СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД
METHOD OF FLOTATION ENRICHMENT OF SULPHIDIC COPPER-NICKEL ORES

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при переработке сульфидных медно-никелевых руд.
Известен способ обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий измельчение исходной руды до крупности 80-83% содержания класса менее 0,045 мм, последовательное 3-стадийное флотационное выделение пентландита из камерного пирротинсодержащего промпродукта цикла селективной медной флотации. В известном способе пирротинсодержащий промпродукт обрабатывают щелочной солью дитиокарбаминовой кислоты в известковой среде (pH 10,5 ед.), кондиционируют с бутиловым ксантогенатом и вспенивателем, после чего проводят три стадии флотации: никелевою, никель-пирротиновую и перечистную. В результате флотации получают 3 целевых пентландитсодержащих продукта: богатый никелевый концентрат, "рядовой" пирротиновый концентрат и никелевую "головку". Селективный никелевый концентрат объединяют с никелевой "головкой" и полученную смесь направляют в цикл никелевой флотации (на первой стадии выделения пентландита), для аэрирования пульпы используют технический азот или воздух (Рыбас В.В., Иванов В.А., Волков В.И. и др.: Цветные металлы. - 1995, №6, с.37-39).
Недостатком известного способа является то, что породные минералы, сопровождающие исходную РУДУ, выводятся на заключительной стадии технологической схемы обогащения после проведения медной, никелевой, пирротиновой флотации. Следствием этого является необходимость измельчения всей массы руды перед ее обогащением до крупности 80-83% класса менее 0,045 мм. Такое тонкое измельчение руды непосредственно в голове процесса приводит к высокому выходу труднофлотируемых шламистых классов легкоизмельчаемых сульфидов - халькопирита и пентландита. Это вызывает повышенный уровень безвозвратных потерь цветных и драгоценных металлов в составе ошламованных частиц с отвальными хвостами технологии обогащения.
Известен способ обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий измельчение исходной руды до крупности 45-50% содержания класса менее 0,071 мм в присутствии бутилового ксантогената, введение в пульпу вспенивателя Т-80 и последующую флотацию с выделением сульфидов меди и никеля в коллективный концентрат, а нерудных минералов в отвальные хвосты (Блатов И.А. Обогащение медно-никелевых руд. М.: Руда и металлы, 1998, с.31-35).
Недостатком известного способа является низкое качество получаемого коллективного концентрата никеля и меди.
Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности признаков и достигаемому результату является способ обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий двухстадиальное измельчение руды в щелочной среде, создаваемой содой с добавлением сульфгидрильного собирателя - ксантогената; коллективную флотацию с применением в качестве собирателей - ксантогената и аэрофлота, активатора - медного купороса, депрессора - карбоксиметилцеллюлозы, доводку черновых концентратов с доизмельчением и получением коллективного медно-никелевого концентрата и отвальных хвостов (Блатов И.А. Обогащение медно-никелевых руд. М.: Руда и металлы, 1998, с.118-127 - прототип).
Недостатками известного способа являются:
- низкое качество получаемого коллективного концентрата 5-6% никеля и 2-3% меди;
- необходимость подачи медного купороса в присутствии соды для активации пентландита, что вызывает нежелательную флотоактивность пирротина и минералов пустой породы.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее техническое решение, заключается в повышении извлечения минералов меди и никеля в коллективный концентрат с одновременным улучшением его качества за счет повышения в нем содержания никеля и меди.
Указанный технический результат достигается тем, что способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, включающий двухстадиальное измельчение руды в щелочной среде, коллективную флотацию сульфидных минералов в присутствии сульфгидрильных собирателей с получением коллективного медно-никелевого концентрата и отвальных хвостов; доводку черновых концентратов с доизмельчением коллективного концентрата, отличается тем, что пенный продукт I основной флотации поступает на десорбцию, отмывку, сгущение, классификацию, доизмельчение песков классификации, механохимическую активацию измельченного продукта в присутствии диспергатора, подогрев, контактирование с реагентами: диспергатором и депрессором, затем пенный продукт I основной флотации поступает в цикл перечистных операций флотации, проводимой в присутствии сульфгидрильного собирателя и вспенивателя с получением 1-го коллективного концентрата и хвостов, которые направляются на классификацию перед II стадией измельчения; хвосты I основной флотации поступают на II стадию измельчения до крупности не менее 90% класса - 74 мкм, контактирование с реагентами: диспергатором и депрессором, затем поступают на II основную флотацию, проводимую в присутствии сульфгидрильного собирателя и вспенивателя с получением коллективного концентрата II основной флотации и отвальных хвостов; объединенные пенные продукты I и II основной флотации поступают на десорбцию, отмывку, сгущение, классификацию, доизмельчение песков классификации, механохимическую активацию измельченного продукта в присутствии диспергатора, подогрев, агитацию и контактирование с реагентами: диспергатором и депрессором, затем поступает в цикл перечистных операций, проводимых в присутствии сульфгидрильного собирателя и вспенивателя с получением готового коллективного медно-никелевого концентрата.
В таком способе флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд предпочтительно:
- каждую стадию измельчения проводят в присутствии депрессора, например модифицированного полиакриламида;
- механохимическую активацию пульпы проводят в присутствии диспергатора;
- при механохимической активации используют гранулы, выполненные из материала твердостью более 6 ед. по шкале Мооса, например гранитная крошка, цильпебсы, металлический скрап, металлические эллипсоиды;
- операцию механохимической активации осуществляют в турбулентных зонах, образуемых встречными потоками подаваемого материала;
- доизмельчение коллективных концентратов перед перечистками производят в присутствии депрессора и регулятора среды, например карбоната натрия;
- доизмельчение коллективного концентрата перед перечистками производят в присутствии регулятора среды, например гидрокарбоната натрия и модифицированного полиакриламида;
- агитацию и контактирование пульпы с диспергатором и депрессором проводят раздельно;
- перечистные операции коллективного концентрата проводят при температуре пульпы от 15 до 80°C;
- в качестве реагента-диспергатора используют кремнийсодержащие депрессоры, например силикат натрия;
- в качестве депрессора пустой породы используют низко- или высокомолекулярные ПАВы, например карбоксиметилцеллюлозу;
- в качестве сульфгидрильных собирателей используют ксантогенат и аэрофлот или их производные;
- в качестве вспенивателя используют терпинеолы, например сосновое масло;
- десорбцию проводят в присутствии десорбента, например сернистого натрия;
- десорбцию проводят в присутствии углей с развитой поверхностью, например активированного угля;
- десорбцию проводят в присутствии смол, например кремнийорганических смол.
Каждую стадию измельчения проводят в присутствии депрессора, например модифицированного полиакриламида, что позволяет эффективно подавлять Mg-содержащие минералы.
Механохимическую активацию пульпы проводят в присутствии диспергатора, что предотвращает налипание тонких, шламистых частиц на минералы флотационной крупности.
При механохимической активации используют гранулы, выполненные из материала твердостью более 6 ед. по шкале Мооса, например гранитная крошка, цильпебсы, металлический скрап, металлические эллипсоиды, что позволяет эффективно производить регенерацию поверхности минеральной массы.
Операцию механохимической активации осуществляют в турбулентных зонах, образуемых встречными потоками подаваемого материала, что позволяет эффективно удалять гетерогенные слои с поверхности минеральной массы.
Доизмельчение коллективного концентрата перед перечистками производят в присутствии депрессора и регулятора среды, например карбоната натрия, что позволяет избирательно подавлять сульфиды железа.
Доизмельчение коллективного концентрата перед перечистками производят в присутствии регулятора среды, например гидрокарбоната натрия и модифицированного полиакриламида, что позволяет более эффективно подавлять флотацию сульфидов железа и магнийсодержащих минералов.
Агитацию и контактирование пульпы с диспергатором и депрессором проводят раздельно, что предотвращает неселективное слипание тонких, шламистых частиц.
Перечистные операции коллективного концентрата проводят при температуре пульпы от 15 до 80°C, т.к. указанный температурный диапазон является оптимальным для флотации никельсодержащих минералов.
В качестве реагента-диспергатора используют кремнийсодержащие депрессоры, например силикат натрия, позволяющие предотвращать неселективное слипание тонких, шламистых частиц.
В качестве депрессора пустой породы используют низко- или высокомолекулярные ПАВы, например карбоксиметилцеллюлозу, позволяющие эффективно подавлять тальксодержащие зерна.
В качестве сульфгидрильных собирателей используют ксантогенат и аэрофлот или их производные, что позволяет эффективно сочетать собирательные и вспенивающие свойства реагентов.
В качестве вспенивателя используют терпинеолы, например сосновое масло, что позволяет сформировать агрегатированную пену.
Десорбцию проводят в присутствии десорбента, например сернистого натрия, что позволяет эффективно произвести десорбцию реагентов со всех минералов.
Десорбцию проводят в присутствии углей с развитой поверхностью, например активированного угля, что позволяет эффективно сорбировать на своей поверхности из жидкой фазы десорбированные реагенты.
Десорбцию проводят в присутствии смол, например кремнийорганических смол, что позволяет эффективно сорбировать из жидкой фазы десорбированные реагенты.
Предложенный способ флотации сульфидных медно-никелевых руд основан на повышении флотационной селективности в циклах основной и контрольной флотации и снижении потерь никеля в коллективном концентрате.
На чертеже изображена технологическая схема предлагаемого способа флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд.
Способ осуществляют следующим образом.
Сульфидная медно-никелевая руда, измельченная в I стадии до крупности 55% класса - 74 мкм в щелочной среде (pH пульпы 9,5-10,2), создаваемой карбонатом натрия (500-2000 г/т) в присутствии депрессора - модифицированного полиакриламида Aero 8860GL (100-500 г/т), поступает на контактирование с диспергатором силикатом натрия (200-2000 г/т) и контактирование с депрессором минералов пустой породы КМЦ (200-500 г/т), далее поступает на I основную флотацию, которая проводится в присутствии сульфгидрильного собирателя - ксантогената (200-800 г/т) и вспенивателя - соснового масла (20-100 г/т) с получением концентрата I основной флотации.
Пенный продукт I основной флотации поступает на операцию десорбцию с подачей сернистого натрия (200-800 г/т) и активированного угля (50-400 г/т), отмывку, сгущение, классификацию, доизмельчение песков классификации до крупности 85% класса - 44 мкм в присутствии карбоната натрия (80-300 г/т) и Aero 8860GL (10-80 г/т), механохимическую активацию в присутствии диспергатора силиката натрия (20-200 г/т), агитацию с диспергатором силикатом натрия (20-200 г/т) и подогрев пульпы в пределах от 150 до 80°C, контактирование с депрессором КМЦ (80-400 г/т), поступает на I перечистную операцию.
I перечистная операция проводится в присутствии сульфгидрильного собирателя ксантогената (40-180 г/т) и вспенивателя - соснового масла (0,1-70 г/т) с получением коллективного концентрата и хвостов.
Хвосты I перечистки поступают на дофлотацию в присутствии ксантогената (30-120 г/т) и соснового масла (0,1-50 г/т); концентрат I перечистки поступает на II перечистку с КМЦ (20-200 г/т), ксантогенатом (20-100 г/т) и сосновым маслом (0,1-50 г/т); концентрат II перечистки поступает на III перечистку в присутствии КМЦ (0,1-100 г/т) и ксантогената (10-90 г/т) с получением готового коллективного медно-никелевого концентрата.
Хвосты I основной флотации поступают на II стадию измельчения до крупности не менее 90% класса - 74 мкм в присутствии Aero 8860GL (100-500 г/т), контактирование с диспергатором силикатом натрия (100-500 г/т) и контактирование депрессором КМЦ (70-300 г/т), поступают на II основную флотацию в присутствии сульфгидрильного собирателя ксантогената (50-200 г/т) и вспенивателя дибутилдитиофосфата натрия (0,1-100 г/т) с получением концентрата II основной флотации и хвостов.
Объединенные пенные продукты I и II основной флотации поступают на операцию десорбцию с подачей сернистого натрия (200-800 г/т) и активированного угля (50-400 г/т), отмывку, сгущение, классификацию, доизмельчение песков классификации до крупности 85% класса - 44 мкм в присутствии карбоната натрия (80-300 г/т) и Аего 8860GL (10-80 г/т), механохимическую активацию в присутствии диспергатора силиката натрия (20-200 г/т), агитацию с диспергатором силикатом натрия (20-200 г/т) и подогрев пульпы в пределах от 150 до 800°C, контактирования с депрессором КМЦ (80-400 г/т), поступает на I перечистную операцию.
Хвосты II основной флотации поступают на I контрольную флотацию в присутствии ксантогената (30-100 г/т) и дибутилдитиофосфата натрия (0,1-35 г/т), хвосты которой поступают на II контрольную флотацию с подачей ксантогената (10-50 г/т) и дибутилдитиофосфата натрия (0,1-30 г/т) с получением отвальных хвостов.
В зависимости от особенностей флотации подача реагентов может быть сосредоточенной или дробной.
Вместо применяемых при флотации реагентов могут быть использованы их производные или аналоги, применение которых при современном состоянии уровня техники и технологии позволяет снизить себестоимость обогащения.
Предлагаемый способ описан в конкретных примерах, и его результат приведен в таблице.
Пример 1 - реализация способа по прототипу.
Навеску сульфидной медно-никелевой руды измельчали с подачей соды (2000 г/т) и ксантогената (50 г/т) до крупности 65% содержания класса -74 мкм, затем агитировали с КМЦ (150 г/т), медным купоросом (5 г/т), аэрофлотом (30 г/т), ксантогенатом (5 г/т) и проводили межцикловую флотацию. Камерный продукт межцикловой флотации доизмельчали в присутствии ксантогената (50 г/т) до 80% класса - 74 мкм и проводили основную флотацию с подачей КМЦ (150 г/т), медного купороса (10 г/т), аэрофлота (10 г/т), ксантогената (10 г/т). Камерный продукт основной флотации поступал на контрольную флотацию в присутствии аэрофлота (5 г/т), ксантогената (10 г/т) с получением отвальных хвостов №1. Концентрат контрольной флотации обрабатывали КМЦ (100 г/т), медным купоросом (10 г/т), ксантогенатом (5 г/т) и проводили I контрольную перечистку с получением отвальных хвостов №2 и концентрата, который после подачи КМЦ (100 г/т) поступал на II контрольную перечистку. Объединенный концентрат (межцикловой фл., основной фл. и II перечистки) обрабатывали КМЦ (150 г/т), ксантогенатом (5 г/т) и проводили основную перечистку с получением готового Cu-Ni концентрата. Камерные продукты основной перечистки и II контрольной перечистки после подачи ксантогената (10 г/т) поступали на промпродуктовую флотацию.
Пример 2 - реализация предлагаемого способа.
Исходное питание - сульфидная медно-никелевая руда, измельченная в I стадии до крупности 55% класса - 74 мкм в щелочной среде (pH пульпы 9,5-10,2), создаваемой карбонатом натрия (1000 г/т) в присутствии депрессора - модифицированного полиакриламида Aero 8860GL (200 г/т), после контактирования с диспергатором силикатом натрия (500 г/т) и контактирования с депрессором минералов пустой породы КМЦ (300 г/т) поступает на I основную флотацию, которая проводится в присутствии собирателя - ксантогената (450 г/т) и вспенивателя - соснового масла (70 г/т) с получением концентрата I основной флотации; хвосты I основной флотации после II стадии измельчения до крупности 96% класса - 74 мкм в присутствии Aero 8860GL (200 г/т), контактирования с силикатом натрия (300 г/т) и контактирования с КМЦ (150 г/т) поступают на II основную флотацию в присутствии ксантогената (120 г/т) и дибутилдитиофосфата натрия (30 г/т) с получением концентрата II основной флотации; хвосты II основной флотации поступают на I контрольную флотацию в присутствии ксантогената (50 г/т) и дибутилдитиофосфата натрия (10 г/т), хвосты которой поступают на II контрольную флотацию с подачей ксантогената (20 г/т) и дибутилдитиофосфата натрия (5 г/т) с получением отвальных хвостов; объединенный пенный продукт I и II основной флотации поступает на операцию десорбцию с подачей сернистого натрия (560 г/т) и активированного угля (150 г/т), отмывку, сгущение, классификацию, доизмельчение песков классификации до крупности 85% класса -44 мкм в присутствии карбоната натрия (160 г/т) и Aero 8860GL (30 г/т), механохимическую активацию в присутствии силиката натрия (80 г/т), агитацию с силикатом натрия (80 г/т) и подогрев пульпы в диапазоне от 15 до 80°C, контактирование с КМЦ (150 г/т), поступает на I перечистную операцию; I перечистная операция проводится в присутствии ксантогената (80 г/т) и вспенивателя - соснового масла (12 г/т); хвосты I перечистки поступают на дофлотацию в присутствии ксантогената (50 г/т) и соснового масла (5 г/т); концентрат I перечистки поступает на II перечистку с КМЦ (105 г/т), ксантогенатом (60 г/т) и сосновым маслом (10 г/т); концентрат II перечистки поступает на III перечистку в присутствии КМЦ (60 г/т) и ксантогената (30 г/т) с получением готового коллективного медно-никелевого концентрата.
Пример 3 - реализация предлагаемого способа осуществляется по примеру 2, но расход депрессора Aero 8860GL в рудном измельчении составляет (100/100 г/т).
Пример 4 - реализация предлагаемого способа осуществляется по примеру 2, но расход депрессора Aero 8860GL в рудном измельчении составляет (600/600 г/т).
Пример 5 - реализация предлагаемого способа осуществляется по примеру 2, но без операции механохимической активации коллективного концентрата на песках гидравлической классификации после доизмельчения перед перечистными операциями.
Пример 6 - реализация предлагаемого способа осуществляется по примеру 2, но без подогрева в перечистных операциях коллективного концентрата.
Пример 7 - реализация предлагаемого способа осуществляется по примеру 2, но подогрев в перечистных операциях коллективного концентрата проводился при температуре 40°C.
Пример 8 реализация предлагаемого способа осуществляется по примеру 2, но подогрев в перечистных операциях коллективного концентрата проводился при температуре 80°C.
Пример 9 - реализация предлагаемого способа осуществляется по примеру 2, но подогрев в перечистных операциях коллективного концентрата проводился при температуре 90°C.
Как показали проведенные исследования, только такое сочетание соответствующих реагентных режимов и технологических процессов позволяет наиболее эффективно осуществить флотацию сульфидных медно-никелевых руд с получением высококачественного коллективного концентрата с содержанием никеля не менее 15% и меди не менее 5% при извлечении 75,5% и 76,5% соответственно (по способу-прототипу аналогичные показатели по содержанию никеля - 9,03%, меди 3,05% при извлечении 65,36% и 63,22% соответственно). Таким образом, для повышения эффективности процесса флотации медно-никелевых руд необходимо осуществление рудного измельчения и доизмельчения в присутствии реагента-депрессора, сочетание операций доизмельчения и оттирки, подогрев пульпы в перечистных операциях.
Сводные показатели флотации сульфидных медно-никелевых руд свидетельствуют о том, что
по примеру 3, при расходе депрессора Aero 8860GL по стадиям рудного измельчения (100/100 г/т), что ниже рекомендуемого, снижается содержание в коллективном Cu-Ni концентрате по никелю до 13,35%, по меди до 4,34% при извлечении 76,07% и 70,82% соответственно.
по примеру 4, при расходе депрессора Aero 8860GL по стадиям рудного измельчения (600/600 г/т), что выше рекомендуемого, снижается содержание в коллективном Cu-Ni концентрате по никелю до 13,61%, по меди до 4,41% при извлечении 72,59% и 67,35% соответственно.
по примеру 5, без операции механохимической активации коллективного концентрата на песках гидравлической классификации после доизмельчения перед перечистными операциями снижается содержание в коллективном Cu-Ni концентрате по никелю до 13,52%, по меди до 4,81% при извлечении 74,68% и 76,09% соответственно.
по примеру 6, без подогрева в перечистных операциях коллективного концентрата снижается содержание в коллективном Cu-Ni концентрате по никелю до 13,20%, по меди до 4,72% при извлечении 69,56% и 71,23% соответственно.
по примеру 7, с подогревом до температуры 40°C в перечистных операциях коллективного концентрата, что входит в рекомендуемый диапазон, увеличивается содержание в коллективном Cu-Ni концентрате по никелю до 14,99%, по меди до 5,35% при извлечении 76,40% и 76,85% соответственно.
по примеру 8, с подогревом до температуры 80°C в перечистных операциях коллективного концентрата, что входит в рекомендуемый диапазон, увеличивается содержание в коллективном Cu-Ni концентрате по никелю до 15,03%, по меди до 5,38% при извлечении 74,18% и 74,83% соответственно.
по примеру 9, с подогревом до температуры 90°C в перечистных операциях коллективного концентрата, что выше рекомендуемого, снижается содержание в коллективном Cu-Ni концентрате по никелю до 13,4%, по меди до 4,82% при извлечении 71,11% и 72,08% соответственно.
Таким образом, предложенный способ флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд позволяет повысить извлечения минералов меди и никеля в коллективный концентрат с одновременным улучшением его качества за счет повышения в нем содержания никеля и меди.
Таблица
№ Примера
Наименование продуктов
Выход, %
Содержание, %
Извлечение, %
Ni
Си
MgO
Ni
Cu
MgO
1 Способ-прототип
Коллективный Cu-Ni к-т
4,56
9,03
3,05
10,66
65,36
63,22
2,06
Хвосты отвальные
95,44
0,18
0,06
24,23
34,64
36,78
97,94
Руда
100,00
0,63
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00
2
Коллективный Cu-Ni к-т
3,19
15,04
5,39
9,63
75,57
76,66
1,30
Хвосты отвальные
96,81
0,17
0,05
24,02
24,43
23,34
98,70
Руда
100,00
0,63
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00
3
Коллективный Cu-Ni к-т
3,59
13,35
4,34
10,77
76,07
70,82
1,64
Хвосты отвальные
96,41
0,17
0,05
23,92
23,93
29,18
98,36
Руда
100,00
0,63
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00
4
Коллективный Cu-Ni к-т
3,36
13,61
4,41
9,87
72,59
67,35
1,41
Хвосты отвальные
96,64
0,18
0,06
24,11
27,41
32,65
98,59
Руда
100,00
0,63
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00
5
Коллективный Cu-Ni к-т
3,48
13,52
4,81
9,75
74,68
76,09
1,44
Хвосты отвальные
96,52
0,17
0,05
24,04
25,32
23,91
98,56
Руда
100,00
0,63
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00
6
Коллективный Cu-Ni к-т
3,32
13,20
4,72
9,63
69,56
71,23
1,36
Хвосты отвальные
96,68
0,18
0,05
24,01
30,44
28,77
98,64
Руда
100,00
0,63
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00
7
Коллективный Cu-Ni к-т
3,16
14,99
5,35
9,67
76,40
76,85
1,30
Хвосты отвальные
96,84
0,17
0,05
24,09
23,60
23,15
98,70
Руда
100,00
0,62
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00
8
Коллективный Cu-Ni к-т
3,06
15,03
5,38
9,64
74,18
74,83
1,25
Хвосты отвальные
96,94
0,17
0,05
24,01
25,82
25,17
98,75
Руда
100,00
0,62
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00
9
Коллективный Cu-Ni к-т
3,29
13,40
4,82
10,97
71,11
72,08
1,53
Хвосты отвальные
96,71
0,19
0,07
24,17
28,89
27,92
98,47
Руда
100,00
0,62
0,22
23,56
100,00
100,00
100,00