Общая характеристика работы Актуальность работы

Таблица 5. Адсорбция ОПДЭДТК на пирите, арсенопирите,пентландите и пирротине

Флотационными экспериментами подтверждена эффективность использования ОПДЭДТК при флотационном извлечении платиноидов из Pt-Cu-Ni руд (табл.6).

В качестве модификаторов флотации для улучшения флотационного разделения трудно разделяемых пар сульфидных минералов изучены наиболее доступные и экологически чистые реагенты растительного происхождения – таннин и ЭКД (экстракт коры дуба). За рубежом таннин и дубильные экстракты применяют в качестве депрессоров кальцита и доломита при флотации шеелита и флюорита, гуар и карбоксиметилцеллюлоза, в состав которых также входят фенольные группы с большим количеством OH^- групп, широко применяются при флотации Pt-содержащих руд для депрессии тальксодержащих минералов пустой породы.

Таннин не является типичным коллоидом, коллоидный характер проявляется при окислении его растворов на воздухе в присутствии щелочи и при высоких концентрациях растворов. Образующиеся в коллоидных растворах мицеллы создают гидрофильное покрытие на поверхности минералов и оказывают депрессирующее действие на сульфиды. Широкому распространению этих реагентов мешает недостаточная изученность их состава и физико-химических свойств. Основным недостатком дубильных веществ, применяемых в качестве депрессоров, в частности таннина, при флотации сульфидов, считается их неселективность, однако, в литературе имеются сведения о возможности разделения некоторых пар сульфидных минералов, в частности, халькопирита и галенита при флотации в содовой среде.

Методом УФ-спектрофотометрии выполнена оценка влияния таннина на сорбцию собирателя на пирротине и флотацию Cu-Ni минералов. Установлено, что таннин адсорбируется на поверхности пирротина без вытеснения собирателя (ксантогената).

Рисунок 9. Механизм действия таннинсодержащих депрессоров на флотацию пирротина
Предварительная адсорбция ксантогената способствует увеличению количества адсорбированного таннина на поверхности минерала за счет образования водородных связей между OH^- группами реагента и углеводородного радикала собирателя. Механизм селективной депрессии пирротина и арсенопирита низкомолекулярными таннинсодержащими органическими реагентами заключается в образовании прочных комплексных соединений с ионами железа (3+) на поверхности пирротина и арсенопирита при концентрациях ниже концентрации мицелообразования, и обеспечивает повышение качества Pt- и Au-содержащих концентратов (рис.9).

Применение таннина для депрессии пирротина при флотации малосульфидной медно-никелевой руды позволило повысить извлечение ценных компонентов и качество коллективного концентрата.

Экспериментально показана эффективность применения низкомолекулярного таннинсодержащего реагента ЭКД (экстракта коры дуба) в качестве депрессора арсенопирита при флотации золотосодержащих сульфидов железа реагентом ОПДЭДТК с выделением пирита в пенный продукт флотации (рис.10).

а	б
Рисунок 10. Влияние расхода ЭКД на флотацию пирита (1, 2) и арсенопирита (3,4) реагентом ОПДЭДТК (1, 4) и ксантогенатом (2, 3) (а), содержание мышьяка в Au-содержащем концентрате (б)

В результате выполненного комплекса исследований научно обоснован выбор новых селективных реагентов ПТТК, ОПДЭДТК, Хостафлот М-91, ЭКД и разработаны реагентные режимы флотационного извлечения Au- и Pt-содержащих сульфидных минералов из труднообогатимых руд, обеспечивающие повышение извлечения и качества флотационных концентратов, содержащих благородные металлы.

Лабораторные испытания новых реагентных режимов были проведены при флотации Pt-Cu-Ni малосульфидной руды Панского месторождения по схеме одностадиальной флотации с предварительным измельчением руды до крупно

сти 80% кл.-0,074 мм. В качестве базового был принят режим с применением бутилового ксантогената (100 г/т), изопропилового дитиофосфата (50 г/т), таннинсодержащего депрессора (300 г/т) и вспенивателя МИБК (60 г/т).

Технологические показатели флотации (табл. 6) свидетельствуют о высокой эффективности разработанных реагентных режимов с использованием в качестве собирателей новых реагентов – ОПДЭДТК и Хостафлот М-91.

Таблица 6. Технологические показатели флотации малосульфидной руды Федорово-Панского месторождения при использовании собирателей ОПДЭДТК и Хостафлот М-91

Расход реагентов, г/т	Продукты флотации	Выход, %	Содержание, г/т		Извлечение, %
			Pd	Pt	Pd	Pt
Кх-100, ДТФ-50 Депрессор-300 МИБК-60	Конц-т Хвосты	13,33 86,67	3,88 0,21	1,02 0,06	73,97 26,03	72,33 27,67
	Руда	100	0,7	0,19	100	100
ОПДЭДТК-150 Депрессор-300 МИБК-60	Конц-т	7,59	10,14	4,24	82,23	85,31
	Хвосты	92,41	0,18	0,06	17,77	14,69
	Руда	100	0,93	0,38	100	100
М-91-150	Конц-т	8,07	7,91	2,13	77,85	78,13
Депрессор-300	Хвосты	91,93	0,2	0,06	22,15	22,87
МИБК-60	Руда	100	0,81	0,22	100	100

По сравнению с базовым режимом прирост извлечения платины составил 5,8 – 13%, палладия – 3,88 – 8,26% при повышении в 2 – 4 раза содержания благородных металлов в концентрате флотации.

Разработан способ селективной флотации Au-содержащих пирита и арсенопирита на основе применения новых селективных реагентов – ОПДЭДТК и ЭКД, позволяющий выделить пирит и арсенопирит с близкими технологическими свойствами в разноименные концентраты для последующего извлечения золота из не содержащего мышьяка пиритного продукта пирометаллургическим методом (рис.10). Соотношение сульфгидрильного собирателя, 2-оксипропилового эфира диэтилдитиокарбаминовой кислоты и экстракта коры дуба составляет 1: 0,5: (0,5-1,5) (Патент РФ № 2397025).

Применение реагентного режима с использованием ОПДЭДТК и ЭКД при селективной флотации коллективного золото-мышьяково-сурьмяного концентрата Олимпиадинского месторождения позволило выделить золотосодержащий концентрат с содержанием мышьяка менее 2% (рис.10).

Разработанные реагентные режимы с применением новых селективных реагентов (ПТТК, ОПДЭДТК, Хостафлот М-91, ЭКД) могут быть рекомендованы для повышения эффективности флотационного извлечения золото- и платиносодержащих сульфидных минералов из труднообогатимых руд.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В диссертации на основании выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований решена крупная научная проблема обоснования механизма и критериев селекции золотосодержащих сульфидов железа различного вещественного состава и разработки новых селективных реагентов, обеспечивающих эффективное извлечение золото- и платиносодержащих сульфидов из труднообогатимых руд благородных металлов и продуктов их обогащения, имеющих важное народно-хозяйственное значение для цветной металлургии.

1. 
   На основе оценки кристаллической структуры, строения молекулярных орбиталей и ионности связи пирита и арсенопирита показано, что в процессах измельчения и флотации пирит более активно вступает в реакции окисления и взаимодействия с флотационными реагентами, чем арсенопирит, и его реакционная способность в большей степени, чем у арсенопирита зависит от изоморфных примесей. Установлено, что в оценке свойств пирита существенную роль играет фактор нестехиометричности. Степень отклонения от кратности связи железо-сера оказывает влияние на тип проводимости и величину электрохимического потенциала: пириты с недостатком серы (анионной части), как правило, имеют электронную проводимость и проявляют более основные свойства, чем образцы с дефицитом катионной части. Электрофизические свойства пирита изменяются в большем интервале значений, чем у арсенопирита и существенно зависят от содержания изоморфных примесей Co, Ni, Cu и As.
   
2. 
   Анализ баланса серосодержащих компонентов в мономинеральных суспензиях пирита и арсенопирита различных месторождений в условиях изменения щелочности среды показал, что окисление серы пирита проходит преимущественно до высшей степени окисления 6+, то есть до стадии образования сульфат-ионов, арсенопирита – до степени окисления 4+ с образованием сульфит- и тиосульфат-ионов. Нарушение в стехиометрии основных элементов - железа и серы в пирите и наличие элементов-примесей изменяют соотношение окисленных (SO₄^2-) и промежуточных (сульфиды, сульфиты, тиосульфаты) форм серы. Окисление пирита с избытком анионной части протекает до стадии образования сульфит-ионов, а с недостатком –  до сульфат-ионов. Лимитирующей стадией процесса окисления пирита с максимальным дефицитом сульфидной части является образование пленки элементной серы.
   

3. 
   Выявлена взаимосвязь между составом примесей и формами адсорбции ксантогената на пирите и арсенопирите различного вещественного состава. На поверхности беспримесных сульфидов железа и мышьяка до 90% ксантогената окисляется до диксантогенида. Изоморфные примеси меди, никеля и золота в пирите и арсенопирите повышают долю химически адсорбированного ксантогената за счет образования ксантогенатов металлов, адсорбция которых пропорциональна содержанию примесей. При одном и том же значении рН суммарная адсорбция ксантогената на пирите выше, чем на арсенопирите и с переходом из кислой среды в щелочную разница возрастает. Полное отсутствие адсорбции ксантогената на арсенопирите наблюдается при рН>9, на пирите - при рН>11–12, что обуславливает разницу во флотируемости указанных сульфидов и возможность их селекции в сильнощелочной среде.
   

4. 
   Корреляционные зависимости извлечения пирита от рН имеют два характерных максимума флотируемости: в слабокислой среде и сильнощелочной среде. Установлено, что максимумы флотируемости пиритов и арсенопиритов и тенденции их сдвига в щелочную область зависят от примесного состава. Для беспримесных образцов пирита максимумы извлечения наблюдаются при рН 5 и рН 10. Наличие примесей меди, золота и мышьяка в пирите приводит к сдвигу точек экстремума в более щелочную область на 1–2 рН. Пирит и арсенопирит с высоким содержанием меди и золота эффективно флотируют даже в сильнощелочной среде вплоть до рН 11–12.
   

5. В результате комплекса исследований элементного состава, состояния поверхности, физико-химических, электрофизических, сорбционных, флотационных свойств минералогических разностей золотосодержащих пиритов и арсенопиритов, а также математической формализации взаимосвязи отдельных параметров научно обоснованы критерии селекции указанных минералов при флотации руд золото-сульфидного типа:

- содержание меди ≥ 0,1 %, мышьяка < 2% , золота ≥10 г/т (в пирите);

- содержание меди ≤ 0,2 %, золота <100 г/т (в арсенопирите).

6. Получены новые данные по механизму действия тиосульфата натрия на продукты окисления и адсорбцию ксантогената на халькопирите и пирротине при селективной флотации медно-никелевых руд. Установлено, что тиосульфат натрия, обладая восстановительными свойствами, препятствует образованию гидрофобной элементной серы на поверхности пирротина за счет поглощения кислорода и окисления тиосульфат-ионов до сульфата. Снижение флотируемости пирротина в присутствии тиосульфата обусловлено снижением содержания серы и адсорбции собирателя на его поверхности, в результате чего создаются более эффективные условия для селективной флотации халькопирита при переработке медно-никелевых руд.

7. Установлено, что циклический пропилентритиокарбонат (ПТТК), входящий в состав модифицированного раствора ксантогената, избирательно адсорбируется на поверхности Pt-содержащих сульфидных минералов меди и никеля, а также Au-содержащем пирите и повышает флотируемость этих минералов ксантогенатом. В то же время на пирротине, не содержащем платиноиды, адсорбция ПТТК отсутствует. Селективность действия ПТТК обеспечивает повышение извлечения Pt- и Au-содержащих сульфидных минералов и является основанием для использования в качестве дополнительного к ксантогенату собирателя при извлечении МПГ и золота из труднообогатимых руд.

8. Выявлен механизм селективного действия меркаптобензотиазола и дитиофосфата по отношению к платиносодержащим сульфидам меди, никеля и Au-содержащему пириту, заключающийся в образовании нерастворимого в воде дибензотиазол дисульфида и соединений дитиофосфата на поверхности халькопирита, пентландита и пирита. Адсорбция комплексного реагента Хостафлот M-91 на золотосодержащем пирите составляет 95-100% и обеспечивает максимальное извлечение пирита в концентрат при флотации.

Избирательная адсорбция реагентов – меркаптобензотиазола, дитиофосфатов и Хостафлот М-91 на Au-содержащих пиритах и Pt – Cu – Ni минералах по сравнению с ксантогенатом способствует повышению селективности флотации и является основанием для использования их при разработке оптимальных режимов флотации комплексных руд, содержащих благородные металлы.

9. Установлено, что ОПДЭДТК образует с золотом малорастворимые в воде соединения и избирательно адсорбируется на золотосодержащем пирите, обеспечивая повышение селективности разделения пирита и арсенопирита при флотации руд золотосульфидного типа. При флотации платиносодержащих минералов ОПДЭДТК активно адсорбируется на халькопирите и пентландите и практически не закрепляется на пирротине, не содержащем платиноидов, что способствует улучшению качества Pt-содержащих концентратов и повышению извлечения цветных и благородных металлов при флотации труднообогатимых Pt-Cu-Ni руд.

10. Эффективность действия низкомолекулярных органических реагентов – таннина и реагента ЭКД при флотации медно-никелевых и золотосодержащих руд обусловлена селективной депрессией пирротина и арсенопирита в результате избирательной адсорбции этих реагентов на их поверхности с образованием прочных комплексных соединений с ионами железа (3+) при концентрациях ниже концентрации мицелообразования. Применение реагента ЭКД в качестве депрессора пирротина и арсенопирита позволяет повысить извлечение ценных компонентов и улучшить качество Pt- и Au-содержащих концентратов.

11. Разработаны реагентные режимы с применением новых селективных реагентов (ПТТК, ОПДЭДТК, Хостафлот М-91), обеспечивающие повышение извлечения и качества флотационных концентратов при обогащении труднообогатимых золото- и платиносодержащих руд. Применение новых реагентов при флотации Pt-Cu-Ni малосульфидной руды Панского месторождения обеспечило прирост извлечения платины на 5,8 – 13%, палладия на 3,9 – 8,3% при повышении в 2 – 4 раза содержания платиноидов в коллективном сульфидном концентрате.

12. Разработан способ селективной флотации Au-содержащих пирита и арсенопирита на основе сочетания реагентов – ксантогената, ОПДЭДТК и ЭКД в соотношении 1: 0,5: (0,5-1,5), позволяющий выделить пирит и арсенопирит с близкими технологическими свойствами в разноименные концентраты для последующего извлечения золота из пиритного продукта (с содержанием As<2%) пирометаллургическим методом (Патент РФ № 2397025).

1. 
   Матвеева Т.Н. Повышение эффективности флотационного извлечения золотосодержащих сульфидов из труднообогатимых руд на основе изучения примесного состава // Цветные металлы. – 2011. – №12. С.26-31.
   
2. 
   Матвеева Т.Н. Научное обоснование высокоэффективных реагентных режимов флотационного извлечения платиносодержащих сульфидных минералов из труднообогатимых руд // ФТПРПИ. – 2011. – №6. – С. 128-134.
   
3. 
   Чантурия В.А., Федоров А.А., Матвеева Т.Н. Взаимоcвязь элементного состава поверхности золотосодержащих пирита и арсенопирита с их сорбционными и флотационными свойствами // ФТПРПИ. - 1997.- №6. – С.110-115.
   
4. 
   Чантурия В.А., Федоров А.А., Матвеева Т.Н., Зубенко А.В., Ланцова Л.Б. Оценка взаимосвязи элементного состава примесей, электрофизических, электрохимических и флотационных свойств золотосодержащих пиритов // Геохимия. – 2000. – № 11. – С.1165-1169.
   
5. 
   Чантурия В.А., Федоров А.А., Матвеева Т.Н. Оценка технологических свойств золотосодержащих пиритов и арсенопиритов различных месторождений // Цветные металлы. – 2000. – № 8. – С.9-12.
   
6. 
   Чантурия В.А., Матвеева Т.Н., Ланцова Л.Б. Исследование продуктов сорбции диметилдитиокарбамата и ксантогената на сульфидных минералах медно-никелевых руд // ФТПРПИ. – 2003. – № 3. – С.85-91.
   
7. 
   Матвеева Т.Н., Недосекина Т.В., Иванова Т.А. Теоретические аспекты селективной флотации золотосодержащих сульфидов // Горный журнал. – 2005. - № 4. – С. 56-59.
   
8. 
   Чантурия В.А., Недосекина Т.В., Матвеева Т.Н., Иванова Т.А. Оптимизация реагентных режимов флотационного обогащения платиносодержащих медно-никелевых руд // Горный журнал. – 2005. - № 9-10. С. 69-73.
   
9. 
   Матвеева Т.Н., Громова Н.К. Влияние тиосульфата натрия на окисление сульфидных минералов при селективной флотации медно-никелевых руд // ФТПРПИ. – 2006. – №3.
   
10. 
    Матвеева Т.Н., Иванова Т.А., Громова Н.К. Перспективность применения циклических алкилентритиокарбонатов при флотации Pt-Cu-Ni руд // Цветные металлы. – 2007. – №12. –С. 28-32.
    
11. 
    Матвеева Т.Н., Громова Н.К. Исследование сорбции меркаптобензотиазола и дитиофосфата на Pt-Cu-Ni минералах в условиях флотации // ФТПРПИ, №6, 2007, с. 130-135.
    
12. 
    Матвеева Т.Н., Громова Н.К. Особенности действия меркаптобензотиазола и дитиофосфата при флотации Pt- и Au-содержащих минералов // Информационный горно-аналитический бюллетень. – М.: МГГУ. - 2009. №ОВ14. Обогащение полезных ископаемых – 1. С. 62-71.
    
13. 
    Матвеева Т.Н., Подгаецкий А.В. Влияние реагентного режима на селективность выделения минеральных фаз при флотации Au-содержащей малосульфидной руды // Информационный горно-аналитический бюллетень. – М.: МГГУ. - 2009. №ОВ14. Обогащение полезных испокаемых-1. С.103-109.
    
14. 
    Иванова Т.А., Матвеева Т.Н., Громова Н.К. Модифицирование раствора диэтилдитиокарбамата с целью получения селективного неионогенного собирателя для флотации платиносодержащих сульфидов // Горный журнал. - 2010. - №12. - С.53-57.
    
15. 
    Чантурия В.А., Матвеева Т.Н., Иванова Т.А., Громова Н.К. Ланцова Л.Б. Исследование нового класса комплексообразующих реагентов для селекции золотосодержащих пирита и арсенопирита // ФТПРПИ. – 2011. - №1 .- С. 81-89.