книги / Флотационные реагенты

таллов, полученным при использовании оптимального расхода Т-66 (100 г/т). При этом извлечение свинца составило 86,98%, цинка - 86,41%.

Флотационные опыты проводили лишь с теми эпоксиацеталями, ко­ торые образуют устойчивые двухфазные пены. Результаты исследований

вприсутствии новых реагентов извлекается полнее сфалерита. Исключительно все эпоксиацетали, образующие устойчивые пены, яв­

ляются эффективными заменителями пенообразователя Т-66 в свинцо­ вой флотации. В цинковой флотации пенообразователь Т-66 целесооб­ разно заменить на реагенты 1, И, VIII и XV При флотационном обогаще­ нии полиметаллических сульфидных руд представляется перспективной полная замена Т-66 на реагенты II, III, VII, VIII [6]. При этом экономи­ ческий эффект будет получен не только за счет доизвлечения ценных ком­ понентов руды, но и благодаря снижению расхода пенообразователя.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Полъкин С.И., Адамов’Э.Д. Обогащение руд цветных и редких металлов. М.: Недра, 1975.461 с.

мов Б.А., Недоля Н.А., Хилько М.Я. и др. Заявл. 18.10.76, № 2413689/23-4; Опубл. в Б. И., 1980, №15; МКИ С 07.

6. А. с. 624657 (СССР). Вспсниватепь для флотации полиметаллических руд/Леонов С.Б., Рогинская Л.В., Недоля Н.А. и др. Заявл. 11.01.77, № 2443116; Опубл. в Б. И., 1978, № 35; МКИ В 03 0 1/02.

2.2. РЕАГЕНТЫ Д Л Я РУД РЕДКИХ И БЛАГОРОДНЫ Х МЕТАЛЛОВ

УДК 622.765.06

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ФЛОТАЦИОННЫХ РЕАГЕНТОВ

ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ РУД РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ И ОЛОВА

С.И. Полькин, Э.В. Адамов, И.С. Ветров, А.А. Чистов

Технологические и реагентные режимы флотации руд редких металлов отличаются большим разнообразием, которое объясняется сложностью вещественного состава этих, как правило, комплексных руд, невысоким содержанием в них ценных металлов, близостью флотационных свойств рудных минералов и минералов пустой породы, тонкой взаимной вкрап­ ленностью их и легкой измельчаемостью.

Применяемые в настоящее время схемы обогащения коренных редко­ земельных руд являются комбинированными гравитационно-флотационны­ ми или чисто флотационными. Поэтому повышение эффективности флота­ ционного обогащения руд редких металлов и олова является одной из ак­ туальных задач.

Применение для флотации руд редких металлов жирнокислотных и ка­ тионных собирателей уже не обеспечивает резкого повышения комплекс­ ности использования этих руд. Большие потери (более 30%) редкоземель­ ных металлов и олова при флотационном извлечении объясняются легкой шламуемостью минералов и тонким взаимным прорастанием, а невысокое качество грубых концентратов - сложностью минерального состава, и прежде всего наличием большого количества минералов, обладающих близ­ кими флотационными свойствами.

Так, сложный вещественный состав имеют лопаритовые руды, в кото­ рых, помимо лопарита, содержится большое количество эгирина и нефе­ лина, обладающих очень близкими флотационными свойствами с лопаритом. Сложным вещественным составом отличаются оловянные, литиевые, бериллиевые и титановые руды, а также пегматитовые и карбонатитовые пирохлоровые руды.

Проводимые в настоящее время исследования по обогащению этих руд можно условно разделить на три направления: изыскание и применение новых селективно действующих реагентов-собирателей; применение соче­ тания реагентов с использованием эффекта селективной флокуляции; исследование и применение селективных модификаторов.

Примером использования селективных собирателей могут служить гидроксамовые кислоты и их соли (реагент ИМ-50). Реагент ИМ-50 дос­ таточно селективен и эффективен при флотации руд довольно простого состава. Однако его эффективность резко снижается в присутствии желе­ зосодержащих минералов и шламов в результате образования обильной трудноразрушаемой пены.

Реагент ИМ-50 применяется при флотации редкоземельных минералов на одной из отечественных фабрик, где удалось повысить извлечение суммы

Весьма перспективным направлением изыскания эффективных собира­ телей при флотации касситерита и минералов редких металлов является создание собирателей путем введения в молекулу фосфоновых кислот дополнительных функциональных групп. Примером может служить соз­ дание реагента АДФК (а-аминогексилиден-1,1-дифосфоновая кислота), который обладает высокой селективностью при отделении касситерита от железосодержащих минералов в области рН 4—5. Этот реагент имеет структуру

с,н н \ /РО (О Н )г

П3Кл РО(ОН),

За последние годы ассортимент реагентов-собирателей, представленных производными дифосфоновых кислот, пополнился такими новыми сое­ динениями, как №замещенная имино-бис-метиленфосфоновая кислота.

.СН2Р 0 3Н2

ч

'СН 2Р03Н2

где К — алкил-, алкенил-, циклоалкилили хлорфенилэтилен. Из этих соединений лучшими собирательными свойствами обладают моногексиловые эфиры фосфоновой кислоты.

Довольно высокой селективностью, как показали исследования инсти­ тута ЦНИИОлово, обладают пиро-, моно- и диалкилфосфоновые кислоты. Однако их эффективность снижается в присутствии окисленных минералов железа.

В последнее время все большее распространение получают исследования по флотации минералов реагентами-собирателями с точным воздействием на определенные ионы кристаллической решетки независимо от минераль­ ной формы металлсодержащего соединения. Примером может служить нетоксичный реагент — салицилальдегид с двумя кислородсодержащими

собна вступать в химическую связь, например, с ионами четырех­ валентного олова. Этот реагент хорошо флотирует касситерит в диапазоне рН от 1,5 до 7,5.

За рубежом изучена возможность использования реагентов типа 1Ш НгКц 8 0 3Н (В - алкил, - алкил или арил). Собиратели этого типа - олеиламиносульфонат (флотбел АМ-21) и стеариламиносульфонт (флотбел АМ-20) — активны при флотации касситерита в щелочной среде при рН 9 и выше. Флюорит и барит указанными выше собирателями не фло­ тируются.

Стремясь повысить избирательность собирателей типа карооновых кис­ лот, в их молекулу вводят дополнительные функциональные группы, что делает их также менее чувствительными к катионам тяжелых металлов. К таким соединениям относятся реагенты типа М-алкилсульфосукцинама-

тов. Например, октадецил-И-сульфосукцинамат натрия, известный под названием аэрозоль-2 2 :

у (Х > — СН— СН—СООЫа

С„Н„— N 30:,Иа

\н — СН— СОСШа

^ООИа

ВСССР синтезирован и успешно применяется аналог реагента аэрозоль-22- аспарал-Ф, который дает хорошие технологические показатели при флота­ ции касситерита из руд простого минерального состава, успешно флотирует флюорит.

Одним из направлений совершенствования селективной флотации тонковкрапленных и легкошламующихся руд является использование эффекта селективной флокуляции, исследования который были начаты П.А. Ре­ биндером [5]. В проведенных затем работах [6, 7] было показано, что, хотя флокуляция не является обязательным условием флотации, она интенсивно влияет на скорость и селективность этого процесса особенно в случае тонкодисперсных частиц.

Небольшие добавки керосина к ксантогенату способствуют флокуляции галенита и халькопирита, но не повышают степень флокуляции кварца [8], флотируемость цементной меди значительно улучшается при введении в

пульпу аполярцого масла, которое как бы ”склеивает” гидрофобные частицы и агрегаты [9]. Исследования в области селективной флокуляции имеют исключительно важное значение не только для флотации тонко­ дисперсных руд, но и для теории флотационного процесса в целом.

В Московском институте стали и сплавов проведены исследования селек­ тивной флокуляции и флотации касситерита, лимонита и турмалина, а так­ же иттросинхизита, кальцита и кварца с применением реагентов ИМ-50 и аспарал-Ф. Изучение агрегативной устойчивости минеральных суспензий проводилось на модифицированном приборе института Гинцветмет по ме­ тодике, позволяющей исследовать процессы образования флокул при тур­ булентном режиме движения суспензии [10].

Степень флокуляции касситерита, лимонита и турмалина изучали в при­ сутствии основного реагента ИМ-50 и алифатических изоспиртов (эксол Б ) . Наибольшая степень флокуляции касситерита (21%) наблюдается при кон­ центрации реагента ИМ-50, равной 60 мг/л. В этих же условиях степень флокуляции турмалина не превышает 1,5%, а флокуляция шламов лимони­ та вообще не происходит. Это еще раз подтверждает селективный характер действия гидроксамовых кислот.

Эксол Б содержит 70-75% алифатических изоспиртов С ^ - С ^ , 3-5% изоальдегидов и 20-25% непредельных изоспиртов С4-С 6, С2о- Как пока­ зали проведенные исследования, подача этого реагента при концентрации до 100 мг/л не влияет на дисперсность минеральных суспензий, но увели­ чивает флокуляцию касситерита в присутствии реагента ИМ-50. При кон­ центрации реагента ИМ-50, равной 60 мг/л, и концентрации изоспиртов 120 мг/л при рН5,5 степень флокуляции касситерита достигает 94%, турма­ лин в этих условиях флокулируется только на 37, а лимонит —на 6,5%.

Изоспирты, как показали флотационные опыты, обладают собиратель­ ными свойствами по отношению к касситериту, который флотируется ими на 40%, в то время как извлечение турмалина не превышает 20%, а лимо­ нита — нескольких процентов. Причем изоспирты закрепляются на по­ верхности минералов очень непрочно и легко отмываются, флотация мине­ ралов при этом прекращается. В присутствии изоспиртов извлечение кас­ ситерита реагентом ИМ-50 повышается на 30%, турмалина - только на 18%, извлечение же лимонита остается на прежнем, низком, уровне.

Наличие селективной флокуляции и флотации подтверждается исследо­ ваниями влияния изоспиртов на кинетику флотации касситерита и сопут­ ствующих минералов. Скорость флотации касситерита в присутствии изо­ спиртов увеличивается более чем в 2 раза, а скорость флотации лимонита и турмалина изменяется незначительно.

Для подтверждения селективности действия изоспиртов изучалась агре­ гативная устойчивость минеральных суспензий в присутствии олеата натрия, отличающегося, как известно, невысокой избирательностью. Показано, что при увеличении концентрации олеата натрия до 60 мг/л флокуляция всех исследуемых минералов возрастает и достигает максимального значе­ ния для касситерита (14%), турмалина (11%) и лимонита (7,5%).

Флокуляция этих минералов при совместном действии олеата и изоспир­ тов заметно повышается, но носит селективный характер. При этом извле­ чение касситерита повышается до 60%, турмалина - до 62% и лимонита - до 55%. Таким образом, селективность действия изоспиртов на агрегатив­ ную устойчивость суспензий касситерита, турмалина и лимонита опреде­ ляется избирательностью основного применяемого гетерополярного соби­ рателя.

Последнее можно также проиллюстрировать данными, полученными при изучении флокуляции сочетанием реагента ИМ-50 и керосина. Флоку­ ляция касситерита в присутствии керосина достигает 42%, турмалина — 31% и лимонита - 11,6%. В присутствии реагента ИМ-50 керосин увеличи­ вает степень флокуляции минеральных суспензий, однако при этом значи­ тельно ухудшается селективность процесса. Полученные данные хорошо согласуются с результатами работ института Механобр по изучению флотируемости касситерита эмульсией реагента ИМ-50 и керосина: извлечение олова несколько повышается, нормализуется пенообразование, однако селектавность процесса не улучшается.

Полученные закономерное™ изменения агрегатного состояния минераль­ ных суспензий были также подтверждены при исследованиях флокуляции и флотации минерального комплекса иттросинхизит-кальцит—кварц, характерного для вещественного состава редкометальных руд одного из месторождений. Степень флокуляции иттросинхизита при рН9,5 и концент­ рации реагента ИМ-50, равной 50-120 мг/л, достагает только 14%, кальци­ та —8%. Флокуляция кварца вообще не происходит.

Введение в суспензию, кроме реагента ИМ-50, изоспиртов уже при кон­ центрации 80 мг/л повышает степень флокуляции иттросинхизита до 100%, а кальцита до 30%. Сравнивая результаты опытов по флотации и изменению агрегатавной устойчивое™, можно сделать вывод о том, что между ними существует прямая зависимость — высокому извлечению иттросинхизита соответствует высокая степень его флокуляции.

Изучение кинетики флотации минералов с применением реагента ИМ-50 и изоспиртов показало, что время флотации иттросинхизита сокращается почти в 3 раза, кальцита —изменяется незначительно, кварца —остается на прежнем уровне. Применение изоспиртов в сочетании с реагентом ИМ-50 позволило разработать реагентный режим флотации редкоземельных мине­ ралов, при котором извлечение их повышается на 3% без снижения качест­ ва концентрата.

Основной прирост извлечения этих минералов происходит за счет флокулярной флотации частиц крупностью менее 10 мкм. Кроме того, при расхо­ де изоспиртов 30 г/т руды в 2 раза сократился расход токсичного реагента ОП-Ю.

Селективное флокулирующее действие изоспиртов изучено также при флотации касситерита из шламов с использованием собирателя аспарал4>. Применение изоспиртов в этом случае позволило значительно сократить расход дефицитного дистиллированного таллового масла, повысить извле­ чение олова на 10% от исходного питания, улучшить качество оловянного концентрата. Степень флокуляции касситерита в присутствии реагента аспарал-Ф и изоспиртов повышается до 90%, в то время как степень флоку­ ляции касситерита повышается в 2—3 раза.

При изучении механизма действия изоспиртов следует учитывать, что на поверхность минералов вначале хемосорбционно закрепляются ионы основного селективного собирателя, например гидроксамат-ионы, а затем физически — за счет образования водородной связи с этими ионами или ОН-группами минеральной поверхности и ван-дер-ваальсового притяжения ассоциатов —адсорбируются спирты.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Еропкин Ю.И., Какорин А.И., Курсакова ГМ . Перспективные схемы флотации бедных труднообогатимых руд редких металлов. - В кн.: Обогащение бедных руд. М.: Наука, 1973, с. 47-55.

2.Найфонов Т.Б. Флотация титановых минералов при обогащении комплексных титансодержащих'руд. Л.: Наука, 1979. 165 с.

3.Богданов О.С., Колтунова Т.Е. Изучение флотации гюбнеритаи флюорита щелоч­ ной солью гидроксамовой кислоты и сорбции ее на этих минералах. - Обогащение руд, 1972, №3, с. 14-17.

4.Воттген Э., Тепфер Э. Применение фосфорорганических собирателей для флота­ ции касситерита. - Цв. металлы, 1976, № 3, с. 64-67.

.5. Ребиндер ПА., Липец М.Е., Римская М.М. Физико-химия флотационных процес­ сов. М.: Металлургиздат, 1933. 23 с.

6.Бергер Г.С., Булатова Е.В., Лернер В.Н. О зависимости флотации от степени фло­ куляции минеральных зерен. - Цв. металлы, 1968,18, с. 28-30.

7.Волова М.Л., Любимова Е.И., Акопова К.С. Селективная флокуляция каолинитбемитовых бокситов. - Цв. металлы, 1974, № 11, с. 78-80.

8.Богданов О.С., Максимов И.И., Поднек А.К. и др. Теория и технология флота­ ции руд, М.: Недра, 1980. 431 с.

9.Лившиц А.К., Шубов Л.Я. О применении аполярных масел при флотации тонких частиц. - В кн.: Физико-химические основы действия аполярных собирателей при фло­ тации руди углей. М.: Наука, 1965, с. 79-87.

10.Митрофанов С.И., Барский Л.А., Самыгин В.Д. Исследование полезных ископае­ мых на обогатимость. М.: Недра, 1974. 232 с.

УДК 622.765

О МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ ГИДРОКСАМОВЫХ КИСЛОТ ПРИ ФЛОТАЦИИ МИНЕРАЛОВ И РУД ТИТАНА И ЦИРКОНИЯ

Т.Б. Найфонов, Б 3 . Михайлюк, И Б . Захарова,

ГX. Морозов, А.М. Ключникова

В последние годы комплексообразующий реагент ИМ-50 находит широ­ кое практическое применение в качестве селективного собирателя при фло­ тации многих руд редких и цветных металлов.

Известно, что гидроксамовые кислоты могут взаимодействовать с катио­ нами титана, циркония, тантала, ниобия, железа, редких земель, кальция и других элементов с образованием внутрикомплексных гидрофобных и достаточно прочных соединений, состав и устойчивость которых опреде­ ляются в первую очередь как значением рН среды, так и природной связи. Особенности действия гидроксамовых кислот обусловлены, как отмечает В.И.Рябой, прежде всего различием их комплексообразующих свойств по отношению к катионам металла, присутствующим в кристаллических решетках разделяемых минералов [1 ].

Для исследования были взяты мономинеральные разности минералов татана (рутил, ильменит, перовскит, лопарит, сфен), циркония (бадделеит, циркон и эвдиалит).

Анализ исследуемых минералов на основе коэффициента анизодесмичности связей А (А = а тах а т *п, где а тах —максимальная относительная прочность катион—кислород в анизодесмическом минерале, аШ1П— мини­ мальная прочность) показывает, что этот коэффициент колеблется в преде­ лах от 3,05 в ильмените до 17,3 в лопарите, т.е. изучаемые минералы обла­ дают значительной анизотропией связи [2]. Указанное обстоятельство в зна­ чительной мере будет влиять на поверхностные свойства минералов, в част­ ности на соотношение валентно- и координационно-ненасыщенных атомов кристаллической решетки, обнажающихся на поверхностях минералов при их разрешении.

Определение направлений, по которым происходит разрушение минера­ лов , возможно различными путями. Наиболее корректным из них является рентгенометрический метод. Интенсивность полученных отражений по это­ му методу сравнивалась с интенсивностью отражений от частиц, приготов­ ленных по методу Флерке-Саафельда [3], с распылением частиц минералов из суспензии.

Для определения основных направлений разрушения минералов исполь­ зовался класс крупности —0,16 + 0,1 мм. Навеска минерала делилась на две части. Из одной половины приготавливались шарики по указанной методи­ ке [3], другую половину без истирания высыпали в чашку Петри и встряхи­ вали на вибраторе.

При воздействии вибрации минеральные частицы располагались в виде монослоя, причем большинство из них ложилось на наиболее развитые гра­ ни, ограничивающие минерал в классе крупности. В таком положении мине­ ралы приклеивались к кювете путем прижатия ее размягченной ацетоном поверхности к минеральным частицам, расположенным на дне чашки Петри.