СПОСОБ ФЛОТАЦИИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД Российский патент 2006 года по МПК B03D1/02 

Изобретение относится к области обогащения руд флотацией, в частности к флотации сульфидных полиметаллических руд, содержащих в качестве основных минералов галенит, сфалерит, пирит, золото и серебро.

При флотационном обогащении используют различные варианты технологических схем: схему прямой селективной флотации или схему коллективной флотации сульфидных минералов с последующим их разделением (Полькин С.И., Адамов Э.В. Обогащение руд цветных металлов. М.: Недра, 1983, с.99).

Известны разнообразные приемы для депрессии, активации и флотации минералов. Повышение эффективности флотации достигается применением как новых, часто дорогих и дефицитных депрессоров флотации, собирателей и вспенивателей, так и их композиций с доступными и дешевыми флотореагентами.

Известен способ бесцианистой флотации полиметаллических руд с применением депрессирующей смеси: цинкового купороса, сернистого натрия и жидкого стекла в щелочной среде, создаваемой известью, кальцинированной содой или едким натром (А.с. №219484, 1967 г., МПК В 03 D 1/002. Опубл. в БИ №19, 1968).

Недостатками способа с использованием этих подавителей являются сложность реагентного режима на стадии депрессии сфалерита, неудовлетворительная избирательность разделения сульфидов, низкая скорость флотации, загрязнение оборотной воды продуктами взаимодействия сернистого натрия и жидкого стекла.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемым результатам является способ флотации полиметаллических руд, где подавление сульфидов цинка осуществляется цианидами или их смесями с цинковым купоросом или сульфитом натрия в щелочной среде (Абрамов А.А., Леонов С.Б. Обогащение руд цветных металлов, М.: Недра, 1991, с.286).

Недостатком этого метода является высокая токсичность цианидов, большие затраты на флотацию, недостаточно высокая селективность разделения галенита и сфалерита и неудовлетворительное концентрированно благородных металлов в продуктах обогащения.

Технический результат изобретения - повышение экологической безопасности процесса, увеличение селективности разделения сфалерита и галенита, снижение потерь благородных металлов с хвостами флотации и затрат на флотацию в целом.

Поставленная задача решается тем, что в способе флотации полиметаллических золотосодержащих руд, включающем введение депрессоров, собирателя, вспенивателя и выделение галенита в пенный продукт, для депрессии сфалерита используют цинковый купорос и сульфит натрия, а выделение галенита в пенный продукт осуществляют на стадии коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов путем добавления к собирателю полиметилсилоксанов общей формулы:

, где n=3-700,

и кубовых остатков нефтехимии, полученных при производстве бутиловых спиртов, масляных альдегидов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола.

Отличие заявляемого способа от способа-прототипа заключается, во-первых, в составе депрессора для подавления сфалерита.

Депрессоры способа-прототипа - цианид и цинковый купорос в щелочной среде (сода), предназначены для подавления сфалерита и пирита.

В заявляемом способе для депрессии сфалерита применяют цинковый купорос и сульфит натрия без добавления соды. Это способствует совместному извлечению в концентрат галенита и пирита, более полному извлечению благородных металлов и обеспечивает экологическую безопасность процесса.

Другое отличие заключается в применении и на стадии коллективной свинцовой флотации полиметаллических руд дополнительного реагента - полиметилсилоксанов (ПМС) общей формулы:

, где n=3-700.

Известно использование при прямой селективной флотации свинцово-цинковых руд линейных алкилполисилоксанов, содержащих 2-11 силоксановых звеньев на молекулу, причем 75% радикалов представляют собой метальные звенья, а 25% - радикалы выше С₂ (Пат. США №3072256, 1963. НКИ 209-167). Эти реагенты применяют вместо ксантогенатов как в свинцовом, так и в цинковом переделе в виде эмульсии, содержащей 40% полисилоксана и 0,5-2% азотсодержащего стабилизатора - четвертичных аммониевых солей или ацилгидроксиалкиламидосульфатов (напр., СН₃-(СН₂)₁₆CONHC₂Н₄SOS₃Na).

Отмечается, что наибольшей эффективностью из алкилполисилоксанов обладает октадецил-(гептаметил)-трисилоксан:

Существенными недостатками органополисилоксанов являются высокая стоимость реагентов и неудобство их дозировки.

Предлагаемые в настоящем изобретении полиметилсилоксаны (ПМС) отличаются от известных строением, способом подачи во флотационную пульпу и ролью во флотационном процессе.

Заявляемые полиметилсилоксаны содержат только короткие метальные радикалы, поэтому обладают низкими собирательными свойствами и не могут заменить ксантогенаты в процессе флотации.

Основная роль ПМС сводится к усилению природной гидрофобности минеральной поверхности галенита, пирита и золота, повышению скорости и избирательности их флотации. При этом стоимость ПМС в 2-2,5- раза ниже аналогов, а во флотационную пульпу их дозируют в натуральном виде без дополнительных операций по стабилизации.

В соответствии со своей ролью во флотационном процессе ПМС подают в пульпу после обработки депрессорами совместно с собирателем. Оптимальный расход ПМС составляет 10-40 г/т. При расходе ПМС ниже 10 г/т отсутствует эффект повышения скорости флотации, при расходе ПМС выше 40 г/т снижается селекция при последующем разделении галенит-пиритного концентрата.

Полиметилсилоксаны представляют собой бесцветные прозрачные жидкости без запаха и вкуса. Они нерастворимы в воде, растворимы в бензоле, толуоле, спиртах, хлорированных углеводородах. Плотность составляет 0,95-0,98 г/см³. Вязкость при 20°С находится в пределах 100-1000 мм²/с. Температура застывания не выше 60°С. Температура вспышки не ниже 200°С.

ПМС взрывобезопасны, трудногорючи, экологически безопасны. Стабильны при хранении и использовании. Выпускаются отечественной промышленностью в значительных количествах. Применяются в качестве гидротормозных, амортизирующих, демпфирирующих и гидрофобизирующих жидкостей, приборных масел и смазок и др.

Третье отличие состоит в применении на стадии коллективной свинцовой флотации кубового остатка нефтехимии, полученного при производстве бутиловых спиртов, масляных альдегидов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола.

Известно использование для флотации медных и полиметаллических руд собирателя-вспенивателя, содержащего кубовые продукты ректификации 2-метил-5-этилпиридина 0,5-50% и 2-метил-5-винилпиридина 0,2-50% и кубовый продукт производства масляного альдегида 5-99% (Заявка РФ №94028124, 1997 г., МКИ B 03 D 1/001).

Собиратель-вспениватель предложено использовать для флотации медно-свинцовой руды Жезказганского месторождения. Он подается во флотационную пульпу в смеси с синтетическими жирными кислотами с числом углеродных атомов С₁₀-C₁₆ и этиловым спиртом.

Недостатками этой композиции реагентов являются: очень неприятный запах, присутствие в ней значительного количества полимерных соединений, неудобство подачи во флотационную пульпу, а также низкие показатели при флотации полиметаллических золотосодержащих руд.

Предлагаемые в настоящем изобретении кубовые остатки нефтехимии, полученные при производстве бутиловых спиртов, масляных альдегидов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола, отличаются от известных составом, способом подачи во флотационную пульпу, ролью во флотационном процессе и эффективностью действия.

Они не содержат токсичных и дурно пахнущих кубовых продуктов ректификации 2-метил-5-этилпиридина и кубовых продуктов ректификации 2-метил-5-винилпиридина.

Один из компонентов известной собирательно-вспенивающей смеси - кубовый продукт производства масляного альдегида значительно отличается по составу, свойствам и действию от заявляемого кубового остатка нефтехимии.

Кубовый продукт производства масляного альдегида содержит, % мас.: гексеналь - 12-21; гексанол 6-8; масляный альдегид 0,6-0,8; изомасляный альдегид 2,3-3,8; спирты линейного и изостроения С₄-С₁₂ 15-25; толуол 6-10; тяжелые продукты поликонденсации 41-48.

Заявляемый реагент выпускается в соответствии с требованиями ТУ 38.48424318-03-2000 под торговой маркой «Кубовый остаток нефтехимии ("КОН-92") (углеводороды тяжелые или смола нефтяная тяжелая).

В отличие от аналога, который содержит только кубовые остатки производства масляных альдегидов, КОН-92 дополнительно содержит объединенные кубовые остатки следующих производств: бутиловых спиртов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола.

В состав КОН-92 входят компоненты, отсутствующие в кубовом продукте производства масляного альдегида: жирные кислоты, простые и сложные эфиры, жирные спирты линейного и изостроения с числом углеводородных атомов выше С 12, а также высокомолекулярные насыщенные и ненасыщенные тяжелые углеводороды алифатического и ароматического строения - кубовые продукты производства этилена-пропилена и этилбензола.

КОН-92 непосредственно подается во флотационную пульпу.

В отличие от кубового продукта производства масляного альдегида, КОН-92 не является вспенивателем, а напротив, способствует уплотнению пены, выполняя роль дополнительного собирателя и пеногаситедя.

КОН-92 - жидкость коричневого цвета с приятным запахом, имеющая следующие физико-химические показатели:

Наименование показателяНорма1. Плотность при 20°С, г/ см³0,90-0,952. Кислотное число, мг КОН/ г10-203. Число омыления, мг КОН/ г65-1104. Эфирное число, мг КОН/ г75-855. Карбонильное число, мг КОН/г87-1756. Температура вспышки в открытом тигле, °С75-1107. Температура застывания, °С, не вышеминус 308. Массовая доля серы, %отсутствует9. Массовая доля воды, %, не более0,5-1,510. Содержание водорастворимых кислот и щелочейотсутствует11. Фракционный состав, °С:
- температура начала кипения
- температура окончания кипения
97,5-99,0% вещества отгоняется в интервале 
100-120
295-352
208-352

12. Хроматографический состав, % масс. - Изомасляный альдегид0,14-0,05- н-масляный альдегид0,41-0,10- Σ простых эфиров C₈0,21-0,17- Изобутанол0,12-0,04- н-бутанол0,67-0,22- 2-этилгексаналь0,07-0,01- 2-этилгексеналь0,50-0,04- Σ сложных эфиров C₈0,14-0,03- 2-этилгексанол0,3-0,11- Σ неидентифицированных высококипящих компонентов97,44-99,23

КОН-92 применяется в качестве компонента топлива для стационарных котельных и технологических установок. Нами он заявлен как новый реагент для флотации руд (Заявка №2404111827 от 20.04.04 г.), однако для флотации полиметаллических золотосодержащих руд он ранее не применялся.

Наличие полярных сорбционно-активных группировок компонентов смеси КОН-92 обеспечивает необходимую для флотации прочность закрепления молекул на минералах, а большая длина их углеводородных радикалов является причиной усиления собирательных свойств ксантогената, что обеспечивает повышение извлечения в пенный продукт галенита, пирита, золота и серебра и увеличение скорости флотации.

КОН-92 подают как после собирателя, так и совместно с ним. Оптимальный расход КОН-92 составляет 20-50 г/т. При расходе КОН-92 ниже 20 г/т повышения извлечения в пенный продукт галенита, пирита, золота и серебра не наблюдается, при расходе КОН-92 выше 50 г/т результаты флотации не улучшаются.

В качестве собирателей в предлагаемом способе могут быть использованы бутиловый ксантогенат калия (БКК), а также другие ксантогенаты (этиловый, изопропиловый), различные дитиофосфаты (аэрофлоты) или другие собиратели, которые обычно применяют при флотации сульфидных свинцово-цинковых руд.

В качестве вспенивателей могут применяться сосновое масло, метилизобутилкарбинол, дауфрос, оксаль (марок Т-66, Т-80, Т-92) и др.

Сопоставимый анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает наличие существеннных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».

Соответствие заявляемого способа критерию «изобретательский уровень» обусловлено тем, что совокупность его отличительных признаков - осуществление совместной флотации галенита, пирита и благородных металлов с использованием для депрессии сфалерита цинкового купороса и сульфита натрия при дополнительном введении на стадии флотации галенита полиметилсилоксанов и кубовых остатков нефтехимии - обеспечивает повышение селективности разделения галенита и сфалерита, снижение потерь золота и серебра с хвостами флотации, повышение экологической безопасности обогащения и снижение затрат на флотацию, при этом возможность достижения технологического результата не вытекает из уровня техники.

Данное изобретение иллюстрируется примером.

Для проведения опытов была использована проба сульфидной полиметаллической руды, которая содержит: галенит - 4,5%; сфалерит - до 2%; золото - до 4 г/т, серебро - 90 г/т, пирит - 7,5%. Сульфиды меди и мышьяка присутствуют в небольших количествах. Породообразующие минералы - кварц, карбонаты, слюды, плагиоклазы в сумме составляют 84-86%. По химическому анализу содержание ценных компонентов в руде составило, %: Pb - 3,85; Zn - 1,1; Au - 4,1 г/т, Ag - 90 г/т; S_общ - 5,9%.

Руду предварительно измельчают до содержания в готовом продукте измельчения (питании флотации) класса -0,074 мм на уровне 80% при верхнем пределе крупности не более 0,2 мм.

Пример. Флотация полиметаллической золотосодержащей руды по заявляемому способу.

Способ флотационного обогащения полиметаллической золотосодержащей руды осуществляется по схеме, приведенной на чертеже, и включает следующие операции:

- депрессию сфалерита цинковым купоросом (ZnSO₄ 0,9 кг/т) и сульфитом натрия (Na₂SO₃ 0,55 кг/т);

- коллективную флотацию галенита, пирита при одновременном концентрировании на этом переделе благородных металлов (БКК 0,025 кг/т, ПМС 0,02 кг/т, КОН-92 0,04 кг/т, Т-80 0,025 кг/т);

- селекцию пенного продукта коллективной флотации с получением кондиционного свинцового концентрата и пиритного продукта (СаО 2,0 кг/т);

- активацию сфалерита в хвостах коллективной флотации медным купоросом (CuSO₄ 0,40 кг/т);

- флотацию сфалерита (БКК 0,045 кг г/т, Т-80 0,025 кг/т) с получением кондиционного цинкового концентрата и выводом отвальных по содержанию всех компонентов хвостов флотации.

На стадии коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов испытано действие ксантогената, ПМС и КОН-92 в индивидуальном виде, а также совместное действие этих трех реагентов. Результаты испытаний позволяют сделать следующие выводы:

- самостоятельное применение ксантогената характеризуется низкой скоростью флотации и не обеспечивает достаточной полноты извлечения ценных минералов;

- ПМС и КОН-92, используемые индивидуально, обладают низкими собирательными свойствами и не могут заменить ксантогенаты в процессе флотации полиметаллических золотосодержащих руд даже при больших расходах;

- добавление к ксантогенату ПМС приводит к усилению природной гидрофобности минеральной поверхности галенита, пирита и золота, повышению скорости и избирательности их флотации при минимальных расходах собирателя;

- оптимальный расход ПМС составляет 10-40 г/т. При расходе ПМС ниже 10 г/т отсутствует эффект повышения скорости флотации, при расходе ПМС выше 40 г/т снижается селекция при последующем разделении галенит-пиритного концентрата;

- оптимальный расход КОН-92 составляет 20-50 г/т. При расходе КОН-92 ниже 20 г/т повышения извлечения в пенный продукт галенита, пирита, золота и серебра не наблюдается, при расходе КОН-92 выше 50 г/т результаты флотации не улучшаются;

- для достижения максимального эффекта важны точки дозировки реагентов во флотационную пульпу: ПМС подают после обработки депрессорами совместно с собирателем, КОН-92 - после ксантогената или совместно с ним;

- только совместное применение ксантогената, ПМС и КОН-92 в заявляемых условиях обеспечивает наиболее эффективные показатели коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов.

Результаты обогащения полиметаллической золотосодержащей руды по способу-прототипу и предлагаемому способу приведены в табл.1 и табл.2 соответственно.

По способу-прототипу (табл.1) получены:

- кондиционный свинцовый концентрат с содержанием 53,48% при извлечении 88,9%;

- цинковый концентрат с содержанием 50,8% при извлечении 67,1%;

- пиритный продукт с содержанием серы сульфидной 18%.

По заявляемому способу (табл.2) все полученные концентраты являются кондиционными:

- свинцовый концентрат с содержанием 56,1% при извлечении 88,5%;

- цинковый концентрат с содержанием 50,6% при извлечении 74,8%;

- пиритный продукт с содержанием серы сульфидной 46,9%.

При этом содержание цинка в свинцовом концентрате заявляемого способа составляет 2,09%, а в прототипе - 3,1%. Уменьшение на 1,01% содержания цинка в свинцовом концентрате соответствует снижению потерь цинка с этим продуктом почти на 6,5% (с 17,3% до 10,9%).

В заявляемом способе извлечение золота в свинцовый концентрат по сравнению с прототипом возрастает с 75,7% до 85,2% и серебра с 86,4% до 91,1%, что обусловлено более высокой интенсивностью флотации золота и серебра в условиях заявляемого способа.

Извлечение цинка в кондиционный цинковый концентрат в заявляемом способе составляет 74,8%, что на 7,7% выше, чем в прототипе.

Пиритный продукт в заявляемом способе по содержанию в нем серы в отличие от прототипа может рассматриваться как высокосортный кондиционный (46,9% против 18% в прототипе) концентрат.

Таким образом, в совокупности: высокий уровень извлечения свинца в кондиционный свинцовый концентрат, снижение потерь цинка с ним, повышение извлечения цинка в кондиционный цинковый концентрат указывают на более избирательное и четкое деление галенита и сфалерита в заявляемом способе. При этом снижаются потери благородных металлов с хвостами флотации.

Затраты на реагенты по основным операциям при флотации полиметаллической золотосодержащей руды по предлагаемому способу и способу-прототипу приведены в табл.3.

Из данных табл.3 следует, что заявляемый способ позволяет в 1,5 раза сократить затраты на реагенты.

Продолжительность основных операций по способу-прототипу и заявляемому способу приведена в табл.4. Данные таблицы показывают, что скорость процесса по заявляемому способу выше, чем по способу-прототипу (время проведения процесса снижено на 10 минут).

На основании результатов испытаний заявляемого способа бесцианистой флотации полиметаллических золотосодержащих руд можно сделать следующие выводы:

- исключение из депрессионной смеси способа-прототипа цианидов дает возможность повысить экологическую безопасность процесса флотации;

- дополнительное введение сульфита натрия на стадии депрессии сфалерита и небольших количеств ПМС и КОН-92 (10-40 г/т и 20-50 г/т соответственно) на стадии коллективной свинцовой флотации обеспечивает повышение селективности разделения галенита и сфалерита, увеличение скорости флотации галенита, пирита и благородных металлов, снижение потерь благородных металлов с хвостами флотации и затрат на флотацию в целом.

Таким образом, заявляемый способ бесцианистой флотации прост, экологически безопасен, менее затратен, осуществляется с большей скоростью, чем способ-прототип, поэтому может быть рекомендован для промышленного применения на обогатительных фабриках для флотации полиметаллических золотосодержащих руд.

Таблица 1
Показатели цианистой флотации полиметаллической золотосодержащей руды с применением способа-прототипаПередел технол. схемыПродукты флотацииВыход, %Содержание,Извлечение,%г/т%PbZnS_{сульфидная}AuAgPbZnAuAgСвинцовая флотацияСвинцовый концентрат6,453,483,1-46,13121588,917,375,786,4Цинково-пиритная флотацияЦинковый концентрат1,520,9150,8-3,52010,3667,11,383,40Пиритный продукт12,31,191,06184,848,33,811,415,06,60Хвосты отвл.79,780,330,06-0,394,06,944,27,923,60Руда100,03,851,155,93,990,0100,0100,0100,0100,0

Таблица 2
Показатели бесцианистой флотации полиметаллической золотосодержащей руды с применением заявляемого способаПередел технол. схемыПродукты флотацииВыход, %Содержание,Извлечение,%г/т%PbZnS_{сульфидная}AuAgPbZnAuAgСвинцово-пиритная флотацияСвинцовый концентрат6,056,12,09-55,381366,588,510,985,291,1Пиритный продукт5,93,71,7746,95,026,16,29,17,61,7Цинковая флотацияЦинковый концентрат1,71,650,6-4,073,00,774,81,71,4Хвосты отв.86,40,200,07-0,256,04,65,25,55,8Руда100,03,851,155,93,990,0100,0100,0100,0100,0

Таблица 3
Затраты на реагенты по способу-прототипу и заявляемому способуНаименование реагентаЦена, руб./кгпрототипзаявляемыйРасход, кг/т рудыЗатраты, руб./т рудыРасход, кг/т рудыЗатраты, руб./т рудыNaCH450,45020,25--ZnSO₄ 7H₂O31,72,400 (акт. 1,350)76,081,600 (акт. 0,900)50,72CuSO₄ 5H₂O21,80,625 (акт. 0,400)13,630,625 (акт. 0,400)13,63БКК38,00,0702,660,0702,66Т-809,00,0800,720,0400,36Na₂CO₃3,461,0003,46--CaO3,52,07,02,07,0Na₂SO₃9,0--0,5504,95ПМС-200105,0--0,0202,1КОН-924,5--0,0400,18Итого123,881,6

Таблица 4
Продолжительность основных операций по способу-прототипу и заявляемому способуОсновные операцииПродолжительность, мин.прототипзаявляемыйОсновная Pb флотация4,04,0Контрольная Pb флотация12,08,0Итого1612Основная Zn флотация65Контрольная Zn флотация1510Итого2115Всего3727

Изобретение относится к области обогащения руд флотацией, в частности к флотации сульфидных полиметаллических руд, содержащих в качестве основных минералов галенит, сфалерит, пирит, золото и серебро. Позволяет повысить экологическую безопасность, увеличить селективность разделения сфалерита и галенита и снизить потери благородных металлов с хвостами флотации. Способ включает введение депрессоров, собирателя, вспенивателя и выделение галенита в пенный продукт. Для депрессии сфалерита используют цинковый купорос и сульфит натрия, а выделение галенита в пенный продукт осуществляется на стадии коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов путем добавления к собирателю полиметилсилоксанов и кубовых остатков нефтехимии, полученных при производстве бутиловых спиртов, масляных альдегидов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола. Полиметилсилоксаны подают после обработки депрессорами совместно с собирателем, а кубовые остатки нефтехимии - после собирателя или совместно с ним. 3 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.

1. Способ флотации полиметаллических золотосодержащих руд, включающий введение депрессоров, собирателя, вспенивателя и выделение галенита в пенный продукт, отличающийся тем, что для депрессии сфалерита используют цинковый купорос и сульфит натрия, а выделение галенита в пенный продукт осуществляется на стадии коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов путем добавления к собирателю полиметилсилоксанов и кубовых остатков нефтехимии.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют полиметилсилоксаны общей формулы: