способ пенной флотации руд металлов

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПЕННОЙ ФЛОТАЦИИ РУД МЕТАЛЛОВ, содержащих легко флотирующиеся силикатные минералы и по крайней мере один ценный минерал, включающий измельчение исходной руды, смешение ее с водой до образования водной минеральной пульпы, введение в пульпу вспенивателя, собирателя ценных минералов и депрессора силикатных минералов, кондиционирование и флотацию с выделением по крайней мере одного ценного компонента в пенный продукт и силикатных минералов - в камерный продукт, отличающийся тем, что в качестве депрессора силикатных минералов используют реагент, содержащий бактериальную целлюлозу, полученную целлюлозообразующим штаммом бактерии рода Acetobacter.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бактериальную целлюлозу вводят непосредственно в процессе флотации.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бактериальную целлюлозу введят перед образованием водной минеральной пульпы.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что бактериальную целлюлозу получают в перемешиваемой культуре.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что штамм Acetobacter выбирают из такого, который является резистентным к мутации в непродуцирующие целлюлозу типы в условиях перемешиваемого культивирования.

6. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что бактериальную целлюлозу используют в количестве 0,005 - 0,75 кг/т исходной руды.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что бактериальную целлюлозу используют в количестве 0,01 - 0,38 кг/т исходной руды.

8. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что бактериальную целлюлозу добавляют в виде водной суспензии.

9. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что водную суспензию бактериальной целлюлозы подвергают перед использованием сдвиговому усилию.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что сдвиговое усилие применяют до тех пор, когда повышение вязкости суспензии достигнет точки выравнивания.

11. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в качестве депрессора силикатных минералов используют бактериальную целлюлозу в сочетании с карбоксиметилцеллюлозой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к способам пенной флотации руд металлов, содержащих легко флотирующиеся силикатные минералы.

Известен способ пенной флотации руд металлов, содержащих легко флотирующиеся силикатные минералы и по крайней мере один ценный минерал, включающий измельчение исходной руды, смешение с водой измельченной руды до образования водной минеральной пульпы, введение в пульпу вспенивателя и собирателя ценных минералов, кондиционирование и флотацию с выделением, по крайней мере, одного ценного компонента в пенный продукт и силикатных минералов - в камерный продукт.

Сущность изобретения заключается в том, что способ флотации руд металлов, содержащих легко флотирующиеся силикатные минералы и по крайней мере один ценный минерал, включает измельчение исходной руды, смешение с водой измельченной руды до образования водной минеральной пульпы, введение в пульпу вспенивателя и собирателя ценных минералов и депрессора силикатных минералов, кондиционирование и флотацию с выделением по крайней мере одного ценного компонента в пенный продукт и силикатных минералов в камерный продукт. В качестве депрессора силикатных минералов используют реагент, содержащий бактериальную целлюлозу, полученную целлюлозно-образующим штаммом бактерии рода Acetobacter; бактериальную целлюлозу вводят непосредственно в процессе флотации или перед образованием водной минеральной пульпы, бактериальную целлюлозу получают в перемешиваемой культуре, штамм Acetobacter выбирают из такого, который является резистентным к мутации в непродуцирующие целлюлозу типы в условиях перемешиваемого культивирования. Бактериальную целлюлозу используют в количестве от 0,005 до 0,75 кг/т исходной руды, можно использовать 0,01-0,38 кг/т исходной руды. Бактериальную целлюлозу добавляют в виде водной суспензии, водную суспензию бактериальной целлюлозы подвергают перед использованием сдвиговому усилию, которое применяют до тех пор, пока повышение вязкости суспензии достигнет почти выравнивания. В качестве депрессора силикатных минералов используют бактериальную целлюлозу в сочетании с карбоксиметилцеллюлозой.

Пробы для флотационных испытаний выбирают из двух различных источников руды на основе благородных металлов, которые являются затруднительными в смысле их содержания легко флотирующихся силикатных минералов (RFS) талькозного типа. Одним таким продуктом является калифорнийская золотосодержащая руда. Месторождение имеет относительно сложную геологию, однако руда имеет минерализацию золота/серебра в пиритном матриксе с некоторым содержанием чистого золота. Подстилающая порода состоит из талькозных кремнистых минералов различных видов, включая пластинчатые силикаты, такие как магнитные силикаты с полевым шпатом, слюдой и небольшими количествами каробнатных минералов.

Другой рудой является платиновая (палладиевая) никелевая руда. Она содержит около 1% сульфидных минералов, которые включают халькопирит, пентландит, пирролит и незначительные количества пирита. Материнская порода представляет собой хлорит-серпентитный сланец с легко флотирующимся силикатным компонентом. Металлы платино-палладиевой группы обнаруживают как сульфиды благородных металлов, теллуриды, бисмутиды и арсениды с некоторым количеством нативного платинового металла. Около 80% палладия обнаруживают в твердом растворе в пентландите. Это одна причина того, почему флотационные свойства платина - и палладийсодержащих минералов являются в некоторой степени различными.

П р и м е р 1. Приблизительно 80 кг образца калифорнийской золотосодержащей руды, измельченной до размера частиц 10 меш, тщательно перемешивают и затем анализирует. Результаты анализа показывают содержание золота 0,120 унции Аu/т, содержание всех сульфидных минералов S/T/1,51% и талькозных минералов, выраженных через MgO, равное 6,995% .

Отдельные 2 кг образцы руды, взятые из вышеприведенного образца, измельчают водой и 0,05 кг/т Na₂CO₃ при 66% содержании твердых тел в 127 х 305 мм стеклянной шаровой мельнице Денвер. Шаровую мельницу и все последующее флотационное оборудование получают из Денвер Эквипмент Ко. , Колорадо Спрингс, Колорадо. Руду измельчают в течение 25 мин, получая продукт, имеющий 98% пропуск и 200 меш сита. , рН в течение размола составляет 8,7.

Всю измельченную руду помещают в флотационную камеру из нержавеющей стали Денвер, Модель Д-1 и разбавляют до 34% твердых тел с тем, чтобы стимулировать грубую флотацию. В это время прибавляют флотационные химические реагенты. Их идентифицируют следующим образом. Аэрофлоат /AF/ 25 представляет собой арилдитиофосфорную кислоту. Аэроксантогенат /AX/ 250 представляет собой амилксантогенат калия и Аэропромотор /AP/ 34 77 представляет собой диизобутилдитиофосфат. Все они служат в качестве коллекторов сульфидных минералов. СМС представляет собой натрийкарбоксиметилцеллюлозу, имеющую номинальную 0,6 степень замещения. СМС обычно используют в качестве депрессора талькозных минералов. MIBC представляет собой метилизобутилкарбинол, получаемый от целого ряда химических производителей. Он служит в качестве вспенивателя. Бактериальную целлюлозу получают и тщательно диспергируют с использованием лабораторной мешалки перед использованием.

Для последующих стадий, моделирующий работу грубой флотации, испытания осуществляют на каждой из восьми проб. При испытании основной пробы не используют депрессор легко флотирующегося силикатного (RFS) талькозного минерала. Другая проба содержит 0,35 фунт/т СМС GCT в первоначальной стадии флотации и дополнительные 0,10 фунт/т в каждой из последующих стадий. Ряд из шести проб с использованием бактериальной целлюлозы в качестве депрессанта RFS предполагает использование 0,016; 0,032; 0,065; 0,13; 0,24 и 0,35 фунт/т в первоначальной стадии и 0,005; 0,009; 0,018; 0,039; 0,069 и 0,10 фунт/т соответственно, в каждой из последующих трех стадий.

В начале первой стадии при каждом применении депрессора прибавляют 0,03 фунт/т AF 25; 0,15 фунт/т АХ 350 - коллекторов и 0,02 фунт/т вспенивателя MIBC, после чего следует одноминутное кондиционирование. Затем прибавляют депрессор PFS, если таковой имеется, с последующими дополнительными двумяминутными кондиционированиями. Затем камеру вспенивают в течение 2 мин и пену с ассоциированными минералами собирают.

В начале второй стадии не прибавляют никакие дополнительные химические реагенты за исключением тех, которые указаны ниже в табл. 1. По истечении двухминутного кондиционирования камеру вспенивают в течение 3 мин и пену собирают.

Перед осуществлением третьей стадии прибавляют дополнительно 0,02 фунт/т AF 25 и 0,06 фунт/т АХ 350, после чего проводят одноминутное кондиционирование. После прибавления депрессанта RFS камеру вновь кондиционируют в течение 2 мин и затем вспенивают в течение 3 мин.

На последней стадии каждого депрессирующего уровня прибавляют указанное количество депрессанта RFS и камеру кондиционируют в течение 2 мин и вспенивают в течение 4 мин.

Пенные продукты сушат, взвешивают, подготавливают к анализу и исследуют в отношении каждой из четырех тестов с использованием депрессора RFS. Хвосты из камеры сушат, взвешивают, подготавливают к анализу и исследуют. На основании массы и значений исследования вышеприведенных образцов головной анализ исчисляют для сравнения с непосредственным головным анализом рудной пробы. Вычисляют значения извлечения и распределения золота, серы и MgO. В табл. 1 приведены результаты вышеприведенных тестов.

Данные ясно показывают, что в отношении этой конкретной руды и флотационных условий бактериальная целлюлоза представляет собой очень эффективный депрессор талькозных минералов. Всего лишь 0,06 фунт/т /0,03 кг/т/ бактериальной целлюлозы являются очень пригодной дозой. Это составляет около полного порядка величины, т. е. , меньше того количества, которое обычно используют относительно СМС. СМС, которая обычно является очень хорошим депрессором RFS, в данном случае совершенно неэффективна и результаты сравнимы с результатами базисного образца, который не предполагает никакого использования депрессора. Общее извлечение золота несколько ниже тогда, когда бактериальную целлюлозу используют в качестве депрессора. Как указано выше, желаемой экономической выгодой могла бы стать ситуация, когда концентрат транспортируется на значительное расстояние от месторождения до рафинировочного завода.

П р и м е р 2. В соответствии с методикой относительно калифорнийской золотосодержащей руды большой образец платиново-палладиевой руды Монтаны измельчают до размера частиц - 10 меш, тщательно перемешивают и затем исследуют. Результаты анализа первого большого образца показывают 0,157 унции/т платины /Pt/, 0,612 унции/т палладия /Pd/ 0,16% сульфидных минералов S/T/ и 8,315% легко флотирующихся силикатных минералов, выраженных как MgO. Отдельные 2 кг пробы извлекают из вышеприведенного большого образца и измельчают в 5 х 12 дюймовой - /12,70 x 30,48 см/ стальной шаровой мельнице Денвер периодического действия в течение 35 минут при содержании твердых тел, равном 60% . Полученный измельченный продукт содержит приблизительно 60 мас. % , минус 200 меш. В начале периода измельчения прибавляют 0,03 фунт/т /0,015 кг/т/ АХ 350 и 0,025 фунт/т /0,013 кг/т /АР 3477-коллекторов, рН пульпы во время измельчения составляет 9,6.

Измельченный материал обрабатывают аналогично калифорнийским рудным пробам с целью моделирования работы грубой флотации. Флотационную камеру Денвер Д-1 оперируют при 34% твердых веществ. К измельченной рудной суспензии прибавляют дополнительно 0,30 фунт/т /0,15 кг/т /АХ 350 и 0,25 фунт/т /0,13 кг/т /АР 3477. Затем суспензию кондиционируют в течение 2 мин. После этого прибавляют 0,49-0,75 фунт/т /0,25-0,38 кг/т/Н₂SO₄ с тем, чтобы довести рН до 8,0-8,2 значения, которое имеет 0,04 фунт/т /0,02 кг/т/ вспениватель MIBC. Затем суспензию кондиционируют в течение 2 мин, вспенивают в течение 4 мин, после чего собирают пену и содержащийся минеральный концентрат. После сбора вспенивание продолжают в течение 4 мин и концентрат вновь собирают. К этому времени осуществляют дополнительное прибавление 0,03 фунт/т /0,015 кг/т /АХ 350 и 0,025 фунт/т /0,013 кг/т/ АР 3477, после чего проводят двухминутное кондиционирование и четырехминутное вспенивание. Вслед за третьей стадией сбора пены осуществляют окончательное четырехминутное вспенивание, после чего концентрат вновь собирают.

Проведенные испытания предусматривают использование базисного образца без депрессанта PFS минералов, причем отдельные пробы содержат 0,10 и 1,0 фунт/т СМС GCT, а также 0,03; 0,06; 0,09; 0,125; 0,25; 0,50 и 0,75 фунт/т бактериальной целлюлозы.

Отдельные пробы концентрата сушат, взвешивают и анализируют. Результаты данных флотационных испытаний приведены в табл. 2.

На основании вышеприведенных данных можно сделать следующие выводы. Очевидно сразу, что бактериальная целлюлоза служит в качестве эффективного депрессора для легко флотирующегося силикатного компонента, когда используется в количествах 0,125 фунт/т /0,06 кг/т/ или выше. В используемых условиях извлечение платины в некоторой степени выше, нежели извлечение палладия. Это весьма вероятно связано с минералогией руды, в которой сульфид платины встречается в виде дискретных частиц, тогда как палладий встречается совместно с сульфидом никеля в пентландитном компоненте. Поскольку данная система не является оптимизированной путем изменения других флотационных условий можно предположить, что извлечение одного или обоих металлов может быть значительно повышено. В качестве одного примера можно указать, что измельчение палладия возрастает путем прибавления небольшого количества медного сульфата на четвертой стадии экстракции.

Возможно в связи с более низким извлечением палладия получен вывод о том, что степень извлечения заметно ниже той, которая присуща платине. Говоря иначе, минералы, ассоциируемые с палладием, требуют более длительного времени флотации, нежели платиновые минералы.

П р и м е р 3. Осуществляют сравнение между различными партиями бактериальной целлюлозы в ферментере с целью оценки согласованности в работе. Испытания осуществляют на другом образце платиново-палладиевой руды Монтана, однако с использованием той же методики флотации и химических веществ, описанных в примере 2. Бактериальную целлюлозу Lot N NS 01-04 получают в 50000 л перемешиваемом ферментере и обрабатывают дважды во время очистки стадией лизиса каустической содой. Все G пронумерованные партии получают в 5000 л ферментере, и они подвергаются только одной обработке каустического лизиса во время очистки. Результаты сравнения, включающие четыре различные партии при шести различных уровнях использования, приведены в табл. 3.

Прямой анализ чистого продукта: 0,101 унция/т Pt, 0,454 унция/т Pd, 0,067 % Ni, 8,12% MgO рН пульпы во время измельчания составляет 9,1-9,7.

Во время второго кондиционирования прибавляют 0,35-0,66 фунт/т H₂SO₄ с целью регулировки рН до 8,1-8,2.

Во всех случаях, когда используют по меньшей мере 0,125 фунт/т бактериальной целлюлозы, ее эффективность в качестве депрессора талькозного минерала становится очевидной, если исходить из пониженного содержания MgO в восстановленном концентрате. Извлечение платины является последовательным, несмотря на количество используемого депрессора ВАС. Однако извлечение платины в некоторой степени понижается при повышении количества депрессора ВАС. И вновь на основании анализа MgO в концентрате можно видеть, что пронумерованные партии бактериальной целлюлозы в некоторой степени более эффективные, нежели партии N NS 01-04 в качестве депрессора талькозных минералов. Все G-пронумерованные партии ведут себя примерно одинаково хорошо.

П р и м е р 4. Предполагают, что наивысшее извлечение руды типа Монтана достигается осуществлением грубой флотации при незначительно выше нейтрального рН. Однако, так бывает не всегда, когда бактериальную целлюлозу используют в качестве депрессора талькозных минералов. Ряд испытаний осуществляют с использованием методики предыдущих примеров с использованием руды типа Монтана, но с той разницей, что рН флотации повышают приблизительно до 9,8 путем прибавления кальцинированной соды вместо серной кислоты во второй стадии кондиционирования. Результаты видны в табл. 4. Все испытания осуществляют с использованием 0,25 фунт/т/0,13 кг/т/ бактериальной целлюлозы из партии N G 345.

Прямой анализ чистой руды: 0,101 унции/т Pt, 0,454 унции/т Pd, 0,067% Ni, 8,12% MgO.

Все испытания проводят при использовании 0,25 фунт/т /0,13 кг/т/ ВАС.

Использование более высокого рН флотации приводит к значительному повышению степени извлечения платины, палладия и никеля. В концентрате также обнаруживают несколько более высокие уровни содержания MgO.

Резюме средних степеней извлечения этих минералов в концентратах в результате исследования при двух уровнях рН, взятых из табл. 4, приведены в табл. 5.

П р и м е р 5. Ранее было замечено (партия F-47 в табл. 2), что прибавление небольшого количества сульфата меди в качестве активатора в четвертой стадии грубой обработки приводит к повышенному извлечению палладия. Этот эффект исследуют далее с использованием второго образца руды типа Монтана с различными количествами и моментами прибавления CuSO₄. Результаты и используемые условия приведены в табл. 6.

Прямой анализ чистой руды: 0,101 унция/т Pt, 0,454 унция/т Pd, 0,067 % Ni, 8,12 % MgO.

Все ВАС партии G-345 с использованием 0,25 фунт/т /0,13 кг/т/.

По-видимому, имеет место существенное повышение в извлечении палладия и платины, по крайней мере, на таком же уровне, который получают без использования CuSO₄. Депрессия талькозных минералов оказывается лучшей, если исходить из более низкого содержания MgO. Только извлечение никеля оказывается на более низком уровне. При анализе данных примеров 4-6 видно, что извлечение никеля является неустойчивым. Это вызвано частично определенной минералогией данного образца руды, в котором около половины никеля состоит в силикатной форме.

П р и м е р 6. Способ обработки бактериальной целлюлозы перед ее использованием оказывает значительное влияние на характеристику данного продукта. Эффективность депрессора талькозных минералов и извлечения металлов повышается в результате первой гомогенизации водной суспензии бактериальной целлюлозы. Термин "гомогенизация" используется в смысле получения очень ровной дисперсии. Обычно гомогенизация требует более высокого сдвигающего усилия, нежели то, которое может быть достигнуто при использовании типичного смесителя. Это можно осуществить посредством целого ряда стандартных устройств, предназначенных для придания суспензии относительно высокого сдвигающего усилия.

Три испытания осуществляют с использованием приблизительно 0,5% суспензии бактериальной целлюлозы под давлением 8000 фунтов на кв. дюйм (5,52 10³ кПа). При гомогенизации происходит начальное возрастание вязкости. При дополнительном прикладывании сдвигающего усилия вязкость выравнивается без дальнейшего значительного возрастания. Поэтому за пределами точки установления вязкости на одном уровне невыгодно продолжать прибавление сдвигающего усилия. Вязкость можно измерить любыми традиционными средствами.

В табл. 7, 8 и 9 приведены результаты экспериментов, сравнивающих гомогенизационные суспензии бактериальной целлюлозы с ВАС, которую хорошо диспергируют с использованием стандартной лабораторной мешалки. Эти испытания осуществляют с использованием ВАС и в смеси с СМС. Платиново-палладиевую руду примера 4 также используют для данного испытания. В табл. 7 проиллюстрировано использование депрессантов и условия получения в табл. 8 приведены данные анализа концентратов, а табл. 9 - данные относительно извлечения минералов. Данные лабораторные испытания осуществляют путем отбора всего извлеченного концентрата из первого отделения флотационного аппарата и его дальнейшей обработки в флотационной перечистной машине. Не наблюдается никакого рецикла или дополнительной обработки депрессированных пустопородных минералов.

Из данных табл. 8 и 9 видно, что гомогенизация или прибавление сдвигающего усилия в дисперсию бактериальной целлюлозы приводит к весьма существенному повышению в депрессии талькозных минералов и извлечении желаемых минералов. Содержание MgO перечистного концентрата составляет около 1/3 от содержания только СМС или негомогенизированной ВАС, а также около 1/2 или ниже того значения, которое имеет несдвигаемая смесь ВАС/СМС. Наиболее эффективной обработкой является сочетание гомогенизированных ВАС и СМС. Как указано в предыдущих примерах, ВАС имеет отрицательное воздействие на извлечение палладия. Эта потеря в извлеченном палладии более выражена в перечистной стадии.

Несмотря на то, что результаты испытания не представлены в цифрах, нет очевидного различия в характере работы, если ВАС гомогенизируют отдельно или в смеси с СМС.

Бактериальную целлюлозу обычно обрабатывают 0,05% сорбиновой кислотой с тем, чтобы задержать любое бактериальное или грибковое разрушение. Тесты, выполненные с использованием ВАС в присутствии или отсутствии сорбиновой кислоты, показывают, что данная добавка не оказывает никакого воздействия на результаты флотации.

П р и м е р 7. В попытке преодолеть отрицательное воздействие на извлечении палладия с одновременным сохранением других преимуществ бактериальной целлюлозы, варьируют отношение ВАС/СМС. Использование гомогенизированной ВАС снижают до 0,05 фунт/т /0,025 кг/т/ руды, а использование СМС устанавливают на уровне от 0,3 до 0,4 фунт/т /от 0,15 до 0,2 кг/т/, что составляет около половины обычно используемого количества СМС. Условия испытания в других отношениях аналогичны тем, что присутствуют в предыдущем примере. Результаты данного испытания приведены в табл. 8.

Из этих результатов видно, что регулировка отношения между бактериальной целлюлозой и СМС разрешает проблему депрессора палладия. Результаты по депрессору MgO и извлечению металлов являются превосходными.

Следует отметить, что ни одно из условий, используемых относительно любого образца руды, не является оптимальным. Наоборот, данные условия отражают испытания на основе профессиональных значений и опыта использования условий, которые по крайней мере в основном могли бы стать пригодными для исследуемого типа руды. Многие возможные варианты ожидают своего исследования. Независимо от усовершенствований, которые можно ожидать в смысле эксплуатационных характеристик, бактериальная целлюлоза уже является эффективным депрессором легко флотирующихся силикатных минералов для использования в процессе рудной флотации. Она также более эффективна на массовой основе, нежели карбоксиметилцеллюлоза, поскольку количества порядка величины с меньшей вероятностью приводят к получению эквивалентных характеристик в некоторых случаях. Бактериальная целлюлоза имеет дополнительное преимущество перед СМС. СМС является очень чувствительной к моменту длительности прибавления. Оказывается, что она более легко изнашивается физически от соприкосновения с легко флотирующимися силикатными поверхностями под действием смешивания. Бактериальная целлюлоза значительно менее чувствительна к периоду кондиционирования и моменту прибавления относительно коллекторов, нежели карбоксиметилцеллюлоза.

В пределах объема и сущности изобретения возможны многие варианты. (56) Полькин С. И. , Э. В. Адамов. Обогащение руд цветных металлов, М. : Недра, 1983, с. 270.