Код документа: RU2140329C1
Изобретение относится к способам пенной флотации для выделения ценных сульфидных минералов из основной металлосодержащей сульфидной руды. Более конкретно, изобретение относится к способу снижения несульфидных силикатных жильных минералов в ценных извлекаемых сульфидных минералах с помощью способа пенной флотации.
Определенной теорией и практикой установлено, что успех процесса флотации сульфида зависит в большой степени от реагентов, называемых коллекторами (сборниками), которые придают селективную гидрофобность ценному минералу, который выделяется из других минералов.
Другие определенные важные реагенты, такие как модификаторы, также являются ответственными за успешное флотационное разделение ценного сульфида и других минералов. Модификаторы включают, но не ограничиваются ими, все реагенты, которые принципиально функционируют не в качестве собирающих или вспенивающих, а обычно в качестве соединений, модифицирующих поверхность минерала таким образом, чтобы он не подвергался флотации.
Дополнительно к попыткам создания более селективных сульфидных коллекторов для ценных сульфидных минералов включают использование модификаторов, более конкретно, депрессоров для снижения несульфидных жильных минералов, чтобы они не всплывали вместе с сульфидами, тем самым снижая уровни несульфидных жильных минералов в концентратах. Депрессор представляет собой модифицирующий реагент, который селективно действует на определенные нежелательные минералы и предотвращает или ингибирует их флотацию.
В процессе флотации ценного сульфидного минерала некоторые несульфидные жильные минералы представляют уникальную проблему, которая заключается в том, что они обладают естественной флотируемостью, т.е. они подвергаются флотации независимо от используемых коллекторов ценного сульфидного минерала. Даже если используются очень селективные коллекторы ценного сульфидного минерала, эти силикатные материалы вносятся в сульфидные концентраты. Тальк и пирофиллит, оба принадлежащие к классу силикатов магния, вызывают особенно большие проблемы, заключающиеся в том, что они природно являются сильно гидрофобными. Другие минералы силикатов магния, принадлежащие к классам оливинов, пироксинов и серпентинов, обладают различными степенями флотируемости, которая меняется от одного рудного осадка к другому. Присутствие этих нежелательных минералов в концентратах ценного сульфидного минерала вызывает много проблем, т. е.: а) они увеличивают массу концентрата, добавляя таким образом стоимость переработки и транспортировки концентрата, б) они конкурируют за пространство в пенной фазе в процессе стадии флотации, уменьшая тем самым общее выделение ценного сульфидного минерала, и с) они разбавляют сульфидный концентрат относительно содержания ценного сульфидного концентрата, что делает его менее пригодным, а в некоторых случаях непригодным для его плавки, потому что они мешают операции плавления.
Депрессоры, обычно используемые в процессе сульфидной флотации, включают такие материалы, как неорганические соли (NaCN, NaHS, SO2, метабисульфит натрия и т. д.), и небольшие количества органических соединений, таких как тиогликолят натрия, меркаптоэтанол и т.д. Известно, что эти депрессоры являются способными к снижению сульфидных минералов, но не известно, что они являются депрессорами для несульфидных минералов, точно так же, как известно, что коллекторы ценных сульфидов являются обычно плохими коллекторами для несульфидных минералов. Сульфидные и несульфидные минералы имеют безгранично различную массу и поверхностные химические свойства. Их реакция на различные химические соединения также является отличающейся безгранично. В настоящее время некоторые полисахариды, такие как смола и карбоксиметилцеллюлоза, используются для снижения несульфидных силикатных жильных минералов в процессе сульфидной флотации. Их характеристики, однако, являются очень изменчивыми и на некоторых рудах они проявляют неприемлемую снижающую активность, а эффективная доза на тонну руды является обычно очень высокой (такой высокой, как от 0,45 до 4,5 кг на тонну). Их снижающая активность зависит также от их источника и не совпадает от партии к партии. Кроме того, эти полисахариды являются также ценным источником пищи, т.е. их использование в качестве депрессоров уменьшает их использование в качестве пищевых добавок и их хранение представляет особые проблемы в связи с их привлекательностью в качестве пищи для вредителей. Наконец, они не легко смешиваются или растворяются в воде и, даже когда их водные растворы могут быть приготовлены, они являются неустойчивыми. В патента США 4902764 (Rothenberg et.al.) описывается использование синтетических сополимеров на основе полиакриламида и тройных сополимеров для применения в качестве депрессоров сульфидного минерала при выделении ценных сульфидных минералов. В патенте США 4720339 (Nagaraj et.al.) описывается использование синтетических сополимеров на основе полиакриламида и тройных сополимеров в качестве депрессоров для силикатных жильных минералов при флотационном извлечении несульфидных ценных минералов, но не в качестве депрессоров при выделении ценных сульфидных минералов. Патент США 4720339 указывает на то, что такие полимеры являются эффективными для снижения силикатов в процессе фосфатной флотации, которая также используется во флотационной стадии жирных кислот и несульфидных коллекторов. Патенты не рассматривают того факта, что такие полимеры являются эффективными депрессорами для несульфидных силикатных жильных минералов в процессе выделения ценных сульфидных минералов. Фактически такие депрессоры не проявляют адекватной снижающей активности для несульфидных силикатных жильных минералов в процессе извлечения ценных сульфидных минералов. В патенте США 4220525 (Petrovich) рассматривается тот факт, что полигидроксиамины являются полезными в качестве депрессоров для жильных минералов, включающих кремний, силикаты, карбонаты, сульфаты и фосфаты при выделении несульфидных ценных минералов. Иллюстративные примеры полигидроксиаминов раскрывают включение аминобутантриолов, аминопартитолов, аминогекситолов, аминогептитолов, аминооксититолов, пентоз-аминов, гексоз-аминов, аминотетролов и т. д. В патенте США 4360425 (Lum et.al.) описывается способ улучшения результатов процесса пенной флотации для выделения несульфидных ценных минералов, где добавляется синтетический депрессор, который содержит гидроксильные или карбоксильные группы. Такие депрессоры добавляются во второй или аминной стадии флотации двойного процесса флотации с целью снижения несульфидных ценных минералов, таких как фосфатные минералы в процессе аминной флотации силикатных жильных минералов из второй стадии получения концентрата. Этот патент относится к применению синтетического депрессора в процессе только аминной флотации.
В связи с описанным выше и особенно в связи с описанным в патенте США 4902764, который раскрывает применение определенных сополимеров на основе полиакриламида и тройных сополимеров для снижения сульфидного минерала в процессе выделения ценных сульфидных минералов, неожиданно было установлено, что некоторые полимеры одни или вместе с полисахаридом действительно являются превосходными депрессорами для несульфидных силикатных жильных минералов (таких как тальк, пироксины, оливины, серпентины, пирофиллиты, хлориты, биотиты, амфиболы и т.д.). Эти синтетические полимерные депрессоры и смеси с полисахаридами, как было найдено, являются превосходными вариантами полисахаридам, которые используются в настоящее время одни, так как они легко смешиваются или растворяются в воде, являются безопасными и их водные растворы являются стабильными. Их использование будет увеличивать доступность полисахаридов в качестве ценного источника пищевых продуктов для человека, а их характеристика является неизменной. Полимеры, однако, могут быть произведены при условии, что необходимо придерживаться строгой спецификации и что соответственно гарантируется консистенция от партии к партии. Синтетические полимеры сами по себе пригодны к модификации их структуры, позволяя тем самым приспосабливать депрессоры для данного применения.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ, который включает извлечение ценных
сульфидных минералов из руд с селективным удалением несульфидных силикатных жильных минералов с помощью:
a) получения водной суспензии пульпы тонкоизмельченных свободного размера частиц руды,
которая содержит указанные ценные сульфидные минералы и указанные несульфидные силикатные жильные минералы;
b) кондиционирования водной суспензии пульпы эффективным количеством депрессора
несульфидных силикатных жильных минералов, коллектора ценного сульфидного минерала и вспенивающего агента, указанного депрессора, включающего либо: 1) полимер поливинилового спирта, к которому привит
акриламидный мономер, и необязательно сомономер, сополимеризуемый с указанным акриламидным мономером, или смесь указанных полимеров, или 2) смесь указанного полимера или полимеров и полисахарида, и
с) сбора ценного сульфидного минерала, имеющего пониженное содержание несульфидных силикатных жильных минералов пенной флотацией.
Полимерные депрессоры, используемые в настоящем изобретении, могут включать в качестве прививаемых мономеров такие акриламиды, как акриламид per se, алкилакриламиды, такие как метакриламид, этилакриламид и им подобные.
Сомономеры могут включать любой моноэтиленовый ненасыщенный мономер, сополимеризуемый с акриламидом, мономер, такой как оксиалкилакрилаты и метакрилаты, например 1,2-диоксипропилакрилат или метакрилат; оксиэтилакрилат или метакрилат; глицидилметакрилат, акриламидогликолевую кислоту; оксиалкилакриламиды, такие как N-2-оксиэтилакриламид; N-1- оксипропилакриламид; N-бис(1,2-диоксиэтил) акридамид; N-бис(2- оксипропил)акриламид и им подобные, акриловую кислоту, метакриловую кислоту; соли щелочных металлов или аммония акриловой кислоты и/или метакриловой кислоты; винилсульфонат; винилфосфонат; 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота; стиролсульфоновая кислота; малеиновая кислота; фумаровая кислота; кротоновая кислота; 2-сульфоэтилметакрилат; 2-акриламидо-2- метилпропанфосфоновая кислота акрилонитрила; винилалкиловые эфиры, такие как винилбутиловый эфир и им подобные.
Область эффективного средневесового молекулярного веса поливиниловых спиртов неожиданно является очень широкой, изменяясь, по крайней мере, от около десяти тысяч, предпочтительно от около тридцати тысяч до миллионов, например, до 2 миллионов, предпочтительно до около 1 миллиона.
Полисахариды, полезные в качестве компонента в композициях, содержащих депрессор, использованные в способе согласно изобретению, включают смолы guar; модифицированные смолы guar; целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза; крахмалы и им подобные. Смолы guar являются предпочтительными.
Отношение полисахарида к привитому полимеру в композициях, содержащих депрессор, должно быть в диапазоне от около 9:1 до около 1:9 соответственно, предпочтительно от около 7:3 до около 3:7 соответственно, более предпочтительно от около 3:2 до 2:3 соответственно.
Доза депрессора, использованная в способе настоящего изобретения, находится в диапазоне от около 0,0045 кг до около 4,5 кг депрессора на тонну руды, предпочтительно от около 0,045 кг до около 2,25 кг/тонну, наиболее предпочтительно от около 0,045 кг до 0,45 кг/тонну руды.
Если в качестве депрессора используются смеси привитых сополимеров поливинилового спирта, обсуждавшиеся выше, они могут быть использованы в отношении 9:1 до 1:9, предпочтительнее 3:1 до 1:3, более предпочтительно от 3:2 до 2:3 соответственно.
Весовое отношение акриламида к поливиниловому спирту в депрессорах, используемых здесь, должно находиться в области от около 99:1 до около 1:1, предпочтительно от около 10: 1 до около 4:1 соответственно. Концентрация необязательно сополимеризуемых сомономеров должна быть, по крайней мере, меньше, чем около 50 вес.%, предпочтительно от около 1 до около 30 вес.% от общего содержания мономеров.
Привитые сополимеры акриламида к поливиниловому спирту могут быть приготовлены любым способом, известным специалисту в этой области, таким как те, которые описаны в патенте EPO- A-117978, Melnik et.al.* Dokl. Akad. Nauk Uter. SSR, Ser. B; Geol. Khim. Brol. Nanki (6), 48-51, Russia 1987; Burrows et. al. , J.Photochem.Photobiol. A, 63 (1), 67-73, English, 1992. Обычно акриламидный мономер один или вместе с необязательным сомономером может быть привит на поливиниловый спирт в присутствии катализатора, содержащего ион церия, например, церийаммоний нитрата, в качестве катализатора при температуре в интервале от около 10 до 50oC с периодическим охлаждением в течение от около 2 до 6 часов. Обрыв реакции является эффективным после того, как достигается постоянная вязкость раствора, за счет подъема pH разбавленным раствором каустической соды до нейтральной реакции или выше. Обычно количество применяемого катализатора должно быть в области от около 0,3 до около 5,0 вес.% на общий вес прививаемых мономеров, предпочтительное от около 0,8 до около 4,0 вес.% на ту же основу, предпочтительная область дает привитой сополимер, обладающий более эффективной снижающей активностью.
Новый способ извлечения ценных сульфидных минералов, применяющий синтетические депрессоры согласно изобретению, обеспечивает превосходное металлургическое выделение с улучшенным качеством. Широкая область pH и концентраций депрессора является допустимой, а совместимость депрессоров со вспенивающими агентами и коллекторами ценного сульфидного минерала является положительной.
Настоящее изобретение направлено на селективное удаление несульфидных силикатных жильных минералов, которые обычно присутствуют в флотационном концентрате ценного сульфидного минерала либо из-за их природной флотируемости, либо из-за их гидрофобности или наоборот. Более конкретно, способ оказывает влияние на снижение несульфидных магний-силикатных минералов, в то же время давая возможность усилить выделение ценных сульфидных минералов. Таким образом, такие материалы могут быть обработаны в виде следующих материалов, но не ограничиваются ими: тальк, пирофиллит, минералы пироксеновой группы, диопсид, авгит, обманки (Homeblendes), энстатит, гиперстэн, ферросилит, бронзит, минералы амфиболовой группы, тремолит, актинолит, антофилит, минералы биотитовой группы, флогопит, биотит, минералы группы хлоритов, минералы группы серпентина, серпентин, хризотил, палыгорскит, лизардит, антигорит, минералы группы оливинов, оливин, форстерит, гортонолит, фаялит.
Приведенные ниже примеры представляются только с целью иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничение настоящего изобретения, за исключением того, что приведено в формуле изобретения. Все части и проценты являются весовыми, если не оговорено особо. В примерах используют следующие обозначения мономеров: AMD= акриламид; PVA=поливиниловый спирт; AA=акриловая кислота; MAMД= метакриламид; AN=акрилонитрил; VBE=винилбутиловый эфир; t-BAMB= трет-бутилакриламид; HPM=2-оксипропилметакрилат; AMPP=2-акриламидо-2-метилпропанфосфоновая кислота; CMC=карбоксиметилцеллюлоза; C=сравнительный.
Основной пример 1
Приготовление раствора катализатора церийаммоний нитрата
54,82 части церийаммоний нитрата (0,1 моль/л) растворяются в 1 литре 1,0 N азотной кислоты.
Основной пример 2
Привитая сополимеризация
К раствору 5,0 частей поливинилового спирта (с мол.вес приблизительно 10000) в 150 частях воды добавляют 30,9 частей 52% раствора
мономера-акриламида (AA). При интенсивном перемешивании медленно вводят 5 частей вышеприготовленного раствора цериевого катализатора. Реакционную смесь хранят при 25- 30oC с периодическим
охлаждением холодной водой. Привитая полимеризация продолжается в течение 3-4 часов до получения постоянной вязкости раствора. Реакцию обрывают за счет увеличения pH смеси разбавленным раствором
каустической соды до нейтрального или слабощелочного pH.
Основные примеры 3 и 4
Следуя приведенному выше примеру 2, готовятся также привитые сополимеры AMD (AA) и PVA (ПВС)
более высокого молекулярного веса, т.е. 20000 и 50000.
Основной пример 5
Привитой тройной сополимер готовится добавлением 30,9 частей 52% мономерного раствора акриламида и 7,2
частей мономерной акриловой кислоты (АК) к раствору 5,0 частей ПВС (с мол. весом 50000) в 150 частях воды. Для этой загрузки используется общее количество 10 частей раствора цериевого катализатора.
Другие сополимеры готовятся аналогично, например, используя акрилонитрил (АН) и винилбутиловый эфир (ВБЭ).
Примеры 1-10
Руду, содержащую приблизительно 3,3% Ni и 16,5% MgO (в
форме Mg силиката), измельчают в течение 5 минут в стержни размером 25,4 мкм до получения пульпы с размером 81%-200 меш. Измельченную пульпу затем переносят в камеру для флотации и кондиционируют при
естественном pH (приблизительно 8-8,5) 150 частями на тонну сульфата меди в течение 2 минут, 50-150 частями на тонну натрийэтилксантата в течение 2 минут и затем желаемым количеством депрессора и
спиртового вспенивателя в течение 2 минут. Затем проводят первую стадию флотации пропусканием воздуха при скорости приблизительно 3,5-5 л/мин и собирают концентрат. На второй стадии пульпу
кондиционируют 10 частями на тонну натрийэтилксантата и определенными количествами депрессора и вспенивающего агента в течение 2 минут и концентрат собирают. Условия, использованные во второй стадии,
используются также в третьей стадии, и концентрат собирают. Все продукты флотации фильтруют, сушат и анализируют.
Результаты по снижающей активности двух привитых сополимеров АА/ПВС сравнивают с результатами, полученными с guar-смолой и поливиниловым спиртом, в Таблице 1. В отсутствие какого-либо депрессора выделение Ni составляет 96,6%, что считается очень высоким и желательным; выделение MgO составляет 61,4%, что также является очень высоким, но считается очень нежелательным. Качество полученного Ni 4,7% является только несколько выше, чем в исходной смеси. С guar-смолой при 42 и 500 частях/тонну выделение MgO составляет от 28,3 до 33,5%, что значительно ниже, чем то, что получается в отсутствие депрессора, и выделение Ni составляет около 93%, что является ниже, чем то количество, которое получается в отсутствие депрессора. Снижение в выделении Ni является ожидаемым в процессе снижения выделения MgO, так как неизменно существует некоторая минералогическая ассоциация Ni-минералов с Mg-силикатами, и когда содержание последних снижается, содержание некоторых Ni-минералов также снижается. Если используются привитые сополимеры настоящего изобретения, то имеет место более значительное снижение в выделении MgO по сравнению с тем, что наблюдается при использовании guar-смолы. Это указывает на очень сильную снижающую активность привитых сополимеров, использованных при всех дозах. Они также подтверждают, что могут быть использованы гораздо более низкие дозы привитых сополимеров; в этом случае выделение Ni будет улучшаться, в то же время поддерживая низкие степени выделения MgO.
Результаты также демонстрируют, что если используются полимеры поливинилового спирта сами по себе, т.е. без прививки с АА мономером, металлургические характеристики являются плохими; снижающая активность является совершенно неселективной. Выделение Ni сильно снижается (82,9% против выделения 88% для привитого сополимера при идентичных условиях). Таким образом, привитой сополимер является гораздо более эффективным, чем поливиниловый спирт.
Примеры 11-20
Жильные силикатные минералы из той же самой руды, что и в примерах
1-10, обрабатывали с дозой депрессора 0,45 кг/тонну, если не оговорено особо, в соответствии с процедурой флотации. Результаты приведены в приведенной ниже Таблице 2, более низкая величина,
приведенная в колонке % выделения (жильный силикат), соответствует лучшему депрессору.
Примеры 21-24
Привитой сополимер ПВС готовили в соответствии с основными примерами 1-5,
приведенными выше, с изменением количеств церийжелезного катализатора. Результаты приведены в Таблице 3 ниже, следуя процедуре флотации примеров 11-20.
Примеры 25-28
Вновь
следовали процедуре флотации примеров 11-20 за исключением того, что применяли различные привитые сополимеры. Результаты приведены в Таблице 4, приведенной ниже.
Примеры 29-31
Вновь следовали процедуре флотации примеров 11-20, за исключением того, что изменяли молекулярный вес ПВС. Результаты приведены в Таблице 5, приведенной ниже.
Пример 38
Вновь
следовали процедуре флотации примеров 1-10, за исключением того, что депрессор представлял смесь 1:1 депрессоров примера 8 и примера 27. Были получены аналогичные результаты.
Примеры
39-42
Руду, содержащую приблизительно 3,3% Ni и 16,5% MgO (в форме Mg-силиката), измельчают в течение 5 минут до получения пульпы с размером 81%-200 меш. Измельченную пульпу затем переносят в
камеру для флотации и кондиционируют при естественном pH (приблизительно 8-8,5) 150 частями на тонну сульфата меди в течение 2 минут, 50- 100 частями на тонну натрийэтилксантата в течение 2 минут и
затем желаемым количеством смеси депрессора и спиртового вспенивателя в течение 2 минут. Затем проводят первую стадию флотации пропусканием воздуха при скорости приблизительно 3,5-5 л/мин и собирают
концентрат. Во второй стадии пульпу кондиционируют 10 частями на тонну натрийэтилксантата и определенными количествами смеси депрессора и вспенивающего агента в течение 2 минут и концентрат собирают.
Условия, использованные во второй стадии, используются также в третьей стадии и концентрат собирают. Все продукты флотации фильтруют, сушат и анализируют.
Результаты по снижающей активности 1:1 смеси привитого сополимера АА/ПВС с guar-смолой сравнивают с результатами, полученными с одной guar-смолой и одним привитым сополимером, в Таблице 6. В отсутствие какого-либо депрессора выделение Ni составляет 96,6%, что считается очень высоким и желательным; выделение MgO составляет 61,4%, что также является очень высоким, но считается очень нежелательным. Качество полученного Ni 4, 7% является только несколько выше, чем в исходной смеси. С guar-смолой при 500 частях/тонну выделение MgO составляет 28,3, что значительно ниже, чем то, которое получается в отсутствие депрессора, и выделение Ni составляет около 93%, что также является ниже, чем то количество, которое получается в отсутствие депрессора. Снижение в выделении Ni является ожидаемым в процессе снижения выделения MgO, так как неизменно существует некоторая минералогическая ассоциация Ni-минералов с Mg-силикатами, и когда содержание последних снижается, содержание некоторых Ni-минералов также снижается. При использовании привитого сополимера АА/ПВС при той же дозе имеет место значительное снижение в выделении NgO, по сравнению с тем, что наблюдается при использовании guar-смолы. В случае смеси guar-смолы и синтетического полимера при той же дозе, однако, наблюдается дальнейшее уменьшение в снижающей активности по сравнению с тем, которое наблюдается с двумя индивидуальными компонентами. Марка Ni в концентрате также увеличивается. Результаты также подтверждают, что могут быть использованы более низкие дозы смеси; в этом случае выделение Ni будет улучшаться, в то же время поддерживая низкие степени выделения MgO.
Примеры 43-53
Если вновь следовали процедуре примеров 39-42, за исключением того, что меняли компоненты депрессоров, а также их концентрации, то, как
показано в Таблице 7, приведенной ниже, достигали аналогичных результатов.
Способ относится к способам пенной флотации для выделения ценных сульфидных минералов из основной металлосодержащей сульфидной руды. Способ извлечения ценных сульфидных минералов из руд предусматривает, что депрессор представляет собой привитой сополимер поливинилового спирта и акриламида или смесь с полисахаридом. Техническим результатом является снижение несульфидных минералов и усиление выделения ценных сульфидных минералов. 10 з.п.ф-лы, 7 табл.