Характеристика применяемых реагентов

Способность разделяемых минералов флотироваться, прочность пены, число и размеры пузырьков воздуха достигаются применением флотационных реагентов.

Флотационные реагенты делятся на два класса. К первому классу относятся реагенты, непосредственно взаимодействующие с поверхностью минералов. Ко второму - реагенты, действующие на поверхность раздела газ- жидкость.

Реагенты первого класса в зависимости от выполняемых функций подразделяются на четыре группы:

1) собиратели - органические вещества, способные закрепляться на поверхности отдельных минералов и увеличивать их способности флотироваться;

2) депрессоры или подавители – реагенты, понижающие флотируемость тех минералов, извлечение которых в пенный продукт нежелательно в данной операции. Главный, но не единственный механизм действия депрессора состоит в том, что они препятствуют закреплению собирателя на поверхности минерала;

3) активаторы – реагенты, способствующие закреплению собирателя на поверхности минерала; их действие противоположно действию депрессоров;

4) регуляторы среды – реагенты, влияющие на процессы взаимодействия собирателей, депрессоров, активаторов с поверхностью минералов. Основное назначение состоит в регулировании ионного состава пульпы, процесса диспергирования и коагуляции тонких шламов.

Депрессоры, активаторы и регуляторы среды часто относят к одной группе и называют модификаторами.

Реагенты второго класса получили название пенообразователей или вспенивателей.

Вспениватели облегчают диспергирование воздуха на мелкие пузырьки, препятствуют их слиянию и повышают прочность пены.

Ко всем флотационным реагентам предъявляют следующие требования: селективность действия, стандартность качества, дешевизна и недефицитность, удобство в применении (устойчивость при хранении, легкая растворимость в воде, отсутствие неприятного запаха, нетоксичность и т.д.).

В качестве собирателя на проектируемой обогатительной фабрике применяется ксантогенат.

1) Ксантогенат C₄H₉OCSSК -гетерополярный сульфгидрильный собиратель представляет собой органическое соединение, которое, избирательно закрепившись на поверхности минералов, уменьшает их смачиваемость водой и способствует его прилипанию к воздушному пузырьку.

По способности диссоциировать на ионы собиратели подразделяются на ионогенные-распадающиеся на ионы в водной среде, и неионогенные- нераспадающиеся на ионы.

В зависимости от того, какая часть молекул является адсорбционно - активной: анион или катион, ионогенные собиратели делятся на две группы: анионные и катионные.

Механизм действия состоит в следующем: ксантогенат относится к гетерополярным анионным собирателям. Молекула ксантогената диссоциирует на ионы:

C₄H₉OCSSК C₄H₉OCSS^- + К⁺

Флотоактивным ионом является анион, состоящий из солидофильной группы, обеспечивающей избирательное прочное закрепление флотоактивного иона на поверхности минерала, и углеводородного радикала, обеспечивающего гидрофобизацию поверхности. Флотоактивный ион ксантогената закрепляется с образованием поверхностных соединений, взаимодействуя с катионами поверхности. Образуются ксантогенаты металлов (K_xК).

Рисунок 15 - Схема характера закрепления гетерополярной молекулы реагента-собирателя на поверхности минерала.

Прочность закрепления определяется растворимостью ксантогената металла. Чем легче растворяется ксантогенат металла, тем менее прочнее ксантогенат закрепляется на поверхности. Ионы ксантогената могут вытесняться с поверхности ионами S^-, ОН^-, SH^-. Ксантогенаты не обладают вспенивающими свойствами. Для закрепления ксантогената необходимо частичное, незначительное окисление поверхности сульфидов. На свежее обнаженной поверхности сульфидов ксантогенат не закрепляется.

Особенности: Kx – ядовит, не обладает вспенивающими свойствами. Под влиянием влаги или углекислоты воздуха, а так же в кислой среде разлагается с выделением сероуглерода. Он тяжелее воздуха и может скапливаться в нижних слоях помещения. Действие паров Кх аналогично действию сероуглерода.

Способ применения: Применяется в виде водных растворов. Применяется только в щелочной среде. Перспективным является применение сочетания различных Кх, это обуславливается различием поверхностных свойств отдельных участков минерала.

Дозируют ксантогенат непосредственно во флотацию для повышения гидрофобности минералов меди.

2) AERO-9863– является сильным собирателем первичных и вотричных сульфидов меди содержащие золото и серебро. В ее состав входит изобутанол (1-5%), бутанол-сухой(1-5%),водород-амил-кислород-изобутил-тионокарбомат (30-60%) который не флотирует пирит, что способствует повышению селективной флотации.

Механизм действия: аналогичен ксантогенату.

3) Известь Ca(OH)₂ - является реагентом-регулятором среды. Применяется в виде суспензии в воде. Изменяет величину pH, это обуславливается тем, что – каждый минерал флотируется наиболее эффективно при определенном значении pH.

Известью депрессируют пирит, галенит и при большой щелочности (рН=9-11 и более) все сульфиды.

Негашеная известь получается обжигом известняка: CaCO₃ –– CaO + CO₂

Гашенная известь – самый дешевый реагент, получают из негашеной извести по реакции: CaO + H₂O = Ca(OH)₂.

Реагенты – регуляторы pH среды влияют на флотацию: изменяя форму нахождения собирателей в воде (ионную и молекулярную), выводя из воды нежелательные ионы, пептизируя (или коагулируя) тонкие шламы, а также путем непосредственной адсорбции ионов H⁺ и OH^- на минералах. Ионы H⁺ и OH^-, адсорбируясь на минерале, влияют на устойчивость гидратных слоев и, следовательно, могут изменять гидратированность поверхности минерала.

Адсорбция ионов H⁺ и OH^- может происходить как в отсутствии, так и в присутствии собирателя, поскольку собиратель и эти ионы могут закрепляться на разных участках поверхности минерала. H⁺ и OH^- могут влиять на закрепление собирателя и даже вытеснять его с поверхности минерала. H⁺ и OH^- закрепляются во внутренней или внешней обкладках двойного электрического слоя, изменяя электрическое состояние поверхности минерала и тем самым влиять на закрепление ионов собирателя в диффузионном слое или непосредственно на поверхности.

Механизм действия: депрессирующее действие извести связано с окислением сульфидов кислородом и образованием труднорастворимых гидроксидов металлов, которые делают поверхность минералов хорошо смачиваемой водой, т. е. способной к гидрофилизации. Подавление флотации минералов ионами гидроксила заключается как в десорбции ксантогената с их поверхности, так и в усилении гидратации этих минералов. Кроме того, на поверхности пирита могут сорбироваться ионы кальция с образованием гипса CaSО₄ и Са(ОН)₂.

Известь подается в процесс в виде известкового молока Са(ОН)₂, которое частично (растворимость всего 0,165 %) диссоциирует на ионы кальция и гидроксила

Са(ОН)₂ Са²⁺ + 2OН^-;

На поверхности пирита под действием кислорода и ионов гидроксила происходит окисление S^2- и Fe²⁺; образующиеся. гидроксиды железа (II, III), хорошо смачиваются водой FeS₂ + О₂ + OН Fe(OH)₂ + SO₄^2-;

Железо с гидроксилом образует более прочное и гидрофильное соединение, чем с ксантогенатом, вследствие чего наступает депрессия пирита. На такую гидрофильную поверхность из флотационной пульпы налипают тонкодисперсные осадки нерастворимого Са(ОН)₂ и образовавшегося гипса CaSО₄.

3) СФК (спиртовая фракция капролактама), представляют собой поверхностно активные вещества, способные адсорбироваться на поверхности «вода – воздух».

Их присутствие в пульпе повышает механическую прочность воздушных пузырьков, способствует сохранению их в диспергированном состоянии, улучшая тем самым условия применения частиц флотируемого минерала к пузырькам воздуха и устойчивость пены.

По флотационному действию вспениватели делятся на два типа: селективно действующие и неселективно действующие. Первые практически не обладают собирательными свойствами при флотационном обогащении, вторые имеют заметные собирательные свойства.

Селективно действующие вспениватели необходимы для операций, в которых производится разделение близких по флотируемости минералов, так как наличие у вспенивателей даже очень слабого собирательного действия может вызвать нарушение селективности этого процесса.

Флотореагент СФК, получаемый при производстве капролактама является селективно действующим пенообразователем.

СФК представляет собой бесцветную прозрачную жидкость со специфическим запахом.

5.2 Индивидуальное задание

В настоящее время одной из главных задач обогатительных фабрик перерабатывающих руды цветных металлов, является повышение извлечения благородных металлов. Одним из направлений рассматривается применение новых реагентов собирателей.

В данном дипломном проекте предложено применение реагента-собирателя AERO-9863. На основании приведенных испытаний в испытаний в исследовательской лаборатории Хайбуллинской ОФ. Рассмотрим и следующие варианты (рис 16 А, Б, В):

1 Применение реагента Кх, используемого в настоящее время на Хайбуллинской ОФ (табл. 19)

2 Применение реагента собирателя AERO-9863 c полной заменой ксантогената – (Кх) (табл. 20);

3 Применение в сочетании реагентов AERO-9863 c Kx (табл. 21);

Рисунок 16- Схемы флотации

 

Таблица 19- Результаты флотации медной руды месторождения Юбилейное с применением ксантогената

 

Продукты	Выход, %	Содержание %, г/т	Извлечение %, г/т
Cu	Au	Ag	Cu	Au	Ag
М/ц к-т	3,05	22,97	5,4	48,4	35,95	8,97	7,28
Сu кон-т	6,28	15,62	4,9	77,8	50,31	16,75	24,07
∑ Cu к-т	9,33	18,02	5,06	68,19	86,26	25,72	31,35
Хв. п/п фл.	3,28	1,02	2,3	38,3	1,72	4,11	6,20
Хв. II осн.Cuфл.	8,09	0,74	2,2	31,12	3,07	9,70	12,41
Хв. I осн. Cu фл.	79,30	0,22	1,4	12,8	8,95	60,47	50,04
∑ Отв.хв.	90,67	0,30	1,05	15,36	13,74	74,28	68,65
Руда		1,95	1,84	20,29

 

Таблица 20- Результаты флотации медной руды месторождения Юбилейное с применением AERO-9863

Продукты	Выход, %	Содержание %, г/т	Извлечение %, г/т
Cu	Au	Ag	Cu	Au	Ag
М/ц к-т	2,90	21,71	6,2	42,9	27,22	7,0	12,34
Сu кон-т	6,57	20,05	9,0	76,9	56,95	23,04	50,10
∑ Cu к-т	9,44	20,56	8,13	66,42	84,17	30,04	62,44
Хв. п/п фл.	5,09	0,90	3,4	9,0	1,98	6,74	4,54
Хв. II осн.Cuфл.	9,42	0,66	2,7	6,3	2,69	9,91	5,89
Хв. I осн. Cu фл.	76,02	0,34	1,8	3,6	11,16	60,47	27,13
∑ Отв.хв.	90,52	0,40	1,98	4,19	15,83	69,96	37,56
Руда		2,31	2,57	10,08

 

Таблица 20- Результаты флотации медной руды месторождения Юбилейное с применением ксантогената иAERO-9863 (60/40)

Продукты	Выход, %	Содержание %, г/т	Извлечение %, г/т
Cu	Au	Ag	Cu	Au	Ag
М/ц к-т	1,09	24,86	5,8	48,1	20,36	6,35	13,57
Сu кон-т	8,40	19,42	8,3	66,3	69,68	27,68	56,92
∑ Cu к-т	10,43	20,43	7,68	61,80	90,03	34,03	70,49
Хв. п/п фл.	6,54	0,88	3,5	9,3	2,47	4,97	3,40
Хв. II осн.Cuфл.	2,64	0,55	2,3	31,12	0,62	10,39	4,65
Хв. I осн. Cu фл.	80,49	0,20	1,4	4,0	6,88	50,61	21,46
∑ Отв.хв.	89,69	0,26	1,85	3,21	9,97	65,97	29,51
Руда		2,34	2,49	9,68

 

Результаты исследований показывают, что лучшие показатели содержания и извлечения металлов в Cu к-те получены с применением реагента, АЕРО и Кх в сочетании (60/40) на проектируемой ОФ принимаем данный вариант (рис В).