способ флотации полиметаллических золотосодержащих руд

Формула изобретения

1. Способ флотации полиметаллических золотосодержащих руд, включающий введение депрессоров, собирателя, вспенивателя и выделение галенита в пенный продукт, отличающийся тем, что для депрессии сфалерита используют цинковый купорос и сульфит натрия, а выделение галенита в пенный продукт осуществляется на стадии коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов путем добавления к собирателю полиметилсилоксанов и кубовых остатков нефтехимии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют полиметилсилоксаны общей формулы:

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют кубовые остатки нефтехимии, полученные при производстве бутиловых спиртов, масляных альдегидов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиметилсилоксаны подают после обработки депрессорами совместно с собирателем, а кубовые остатки нефтехимии - после собирателя или совместно с ним.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обогащения руд флотацией, в частности к флотации сульфидных полиметаллических руд, содержащих в качестве основных минералов галенит, сфалерит, пирит, золото и серебро.

При флотационном обогащении используют различные варианты технологических схем: схему прямой селективной флотации или схему коллективной флотации сульфидных минералов с последующим их разделением (Полькин С.И., Адамов Э.В. Обогащение руд цветных металлов. М.: Недра, 1983, с.99).

Известны разнообразные приемы для депрессии, активации и флотации минералов. Повышение эффективности флотации достигается применением как новых, часто дорогих и дефицитных депрессоров флотации, собирателей и вспенивателей, так и их композиций с доступными и дешевыми флотореагентами.

Известен способ бесцианистой флотации полиметаллических руд с применением депрессирующей смеси: цинкового купороса, сернистого натрия и жидкого стекла в щелочной среде, создаваемой известью, кальцинированной содой или едким натром (А.с. №219484, 1967 г., МПК В 03 D 1/002. Опубл. в БИ №19, 1968).

Недостатками способа с использованием этих подавителей являются сложность реагентного режима на стадии депрессии сфалерита, неудовлетворительная избирательность разделения сульфидов, низкая скорость флотации, загрязнение оборотной воды продуктами взаимодействия сернистого натрия и жидкого стекла.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемым результатам является способ флотации полиметаллических руд, где подавление сульфидов цинка осуществляется цианидами или их смесями с цинковым купоросом или сульфитом натрия в щелочной среде (Абрамов А.А., Леонов С.Б. Обогащение руд цветных металлов, М.: Недра, 1991, с.286).

Недостатком этого метода является высокая токсичность цианидов, большие затраты на флотацию, недостаточно высокая селективность разделения галенита и сфалерита и неудовлетворительное концентрированно благородных металлов в продуктах обогащения.

Технический результат изобретения - повышение экологической безопасности процесса, увеличение селективности разделения сфалерита и галенита, снижение потерь благородных металлов с хвостами флотации и затрат на флотацию в целом.

Поставленная задача решается тем, что в способе флотации полиметаллических золотосодержащих руд, включающем введение депрессоров, собирателя, вспенивателя и выделение галенита в пенный продукт, для депрессии сфалерита используют цинковый купорос и сульфит натрия, а выделение галенита в пенный продукт осуществляют на стадии коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов путем добавления к собирателю полиметилсилоксанов общей формулы:

, где n=3-700,

и кубовых остатков нефтехимии, полученных при производстве бутиловых спиртов, масляных альдегидов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола.

Отличие заявляемого способа от способа-прототипа заключается, во-первых, в составе депрессора для подавления сфалерита.

Депрессоры способа-прототипа - цианид и цинковый купорос в щелочной среде (сода), предназначены для подавления сфалерита и пирита.

В заявляемом способе для депрессии сфалерита применяют цинковый купорос и сульфит натрия без добавления соды. Это способствует совместному извлечению в концентрат галенита и пирита, более полному извлечению благородных металлов и обеспечивает экологическую безопасность процесса.

Другое отличие заключается в применении и на стадии коллективной свинцовой флотации полиметаллических руд дополнительного реагента - полиметилсилоксанов (ПМС) общей формулы:

, где n=3-700.

Известно использование при прямой селективной флотации свинцово-цинковых руд линейных алкилполисилоксанов, содержащих 2-11 силоксановых звеньев на молекулу, причем 75% радикалов представляют собой метальные звенья, а 25% - радикалы выше С₂ (Пат. США №3072256, 1963. НКИ 209-167). Эти реагенты применяют вместо ксантогенатов как в свинцовом, так и в цинковом переделе в виде эмульсии, содержащей 40% полисилоксана и 0,5-2% азотсодержащего стабилизатора - четвертичных аммониевых солей или ацилгидроксиалкиламидосульфатов (напр., СН₃ -(СН₂)₁₆CONHC₂Н₄SOS ₃Na).

Отмечается, что наибольшей эффективностью из алкилполисилоксанов обладает октадецил-(гептаметил)-трисилоксан:

Существенными недостатками органополисилоксанов являются высокая стоимость реагентов и неудобство их дозировки.

Предлагаемые в настоящем изобретении полиметилсилоксаны (ПМС) отличаются от известных строением, способом подачи во флотационную пульпу и ролью во флотационном процессе.

Заявляемые полиметилсилоксаны содержат только короткие метальные радикалы, поэтому обладают низкими собирательными свойствами и не могут заменить ксантогенаты в процессе флотации.

Основная роль ПМС сводится к усилению природной гидрофобности минеральной поверхности галенита, пирита и золота, повышению скорости и избирательности их флотации. При этом стоимость ПМС в 2-2,5- раза ниже аналогов, а во флотационную пульпу их дозируют в натуральном виде без дополнительных операций по стабилизации.

В соответствии со своей ролью во флотационном процессе ПМС подают в пульпу после обработки депрессорами совместно с собирателем. Оптимальный расход ПМС составляет 10-40 г/т. При расходе ПМС ниже 10 г/т отсутствует эффект повышения скорости флотации, при расходе ПМС выше 40 г/т снижается селекция при последующем разделении галенит-пиритного концентрата.

Полиметилсилоксаны представляют собой бесцветные прозрачные жидкости без запаха и вкуса. Они нерастворимы в воде, растворимы в бензоле, толуоле, спиртах, хлорированных углеводородах. Плотность составляет 0,95-0,98 г/см³. Вязкость при 20°С находится в пределах 100-1000 мм²/с. Температура застывания не выше 60°С. Температура вспышки не ниже 200°С.

ПМС взрывобезопасны, трудногорючи, экологически безопасны. Стабильны при хранении и использовании. Выпускаются отечественной промышленностью в значительных количествах. Применяются в качестве гидротормозных, амортизирующих, демпфирирующих и гидрофобизирующих жидкостей, приборных масел и смазок и др.

Третье отличие состоит в применении на стадии коллективной свинцовой флотации кубового остатка нефтехимии, полученного при производстве бутиловых спиртов, масляных альдегидов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола.

Известно использование для флотации медных и полиметаллических руд собирателя-вспенивателя, содержащего кубовые продукты ректификации 2-метил-5-этилпиридина 0,5-50% и 2-метил-5-винилпиридина 0,2-50% и кубовый продукт производства масляного альдегида 5-99% (Заявка РФ №94028124, 1997 г., МКИ B 03 D 1/001).

Собиратель-вспениватель предложено использовать для флотации медно-свинцовой руды Жезказганского месторождения. Он подается во флотационную пульпу в смеси с синтетическими жирными кислотами с числом углеродных атомов С₁₀-C₁₆ и этиловым спиртом.

Недостатками этой композиции реагентов являются: очень неприятный запах, присутствие в ней значительного количества полимерных соединений, неудобство подачи во флотационную пульпу, а также низкие показатели при флотации полиметаллических золотосодержащих руд.

Предлагаемые в настоящем изобретении кубовые остатки нефтехимии, полученные при производстве бутиловых спиртов, масляных альдегидов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола, отличаются от известных составом, способом подачи во флотационную пульпу, ролью во флотационном процессе и эффективностью действия.

Они не содержат токсичных и дурно пахнущих кубовых продуктов ректификации 2-метил-5-этилпиридина и кубовых продуктов ректификации 2-метил-5-винилпиридина.

Один из компонентов известной собирательно-вспенивающей смеси - кубовый продукт производства масляного альдегида значительно отличается по составу, свойствам и действию от заявляемого кубового остатка нефтехимии.

Кубовый продукт производства масляного альдегида содержит, % мас.: гексеналь - 12-21; гексанол 6-8; масляный альдегид 0,6-0,8; изомасляный альдегид 2,3-3,8; спирты линейного и изостроения С₄-С₁₂ 15-25; толуол 6-10; тяжелые продукты поликонденсации 41-48.

Заявляемый реагент выпускается в соответствии с требованиями ТУ 38.48424318-03-2000 под торговой маркой «Кубовый остаток нефтехимии ("КОН-92") (углеводороды тяжелые или смола нефтяная тяжелая).

В отличие от аналога, который содержит только кубовые остатки производства масляных альдегидов, КОН-92 дополнительно содержит объединенные кубовые остатки следующих производств: бутиловых спиртов, 2-этилгексанола, 2-этилгексановой кислоты, этилена-пропилена и этилбензола.

В состав КОН-92 входят компоненты, отсутствующие в кубовом продукте производства масляного альдегида: жирные кислоты, простые и сложные эфиры, жирные спирты линейного и изостроения с числом углеводородных атомов выше С 12, а также высокомолекулярные насыщенные и ненасыщенные тяжелые углеводороды алифатического и ароматического строения - кубовые продукты производства этилена-пропилена и этилбензола.

КОН-92 непосредственно подается во флотационную пульпу.

В отличие от кубового продукта производства масляного альдегида, КОН-92 не является вспенивателем, а напротив, способствует уплотнению пены, выполняя роль дополнительного собирателя и пеногаситедя.

КОН-92 - жидкость коричневого цвета с приятным запахом, имеющая следующие физико-химические показатели:

Наименование показателя	Норма
1. Плотность при 20°С, г/ см3	0,90-0,95
2. Кислотное число, мг КОН/ г	10-20
3. Число омыления, мг КОН/ г	65-110
4. Эфирное число, мг КОН/ г	75-85
5. Карбонильное число, мг КОН/г	87-175
6. Температура вспышки в открытом тигле, °С	75-110
7. Температура застывания, °С, не выше	минус 30
8. Массовая доля серы, %	отсутствует
9. Массовая доля воды, %, не более	0,5-1,5
10. Содержание водорастворимых кислот и щелочей	отсутствует
11. Фракционный состав, °С: - температура начала кипения - температура окончания кипения 97,5-99,0% вещества отгоняется в интервале	100-120 295-352 208-352

12. Хроматографический состав, % масс.
- Изомасляный альдегид	0,14-0,05
- н-масляный альдегид	0,41-0,10
- простых эфиров C8	0,21-0,17
- Изобутанол	0,12-0,04
- н-бутанол	0,67-0,22
- 2-этилгексаналь	0,07-0,01
- 2-этилгексеналь	0,50-0,04
- сложных эфиров C8	0,14-0,03
- 2-этилгексанол	0,3-0,11
- неидентифицированных высококипящих компонентов	97,44-99,23

КОН-92 применяется в качестве компонента топлива для стационарных котельных и технологических установок. Нами он заявлен как новый реагент для флотации руд (Заявка №2404111827 от 20.04.04 г.), однако для флотации полиметаллических золотосодержащих руд он ранее не применялся.

Наличие полярных сорбционно-активных группировок компонентов смеси КОН-92 обеспечивает необходимую для флотации прочность закрепления молекул на минералах, а большая длина их углеводородных радикалов является причиной усиления собирательных свойств ксантогената, что обеспечивает повышение извлечения в пенный продукт галенита, пирита, золота и серебра и увеличение скорости флотации.

КОН-92 подают как после собирателя, так и совместно с ним. Оптимальный расход КОН-92 составляет 20-50 г/т. При расходе КОН-92 ниже 20 г/т повышения извлечения в пенный продукт галенита, пирита, золота и серебра не наблюдается, при расходе КОН-92 выше 50 г/т результаты флотации не улучшаются.

В качестве собирателей в предлагаемом способе могут быть использованы бутиловый ксантогенат калия (БКК), а также другие ксантогенаты (этиловый, изопропиловый), различные дитиофосфаты (аэрофлоты) или другие собиратели, которые обычно применяют при флотации сульфидных свинцово-цинковых руд.

В качестве вспенивателей могут применяться сосновое масло, метилизобутилкарбинол, дауфрос, оксаль (марок Т-66, Т-80, Т-92) и др.

Сопоставимый анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает наличие существеннных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».

Соответствие заявляемого способа критерию «изобретательский уровень» обусловлено тем, что совокупность его отличительных признаков - осуществление совместной флотации галенита, пирита и благородных металлов с использованием для депрессии сфалерита цинкового купороса и сульфита натрия при дополнительном введении на стадии флотации галенита полиметилсилоксанов и кубовых остатков нефтехимии - обеспечивает повышение селективности разделения галенита и сфалерита, снижение потерь золота и серебра с хвостами флотации, повышение экологической безопасности обогащения и снижение затрат на флотацию, при этом возможность достижения технологического результата не вытекает из уровня техники.

Данное изобретение иллюстрируется примером.

Для проведения опытов была использована проба сульфидной полиметаллической руды, которая содержит: галенит - 4,5%; сфалерит - до 2%; золото - до 4 г/т, серебро - 90 г/т, пирит - 7,5%. Сульфиды меди и мышьяка присутствуют в небольших количествах. Породообразующие минералы - кварц, карбонаты, слюды, плагиоклазы в сумме составляют 84-86%. По химическому анализу содержание ценных компонентов в руде составило, %: Pb - 3,85; Zn - 1,1; Au - 4,1 г/т, Ag - 90 г/т; S_общ - 5,9%.

Руду предварительно измельчают до содержания в готовом продукте измельчения (питании флотации) класса -0,074 мм на уровне 80% при верхнем пределе крупности не более 0,2 мм.

Пример. Флотация полиметаллической золотосодержащей руды по заявляемому способу.

Способ флотационного обогащения полиметаллической золотосодержащей руды осуществляется по схеме, приведенной на чертеже, и включает следующие операции:

- депрессию сфалерита цинковым купоросом (ZnSO₄ 0,9 кг/т) и сульфитом натрия (Na₂SO₃ 0,55 кг/т);

- коллективную флотацию галенита, пирита при одновременном концентрировании на этом переделе благородных металлов (БКК 0,025 кг/т, ПМС 0,02 кг/т, КОН-92 0,04 кг/т, Т-80 0,025 кг/т);

- селекцию пенного продукта коллективной флотации с получением кондиционного свинцового концентрата и пиритного продукта (СаО 2,0 кг/т);

- активацию сфалерита в хвостах коллективной флотации медным купоросом (CuSO ₄ 0,40 кг/т);

- флотацию сфалерита (БКК 0,045 кг г/т, Т-80 0,025 кг/т) с получением кондиционного цинкового концентрата и выводом отвальных по содержанию всех компонентов хвостов флотации.

На стадии коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов испытано действие ксантогената, ПМС и КОН-92 в индивидуальном виде, а также совместное действие этих трех реагентов. Результаты испытаний позволяют сделать следующие выводы:

- самостоятельное применение ксантогената характеризуется низкой скоростью флотации и не обеспечивает достаточной полноты извлечения ценных минералов;

- ПМС и КОН-92, используемые индивидуально, обладают низкими собирательными свойствами и не могут заменить ксантогенаты в процессе флотации полиметаллических золотосодержащих руд даже при больших расходах;

- добавление к ксантогенату ПМС приводит к усилению природной гидрофобности минеральной поверхности галенита, пирита и золота, повышению скорости и избирательности их флотации при минимальных расходах собирателя;

- оптимальный расход ПМС составляет 10-40 г/т. При расходе ПМС ниже 10 г/т отсутствует эффект повышения скорости флотации, при расходе ПМС выше 40 г/т снижается селекция при последующем разделении галенит-пиритного концентрата;

- оптимальный расход КОН-92 составляет 20-50 г/т. При расходе КОН-92 ниже 20 г/т повышения извлечения в пенный продукт галенита, пирита, золота и серебра не наблюдается, при расходе КОН-92 выше 50 г/т результаты флотации не улучшаются;

- для достижения максимального эффекта важны точки дозировки реагентов во флотационную пульпу: ПМС подают после обработки депрессорами совместно с собирателем, КОН-92 - после ксантогената или совместно с ним;

- только совместное применение ксантогената, ПМС и КОН-92 в заявляемых условиях обеспечивает наиболее эффективные показатели коллективной флотации галенита, пирита и благородных металлов.

Результаты обогащения полиметаллической золотосодержащей руды по способу-прототипу и предлагаемому способу приведены в табл.1 и табл.2 соответственно.

По способу-прототипу (табл.1) получены:

- кондиционный свинцовый концентрат с содержанием 53,48% при извлечении 88,9%;

- цинковый концентрат с содержанием 50,8% при извлечении 67,1%;

- пиритный продукт с содержанием серы сульфидной 18%.

По заявляемому способу (табл.2) все полученные концентраты являются кондиционными:

- свинцовый концентрат с содержанием 56,1% при извлечении 88,5%;

- цинковый концентрат с содержанием 50,6% при извлечении 74,8%;

- пиритный продукт с содержанием серы сульфидной 46,9%.

При этом содержание цинка в свинцовом концентрате заявляемого способа составляет 2,09%, а в прототипе - 3,1%. Уменьшение на 1,01% содержания цинка в свинцовом концентрате соответствует снижению потерь цинка с этим продуктом почти на 6,5% (с 17,3% до 10,9%).

В заявляемом способе извлечение золота в свинцовый концентрат по сравнению с прототипом возрастает с 75,7% до 85,2% и серебра с 86,4% до 91,1%, что обусловлено более высокой интенсивностью флотации золота и серебра в условиях заявляемого способа.

Извлечение цинка в кондиционный цинковый концентрат в заявляемом способе составляет 74,8%, что на 7,7% выше, чем в прототипе.

Пиритный продукт в заявляемом способе по содержанию в нем серы в отличие от прототипа может рассматриваться как высокосортный кондиционный (46,9% против 18% в прототипе) концентрат.

Таким образом, в совокупности: высокий уровень извлечения свинца в кондиционный свинцовый концентрат, снижение потерь цинка с ним, повышение извлечения цинка в кондиционный цинковый концентрат указывают на более избирательное и четкое деление галенита и сфалерита в заявляемом способе. При этом снижаются потери благородных металлов с хвостами флотации.

Затраты на реагенты по основным операциям при флотации полиметаллической золотосодержащей руды по предлагаемому способу и способу-прототипу приведены в табл.3.

Из данных табл.3 следует, что заявляемый способ позволяет в 1,5 раза сократить затраты на реагенты.

Продолжительность основных операций по способу-прототипу и заявляемому способу приведена в табл.4. Данные таблицы показывают, что скорость процесса по заявляемому способу выше, чем по способу-прототипу (время проведения процесса снижено на 10 минут).

На основании результатов испытаний заявляемого способа бесцианистой флотации полиметаллических золотосодержащих руд можно сделать следующие выводы:

- исключение из депрессионной смеси способа-прототипа цианидов дает возможность повысить экологическую безопасность процесса флотации;

- дополнительное введение сульфита натрия на стадии депрессии сфалерита и небольших количеств ПМС и КОН-92 (10-40 г/т и 20-50 г/т соответственно) на стадии коллективной свинцовой флотации обеспечивает повышение селективности разделения галенита и сфалерита, увеличение скорости флотации галенита, пирита и благородных металлов, снижение потерь благородных металлов с хвостами флотации и затрат на флотацию в целом.

Таким образом, заявляемый способ бесцианистой флотации прост, экологически безопасен, менее затратен, осуществляется с большей скоростью, чем способ-прототип, поэтому может быть рекомендован для промышленного применения на обогатительных фабриках для флотации полиметаллических золотосодержащих руд.

Таблица 1 Показатели цианистой флотации полиметаллической золотосодержащей руды с применением способа-прототипа
Передел технол. схемы	Продукты флотации	Выход, %	Содержание,					Извлечение,
			%		г/т			%
			Pb	Zn	S сульфидная	Au	Ag	Pb	Zn	Au	Ag
Свинцовая флотация	Свинцовый концентрат	6,4	53,48	3,1	-	46,13	1215	88,9	17,3	75,7	86,4
Цинково-пиритная флотация	Цинковый концентрат	1,52	0,91	50,8	-	3,5	201	0,36	67,1	1,38	3,40
	Пиритный продукт	12,3	1,19	1,06	18	4,8	48,3	3,8	11,4	15,0	6,60
	Хвосты отвл.	79,78	0,33	0,06	-	0,39	4,0	6,94	4,2	7,92	3,60
Руда		100,0	3,85	1,15	5,9	3,9	90,0	100,0	100,0	100,0	100,0

Таблица 2 Показатели бесцианистой флотации полиметаллической золотосодержащей руды с применением заявляемого способа
Передел технол. схемы	Продукты флотации	Выход, %	Содержание,					Извлечение,
			%			г/т		%
			Pb	Zn	S сульфидная	Au	Ag	Pb	Zn	Au	Ag
Свинцово-пиритная флотация	Свинцовый концентрат	6,0	56,1	2,09	-	55,38	1366,5	88,5	10,9	85,2	91,1
	Пиритный продукт	5,9	3,7	1,77	46,9	5,0	26,1	6,2	9,1	7,6	1,7
Цинковая флотация	Цинковый концентрат	1,7	1,6	50,6	-	4,0	73,0	0,7	74,8	1,7	1,4
	Хвосты отв.	86,4	0,20	0,07	-	0,25	6,0	4,6	5,2	5,5	5,8
Руда		100,0	3,85	1,15	5,9	3,9	90,0	100,0	100,0	100,0	100,0

Таблица 3 Затраты на реагенты по способу-прототипу и заявляемому способу
Наименование реагента	Цена, руб./кг	прототип		заявляемый
		Расход, кг/т руды	Затраты, руб./т руды	Расход, кг/т руды	Затраты, руб./т руды
NaCH	45	0,450	20,25	-	-
ZnSO4 7H 2O	31,7	2,400 (акт. 1,350)	76,08	1,600 (акт. 0,900)	50,72
CuSO4 5H2O	21,8	0,625 (акт. 0,400)	13,63	0,625 (акт. 0,400)	13,63
БКК	38,0	0,070	2,66	0,070	2,66
Т-80	9,0	0,080	0,72	0,040	0,36
Na2CO 3	3,46	1,000	3,46	-	-
CaO	3,5	2,0	7,0	2,0	7,0
Na 2SO3	9,0	-	-	0,550	4,95
ПМС-200	105,0	-	-	0,020	2,1
КОН-92	4,5	-	-	0,040	0,18
Итого		123,8		81,6

Таблица 4 Продолжительность основных операций по способу-прототипу и заявляемому способу
Основные операции	Продолжительность, мин.
	прототип	заявляемый
Основная Pb флотация	4,0	4,0
Контрольная Pb флотация	12,0	8,0
Итого	16	12
Основная Zn флотация	6	5
Контрольная Zn флотация	15	10
Итого	21	15
Всего	37	27