Способ флотационного разделения сульфидов, включающих благородные металлы из полиметаллических железосодержащих руд, и композиционный материал для его реализации

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом пенной флотации, в частности к флотационному разделению сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд, и может быть использовано при флотационном обогащении других полиметаллических материалов, содержащих сульфидные минералы меди, никеля и железа. Способ включает пульпирование руды, обработку пульпы серусодержащим коллектором и флотацию. В качестве серусодержащего коллектора используют композиционный материал, состоящий из аполярного собирателя и нефтяных сульфидов, при следующем соотношении ингредиентов, %: аполярный собиратель 75-80, нефтяные сульфиды 20-25. В композиционный материал нефтяных сульфидов для снижения температуры застывания добавляют депрессорную присадку, состоящую из полимера этилена с виниловым эфиром, растворенным в высококипящих углеводородах. Технический результат - увеличение выхода драгоценных и цветных металлов, а также повышение технологичности процесса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом пенной флотации, в частности к флотационному разделению сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд, и может быть использовано при флотационном обогащении других полиметаллических материалов, содержащих сульфидные минералы меди, никеля и железа.

Известен способ обогащения медно-никелевых руд (патент РФ №2254931, B03D 1/02,2005.06.27), включающий измельчение, аэрацию пульпы, флотацию минералов меди в присутствии собирателя и вспенивателя, селективное выделение пентландита и пирротина в целевые концентраты в присутствии короткоцепочного собирателя после предварительной щелочной обработки пульпы при рН 10,2÷10,5, по которому получение медного, никелевого, пирротинового концентратов и отвальных хвостов осуществляют при содержании в исходном питании медной флотации класса менее 0,045 мм от 55 до 75%, при этом циклам селективного выделения никелевого и пирротинового концентратов предшествует коллективная флотация сульфидных минералов с автономным выводом породных хвостов, которая осуществляется в слабощелочной среде при рН 8,5÷9,2 при использовании в коллективной флотации органической серосодержащей добавки и дитиокарбамата, ксантогената, дитиофосфата при массовом соотношении 1:(1,25÷3,75):(2,5÷5,75):(0,38÷0,88) или дитиокарбамата, ксантогената, вспенивателя при массовом соотношении органической серосодержащей добавки, дитиокарбамата, ксантогената и вспенивателя 1:(1,25÷3,75):(2,5÷5,75):(0,25÷1,0).

Недостатками аналога являются повышенный расход реагента, обусловленный большой растворимостью в воде органического серосодержащего продукта, представляющего собой сульфокислоты и соли щелочно-земельных металлов сульфокислот, а также невысокая технологичность процесса за счет использование моторного топлива, в процессе производства которого удалены сернистые соединения.

Известен способ коллективной флотации сульфидов, содержащих благородные металлы, из полиметаллических железосодержащих материалов (патент РФ №2100095, B03D 1/02, 1997.12.27), включающий предварительную подготовку материала к флотации, введение в пульпу нефтеорганического маслорастворимого серосодержащего реагента и сульфгидрильного собирателя и выделение ценных металлов в пенный продукт - коллективный сульфидный концентрат, отличающийся тем, что в качестве нефтеорганического маслорастворимого серосодержащего реагента используют сульфокислоты и/или их соли сульфонаты щелочно-земельных металлов при массовом соотношении с сульфгидрильным собирателем (0,005 0,10) 1 соответственно.

Недостатком аналога является повышенный расход реагента, обусловленный большой растворимостью в воде органического серосодержащего продукта, представляющего собой сульфокислоты и соли щелочно-земельных металлов сульфокислот.

Известен способ флотационного разделения сульфидных медно-никелевых пирротинсодержащих руд (патент РФ №2320423, B03D 1/02, 2008.03.27), включающий измельчение руды, коллективную флотацию в присутствии сульфгидрильных собирателей с получением коллективного медно-никелевого концентрата, никель-пирротинового продукта и породных хвостов, доизмельчение коллективного медно-никелевого концентрата, постадиальное кондиционирование промежуточных продуктов флотации с серосодержащими реагентами-модификаторами, один из которых содержит серу в сульфидной форме, а другой - в составе сульфоксидного комплекса, промежуточную аэрацию пульпы и последующее выделение минералов меди флотацией в присутствии сульфгидрильного собирателя в селективный медный концентрат, флотационное разделение никель-пирротинового продукта в присутствии реагента-регулятора среды, сульфгидрильного собирателя и реагента-депрессора пирротина с получением селективного никелевого концентрата и никельсодержащего пирротинового концентрата, при этом в качестве реагента-модификатора, содержащего серу в составе сульфоксидного комплекса, используют водорастворимые неорганические и/или органические соединения, содержащие в своем составе химическую группу SO₃H, при этом массовое отношение сульфидной серы одного реагента-модификатора к химической группе SO₃ Н другого реагента-модификатора составляет 1:(0,5-14,5), а значение рН на заключительной стадии кондиционирования поддерживают в диапазоне 5,9-8,2 ед.

Недостатком аналога является повышенный расход реагента, обусловленный большой растворимостью в воде органического серосодержащего продукта, представляющего собой сульфокислоты и соли щелочно-земельных металлов сульфокислот.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ извлечения металлсодержащих сульфидных минералов или сульфидизированных металлсодержащих окисленных минералов из руд (патент СССР №1582978, B03D 1/02, 1990.07.30), включающий пульпирование руды, обработку пульпы серусодержащим коллектором и флотацию, причем в качестве серусодержащего коллектора вводят сульфид формулы

R₁-S-R₂,

где

R₁ - метил, этил, эпокси, такой как группа

или углеводородный радикал, замещенный одним или более галоидным простым эфиром или углеводородным тиоэфирным фрагментом,

R₂ - алифатическая, циклоалифатическая, ароматическая группа или сочетание их, содержащая 5-11 атомов углерода, R₁ и R₂ могут быть объединены, образуя эпитиокольцевую структуру с атомом серы при условии, что атом серы присоединен к алифатическим или циклоалифатическим атомам углерода, общее содержание углерода в сульфидном коллекторе составляет 6-20 атомов углерода, R₁ и R₂ не являются одинаковыми углеводородными фрагментами.

Недостатком прототипа является невысокая технологичность процесса.

Задача изобретения - повышение технологичности процесса, увеличение выхода драгоценных и цветных металлов за счет использования композиционного материала керосино-газойлевых фракций, аполярного собирателя и нефтяных сульфидов.

Поставленная задача решается тем, что в способе флотационного разделения сульфидов, содержащих благородные и цветные металлы, включающий пульпирование руды, обработку пульпы серусодержащим коллектором и флотацию, причем в качестве серусодержащего коллектора вводят сульфид формулы

R₁-S-R₂,

где

R₁ - метил, этил, эпокси, такой как группа

или углеводородный радикал, замещенный одним или более галоидным простым эфиром или углеводородным тиоэфирным фрагментом,

R₂ - алифатическая, циклоалифатическая, ароматическая группа или сочетание их, содержащая 5-11 атомов углерода, R₁ и R₂ могут быть объединены, образуя эпитиокольцевую структуру с атомом серы при условии, что атом серы присоединен к алифатическим или циклоалифатическим атомам углерода, общее содержание углерода в сульфидном коллекторе составляет 6-20 атомов углерода, R₁ и R₂ не являются одинаковыми углеводородными фрагментами,

в отличие от прототипа, в качестве серосодержащего коллектора используют композиционный материал, состоящий из аполярного собирателя и нефтяных сульфидов, при следующем соотношении ингредиентов, %:

аполярный собиратель	75-80
нефтяные сульфиды	20-25

Кроме того, в отличие от прототипа, в композиционный материал нефтяных сульфидов для снижения температуры застывания добавляют депрессорную присадку, состоящую из полимера этилена с виниловым эфиром, растворенным в высококипящих углеводородах.

Поставленная задача решается также тем, что композиционный материал керосино-газойлевых фракций для флотационного разделения сульфидов металлов, включающий аполярный собиратель и нефтяные сульфиды, в отличие от прототипа содержит аполярный собиратель и нефтяные сульфиды при следующем соотношении ингредиентов, %:

аполярный собиратель	75-80
нефтяные сульфиды	20-25

Технологичность процесса повышается за счет использования керосино-газойлевых фракций, полученных из нефтей, как высокосернистых, так и низкосернистых. При этом в заявляемом изобретении в отличие от прототипа не получают моторное топливо из фракции и не добавляют его в флотационный реагент.

Нефтяные сульфиды получают путем экстракции серной кислотой. Рассматриваемый процесс позволяет не только получить сульфиды, но и существенно улучшить качество топливных фракций: содержание общей и сульфидной серы, йодное число, силикагелевые смолы, температуру начала кристаллизации, люминометрическое число, теплоту сгорания, термическую стабильность (Файзрахманов И.С., Шарипов А.Х. «Получение нефтяных серосодержащих реагентов для гидрометаллургии». Уфа, 2000 г., стр.9).

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную медно-никелевую руду измельчают до содержания класса крупности менее 0,045 мм - 55-75% с использованием оборотной воды ТОФ при соотношении Т:Ж=2:1. Полученную пульпу аэрируют в присутствии собирателя в течение 20 минут, флотируют минералы меди в пенный продукт в присутствии собирателя и вспенивателя, в результате чего получают черновой медный концентрат, который перечищают в присутствии неорганического депрессора (бисульфита натрия) и получают готовый медный концентрат.

Камерный продукт медной флотации поступает в цикл коллективной флотации, задача которой - выделение всех сульфидных минералов в пенный продукт (коллективный концентрат) с автономным выводом породных хвостов. Коллективную флотацию проводят при подаче ДП-4 и собирателей: ДМДК, ксантогената и дитиофосфата / или вспенивателя в слабощелочной среде при рН 8,5-9,2 и массовом соотношении 1:(1,25-3,75):(2,5-5,75):(0,38-0,88) или 1:(1,25-3,75):(2,5-5,75):(0,25-1,0) соответственно. Выделенный коллективный концентрат подвергают предварительной щелочной обработке при рН 10,2-10,5 для депрессии пирротисульфидов и в присутствии короткоцепочного собирателя флотируют пентландит, в результате чего получают селективный никелевый концентрат и пирротинсодержащий продукт, из которого при подаче собирателей выделяют готовый пирротиновый концентрат и бедный пирротиновый продукт, который является отвальным и подлежит складированию.

В зависимости от особенностей генезиса и химико-минералогического состава сырья, степени окисленности минералов, соотношения полезных компонентов, характера сопровождающей породы и других минерально-технологических факторов в качестве депрессора пирротинсульфидов могут быть использованы: известь, карбамидоформальдегидная смола, а также другие селективные депрессоры пирротинов и их различные комбинации.

В качестве сульфгидрильного собирателя могут быть использованы различные ксантогенаты (бутиловый, амиловый, гексиловый, изобутиловый, изопропиловый), аэрофлоты (диалкил или диарилдитиофосфаты) и их различные сочетания.

Ввиду того, что маслорастворимые сульфосоединения и продукты, их содержащие, характеризуются высоким индексом вязкости, в предлагаемом способе предусмотрено смешивание сульфоновых соединений (кислот, щелочно-земельных солей) с органическими разбавителями. В качестве разбавителей могут быть использованы низкокипящие нефтяные дистилляты (бензин, керосин, дизельное топливо), смеси дистиллятных и остаточных нефтепродуктов, например моторные и жидкотекучие котельные топлива. Выбор разбавителя определяется конкретными условиями процесса обогащения и его доступностью. Сульфосоединения, их смеси с разбавителем, а также сульфосодержащие нефтепродукты используют в виде водных эмульсий, что значительно усиливает эффективность их активирующего действия. В зависимости от особенностей флотации подача сульфосоединений может быть сосредоточенной и дробной, одновременной и очередной с подачей сульфгидрильного собирателя.

Продукты флотации подвергают объемным и весовым измерениям, опробуют и анализируют. По результатам анализов и измерений рассчитывают материальный баланс процесса.

Предлагаемый способ описан в конкретных примерах и его результат приведен в таблице.

Пример 1 (опыт 1 таблицы) - реализация способа-прототипа

Исходную сульфидную медно-никелевую руду измельчали до содержания класса крупности менее 0,045 мм - 83%. Полученную пульпу аэрировали в течение 20 минут в присутствии собирателя - аэрофлота 15 г/т (все удельные расходы реагентов приведены на 1 т твердого в исходном питании флотации), затем проводили основную флотацию медных минералов при подаче аэрофлота и вспенивателя по 5 г/т. Выделенный черновой медный концентрат перечищали в присутствии 1000 г/т неорганического депрессора никелевых минералов и пирротинсульфидов (бисульфита натрия) с получением готового медного концентрата. Затем осуществляли последовательное 3-стадиальное флотационное выделение пентландита из камерного пирротинсодержащего промпродукта цикла селективной медной флотации, который обрабатывают при подаче ДП-4 и щелочной солью дитиокарбоминовой кислоты (карбоматом МН - ДМДК) с расходом 400 г/т в известковой среде при рН 10.5 и кондиционируют с 70 г/т бутилового ксантогената. В пенный продукт выделяли пентландит и ассоциированные с ним ценные металлы - богатый никелевый концентрат.

Камерный продукт первой стадии флотации обрабатывали реагентом ДМДК при расходе 100 г/т, бутиловым ксантогенатом 150 г/т и вспенивателем 20 г/т.

После этого проводили 2-ю стадию флотации (коллективную никель-пиротиновую флотацию) с получением никель-пирротинового концентрата и общих хвостов, состоящих из компонентов пустой породы и бедного пирротинового продукта.

Никель-пирротиновый концентрат обрабатывали при подаче ДП-4 реагентом ДМДК при расходе 50 г/т и бутиловым ксантогенатом при расходе 20 г/т. Затем проводили 3-ю стадию флотации пентландита, получая богатую никелевую "головку" и пирротиновый концентрат.

Выделенную никелевую "головку" смешивали с богатым никелевым концентратом, получая объединенный никелевый концентрат.

Эффективность режима флотации оценивали по химическому составу получаемых продуктов, уровню извлечения ценных металлов в никелевый концентрат, потерям металлов с отвальными хвостами обогащения.

Результаты опыта приведены в таблице. Содержание металлов в объединенном никелевом концентрате составило: никеля 9,12%; меди 4,60% при извлечении соответственно 70,19% и 22,07%. Отвальные хвосты флотации содержали: никеля 0,62%; меди 0,10%, при этом потери ценных металлов составили: никеля 14,33%, меди 1,38%.

Пример 2 (опыт 2 таблицы) предлагаемый способ

Состав исходного питания такой же, как и в примере 1. Медно-никелевую руду измельчали до содержания класса крупности менее 0,045 мм - 70% с использованием оборотной воды ТОФ при соотношении Т:Ж=2:1. Полученную пульпу аэрировали в течение 20 минут в присутствии собирателя - аэрофлота 15 г/т, затем проводили основную флотацию медных минералов при подаче аэрофлота и вспенивателя по 5 г/т. Выделенный черновой медный концентрат перечищали в присутствии 1000 г/т неорганического депрессора никелевых минералов и пирротинсульфидов (бисульфита натрия) с получением готового медного концентрата. Камерный продукт медной флотации поступал в цикл коллективной флотации, которую проводили при подаче КМ - 1 (СИГ-45) 40 г/т и собирателей: ДМДК 100 г/т, ксантогената 175 г/т и дитиофосфата (аэрофлота) 25 г/т. Выделенный коллективный концентрат подвергали предварительной щелочной обработке при рН 10,2-10,5 для депрессии пирротисульфидов и в присутствии ДМДК 400 г/т флотировали пентландит, в результате чего получили селективный никелевый концентрат и пирротинсодержащий продукт, из которого при подаче ксантогената 25 г/т выделили готовый пирротиновый концентрат и бедный пирротиновый продукт, который является отвальным.

Выбранная оптимальная тонина помола исходной руды перед обогащением обеспечила высокий уровень целевого извлечения никеля в одноименный концентрат - 74,04%, что на 3,85% выше по сравнению с прототипом. При этом качество никелевого концентрата не ухудшилось, содержание в нем ценных металлов составило: никеля 9,20%, меди 4,52%. Потери с отвальными хвостами сократились: по никелю с 14,33 до 13,02%, по меди с 1,38 до 1,32%.

Пример 3 (опыт 2 таблицы) предлагаемый способ

Исходное питание и условия обогащения руды такие же, как и в примере 2. Отличие состоит в том, что коллективная флотация проводилась при использовании сочетания органической серосодержащей добавки и собирателей при их оптимальном соотношении 1:3,25:3,75:0,50. Таким образом, цикл коллективной флотации проводили при подаче КМ-1 (СИГ-45) 40 г/т, ДМДК 130 г/т, ксантогената 150 г/т и аэрофлота 20 г/т.

Выбранный реагентный режим обеспечил получение высококачественного никелевого концентрата, содержащего: никеля 9,25%, меди 4,57%. Извлечение металлов в никелевый концентрат выше, чем в прототипе: никеля 74,77%, меди 23,10%. Извлечение ценных компонентов составило: никеля 14,86%, меди 4%, платины 3,2%, палладия 4%.

Депрессорная присадка состоит из полимера этилена с виниловым эфиром, растворенным в высококипящих углеводородах.

1. Способ флотационного разделения сульфидов, содержащих благородные и цветные металлы, включающий пульпирование руды, обработку пульпы серусодержащим коллектором и флотацию, отличающийся тем, что в качестве серусодержащего коллектора используют композиционный материал, состоящий из аполярного собирателя и нефтяных сульфидов, при следующем соотношении ингредиентов, %:

аполярный собиратель	75-80
нефтяные сульфиды	20-25

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в композиционный материал нефтяных сульфидов для снижения температуры застывания добавляют депрессорную присадку, состоящую из полимера этилена с виниловым эфиром, растворенным в высококипящих углеводородах.

3. Композиционный материал керосино-газойлевых фракций для флотационного разделения сульфидов металлов, включающий аполярный собиратель и нефтяные сульфиды, отличающийся тем, что содержит аполярный собиратель и нефтяные сульфиды при следующем соотношении ингредиентов, %:

аполярный собиратель	75-80
нефтяные сульфиды	20-25