ПРОЦЕСС ФЛОТАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРГАНОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА В КАЧЕСТВЕ АКТИВАТОРА
FLOTATION USING ACTIVATOR MADE UP OF METAL ORGANIC COMPLEX

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к разделительному процессу пенной флотации и активаторам для подобного процесса флотации. В частности, настоящее изобретение относится к активаторам пены, которые могут быть использованы в качестве модификаторов или промоторов для процессов пенной флотации.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что такие активаторы, как сульфат меди (медный купорос), используются в разделительных процессах флотации руды. Действие данных активаторов заключается в выборочном связывании с поверхностью металла в руде с образованием либо гидрофобного соединения, отделяемого с помощью пены, либо гидрофильного, отделяемого с помощью водной фазы. Однако в случае использования медного купороса возникающие в результате ионы двухвалентной меди сохраняются только в растворе с кислой средой и осаждаются в основной среде, из чего следует, что активатор потенциально непригоден для использования в среде с основным показателем рН.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первой особенностью изобретения заявленный процесс флотации состоит из следующих этапов:
использование установки для обогащения минералов, обеспечивающей получение флотационной смеси, содержащей минеральные значения для обогащения и;
добавление к вышеуказанной флотационной смеси активатора, который может представлять собой металлокомплекс, образованный из координирующего иона металла и лиганда.
Специфическая особенность изобретения связана с использованием металлокомплексов в качестве активаторов. Данные комплексы стабильны в широком диапазоне показателей рН, что невозможно в случае использования других неорганических соединений, известных заявителю, таких как сульфат цинка, сульфат меди (медный купорос) и сульфат магния.
Способ включает в себя этап формирования комплекса активатора перед добавлением его в процесс флотации или добавление отдельных компонентов, которые образуют комплекс активатора на месте.
Координирующий ион металла может быть выбран из любых известных металлов-активаторов, используемых в процессах флотации. Металлом-активатором может быть медь, никель, магний цинк или подобный им.
n
Лиганд может иметь структуру R-(X), в которой:
X выбран из аминов, карбоксилов, фосфонатов и сульфонатов;
R является органической группой; и
n может быть от 1 до 4.
В качестве лиганда может быть выбран мультидентатный лиганд.
Процесс может включать в себя этап выбора лиганда, который допускает изменения диапазона рН для модифицирования заряда или ионных характеристик лиганда или комплекса при условии, чтобы модифицирование заряда лиганда или ионных характеристик могло выявить гидрофобные или гидрофильные свойства в соответствии с указанным в требованиях по процессу флотации.
Чаще всего, лиганд может быть выбран из любой из перечисленных кислот и подобных им: адипиновая кислота, аланин, аспарагиновая кислота, аденозинтрифосфат, лимонная кислота, цистеин, диметилглиоксим, ЭДТА, глюконовая кислота, гистидин, молочная кислота, пимелиновая кислота, салициловая кислота, трифосфат, моноэтаноламин, триэтаноламин, 1,2-пропилендиамин, винная кислота, фульвовая кислота, сульфокислота, гуминовая кислота, их сочетания и тому подобное.
В предпочтительном воплощении активированным металлом является медь, а в качестве лиганда используется лимонная кислота. Следовательно, активатором в изобретении может быть цитрат меди. Активатор изобретения может быть использован в процессе флотационных реакций в сочетании с сульфатом меди.
Молярное отношение лиганда к иону металла может быть в диапазоне от 2:1 до 1:2, предпочтительно около 1:1.
Процесс может включать в себя этап выбора или корректировки показателя рН флотационной смеси для изменения гидрофобности или гидрофильности комплекса или для формирования требуемых разновидностей комплексов.
Далее перечислены типовые металлы и минералы, которые могут быть обогащены, отделены и/или выделены из руд:
минералы платиновой группы из платиносодержащих руд;
медь, цинк, свинец, серебро, золото, обогащаемые и выделяемые из полиметаллических и других руд цветных металлов;
золото и серебро из золотосодержащих руд; или
сульфидные минералы из руд, содержащих сульфиды.
Данные комплексы удерживают металлы в растворе в широком диапазоне показателей рН.
Следует понимать, что в изобретении предлагается адаптируемый метод, при помощи которого любой обогащаемый металл из широкого диапазона может быть выборочно активирован или ненужные металлы могут быть выборочно подавлены, или обеспечивается комбинация из активации и подавления. Кроме того, активатор может использоваться вместе со стандартным флотационным оборудованием или установками, при этом не требуется внесение изменений.
Активатор может быть добавлен в смесь в количестве от 1 г активатора на тонну обрабатываемой руды до 1000 г активатора на тонну обрабатываемой руды. Обычно количество активатора на тонну платиносодержащей руды лежит в диапазоне от 50 до 150 грамм; количество активатора на тонну золотосодержащей руды - в диапазоне от 150 до 250 грамм; а количество активатора на тонну цинкосодержащей руды - в диапазоне от 5 до 100.
В соответствии с дополнительной особенностью изобретения существует установленный активатор для использования в процессе флотации, состоящий из координирующего иона металла и лиганда, образующего комплекс в воде, в соответствии с указанным выше.
Активатор может представлять собой комплекс в водном растворе с предварительно установленным показателем рН. Значение показателя рН может быть в диапазоне от рН 2 до рН 12, предпочтительно - около рН 4.
Дополнительные особенности изобретения будут представлены только в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи и примеры.
ЧЕРТЕЖИ.
Фиг.1 показывает влияние Активатора 357 S20, активатор изобретения: кривые «содержание-обогащение»;
Фиг.2 показывает влияние Активатора 357 S20: кривые скорости;
Фиг.3 показывает кривую «содержание-обогащение» по программе испытаний активатора из хелата меди;
Фиг.4 показывает кривую «содержание-обогащение» по программе испытаний активатора из хелата меди для изобретения;
Фиг.5 показывает кривую измельчения;
Фиг.6 показывает кривые воспроизводимости содержания-обогащения;
Фиг.7 показывает динамические кривые с сульфатом меди и без него;
Фиг.8 показывает предварительные испытания - кривые содержания-обогащения;
Фиг.9 показывает влияние активаторов изобретения: кривые содержания-обогащения; а также
Фиг.10 показывает влияние активаторов изобретения: кинетические кривые.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2+
2+
Изобретение относится к применимым активаторам и соединениям активаторов для процессов пенной флотации, к тем активаторам, которые имеют несколько вариантов использования и преимущества, в том числе малый расход реагентов и снижение расхода присадок и количества частиц собирателей и подавителей (флотационных реагентов). Функцией собирательных частиц реагента/собирателя в процессе флотации является связывание с поверхностью требуемого минерала и, таким образом, выявление свойств гидрофобности и аэрофильности поверхности минерала. Это позволяет прикрепить требуемый минерал к пузырьку воздуха, переносящему вышеуказанные минералы на поверхность или в зону пенообразования флотационной камеры, поскольку концентрат содержится в пене. Типовые собирательные реагенты относятся к семейству ксантогенатных соединений. Они включают: этилксантогенат натрия, изопропиловый ксантогенат натрия, изобутиловый ксантогенат натрия, амиловый ксантогенат натрия и другие химические вещества семейства ксантогенатов. Однако характеристики ксантогенатных химических реагентов таковы, что обычно в растворе они образуют нерастворимые соединения с ионами Cu, делая ионы Cu непригодными для активации сульфида и других требуемых минералов или металлов в руде.
2+
n
Таким образом, если добавлено избыточное количество ионов меди для компенсации низкой эффективности, вызванной образованием гидроксида меди в результате высоких уровней рН, то избыток ионов Cu связывается добавленным ксантогенатом и вытесняет ксантогенат из раствора в виде осадка CuX, который вреден для важного процесса обогащения.
В целом, активатор изобретения изготавливают путем смешивания координирующего иона металла, такого как медь, никель, магний, цинк. В одном примере осуществления сульфат меди комбинируется с одним из следующих молярно равноценных лигандов: адипиновая кислота, аланин, аспарагиновая кислота, аденозинтрифосфат, лимонная кислота, цистеин, диметилглиоксим, ЭДТА, глюконовая кислота, гистидин, молочная кислота, пимелиновая кислота, салициловая кислота, трифосфат, моноэтаноламин, триэтаноламин, 1,2-пропилендиамин, винная кислота, фульвовая кислота, сульфокислота или гуминовая кислота, в зависимости от требуемого диапазона рН. К каждому из них добавляется вода с последующим перемешиванием до тех пор, пока смесь не станет прозрачной. Каждая из этих смесей может быть использована в качестве активатора и сохраняется в растворе с диапазоном значений показателя рН приблизительно от 2 до 12.
Приготовленный активатор с концентрацией от 2% до 30% мин/макс добавляется в процесс флотации с помощью насоса-дозатора для реагентов.
Активатор может быть добавлен к большинству элементов процесса, в зависимости от оптимальных требований каждого процесса в отдельности. Обычно, добавление осуществляется либо непосредственно в мельницы, либо в резервуар для обработки руды перед черновой флотацией. Альтернативно или дополнительно он может быть добавлен в отсек легкой фракции для улучшения обогащения, например в мельницы доизмельчения, отсеки продувки, отсеки очистки, отсеки повторной очистки и т.д.
Показатель рН флотации различен в зависимости от минерала. В примере, представленном ниже, минералы платиновой группы обогащаются при естественных для руды показателях рН, которые колеблются в диапазоне от показателей рН кислой среды в диапазоне 5-7 до показателей рН щелочной среды в диапазоне 7-11. Для других комплексных руд, представленных в примерах ниже, применялись различные уровни рН для обогащения различных концентратов. Активатор оставался в растворе при любых значениях диапазона показателей рН для того, чтобы вступать в электрохимическую реакцию с поверхностями различных минералов. Затем, для выявления свойств гидрофобности у частиц требуемого металла или минерала, был добавлен соответствующий собиратель, посредством чего частицы были перенесены во флотационную камеру в пузырьках воздуха и обогащены в виде металла или концентрата сульфида.
Пример 1
Изобретение допускает отдельное добавление хелатного продукта (лиганда) в смесь, которая уже содержит сульфат меди. Основным способом приготовления хелатообразующих составов меди является способ совместного добавления соответствующего количества ионов меди и хелатообразующего агента, как указано в примере осуществления, в смеситель при заданных условиях для приготовления требуемого состава.
Требуемый состав, однако, может быть также приготовлен путем совместного добавления соответствующего количества сульфата меди и хелатообразующих смесей в сухом виде и упаковки получившейся в результате сухой смеси. Такая смесь может быть теперь также предварительно смешана с растворами, которые могут включать в себя один или несколько растворителей, в том числе техническую воду, чистую воду или любой другой растворитель, в резервуаре перед добавлением всего состава в процесс флотации. Данная смесь также может быть добавлена в виде сухого вещества в течение непрерывного процесса флотации в любой момент, начиная с сухой, не перемолотой руды, до образования суспензии, практически на любом этапе процесса обогащения.
Другим методом изготовления сульфата меди и хелатных смесей является растворение сухих порошков обоих продуктов в соответствующем растворителе, таком как вода, а затем выпаривание растворителя. Таким образом, снова могут сформироваться гомогенные смеси, которые могут быть упакованы для дальнейшего использования.
Пример 2
2+
В определенном примере осуществления активатор изобретения был изготовлен с использованием пентагидрата сульфата меди и моногидрата лимонной кислоты. Данные два компонента были увеличены на 1 моль ионов меди к 1 молю сухого вещества моногидрата лимонной кислоты, т.е. для 1 г пентагидрата сульфата меди, который содержит 0,25 г ионов Cu, было добавлено 0,84 г лимонной кислоты. Получившемуся в результате активатору лимонно-кислой меди было присвоено название Activator 357 S20.
Пример 3
Другой способ изобретения включает этапы взаимодействия сульфата меди с лимонно-кислым кальцием в растворителе. В результате получаются такие формы сульфата кальция, которые обычно представляют собой нерастворимый осадок, который затем удаляется при фильтрации. В оставшемся растворе содержится лимонно-кислая медь, а раствор может быть использован в полученном состоянии «как есть» или может быть выпарен до образования кристаллической структуры.
Дополнительный метод образования состава медно-хелатного активатора представляет собой добавление кристаллов пентагидрата сульфата меди в процесс в любой момент времени, в соответствии с указанным ранее, и путем добавления сухого хелатообразующего химического соединения в соответствующей пропорции на любом этапе процесса в любой последовательности. Химические вещества могут растворяться в рабочих растворах и могут образовывать соединение хелатной меди. Сульфат меди и хелатообразующее химическое соединение также могут растворяться отдельно в любом растворителе и отдельно добавляться в раствор в любом соотношении в процесс на любом этапе и в любой последовательности.
Пример 4
Подготовка образцов
Флотационные испытания проводились на образцах шлама цинковой руды, полученных из установки флотации цинка. Образец шлама уже был размельчен и имел такое же состояние, как и обыкновенный шлам, флотированный в стандартной флотационной установке.
Данный флотируемый образец был тщательно перемешан и разделен на шесть различных гомогенных образцов меньшего размера с помощью делителя проб. Объем каждого образца составлял 2 л, при этом каждый образец содержал приблизительно 50% сухого вещества.
Флотационные испытания
Процедура для каждого из шести лабораторных испытаний была одинакова, за исключением того, что для каждого из шести испытаний варьировались количество и тип активатора, как указано ниже.
Оборудование для проведения лабораторных флотационных испытаний
Лабораторная флотационная установка Denver D-12, с регулируемой скоростью вращения, применялась с использованием флотационной камеры на 2,5 л. Весы использовались для взвешивания образцов, а градуированная объемная колба использовалась для измерения объема образцов. Пневматический пресс-фильтр и ватмановская фильтровальная бумага использовались для фильтрации флотируемых образцов. Электрическая сушильная печь использовалась для сушки отфильтрованных образцов. Для сбора флотируемых образцов использовались контейнеры из нержавеющей стали.
Реагенты для проведения лабораторных флотационных испытаний
Содержание собирателя (этилксантогенат натрия), пенообразующей добавки (M.I.B.C) и реагентов были те же, что и у реагентов, использовавшихся в стандартных флотационных установках. Активаторы из пентагидрата сульфата меди и активатор изобретения из лимонно-кислой меди (далее именуемый Activator 357 S20) были приготовлены из химически чистых реагентов.
Процедура проведения лабораторных флотационных испытаний.
Один из небольших разделенных образцов объемом 2 л был помещен во флотационную камеру объемом 2,5 л с последующим интенсивным встряхиванием в установке Denver D-12 со скоростью 900 об/мин в течение 5 минут. Скорость вращения была увеличена до 1300 об/мин, а затем реагенты были добавлены и обработаны в соответствии с представленной ниже Таблицей 1. Далее четыре вида концентрата были собраны в течение следующих периодов: 0-1, 1-3, 3-7 и 7-20 минут. Все продукты были отфильтрованы, высушены и исследованы на содержание цинка.
Таблица 1
Стандартные условия для реагентов
Реагент
Дозировка, г/т
Время обработки, мин
Активатор
19
5
Собиратель
2,5
2
Пенообразующая добавка
0,1
0,5
2+
4
2
Данная процедура повторялась для каждого из шести флотационных испытаний, за исключением того, что в первом флотационном испытании, которое было пробным и проводилось вхолостую, не добавлялся активатор и, что в циклах с 3 по 6 добавляемый активатор был активатором изобретения (Activator 357 S20). Activator 357 S20 был увеличен на моль основания, равное массовой доле меди, которая была добавлена в составе активатора из пентагидрата сульфата меди в цикле 2 испытания. Например, 19 г пентагидрата сульфата меди было добавлено в цикле 2 флотационного испытания цинка, с добавлением эквивалентного количества раствора лимонно-кислой меди. С этой целью 4,835 г Cu (19 г CuSO-5НO) и 15,988 г лимонной кислоты были растворены в воде и затем добавлены в цикле 3 испытания. Это 100% эквивалент, оцененный на медном основании.
В цикле испытаний с 3 по 6 добавляемый Activator 357 S20 содержал соответственно 100%, 75%, 50% и 25% меди, на моль основания, от количества меди, которая была добавлена в цикле 2 испытания.
Таблица 2
Количество активатора, добавленного к каждому флотационному испытанию
Дозировка активатора
Испытание
Количество активатора, г/т
1
0
2
19
3
19
4
14,25
5
9,5
6
4,75
Таблица 3
сводная таблица результатов вышеупомянутых испытаний: влияние активатора Activator 357 S20
AqCua<sup>TM</sup> Activator 357 S20
Без активатора
CuSO<sub>4</sub>
100%
75%
50%
25%
Обогащение (%)
Конц.1
22,7
83,6
75,0
82.8
83,1
56,1
Конц. 1+2
39,7
93,2
90,2
92,7
93,6
71,5
Конц. 1+2+3
54,0
95,2
93,9
94,9
96,0
77,8
Конц. 1+2+3+4
73,7
96,8
95,7
96,3
97,3
83,1
Содержание (г/т)
Конц.1
253000
338000
307000
305000
318000
247000
Конц. 1+2
267260
300030
275153
275316
290316
243622
Конц. 1+2+3
265300
270109
248622
250807
260303
226850
Конц. 1+2+3+4
236877
223706
205857
204748
212434
189351
Очевидно, что более высокое обогащение было достигнуто при использовании Activator 357 S20 по сравнению с примером, в котором активатор вообще не используется. В некоторых случаях полное восстановление было увеличено на 23,6%.
На схеме Фиг.1 можно увидеть кривые обогащения-содержания для всех шести флотационных испытаний. Схема показывает, что Activator 357 S20 с дозировками 100%, 75% и 50% обеспечивает хорошие результаты. Однако вариант использования Activator 357 S20 с дозировкой 25% демонстрирует результаты, подобные результатам испытания, в ходе которого не использовался активатор.
На Фиг.2 показаны кинетические кривые скорости для всех флотационных испытаний. Из них ясно, что действие активатора Activator 357 S20 с дозировкой 100%, 75% и 50% аналогично действию обычного сульфата меди, а действие активатора Activator 357 S20 с дозировкой 25% аналогично результатам испытания без активатора.
Исходя из приведенных результатов очевидно, что с использованием Activator 357 S20 в качестве активатора достигаются величины обогащения и содержания, сходные с сульфатом меди. Кинетика флотационных процессов также подобна. Однако следует учитывать, что при использовании активатора Activator 357 S20 подобные результаты достигаются даже, когда эквивалентная дозировка меди понижается до 50%. Это означает, что при 50% эквивалентного активатора достигаются те же результаты, что и при обычных флотационных реакциях с использование сульфата меди, что может быть выгодно с финансовой точки зрения для компаний горнодобывающей промышленности в связи со значительно сниженными требованиями к реагентам.
Пример 5
Целью данного примера было оценить характеристики рецептуры Activator 357 S20 при различных концентрациях по сравнению с характеристиками сульфата меди в процессе флотации руды, содержащей золото и серу, при добыче золота.
Подготовка образцов
Образцы шлама собирали в процессе операции золотодобычи в барабаны объемом 25 л. Образцы шлама получали из верхнего потока нижнего продукта циклона из флотационной установки. Это означает, что образец шлама уже перемолот и его состояние аналогично состоянию стандартного шлама, проходящего флотацию. Однако плотность образца была выше плотности шлама на подаче флотационной установки. Техническая вода из установки также собирается в барабаны объемом 25 л.
3
Двадцать пять литров образца шлама были залиты в смеситель из нержавеющей стали. Некоторое количество технической воды было добавлено к образцу шлама для уменьшения плотности. Образцы регулярно изымались из смесителя с последующим измерением плотности образцов. С использованием данного метода плотность флотируемого образца была снижена до 1360 кг/м, которая равна стандартной плотности шлама, используемого для флотации на самой золотоизвлекающей фабрике. Данный перемешанный образец, с соответствующей плотностью, был затем разделен на шесть разных образцов с помощью делителя проб, прикрепленного к днищу бака-смесителя из нержавеющей стали. Данный процесс повторялся до тех пор, пока не были получены шесть небольших гомогенных образцов объемом 8 л каждый. Данные небольшие образцы использовались во флотационных испытаниях и были обозначены литерами от А до F. Также определялось содержание сухого вещества данных образцов, которое в среднем составляло 42,8% от массы на массовую долю основания.
Флотационные испытания
Процедура для каждого из шести лабораторных испытаний была одинакова, за исключением того, что для каждого из шести испытаний варьировались количество и тип активатора, как указано ниже.
Оборудование для проведения лабораторных флотационных испытаний
Лабораторная флотационная установка Denver D-12, с регулируемой скоростью вращения, применялась с использованием флотационной камеры на 9 л. Весы Mettler Toledo использовались для взвешивания образцов, а градуированная объемная колба использовалась для измерения объема образцов. Пневматический пресс-фильтр и ватмановская фильтровальная бумага использовались для фильтрации флотируемых образцов. Электрическая сушильная печь использовалась для сушки отфильтрованных образцов. Для сбора флотируемых образцов использовались пластиковые контейнеры.
Реагенты для проведения лабораторных флотационных испытаний
Пенообразующая добавка (Dowfroth 200), собиратель (изобутиловый ксантогенат натрия) и активатор (пентагидрат сульфата меди) были того же содержания, что и реагенты, использовавшиеся во флотационных установках при добыче полезных ископаемых. Активатор изобретения, Активатор 357 S20, был приготовлен из химически чистых реагентов, как указано ранее.
Процедура проведения лабораторных флотационных испытаний
Один из маленьких разделенных образцов объемом 8 л был помещен во флотационную камеру объемом 9 л. Далее камеру интенсивно встряхивали в установке Denver D-12 со скоростью 900 об/мин в течение 5 минут. Скорость вращения была увеличена до 1500 об/мин, а затем реагенты были добавлены и обработаны в соответствии с представленной ниже Таблицей 4. Четыре вида концентрата затем были собраны в течение следующих периодов: 0-1, 1-3, 3-7 и 7-20 минут. Все продукты были отфильтрованы, высушены и исследованы на содержание золота и серы.
Таблица 4
Стандартные условия для реагентов
Реагент
Дозировка (г/т)
Время обработки (мин)
Активатор
230
5
Собиратель
40
2
Пенообразующая добавка
15
0,5
Данная процедура повторялась для каждого из шести флотационных испытаний, за исключением того, что в первом флотационном испытании, которое проводилось вхолостую, не добавлялся активатор и что в цикле с 3 по 6 испытаний добавляемый активатор был Activator 357 S20. Activator 357 S20 был увеличен на моль основания, что равно массовой доле меди, которая была добавлена в составе активатора из пентагидрата сульфата меди в цикле 2 испытания. В цикле испытаний с 3 по 6 добавляемый Activator 357 S20 содержал соответственно 100%, 75%, 50% и 25% меди, на моль основания, от количества меди, которая была добавлена в цикле 2 испытания.
Таблица 5
Количество активатора, добавленного к каждому циклу флотационного испытания
Дозировка активатора
Испытание
Количество активатора (г/т)
1
0
2
230
3
230
4
172,5
5
115
6
57,5
Таблица 6
Сводная таблица результатов флотационных испытаний
Цикл
Увеличение массы, %
Содержание S, %
Восстановление S, %
Содержание Au (г/т)
Восстановление Au (%)
Цикл 1
4,64
12,97
81,9
2,34
41,60
Цикл 2
3,93
17,92
80,3
2,44
35,68
Цикл 3
5,63
14,31
95,5
1,99
45,87
Цикл 4
6,55
11,12
94,0
1,55
60,82
Цикл 5
4,70
11,83
85,4
2,03
50,03
Цикл 6
4,30
20,51
94,9
2,14
42,54
Результаты, представленные выше, показывают, что с добавлением активатора Activator 357 S20 в процесс флотационного испытания резко увеличивается обогащение серы, даже по сравнению с испытаниями, в которых использовался сульфат меди. Даже когда содержание меди в Activator 357 S20 составляло 25%, в 6 цикле, по-прежнему демонстрируется увеличение обогащения, которое больше на 13,0%, чем обогащение в первом цикле, когда активатор не использовался.
Подобные результаты получены и при обогащении золота. Существует явное увеличение обогащения с 41,60% в испытании, когда активатор не используется, до 60,82% при добавлении 75% Activator 357 S20.
Очевидно, что лучшие результаты обогащения были получены при испытаниях, в ходе которых в качестве активатора использовался Activator 357 S20. В вышеупомянутых испытаниях опытных партий Activator 357 S20 улучшил обогащение и содержание серы, и поэтому данный активатор может использоваться для улучшения результатов обогащения и содержания в больших заводских объемах.
Удивительным является также то, что использование Activator 357 S20 в качестве активатора вместо традиционно используемого сульфата меди, демонстрирует значительное улучшение результатов обогащения золота. Улучшенное обогащение золота и серы, вероятно, приведет к увеличению извлечения и прибыльности горнодобывающих компаний.
n
Результаты, представленные в данном документе, показывают, что те рецептуры изобретения, в которых содержится меньше меди, демонстрируют, как минимум, те же результаты, что и в случае использования обычной добавки из пентагидрата сульфата меди. Вывод: чем меньше добавлено меди, тем меньше избыточное количество медных добавок, в результате чего уменьшится количество ксантогената, осажденного вместе с медью в видее CuX. Совокупный эффект, таким образом, будет заключаться в уменьшении расхода ксантогената и других реагентов, особенно активаторов и подавителей, когда стабилизированный хелат меди согласно изобретению используется при активации минералов в процессе флотации.
Изобретение имеет дополнительное преимущество, которое приводит к уменьшению количества пенообразующей добавки при флотационной реакции. Функцией пенообразующей добавки в процессе флотации является генерация воздушных пузырьков во флотационных камерах, содержащих воздух. Эти пузырьки поднимаются до поверхности пульпового материала во флотационной камере, перенося гидрофобные компоненты руды, которая подвергается процессу флотации. Часть гидрофобных компонентов включает в себя необходимые минералы, содержащиеся в руде. Эффективность обогащения определяется частично массовой долей гидрофобных минералов, вынесенных на поверхность камеры в виде концентрата. Эта массовая доля контролируется по количеству и размерам пузырьков, которые частично регулируются дополнительным количеством пенообразующей добавки. Чем большая массовая доля флотируется, тем выше будет обогащение. Это, однако, приведет к снижению чистоты требуемого минерального концентрата. При флотации высокой массовой доли обогащаются нужные и ненужные минералы, отсюда низкая чистота концентрата.
На Фиг.3 показана зависимость содержания-обогащения из программы испытания активатора из хелата меди.
Как показано на Фиг.3, использование смеси увеличивает обогащение минералов в соответствии с красными линиями, при одинаковом расходе обыкновенного сульфата меди и пенообразующей добавки. С другой стороны, для такого же обогащения, содержание концентрата может быть увеличено путем добавления меньшего количества пенообразующей добавки, как показано с помощью зеленой линии на Фиг.3.
Дополнительным преимуществом изобретения является уменьшение нормы добавки подавителя. Функцией добавления подавителя в процесс флотации является увеличение конечного содержания концентрата требуемых минералов путем предотвращения соединения нежелательных компонентов или пустой породы, содержащейся в руде, с воздушными пузырьками пены. В соответствии с Фиг.3 использование данной рецептуры по сравнению с использованием стандартного сульфата меди приводит к получению более высокого содержания при одинаковом обогащении. Вывод: данная рецептура активизирует меньшее количество нежелательных компонентов руды по сравнению с сульфатом меди, который обычно используется. Следствием этого является то, что меньшее количество подавителя требуется добавить для контроля содержания нужного минерала в концентрате, что приводит к экономии в затратах на подавитель.
Пример 6
В данном примере исследовалось обогащение минералов платиновой группы и золота с использованием активатора согласно изобретению. Для создания базового сценария были проведены предварительные исследования нормы вхолостую (без сульфата меди) так же, как и с использованием сульфата меди. На основании полученных данных предполагалось, что использованный образец имел высокий процент быстро флотирующего материала, который мог бы затруднить определение воздействия данных новых рецептур. Метод обогащения низкой воды со снятием пены был принят в программе испытаний, т.к. он обеспечивает более высокое содержание при распространении обогащения в течение полного времени флотационной обработки.
Был сделан вывод, что очевидным является влияние рецептур изобретения на содержание концентратов и что они вносят особый вклад в обогащение и в кинетику в целом.
Заявителем был разработан ряд различных рецептур активатора для применения в процессах флотации различных минералов. После предварительных испытаний данных рецептур для дальнейших испытаний были отобраны четыре рецептуры, показавшие лучшие характеристики по содержанию и интенсивности флотации.
Подготовка образцов
Были использованы три мешка для проб, содержащих соответственно очень крупнозернистый материал, крупнозернистый материал и мелкозернистый материал. Все образцы были высушены на солнце, раздроблены по отдельности на 100% с классом измельчения 1,7 мм с помощью конусной дробилки. Составной образец был приготовлен, как показано на Фиг.4. Составной образец был смешан и разделен на представительные образцы массой 1 кг для проведения испытаний. Были выделены два представительных подобразца массой 200 г для проведения повторного основного анализа итогового содержания PGM+Au (минералы платиновой группы+золото).
Определение кривой лабораторного измельчения
Кривая измельчения была получена при размалывании представительных образцов массой 1 кг с различными временными интервалами. Образцы были размолоты с содержанием 50% твердого вещества с помощью гуммированной мельницы. Размеры мельницы: диаметр - 200 мм, длина - 225 мм. Загрузка составляет 10,96 кг угольных стержней. Кривая зависимости качества руды от времени размалывания была начерчена по трем точкам. Кривая представлена на Фиг.5.
Флотационные испытания
Испытание воспроизводимости - базовый случай.
Один комплект дублирующихся испытаний был проведен для установления воспроизводимости. Образец массой 1 кг был размолот в стержневой мельнице для образования 60% помола с классом измельчения 75 микрон. Размолотый шлам был отправлен во флотационную камеру, объемом 2,5 л, для образования шлама с приблизительным содержанием твердого вещества 35%. Затем шлам был интенсивно перемешан в устройстве Denver D-12 со скоростью 1200 об/мин. Реагенты были добавлены и обработаны в соответствии с Таблицей 7. Четыре вида концентрата затем были собраны в течение следующих периодов: 0-1, 1-3, 3-7 и 7-20 минут. Все продукты были отфильтрованы, высушены и отправлены на сухой пробирный анализ содержания свинца, весовой метод (итоговое содержание PGM+Au).
Таблица 7
Стандартные условия для реагентов
Реагент
Дозировка, г/т
Время кондиционирования, мин
SNPX
130
2
М49
112
3
DOW 200
39
0,5
Испытания воздействия новых рецептур
Было исследовано воздействие использования сульфата меди и четырех рецептур в соответствии с изобретением. В испытаниях с использованием сульфата меди для реагентов были приняты стандартные условия. Те же самые условия для реагентов были приняты для оставшейся части испытаний с соответствующей заменой сульфата меди на одну из новых рецептур. Последующая процедура флотации была аналогична описанной ранее. Все продукты были исследованы на итоговое содержание PGM и Au.
Воспроизводимость и оценочные испытания
Основной целью после проведения данного испытания было установление воспроизводимости данных. Фиг.6 показывает итоговое обогащение минералов платиновой группы (PGM) как функцию от содержания (насыщенности). Было получено, что насыщенность окончательного концентрата составляет около 30 г/т для PGM и Au. Полученные результаты показали, что минералы платиновой группы являются быстро флотирующими, демонстрирующими 79% обогащение за первую минуту флотации и итоговое обогащение в размере 92%.
Благодаря получению высокообогащенного концентрата было сделано предположение, что влияние активаторов изобретения может быть труднодоказуемым. Для получения таких доказательств было проведено оценочное испытание с использованием сульфата меди. Полученные результаты показали 81% обогащение после первой минуты флотации. На Фиг.7 представлены кинетические кривые для двух сценариев.
Был предложен другой метод соскабливания пены (обогащение при низкой воде). С помощью данного метода стало возможным предупреждение замедления быстро флотирующих материалов, обеспечивая, таким образом, распространение обогащения на все время обработки, в отличие от метода обогащения при высокой воде, применяемого ранее. Кривые содержания-обогащения этих оценочных испытаний представлены на Фиг.8.
Исходя из этих результатов очевидно, что способ обогащения при низкой воде позволяет замедлить быстро флотирующий материал при распространении обогащения в течение полного времени обработки, добиваясь, таким образом, наилучшего содержания. Следовательно, было принято решение применять способ обогащения при низкой воде для соскабливания пены для всей программы испытаний.
Влияние новых рецептур
Было изучено использование активаторов, в том числе активаторов изобретения, в качестве добавки к базовым испытаниям (испытания воспроизводимости). В таблице представлены сводные результаты этих испытаний.
Таблица 8
Влияние активаторов - сводные результаты
CuSO<sub>4</sub>
Рецептура 1
Рецептура 2
Рецептура 3
Рецептура 4
Обогащение (%)
Конц.1
75,8
70,4
67,1
74,8
70,3
Конц. 1+2
83,3
84,9
81
84,6
84,8
Конц. 1+2+3
85,9
88,1
89,1
88,7
88,6
Конц. 1+2+3+4
88,5
91,3
92
92
92
Обогащение (%)
Конц.1
117
125
171
131
124
Конц. 1+2
78
75,78
104,58
87,83
82,25
Конц. 1+2+3
58,47
55,78
73,92
61,65
61,04
Конц. 1+2+3+4
43,87
39,13
51,02
41,63
43,84
Исходя из этих результатов очевидно, что новые рецептуры несколько повлияли на обогащение в целом. Кроме того, были обнаружены незначительные различия в содержании. На Фиг.9 показаны кривые содержания-обогащения. Результаты показывают, что рецептуры нового активатора демонстрируют лучшие характеристики, чем стандартный сульфат меди. Рецептуры активатора под номерами 1 и 4 демонстрируют сходную манеру поведения с первоначальным содержанием концентрата 124 г/т и 125 г/т соответственно и содержанием итоговых концентратов 40 г/т и 44 г/т соответственно. Поведение рецептуры 4, однако, не очень сильно отличалось от испытания с использованием обычного сульфата меди. Рецептура 2 продемонстрировала лучшие результаты с первоначальным содержанием, достигающим значения 171 г/т и итоговым содержанием 51 г/т. Рецептуры были расположены в порядке убывания содержания следующим образом: Рецептура 2 > Рецептура 3 > Рецептура 4 > Рецептура 1.
На Фиг.10 представлены кинетические кривые для всех рецептур и базового случая с сульфатом меди. Они наглядно показали, что рецептуры оказывают положительный эффект на кинетику флотации руды, используемой во всех данных испытаниях. Лучшей была кинетика рецептуры 3. Кинетические характеристики рецептур были упорядочены следующим образом: Рецептура 3 > Рецептура 1 > Рецептура 4 > Рецептура 2.
Пример 7
Целью данного эксперимента было определение возможности использования возможных активаторов, упоминаемых ниже, для формирования хелатных соединений с ионами меди во флотационных реакциях, которые будут стабильны при диапазоне показателей рН от 1 до 12. Это было сделано для того, чтобы гарантировать, что хелатные смеси не будут образовывать осадков в водных растворах с высокими показателями рН, обнаруженных в установках для флотации руды. Однако было решено испытать хелатные смеси на всем диапазоне показателей рН для проверки стабильности по всему диапазону показателей рН и, таким образом, изготовить активатор, который может быть использован также в условиях с низкими показателями рН.
Реагенты и оборудование
Все реагенты являлись химически чистыми реагентами и поставлялись компанией Merck Laboratory Supplies. Хелатообразующими агентами были: уксусная кислота; сульфат аммония; моногидрат лимонной кислоты; этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА); этилендиамин; моноэтаноламин; щавелевая кислота; пропилендиамин; натрия цитрат; винная кислота и триэтаноламин.
Другими используемыми реагентами были: пентагидрат сульфата меди; вода; буферные растворы рН 4 и рН 7; гидроксид натрия и серная кислота.
Настройка и процедура
Хелатный раствор меди был приготовлен путем добавления 1 г пентагидрата сульфата меди и эквивалентной молярной массы хелатообразующего агента к 100 мл воды в стеклянной емкости, объемом 100 мл. Раствор перемешивался на магнитной мешалке до тех пор, пока все твердые частицы не растворились. Хелатный раствор меди был визуально проконтролирован на наличие твердых частиц или на несовместимость хелатообразующего агента с сульфатом меди. Итоговый раствор, таким образом, имел концентрацию меди, равную 0,25 г/100 мл или 2,5 г/л.
Прибор для измерения рН от компании Наnnа был откалиброван с помощью буферных растворов с рН 4 и рН 7. Стеклянная емкость объемом 1000 мл была наполнена деионизированной водой, а показатель рН был доведен до значения 12 путем постепенного добавления гидроксида натрия в воду, пока вода перемешивалась на магнитной мешалке, и значение рН замерялось с помощью прибора для измерения рН от компании Наnnа. После этого, 100 мл данного раствора с рН 12 было добавлено в три стеклянные емкости объемом 100 мл. Вслед за этим, 1 мл хелатного раствора меди был добавлен в каждый из трех растворов с рН 12, концентрация меди в которых становится равной 0,025 г/л. Раствор был проконтролирован визуально на наличие любого осадка или разделение жидкостей, если они видимы.
Затем раствор был отфильтрован с помощью вакуум-фильтра. Фильтровальная бумага предварительно была взвешена на весах Mettler Toledo, и ее масса была зафиксирована. После фильтрации раствора фильтровальная бумага была визуально проверена на наличие какого-либо осадка, и затем она была высушена при температуре 60°С в сушильной печи и взвешена повторно, ее масса была снова зафиксирована. Этот эксперимент был повторен для уровня рН, равного семи (вода без поправок) и равного одному (вода, у которой значение рН было понижено с помощью серной кислоты).
Целью данного эксперимента было определение состава хелатного медного соединения, которое будет полностью стабильно в указанных условиях, т.е лиганда, который может смешиваться с медью для использования во флотационных реакциях на всем широком диапазоне значений рН. В Таблице 9 показано, обладал ли активатор изобретения и, в частности, хелатообразующий агент/лиганд стабильностью при выбранных значениях рН.
Таблица 9
Результаты экспериментов на стабильность, проведенных на различных хелатных медных составах
Хелатообразующий агент
Эксперимент на рН устойчивость
рН 12
рН 7
рН 1
Уксусная кислота
нет
да
нет
Сульфат аммония
нет
да
нет
Моногидрат лимонной кислоты
да
да
да
Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА)
да
да
да
Этилендиамин
да
да
да
Моноэтаноламин
нет
да
да
Щавелевая кислота
нет
нет
нет
Пропилендиамин
да
да
да
Натрия цитрат
нет
да
нет
Винная кислота
нет
да
нет
Триэтаноламин
да
да
да
Исходя из указанных выше результатов очевидно, что щавелевая кислота, скорее всего, не подходит для использования в качестве активатора изобретения. В предпочтительном воплощении следующие хелаты/лигантды, или их комбинации, годятся для стабилизации ионов меди в растворе: моногидрат лимонной кислоты, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), этилендиамин, пропилендиамин и триэтаноламин, т.к. данные хелаты/лиганды также устойчивы при значении рН, равном 1 и, следовательно, также могут быть использованы в качестве активаторов с медью в кислых средах.
Исходя из результатов, представленных ранее, можно заметить, что заявитель изобрел активаторы и рецептуры активаторов, имевших положительное влияние на обогащение и содержание, а также на кинетику обогащения, состав минералов. Кроме того, т.к. показатель рН играет главную роль в обеспечении необходимой флотации минеральных значений, то характеристики рН активаторов изобретения гарантируют, что необходимая флотация сможет произойти при различных уровнях рН. В большинстве случаев активаторы и рецептуры изобретения обеспечивают получение лучших показателей содержания и обогащения, чем традиционный сульфат меди, используемый сам по себе.
Заявитель полагает, что разработан полезный активатор, который может действовать в качестве модификатора пены или промотора для горнодобывающей промышленности, при использовании которого может потребоваться меньшее количество реагентов, особенно уменьшается расход собирателей и подавителей. Активаторы работают особенно хорошо в обеспечение того, что, в особенности, флотационные реакции с сульфатом меди протекают при повышенных скоростях и при пониженном использовании сульфата меди.
Следует понимать, что примеры предоставлены для дополнительного иллюстрирования изобретения и для того, чтобы содействовать специалисту в данной области техники в понимании изобретения, и не предназначены для того, чтобы быть истолкованными как чрезмерно ограничивающие рациональный объем изобретения.