Флотационное обогащение медно-никелевой руды

 

Применение  аэрофлотов при флотации руд

 

Представленные  экспериментальные данные испытаний  собирателей из класса диалкилдитиофосфатов (аэрофлотов) свидетельствуют о том, что их совместное применение с ксантогенатами во многих случаях обеспечивает повышение  извлечения металлов. Эффективность  применения аэрофлотов обусловлена  их большей селективностью по сравнению  с ксантогенатами и способностью лучше флотировать тонкие частицы. Более широкое применение аэрофлотов самостоятельно в селективных схемах или в сочетании с ксантогенатами и другими собирателями в коллективной флотации является в настоящее время  доступным и эффективным средством  повышения технико-экономических  показателей флотации руд, содержащих цветные, редкие и драгоценные металлы.

Полученные  данные также свидетельствуют о  необходимости проведения исследований по оптимизации состава аэрофлотов с целью повышения их технологических  свойств. В связи с этим в ЗАО _ІМеханобр-Оргсинтез-Реагент_І в  настоящее время, помимо работ по оптимизации состава аэрофлотов, проводятся также исследования по улучшению выпускной формы аэрофлотов, что позволит получать реагент с концентрацией 70-75% и более низкой температурой застывания [33].

Усовершенствованный класс флотационных пенообразователей

 

Исследовано влияние введения атома серы в  полиалкоксилированные молекулы на пенообразующие свойства и поверхностную  активность пенообразователей. Изучение проводилось с _серными_ аналогами  пенообразователей Dowfroth 250 и Aerofroth 65 на образцах порфировой Cu-руды из Аризоны, содержащей 0,88% Cu[общ], включая 0,12% оксидной, и 0,015% Mo, и Cu-руды из Перу, содержащей 0,81% Cu и 0,02% Mo. Условия флотации: крупность  образцов 208 мкм, pH 10,2, реагенты - диалкилтионокарбамат (Z-200), изопропиловый ксантогенат, смесь  керосина с топливным маслом и  известь, время кондиционирования  с пенообразователем 2 мин, скорость вращения импеллера 1800 об./мин, расход воздуха 2,8 л/мин.

Использование модифицированных пенообразователей  позволило увеличить извлечение как Cu, так и Mo при флотации порфировых руд. Отмечается, что при разработке и синтезе флотационных пенообразователей  необходимо следовать двум основным принципам: гидрофобные группы могут  быть введены в молекулярную структуру  пенообразователей для снижения числа гидрофильно-липофильного (олеофильного) баланса и для улучшения их поверхностной активности; природа  пузырьков может быть изменена посредством  соответствующего расположения альтернативных атомов кислорода в алкильных  группах молекулярных цепочек [24].

 

Новый эффективный  собиратель для флотации медно-никелевых  руд

 

Предложена  перспективная в промышленном масштабе в качестве собирателя для флотации медно-никелевых руд  смесь трис(пропенил)фосфинооксидов  (SF – 239) Исследование флотоактивности смеси SF – 239 проводили в лабораторных условиях при флотационном обогащении сульфидной медно-никелевой руды Октябрьского месторождения Норильского промышленного района, содержащей 7,4 – 7,9% меди, 3,4 – 3,5% никеля. Медная флотация 12 мин., никелевая 18 мин. В качестве собирателя в медном цикле использовался бутиловый аэрофлот, его смесь с раствором исследуемого реагента SF – 239 либо только SF – 239. В качестве пенообразователя во всех опытах использовался Т – 80. В цикле никелевой флотации в качестве собирателя использовался бутиловый ксантогенат калия. Показано, что использование реагента  SF – 239 в качестве собирателя взамен бутилового ксантогената позволяет увеличить извлечение меди  в концентрат на 1,82% потери никеля с хвостами на 0,55%. Отношение меди к никелю (медное отношение) в бедном концентрате по сравнению с базовым возросло с 12,75 до 16,03, что показывает о повышении селективности медной флотации [35].

 

Применение  продуктов выщелачивания возвратных отходов медно-никелевого производства в качестве активатора при флотации медно-никелевых руд

Выполненными  исследованиями установлена возможность  и предложены рациональные схемы  получения медного купороса из возвратных отходов самого медно-никелевого производства, в частности, из легких пылей конвертерной плавки медеплавильного цеха комбината  Североникель (реагент СН). Кроме  того показана принципиальная возможность  получения комплексного реагента - смеси сульфатов цветных металлов и железа - из легких пылей конвертерной плавки на файнштейн комбината Печенганикель (реагент ПН). Для получения реагентов разработана оптимальная схема с противоточным водным выщелачиванием пылей. Во флотации могут подаваться растворы выщелачивания пыли непосредственно после отделения нерастворимого остатка фильтрацией, что не требует дополнительных затрат на выпарку растворов и их кристаллизацию. Сравнительные испытания показали преимущество собственных реагентов (медного купороса СН и комплексного реагента ПН), перед  традиционно используемым медным купоросом, покупаемым в других регионах страны [26].

Так, применение комплексного реагента ПН при обогащении труднообогатимых тонковкрапленных руд  позволяет повысить извлечение никеля в концентрат на 1-3%. Полученный технологический  эффект следует отнести за счет наличия  в собственных реагентах наряду с цветными металлами и железом  примесей благородных и редких металлов, входящих в состав рудных сульфидных минералов, которые на основании  известных положений о преимуществе использования сочетаний реагентов, а также правила изоморфизма  минералов, способствуют более активному  модифицированию поверхности сульфидов. Использование для производства флотореагента наиболее тонкодисперсной  и проблематичной для ее повторной  переработки пирометаллургическим методом пыли позволяет не только повысить ценных металлов на стадии обогащения медно-никелевых руд, но и за счет рациональной утилизации пыли улучшить экологичность и эффективность  технологического процесса на последующих  переделах рафинирования медно-никелевого файнштейна [26].

 

Применение  пенообразователя ФРИМ-2ПМ при флотации сульфидных руд

 

ФРИП  – 2ПМ селективный спиртовой пенообразователь, по свойствам близкий или идентичный метилилизобутилкарбинолу (МИБК). Разработанный реагент ФРИМ-2ПМ, в состав которого входят синтетические спирты нормального и изостроения, испытан при флотации медно-никелевых и медно-молибденовых руд. По селективности действия ФРИМ-2ПМ не уступает МИБК [27].

 

Новый реагент-интенсификатор для флотации руд цветных металлов

 

В лаборатории  обогащения минерального сырья Института  химии и химической технологии СО РАН выполняются исследования по поиску, синтезу и испытанию реагентов-интенсификаторов флотации руд цветных, редких металлов и золота. Реагенты-интенсификаторы  сами, как правило, не являются эффективными флотореагентами, однако их добавка  в незначительных количествах к  традиционным реагентам-собирателям (ксантогенатам, аэрофлотам) существенно усиливает  их собирательную способность и  позволяет значительно (в половину и более) сократить расход дорогостоящих  собирателей, одновременно не снижая, а порой повышая качество концентрата [34].

Представлен новый высокоэффективный реагент-интенсификатор олиго-5-оксо-3,7-диметил-1,2,5-тритиаенан (ОС-1М). Реагент является малотоксичным (α_Д50=167мг/кг) веществом из класса олигосульфоксидов, хорошо растворим в воде.

Реагент испытан как добавка к традиционному  реагенту-собирателю (бутиловому аэрофлоту) в процессе флотационного обогащения халькопирит-кубанитовых руд месторождений  Норильского промышленного района.

Флотации  подвергались измельченные до крупности 85% класса -74мкм руды,содержащие 7,3-7,5% Сu и 2,1-2,2%Ni по схеме: основная медная флотация – 18 минут (рН-8,5), никелевая флотация – 12 минут (рН-10,5). Реагент ОС-1М подавался в цикл основной медной флотации в количестве 0,3г/т руды в виде 0,1%-го водного раствора.

Использование реагента ОС-1М в цикле основной медной флотации при его расходе  в 0,5г/т руды позволяет получить медный концентрат с содержанием 21,38% меди и 1,30% никеля при извлечении в него 95,99% меди и 19,78% никеля. Качество медного  концентрата по содержанию меди в  сравнении с концентратом, полученном в базовом варианте (БА) возросло на 1,35%. При этом улучшилась селективность  процесса. Отношение медь/никель в  медном концентрате выросло с 12,92 до 16,45.

Указанный реагент  испытан в опытно-промышленном масштабе (переработано около 150тыс. т. руды). Результаты испытаний, в целом, иодтвердили  полученные в лаборатории показатели. Расход бутилового аэрофлота сократился на 40%, без снижения качества полученных концентратов [11].

 

Использование элементарной серы для приготовления  модификатора флотации медно-никелевых  руд

 

Рассмотрены результаты исследований возможности  применения растворов серы в соде в качестве активатора флотации медно-никелевых  руд и режима подачи на флотацию диспергированной элементарной серы, которую вводили на стадии измельчения  руды. Разработанный реагент на основе кальцинированной соды позволил достигнуть лучшей селективности флотации. Наиболее эффективные серосодержащие модификаторы были получены из содержащих серу промпродуктов[34].

 

 

 

 

9. Новые флотационные машины

 

Основное  направление развития современных  конструкций флотационных машин  заключается в переходе от малогабаритных флотационных ванн к единичным флотокамерам реакторного типа с большей глубиной. Эти камеры имеют цилиндрическую форму объемом порядка 100-300 м{3} и  оборудованы механическими аэраторами. Основные фирмы - разработчики Outokumpu Mintec (Финляндия), Svedala, Wemco (США). Более выраженную глубину имеют так называемые флотационные колонны, оборудованные  аэратором пневматического типа, основной разработчик - Cominco Engineering Services Ltd (Канада) [7].

 

Механическая  флотационная машина

 

Флотационная  машина включает камеру, аэрационный  узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, выполненный  в виде соединенного с полым валом  усеченного конуса с выступами на боковой поверхности, обращенного  меньшим основанием вниз и содержащего  расположенный над конусом диск с центральным отверстием и радиальными  лопастями.

 Статор  снабжен верхним и нижним кольцами  и установлен в камере с  зазором между низким кольцом  и днищем камеры, при этом внутреннее  отверстие нижнего кольца выполнено  с диаметром, меньшим диаметра  внутреннего отверстия верхнего  кольца, наружный диаметр нижнего  кольца выполнен равным либо  больше наружного диаметра верхнего  кольца, а диск и радиальные  лопатки полностью выполнены  из эластомерного материала твердостью  выше 30 единиц по ШОРу. Статор  выполнен из эластомерного материала  и снабжен каркасом, удаленным  от внутренней кромки лопатки  статора не менее чем на 1/4 от  длины лопатки [15].

 

Пневматическая  флотационная машина

 

Пневматическая  флотационная машина относится к  обогащению полезных ископаемых способом флотации и может быть использована при крупнозернистой флотации рудного  и нерудного сырья. Содержит флотационную камеру, щелевидную просеивающую поверхность, приспособление для подачи крупнозернистого питания на пенный слой, выполненное  в виде пустотелого кольца с тангенциально  расположенными по диаметру кольца входными патрубками и щелевидным выходом  из внутренней полости в нижней его  части. Размещенное по оси камеры и выполненное в виде вертикально  расположенного цилиндра приспособление для загрузки мелкозернистой пульпы снабжено расположенной над приспособлением  кольцеобразной приемной камерой с  входными патрубками и с кольцевым выходом во внутреннюю полость цилиндра. По оси флотационной камеры установлен трубообразный смеситель, выполненный в виде эжектора. Верхней частью присоединен к нижнему торцу цилиндра патрубок для выгрузки камерного продукта.

Машина  имеет пеносборный желоб, блок пневмогидравлических аэраторов, параболический отражатель, соосно закрепленный под трубообразным  смесителем с кольцевым зазором  по отношению к нижнему его  торцу. Внутренняя полость приспособления плотно отделена конусообразной стенкой  от внутренней полости кольцеобразной приемной камеры. Внутри пустотелого  кольца ниже уровня входных патрубков  установлен с зазором по отношению  к внешней стенке кольца распределительный  диск. Трубообразный смеситель с  внутренней своей стороны снабжен  кольцеобразным блоком пневмогидравлических аэраторов, ступенчато расположенных  по периметру боковых его стенок в нижней половине. Внутренний диаметр  кольцеобразного блока аэраторов  превышает внутренний диаметр вышерасположенной  части трубообразного смесителя. Технический  результат - улучшение аэрогидродинамического режима работы [16,18].

 

Новая флотационная машина колонного типа

 

Решение проблемы унификации колонной машины потребовало создания аппарата, в  котором движение минеральной частицы  и пузырька должно осуществляться в  условиях, исключающих полупротивоток. Этот принцип является определяющим при конструировании колонных флотомашин. С учетом этого в ОАО Урамеханобр разработана новая конструкция многооперационной флотационной машины колонного типа серии КФМ (патенты РФ № 21327249, № 2152648). Колонная флотомашина серии КФМ предназначена для обогащения руд цветных, черных, благородных и неметаллических полезных ископаемых. Конструктивные особенности флотомашин серии КФМ позволяют осуществить в одном аппарате операции основной, контрольной и перечистной флотации с получением в один прием высококачественных продуктов обогащения.

В зависимости  от характеристик исходного сырья  и требований к продуктам обогащения машины КФМ могут устанавливаться  в любой операции флотационного  передела и компоноваться с флотомашинами  как отечественного, так и зарубежного  производства. Процесс обогащения в  машине КФМ полностью автоматизирован. Проведенный анализ технических  и технологических характеристик  флотомашин серии КФМ, пневматических колонных, механических, пневмомеханических отечественного и зарубежного производства показал преимущество флотомашин серии  КФМ перед аналогами и другими  типами флотомашин [37,38].

 

Вибрационная  колонная флотационная машина

 

Основные  элементы машины: питающее устройство, флотационная ячейка, электромагнитный вибратор мощностью 40 Вт с регулируемыми  в широком диапазоне частотой и амплитудой колебаний, воздуходиспергирующее  устройство 2-х модификаций для  создания вертикальных и горизонтальных вибраций, газовый модуль для получения  пузырьков заданной крупности; диаметр  колонны 50 мм, высота 2 м.