увеличение выхода чернового концентрата при увеличении их доли в собирательной смеси по сравнению с традиционным реагентным режимом [5]. Флотационные испытания исследуемого реагента показали, что его использование в качестве дополнительного собирателя также приводит к повышенному пенообразованию.

Следует отметить, что исследуемый собиратель обладает большей активностью по отношению к никелю. Замена аэрофлота на комплексообразующий реагент в равном количественном соотношении приводит к увеличению извлечения никеля в концентрат на 1,2 %. Увеличение в смеси доли комплексообразующего реагента при равном суммарном расходе собирателей обеспечивает еще большее извлечение никеля, в то время как извлечение меди сохраняется примерно на том же уровне (табл.). Повышение извлечения никеля, обусловленное только увеличением выхода пенного продукта, может говорить о том, что использование исследуемого реагента позволяет перевести в пенный продукт бедные сростки никеля с другими минералами.

Технологические показатели обогащения медно-никелевой руды Technological indices of copper-nickel ore processing

№ п/п Продукт Product Выход, % Output, % Содержание, % Content, % Распределение, % Distribution, % Общий расход реагентов, г/т Total consumption of reagents, g/t

Ni Cu Ni Cu

1 Черновой концентрат Rough concentrate 27,21 1,44 0,612 78,32 85,45 Kx —175 Af — 123

Хвосты Tails 72,79 0,149 0,039 21,68 14,55

Исходный Original 100,00 0,50 0,19 100,00 100,00

2 Черновой концентрат Rough concentrate 32,73 1,26 0,532 80,27 85,73 Kx — 175 Исследуемый реагент — 123 Monohydroxyamide — 123

Хвосты Tails 67,27 0,151 0,043 19,73 14,27

Исходный Original 100,00 0,51 0,20 100,00 100,00

3 Черновой концентрат Rough concentrate 34,82 1,2 0,.51 81,16 85,81 Kx — 149 Исследуемый реагент — 149 Monohydroxyamide — 149

Хвосты Tails 65,18 0,149 0,045 18,84 14,19

Исходный Original 100,00 0,51 0,20 100,00 100,00

По-видимому, высокая комплексообразующая способность моногидроксиамида алкенилянтарной кислоты по отношению к никелю обеспечивает его прочное закрепление на поверхности минеральных зерен.

Последующие перечистки чернового концентрата позволяют получить готовый концентрат с содержанием никеля на уровне 6-7 %.

Выводы

Предложен новый бифункциональный реагент, который обладает высокими комплексообразующими свойствами по отношению к никелю.

Лабораторными флотационными испытаниями показана возможность использования моногидроксиамида алкенилянтарной кислоты в сочетании с бутиловым ксантогенатом в качестве собирателя для флотации медно-никелевых руд.

Использование предложенного реагента вместо аэрофлота в составе собирательной смеси обеспечивает прирост извлечения никеля в черновой медно-никелевый концентрат.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамов А. А. Технология переработки и обогащения руд цветных металлов: в 2 кн. Кн. 2. М.: Изд-во МГГУ, 2005. 470 с. 2. Комогорцев Б. В., Вареничев А. А. Применение селективных реагентов-собирателей в технологиях флотационного обогащения золотосодержащих сульфидных руд // ГИАБ. 2016. № 12. С. 231-242. 3. Совершенствование технологии обогащения медно-молибденовых руд месторождения «Эрдэнэтийн Овоо» (Монголия) в условиях изменения вещественного состава руды / А. М. Десятов [и др.] // ГИАБ. 2008. № 6. С. 345-349. 4. Тимошенко Л. И., Чеканова Л. Г., Маркосян С. М. Реагенты класса гидразидов для флотационного обогащения вкрапленных медно-никелевых руд // Хим. технология. 2014. Т. 15, № 8. С. 488-492. 5. Использование квантово-химических расчетов для прогнозирования эффективности взаимодействия реагентов-комплексообразователей с минералами руд цветных металлов / Е. В. Черноусенко [и др.] // ГИАБ. 2017. № 23: [спецвып.]. С. 493-501. 6. Пилипенко А. Т., Зульфигаров О. С. Гидроксамовые кислоты. М.: Наука, 1989. 312 с. 7. Каменева Ю. С., Черноусенко Е. В., Вишнякова И. Н. Изучение обогатимости лопаритовых шламов методом флотации // Горн. информ.-аналит. бюлл. (науч.-техн. журн.). 2017. № 5. С. 292-298. 8. Горболетова Г. Г., Гоидчин С. Н., Луценко А. А. Термохимическое исследование процессов комплексообразования ионов Си2+ c L-глутамином в водном растворе // Журн. физ. химии. 2010. Т. 84, № 11. С. 2036-2041. 9. Блатов И. А. Обогащение медно-никелевых руд. М.: Руда и металлы, 1998. 224 с.

Сведения об авторах

Каменева Юлия Сергеевна — младший научный сотрудник Горного института КНЦ РАН E-mail: Dgeremi@mail.ru

Базарова Екатерина Александровна — инженер Горного института КНЦ РАН E-mail: klybnika-number1@rambler.ru

Author Affiliation

Yuliya S. Kameneva — Junior Researcher of the Mining Institute of KSC RAS E-mail: Dgeremi@mail.ru

Ekaterina A. Bazarova — Engineer of the Mining Institute of KSC RAS E-mail: klybnika-number1@rambler.ru

Библиографическое описание статьи

Каменева, Ю. С. Поиск новых комплексообразующих реагентов для флотации медно-никелевых руд / Ю. С. Каменева, Е. А. Базарова // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2018. — №№ 4 (10). — С. 74-77.

Reference

Kameneva Yuliya S., Bazarova Ekaterina A. Search of New Complexing Reagents for Copper-Nickel Ore Flotation. Herald of the Kola Science Centre of RAS, 2018, vol. 4 (10), pp. 74-77 (In Russ.).