Общая характеристика работы Актуальность работы

Флотация является одним из важных технологических процессов переработки золотосодержащих сульфидных руд, однако, одновременное наличие пирита и арсенопирита и отсутствие эффективных методов их селекции сдерживает возможность применения флотационных схем из-за жестких требований к флотационному концентрату по содержанию мышьяка и практически исключает пирометаллургию пиритных концентратов. Стандартные гравитационно-флотационные и флотационные схемы обогащения при умеренной степени измельчения руды не обеспечивают высокие показатели извлечения золота.

Основными методами переработки руд, содержащих металлы платиновой группы (МПГ), являются гравитационные и гравитационно-флотационные технологии. Большинство вкрапленных и малосульфидных платиносодержащих руд характеризуется тонкой вкрапленностью платиноидов в сульфидных минералах и большим разнообразием минеральных форм МПГ, что создает определенные трудности при выборе флотационных реагентов и разработке эффективных реагентных режимов.

Основные потери благородных металлов при флотационном обогащении технологически упорных золото- и платиносодержащих руд связаны с тонкими классами (до 15%) и неэффективностью стандартных реагентных режимов.

Повышение извлечения благородных металлов и снижение себестоимости продукции является одним из главных направлений развития и рационального использования сырьевой базы благородных металлов и может быть достигнуто за счет достижения максимальной селективности процесса флотации путем контроля параметров примесного состава и создания новых селективных реагентов для извлечения золото- и платиносодержащих сульфидных минералов.

Современные тенденции в разработке эффективных флотационных процессов, главным образом, заключаются в создании селективных реагентов направленного действия на основе введения в их структуру донорно-акцепторных заместителей и ионов-комплексообразователей, сочетания ионогенных и неионогогенных собирателей, физически и химически сорбируемых реагентов.

Методологической основой интенсификации процессов селективной флотации и разработки новых флотационных реагентов являются фундаментальные исследования отечественных и зарубежных учёных: И.Н. Плаксина, В.А. Чантурия, И.А. Каковского, С.И. Митрофанова, А.М. Околович, В.И. Рябого, А.В. Глембоцкого, С.И. Иванкова, О.С. Богданова, П.М. Соложенкина, А.А. Абрамова, М.И. Манцевича, А.В. Куркова, В.Е. Вигдергауза, A.M.Gaudin, A.F.Taggart, G.W.Polling, E. Forssberg, С.O’Connor и др.

Для оценки целесообразности и возможности применения селекции пирита и арсенопирита при флотации руд золотосульфидного типа требовалось научное обоснование механизма и критериев селекции золотосодержащих сульфидов железа различного вещественного состава, а для трудно разделяемых пар сульфидов с близкими технологическими свойствами – создание новых селективных реагентов, обеспечивающих эффективное извлечение золото- и платиносодержащих сульфидов из труднообогатимых руд, что является актуальной научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение. Решению данной проблемы посвящена диссертационная работа.

Развитие теории селективной флотации сульфидных минералов, содержащих благородные металлы, научное обоснование критериев селекции сульфидов железа при флотации руд золотосульфидного типа и новых эффективных реагентов для флотации золото- и платиносодержащих минералов, в том числе:

- анализ технологии флотационного извлечения благородных металлов и обоснование теоретических подходов к созданию новых селективных реагентов для извлечения минералов, содержащих благородные металлы;

- оценка влияния элементного состава примесей на электрофизические и электрохимические свойства золотосодержащих пиритов и арсенопиритов;

- термодинамический анализ преобразования поверхности сульфидов железа и мышьяка и ионно-молекулярного состава жидкой фазы в процессе флотации пирита и арсенопирита различных месторождений;

- экспериментальное изучение влияния изоморфных примесей и нестехиометричности состава пиритов различных месторождений на адсорбцию собирателя и флотируемость сульфидов железа;

- установление возможностей и научное обоснование критериев флотационного разделения золотосодержащих пиритов и арсенопиритов в процессах флотации руд золотосульфидного типа;

- экспериментальное изучение сорбционной и флотационной активности новых реагентов - циклических алкилентритиокарбонатов: 4-метил-1,3дитиолан-2-тиона (ПТТК) и 4-этил-1,3дитиолан-2-тиона (БТТК), оксипропилового эфира дитиокарбаминовой кислоты (ОПДЭДТК), Хостафлот М-91, таннинсодержащих депрессоров по отношению к минералам и рудам, содержащим МПГ и золото;

- разработка эффективных реагентных режимов флотации золото- и платиносодержащих руд с использованием новых селективных реагентов, обеспечивающих повышение эффективности извлечения благородных металлов;

- разработка рекомендаций и апробация реагентных режимов при переработке золото- и платиносодержащих руд.

1. Научно-методический подход к оценке флотационных свойств золотосодержащих сульфидов железа основан на анализе взаимосвязи параметров примесного состава, нестехиометричности, физико-химических, электрофизических и сорбционных свойств минералогических разностей сульфидных минералов, в результате которого научно обоснованы критерии селекции золотосодержащих пиритов и арсенопиритов при флотации руд золотосульфидного типа, включающие количественную оценку содержания примесей меди, золота и мышьяка:

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

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

2. Механизм селективного действия меркаптобензотиазола и дитиофосфатов по отношению к платино- и золотосодержащим сульфидным минералам заключается в образовании различного количества нерастворимого в воде дибензотиазол дисульфида и соединений дитиофосфата на поверхности халькопирита, пентландита, пирротина и пирита.

3. Сорбционная и флотационная активность циклических алкилентритиокарбонатов, входящих в состав модифицированных растворов ксантогената, обусловлена избирательной адсорбцией 4-метил-1,3дитиолан-2-тиона (ПТТК) и 4-этил-1,3дитиолан-2-тиона (БТТК) на поверхности Pt- и Au-содержащих сульфидов при полном отсутствии их адсорбции на пирротине, не содержащем платиноиды, и обеспечивает повышение их флотируемости ксантогенатом из труднообогатимых руд.

4. Селективность действия оксипропилового эфира дитиокарбаминовой кислоты (ОПДЭДТК) заключается в избирательной адсорбции и образовании малорастворимых соединений золота на поверхности сульфидных минералов, содержащих благородные металлы, что обеспечивает селективность разделения Au-содержащих сульфидов, повышение качества Pt-содержащих концентратов и прирост извлечения платиноидов из труднообогатимых Pt-Cu-Ni руд.

5. 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, что обеспечивает повышение качества Pt концентратов и селекцию Au-содержащих сульфидов.

Впервые определены критерии селекции золотосодержащих сульфидов железа при флотации руд золотосульфидного типа, включающие количественную оценку содержания примесей меди, золота и мышьяка:

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

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

Выявлен механизм действия новых реагентов направленного действия для флотации сульфидных минералов, содержащих благородные металлы, заключающийся в селективной адсорбции их на поверхности минералов и образовании труднорастворимых соединений с Au.

Установлено, что сорбционная и флотационная активность циклических алкилентритиокарбонатов 4-метил-1,3дитиолан-2-тиона (ПТТК) и 4-этил-1,3дитиолан-2-тиона (БТТК), входящих в состав модифицированных растворов ксантогената, обусловлена их избирательной адсорбцией на поверхности Au- и Pt-содержащих сульфидных минералов с образованием труднорастворимых соединений при полном отсутствии сорбции на пирротине, не содержащем платиноиды. Применение модифицированных растворов ксантогената интенсифицирует процесс флотации и обеспечивает суммарный прирост извлечения благородных металлов на 5 – 7 %.

Впервые установлено, что в условиях флотации оксипропиловый эфир дитиокарбаминовой кислоты ОПДЭДТК образует малорастворимые соединения с золотом и избирательно адсорбируется на Au-содержащих сульфидах железа, обеспечивая селективность разделения пирита и арсенопирита. Преимущественная адсорбция ОПДЭДТК на Pt-содержащих пентландите и халькопирите при минимальной адсорбции на пирротине, не содержащем платиноиды, обуславливает повышение извлечения и качества Pt-содержащих концентратов.

Впервые установлен избирательный характер адсорбции меркаптобензотиазола, дитиофосфатов и их сочетания (реагент Хостафлот М-91) на Au-содержащих пиритах и Pt – Cu – Ni сульфидных минералах по сравнению с ксантогенатом, обуславливающий повышение селективности извлечения золото- и платиносодержащих сульфидов при флотации комплексных руд, содержащих благородные металлы.

Показано, что адсорбция реагента Хостафлот M-91 приводит к образованию на поверхности золотосодержащего пирита нерастворимых в воде дибензотиазол дисульфида и соединений дитиофосфата, суммарная величина адсорбции составляет 95-100% и обеспечивает эффективное извлечение пирита в концентрат при флотации.

Впервые экспериментально установлен механизм селективного действия реагентов-депрессоров растительного происхождения (таннин и реагент ЭКД) на сульфиды железа, заключающийся в образовании прочных комплексных соединений с ионами железа (3+) на поверхности пирротина и арсенопирита при концентрациях ниже концентрации мицелообразования, что обеспечивает повышение качества Pt концентратов и селекцию Au-содержащих сульфидов.

Обоснован выбор комплексных реагентов для флотации Pt- и Au-содержащие сульфидных минералов на основе сочетания неионогенных и анионных собирателей (алкилентритиокарбоната и ксантогената, оксипропилового эфира диэтилдитиокарбаминовой кислоты и диэтилдитиокарбамата, меркаптобензотиазола и алкилдитиофосфата) с целью повышения извлечения благородных металлов из комплексных сульфидных руд. Разработанные реагентные режимы с применением новых селективных реагентов (ПТТК, ОПДЭДТК, Хостафлот М-91) рекомендованы для флотационного извлечения золото- и платиносодержащих сульфидных минералов из труднообогатимых руд.

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

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

Получены экспериментальные результаты, свидетельствующие о высокой эффективности применения модифицированного раствора ксантогената, в состав которого входит циклический пропилентритиокарбонат (ПТТК), при флотации малосульфидной медно-никелевой руды. Использование модифицированного ксантогената вместо обычного собирателя (в сочетании с дитиофосфатом при отношении расходов реагентов 1:1) приводит к повышению качества сульфидных концентратов и приросту извлечения меди и никеля на 6-7 %.

Высокие технологические показатели флотации малосульфидной руды Панского месторождения свидетельствуют о высокой эффективности разработанных реагентных режимов с использованием новых реагентов – ОПДЭДТК и Хостафлот М-91. По сравнению с ксантогенатом прирост извлечения платины составил 5,7-13%, палладия – 4-9% при повышении в 2-4 раза содержания благородных металлов в концентрате флотации.

Разработан способ селективной флотации Au-содержащих пирита и арсенопирита на основе применения комплексообразующих 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 дешевым пирометаллургическим методом.

Получены патенты РФ на способ флотационного разделения сульфидов (№2248248) и способ селекции пирита и арсенопирита (№2397025).

Реализация результатов исследований. Разработаны реагентные режимы флотации платино- и золотосодержащих минералов с использованием новых комплексообразующих реагентов, позволяющие повысить селективность разделения ценных компонентов и извлечение благородных металлов в разноименные концентраты, апробированные на золото- и платиносодержащих продуктах ряда месторождений России.

Апробация работы. Основные выводы работы и результаты исследований доложены на Научных семинарах УРАН ИПКОН РАН и на международных и всероссийских научных конференциях: международных совещаниях «Плаксинские чтения» (Екатеринбург, 2001г; Петрозаводск, 2003г; Иркутск, 2004г; Санкт-Петербург, 2005г; Красноярск, 2006г; Апатиты, 2007г; Владивосток, 2008г; Новосибирск, 2009г; Казань, 2010г; Верхняя Пышма, 2011г.); конгрессах обогатителей стран СНГ (Москва, 2003, 2005, 2007, 2009, 2011 гг.); научных симпозиумах «Неделя горняка» (МГГУ,  2007-2011 гг.); Всероссийском симпозиуме “Геология, генезис и вопросы освоения комплексных месторождений благородных металлов” (ИГЕМ РАН, Москва, 2002), V Международной научной школы молодых ученых и специалистов (Москва, ИПКОН РАН, 2008г); XXII, XXIII и XXIV международных конгрессах по обогащению полезных ископаемых (ЮАР, 2003г; Турция, 2006г; Китай, 2008г); IX, XII, XIII, XIV Балканских конгрессах по обогащению полезных ископаемых (Стамбул, 2001г; Дельфы, 2007г; Бухарест, 2009г; Тузла, 2011г); XXXV и XXXII международных симпозиумах «Физико-технические проблемы обогащения полезных ископаемых» (Польша, Вроцлав, 1998, 2000гг); международных конференциях «Университетские чтения» (Румыния, Петрошани, 2001-2003гг.); международной конференции по переработке полезных ископаемых (Египет, Асьют, 2001г); международных конференциях по экологии и обогащению минерального сырья (Чехия, Острава, 2004-2008 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 50 научных работ, в том числе в рекомендованных ВАК РФ изданиях – 15, получено 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и выводов, списка использованных источников из 341 наименования и содержит 304 страницы машинописного текста, 56 рисунков, 28 таблиц.

Автор глубоко признателен академику РАН, доктору технических наук, профессору В.А. Чантурия за постоянную поддержку и консультации на протяжении всей работы.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории теории разделения минеральных компонентов УРАН ИПКОН РАН канд. техн. наук Т.А.Ивановой, Н.К. Громовой, Л.Б. Ланцовой, канд. техн. наук А.А.Федорову, канд. техн. наук А.В.Зубенко за плодотворную совместную работу, помощь и поддержку при проведении исследований, докт. техн. наук И.Ж.Бунину и канд. техн. наук Т.В.Недосекиной за поддержку и оказанную помощь, сотрудникам Центра изучения минерального вещества при комплексном освоении недр УРАН ИПКОН РАН канд. техн. наук А.В. Подгаецкому и канд. геол.-минер. наук Е.В. Копорулиной за помощь в проведении минералогических исследований, канд. техн. наук О.С.Вендель («Клариант») за предоставленные реагенты, канд. геол.-минер. наук Т.Л. Гроховской (УРАН ИГЕМ РАН), канд. техн. наук В.Г. Самойлову и С.А. Анциферовой (ИХХТ СО РАН), канд. техн. наук З.П.Кузиной (ЗАО «Полюс») и канд. техн. наук Т.Н.Мухиной (ГоИ КНЦ РАН) за помощь в предоставлении минералов и руд для исследований.

Автор благодарит проф., докт. техн. наук П.М. Соложенкина и проф., докт. техн. наук В.Е. Вигдергауза за советы при подготовке диссертации.

Во введении дано обоснование актуальности темы исследований, сформулированы цель, идея и задачи работы, основные защищаемые положения, научная новизна, практическое значение диссертации, приведены сведения о методах исследований, апробации работы и публикациях автора.

Основным направлением развития минерально-сырьевой базы золотодобывающей промышленности в России, как и во всем мире, является освоение коренных месторождений. В последнее десятилетие наметилась устойчивая тенденция роста доли коренного золота в общем объеме его добычи. По данным Союза золотопромышленников, с 2000 по 2009 г. объем добычи рудного золота увеличился с 50,7 до 130,8 т и составил более 70 % в общем объеме добычи. Крупные месторождения рудного золота находятся в Красноярском крае, на Урале, в Амурской и Магаданской области и на Камчатке.

Золоторудные месторождения являются наиболее сложными объектами разработки и освоения, что связано с их горно-геологическими, географическими и технологическими особенностями. Месторождения коренного золота, как правило, комплексные. Золото концентрируется вместе с сульфидами меди, серебра, свинца, цинка, сурьмы, вольфрама и других металлов. Погодно-климатические условия территорий основных золоторудных месторождений неблагоприятны для использования геотехнологических методов, в частности, кучного выщелачивания.

Основными концентраторами золота являются пирит и арсенопирит, причем в большинстве месторождений эти минералы присутствуют одновременно и часто в виде сростков. Их золотоносность может существенно изменяться в различных участках одного месторождения.

Пириты золоторудных месторождений характеризуются широким набором элементов-примесей, при этом золото, серебро, медь, свинец, цинк и мышьяк накапливаются в повышенных количествах и отличаются максимальным разбросом статистических параметров распределения. Пириты ранних высокотемпературных ассоциаций золото-скарновой, золото-кварцево-березитовой, золото-углеродисто-сульфидной формации содержат в основном тонкодисперсное золото (до 60–90 %). Изоморфное вхождение примесей в структуру пирита наряду с отклонением от стехиометрии его основных компонентов (железа и серы) являются основными причинами различий в полупроводниковых, электрофизических и технологических свойствах минерала. Фактор золотоносности и соотношение As, S и Au в арсенопирите оказывают существенное влияние на полупроводниковые и флотационные свойства минерала.

Практически все методы переработки коренного золота имеют существенные ограничения, приводящие к технологическим, экономическим и экологическим проблемам при их реализации. Использование геотехнологии ограниченно необходимостью изыскания методов их предварительного вскрытия. Присутствие в большинстве руд арсенопирита сдерживает возможность их переработки по гравитационно-флотационным схемам из-за жестких требований к флотационному концентрату по содержанию мышьяка и практически исключает пирометаллургию пиритных концентратов.

Флотация является одним из основных технологических процессов переработки золотосодержащих сульфидных руд с целью получения богатых концентратов, пригодных для последующего эффективного выщелачивания и извлечения золота. Стандартные флотационные и гравитационно-флотационные схемы обогащения не обеспечивают высокие показатели извлечения золота. Основные потери золота связаны с тонкими классами золота и золотосодержащих сульфидов (до 15%) и неэффективностью стандартных реагентных режимов.

Большинство исследований по разделению пирита и арсенопирита основано на депрессии арсенопирита и выделению пирита в пенный продукт. Основными методами повышения селекции пирита и арсенопирита являются использование окислителей при их значительных расходах, регулирование щелочности, включая использование портландцемента, и применение модификаторов, в основном аммонийных и медьсодержащих соединений.

Низкая контрастность флотационных свойств пирита и арсенопирита и неоднородность их технологических свойств даже в пределах одного месторождения требуют строгой дозировки реагентов–регуляторов и являются причиной того факта, что большинство известных способов и технологий селекции не обеспечивают кондиционное (<2 %) содержание As в золотоносном пиритном концентрате.

Оригинальные способы десорбции собирателя с поверхности арсенопирита (обработка в вихревом слое, ультразвуковое воздействие) не нашли широкого применения в технологической практике из-за повышенных затрат электроэнергии и отсутствия промышленных аппаратов, рассчитанных на обработку больших объемов рудной массы.

Попытки учета влияния электрофизических и полупроводниковых свойств, а также примесного состава пирита и арсенопирита различного генезиса на их флотируемость и сорбционные свойства носят несистематизированный характер. Отсутствие учета в термодинамических моделях кристаллохимических особенностей минералов, наличия тех или иных примесей, структурных дефектов, влияющих на степень окисления поверхности природных сульфидов, приводит к разбросу данных между граничными условиями (флотации – депрессии) на 3–4 порядка.

Россия обладает уникальной минерально-сырьевой базой платиновых металлов, основой являются месторождения Норильского рудного района. Высокую перспективность представляют малосульфидное платиновое оруденение Карело-Кольского района, россыпные месторождения Урала, Восточной Сибири и Дальнего Востока, платиновая минерализация в суперкрупном месторождении коренного золота Сухой Лог, поликомпонентные месторождения благородных металлов, в том числе в углеродсодержащих комплексах земной коры, а также хромитовые месторождения Полярного Урала.

Основными методами переработки руд, содержащих металлы платиновой группы, являются гравитационные и гравитационно-флотационные технологии. Более полное выделение суммы сульфидов и ассоциирующей с ними платиновой минерализации на стадии гравитационно-флотационного обогащения может обеспечить получение концентратов, особо богатых платиновыми металлами, и сократить потери платиноидов с отвальными продуктами.

Большинство вкрапленных и малосульфидных платиносодержащих руд характеризуется тонкой (1–10 мкм) вкрапленностью МПГ в сульфидных минералах, на контакте сульфидов с силикатами и в породообразующих силикатах. Кроме того, платиновые металлы характеризуются большим разнообразием минеральных форм (туллуриды, висмутотуллуриды, арсениды, антимониды, сплавы переменного состава). Все это предопределяет основные потери МПГ и создает определенные трудности при выборе флотационных реагентов и разработке эффективных реагентных режимов.

Возможности флотационного обогащения золото- и платиносодержащих руд в значительной степени зависят от качества и ассортимента применяемых флотационных реагентов. Из современной номенклатуры реагентов традиционно применяются алкилдитиокарбонаты (ксантогенаты), алкилдитиофосфаты (аэрофлоты), меркаптаны и другие сульфидгидрильные собиратели. В последние годы в качестве селективных реагентов-депрессоров пирротина при получении высококачественных никелевых концентратов из богатых руд и пирротинсодержащих продуктов применяются диметилдитиокарбамат (реагент ДМДК) и реагенты класса алкиленаминов - диэтилентриамин (ДЭТА) и триэтилентетраамин (ТЭТА). В качестве дополнительных собирателей предложено использовать алкилтритиокарбонаты, тионокарбаматы (ИТК, Z-200), реагенты, содержащих сульфогруппу (алкилсульфаты, сульфоксиды). Испытания разработанных в УРАН ИПКОН РАН комплексообразующих реагентов - диизобутилдитиофосфината (ДИФ) и термоморфных полимеров с присоединенными функциональными группами тиоамина, аминосульфида и фосфина показали эффективность их применения в качестве собирателей при извлечении Cu-Ni-Pt минералов из богатых и малосульфидных руд Норильского региона.

В качестве депрессоров пустой породы при переработке серпентитовых и тальксодержащих малосульфидных руд эффективно применение карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и ее модификаций, а также модифицированного фосфатными группами гуара.

Современные тенденции в создании и эффективном использовании флотационных реагентов для извлечения благородных металлов заключаются в создании селективных реагентов направленного действия на основе введения в их структуру донорно-акцепторных заместителей и ионов-комплексообразователей, сочетания ионогенных и неионогогенных собирателей, физически и химически сорбируемых реагентов.

Дальнейшее повышение эффективности извлечения благородных металлов методом флотации может быть достигнуто внедрением новых реагентных режимов, что позволит сократить потери цветных и благородных металлов и расширить минерально-сырьевую базу за счет вовлечения в переработку труднообогатимых малосульфидных руд, лежалых пиритных и пирротиновых продуктов.

На основе оценки кристаллической структуры, строения молекулярных орбиталей и ионности связи пирита и арсенопирита показано, что более высокая способность пирита к окислению кислородом в условиях флотации обусловлена расположением атомов серы на гранях и ребрах ячеек кристаллической решетки, в арсенопирите атомы серы экранированы атомами железа и мышьяка. С точки зрения заполнения электронных подуровней октаэдрических комплексов атомов железа, в отличие от арсенопирита, молекулярные орбитали железа в пирите характеризуются незавершенным 3d_z подуровнем. Полярность двухэлектронной связи Fe-S в пирите выше, чем в арсенопирите, т.е. характеризуется большим смещением электронов к анионному остову (табл. 1).

Электрофизические свойства пирита изменяются в большем интервале значений, чем у арсенопирита и существенно зависят от нестехиометричности состава и изоморфных примесей. Донорные примеси в пирите представлены Co, Ni, Cu, в то время как As является наиболее частой акцепторной примесью. В арсенопирите дефицит мышьяка обусловливает проводимость n-типа, а для образцов, обогащенных As, наблюдается переход к р-типу. Подвижность носителей в пирите в 3–5 раза превышает значения для арсенопирита.

В оценке свойств пирита существенную роль играет фактор нестехиометричности (S/Fe 1,94 – 2,01). 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.

По совокупности указанных различий можно заключить, 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.

Таблица 1. Кристаллохимические и полупроводниковые свойства пирита и арсенопирита

Экспериментальное исследование электродных потенциалов пирита и арсенопирита (Е) в диапазоне рН=5–12 показали, что пириты (1-5) имеют более положительный потенциал, чем арсенопириты и описываются полиномом 2-го порядка с высоким квадратичным коэффициентом корреляции (R²>0,98) (рис.1а). Пириты n-типа (1, 2) характеризуются максимальными значениями положительного потенциала (E_max= 193 мВ и 170 мВ) с точкой экстремума при рН=8. Пириты p-типа (4, 5) имеют более низкие значения (E_max = 101 мВ и 34 мВ), точки экстремума смещены в кислую область на 1–1,5 рН; E_max арсенопирита (6) - 63 мВ при рН=5,75. Линейные функции зависимостей Е/E_max от рН для убывающих значений потенциалов в растворе бутилового ксантогената (30мг/л) лежат в области более положительных значений, чем расчетная функция Е/E_max образования диксантогенида (10), сохраняя разницу экспериментальных значений для образцов различного примесного состава (1б).

Потенциал мышьяковистого пирита (4) практически совпадает с потенциалом арсенопирита (9) и расчетными значениями потенциала перехода ксантогената в диксантогенид, что свидетельствует о близости энергетического состояния поверхности мышьяковистого пирита и арсенопирита и сложности их разделения при флотации ксантогенатом в широком диапазоне изменения рН.

а б

Анализ баланса серосодержащих компонентов в мономинеральных суспензиях образцов пирита и арсенопирита различных месторождений в условиях изменения щелочности среды показал, что в зависимости от элементного состава природных минералов изменяется соотношение полностью окисленных (SO₄^2-) и промежуточных (SO₃^2-, S₂O₃^2- S⁰, и др.) форм серы на поверхности сульфидов и в жидкой фазе минеральных суспензий (рис.2). Выявлена взаимосвязь между количеством поглощенного кислорода и концентрацией серосодержащих соединений в жидкой фазе. Наиболее активно поглощают кислород те образцы пирита и арсенопирита, в жидкой фазе суспензий которых идет интенсивное образование сульфат- и сульфит-ионов.