Флотация руд редких металлов

Ртутные руды. Промышленным минералом является киноварь— сернистая ртуть. Так как самородная ртуть жидкая, то вследствие шарообразной формы трудно обеспечить прилипание ее к газовым пузырькам и поэтому флотация такой ртути идет с большим трудом. Киноварь же весьма легко флотируется, причем на флотацию влияют характер минерализации и состав компонентов пустой породы.

В качестве основных реагентов служат коллекторы и вспениватели, а для окисленных с поверхности минералов добавляется сернистый натр.

Так как для хорошего извлечения необходимо тонкое измельчение, а с другой стороны, метод металлургического извлечения ртути возгонкой является достаточно эффективным, то для обоснования применения обогащения должны быть сделаны надлежащие технико-экономические подсчеты, учитывающие также вредность обжига и конденсации паров ртути для рабочих.

Ввиду большой разницы уд. весов киновари и минералов пустой породы часто удерживается комбинированный метод обогащения — мокрый процесс и флотация. Такой метод принят в основу и на нашей Никитовской ртутной фабрике (Донбасс).

Руды с 0,25—0,30% ртути уже обеспечивают промышленное использование флотации, хотя имеются примеры обогащения и более бедных руд. Нормальный Kс высок.

Пример 245. Разберем по табл. 142 обогащение ртутных руд.

Пример 246. Разберем по табл. 143—144 и фиг. 194 результаты работы на опытной фабрике в Никитовке.

Руда состоит из кварца, пирита, киновари, сурьмяного блеска, арсенопирита, магнетита, каменного угля и каолинита. Вкрапление киновари в пустую породу 35—48 меш. Прорастание с сурьмяным блеском тоньше.

Изучены были: метод флотации — в Механобре и заграницей и комбинированная схема в Механобре, которая легла в основу фабрики. Дробление перед обогащением —10 меш. Приведем в табл. 143 суммарные результаты опытных работ в Механобре, а в табл. 144 данные работы фабрики в пусковой период по схеме фиг. 193.

Флотация идет с добавкой ксантата и соснового масла или же с легкосредним маслом Никитовского коксо-бензольного завода. Флотационный концентрат загрязняется переходящим в пену углем, депрессор для которого еще не найден.

Флотация идет при легко-среднем масле и крезоловой кислоте.

Для сравнения данных табл. 144 укажем, что в аналогичных условиях табл. 143 из пробы 3 с содержанием ртути 1,3—21,6% в Механобре получили концентрат с 62% ртути при извлечении 95%.

Таким образом, результаты работы фабрики требуют дальнейшего улучшения технологического процесса и пока не могут считаться удовлетворительными.

В последнее время благодаря наличию в Никитовских рудах сурьмы актуальным стал вопрос о введении селективной флотации Hg — Sb. Этот вопрос пока находится в стадии изучения и, по-видимому, изменит принятый пока метод и схему обогащения, что вызывает также необходимость частичной реконструкции новой тысячетонной Никитовской фабрики.

Молибденовые руды. Промышленными минералами по молибдену можно считать: молибденовый блеск и вульфенит. Первый из них является основным минералом, а второй имеет подчиненное значение.

Молибденовый блеск (молибденит) относится к числу наиболее легко флотирующихся минералов, не депрессируется обычными депрессорами, что зависит от аполярного характера его кристаллов, от малой его окисляемости и от чешуйчатого строения.

Он может флотировать при одном пенообразователе, с незначительным его расходом, особенно в щелочной среде. Ничтожное количество, например, керосина обеспечивает получение в концентрате молибденита. Однако использование собирателей вызывает переход в пену и других сульфидов, отчего молибденовый концентрат загрязняется.

Молибденовые руды с содержанием >0,5 Mo считаются промышленными, причем концентрат должен содержать не меньше 85% молибдена.

Вредными примесями считаются: As, Sb, Ba, Bi > 0,5%; Ca и Cu — 0,2—0,5%; P и Sn > 0,5%, из них Cu является наиболее нежелательной примесью.

Таким образом, вопрос техники селективного разделения при комплексном наличии компонентов может явиться весьма затруднительным.

Молибден является настолько ценным, что выгодно обогащать такие месторождения молибденита, в которых содержание металла является ничтожным по сравнению с обычными рудами цветных металлов. При очистке молибденитовых концентратов требуется получить их с большим содержанием молибдена и полным отсутствием определенных вредных примесей. Co стороны обогатителя требуется особое внимание при флотации именно потому, что молибденит является крайне легко флотирующим минералом.

При флотации можно воспользоваться чешуйчатым строением молибденита, особенно при очистке промежуточных продуктов. Достигается это следующим путем: сначала получают бедные первичные концентраты, стараясь возможно полнее извлечь из них молибденит, а затем подвергают эти концентраты доизмельчению и дальнейшей очистке путем пе-рефлотаций. Таким образом, расходы на измельчение уменьшаются, так как не требуется первоначального тонкого измельчения всех минералов, входящих в состав руды.

Потребителем молибдена является главным образом металлургическая промышленность спецсталей (90%), затем электротехническая и химическая (5—10%). Молибден до сего времени у нас является дефицитным металлом.

Пример 247. Разберем по табл. 145 результаты флотации некоторых молибденовых руд.

Как видно, руды даже с бедным содержанием и то дают высокосортные концентраты и в процессе флотации не вызывают затруднений. Благодаря легкой флотируемости для них могут быть использованы пневматические машины, что суммарно дает пониженную стоимость обработки.

Пример 248. Разберем по фиг. 195 схему флотации молибденита на самой большой в США фабрике Клаймакс.

Руда поступает из бункера в три первичные шаровые мельницы 1 (1,8х1,8 м). Продукты измельчения поступают в шесть двойных классификаторов Дорра 2. Пески из этих классификаторов подвергаются дальнейшему измельчению в двух вторичных шаровых мельницах 3 (1,8х3,0 м).

Реагенты, состоящие из соснового масла Пенсакола № 100 и перегнанного с водяным паром соснового масла № 5, прибавляются в слив классификатора, который далее поступает в две машины Келлоу 4 для первичной флотации. Хвосты из этих машин последовательно перечищаются в трех машинах Келлоу 5—7, выдавая из машины 7 конечные хвосты. Перечистные промпродукты из машин 6 и 7 направляются обратно в классификатор 2. Первичный концентрат, содержащий 15% MoS2, вместе с первым перечистным концентратом из машины 5 поступают в первую очистную машину Келлоу 8, где образуется промежуточный продукт, направляемый в машину 4, и концентрат, поступающий в чашевый классификатор 9 диаметром 2,4 м, который дает слив, содержащий только материал минус 200 меш. Этот классификатор работает в замкнутом цикле с шаровой мельницей 10, диаметром 1,2 м.

Слив из чашевого классификатора направляется в две вторые очистные машины Келлоу 11, работающие параллельно, где образуется концентрат с 40% MoS2 и промпродукт, направляемый обратно в классификатор 2. Концентрат из этой машины разбавляется водой в агитационном чане 12 с целью воспрепятствовать флотации пустой породы при очистке его в машинах Келлоу 13 и 14, работающих последовательно. Промпродукты из этих машин возвращаются обратно в классификатор 2, а концентраты обезвоживаются и являются готовым продуктом.

Таким образом, здесь применяется первичная флотация 4, три перечистки хвостов 5—7 и 1 очистная флотация 8 зернистого материала. После додрабливания концентрата — три очистных флотации 11, 13—14. Большинство промпродуктов возвращается через классификатор в начале цикла. Введение чана 12 указывает на пример регулировки флотации в цикле очистных машин 13—14. Результаты работы приведены в табл. 145.

Вульфенит (молибдат свинца) легко флотирует после предварительной сульфидизации и с реагентами типичными для свинцовых окисленных руд.

Особый интерес представляют молибдено-медные руды, где ставится задача селективного разделения обоих компонентов, так как наличие меди в молибденовом концентрате является вредным.

Пример 249. Разберем по табл. 146 результаты опытов селективной флотации по Дорнеру молибдено-медной руды.

Полученные результаты указывают на недостаточную очистку молибденового концентрата от меди, так как продукт имеет свыше 1% Cu, а суммарный концентрат — около 1,5% Cu. По-видимому, итти дальше только методами флотации явится вряд ли целесообразным. С другой стороны, использование гидрометаллургии дало для продукта (4 5) весьма хорошие результаты с извлечением MoS2 свыше 85% и с извлечением меди также выше 85%. Часть меди извлекается в виде цементной меди. Флотация велась при крупности — 60 меш и 48% — 200 меш.

В наших условиях примером трудного разделения, по данным Mexaнобра, служит медно-молибденовая руда Агаракского месторождения.

Висмутовые руды в чистом виде редки, и на практике приходится встречаться с висмутовыми минералами, как компонентами различных руд.

Из числа висмутовых минералов, подвергающихся флотации, помимо самородного висмута следует отметить висмутовый блеск и висмутовую охру. Высокие требования к чистоте концентратов, для которых особо вредной примесью является мышьяк, ставят перед обогащением известные затруднения. Обычно висмут добывается попутно при обогащении оловянных, вольфрамовых и других руд редких элементов. Годовое производство по висмуту в разных странах, среди которых Боливия и Австралия стоят на первом месте, колебалось от 100—2 250 т.

Сернистые соединения висмута флотируются при нормальных для них реагентах, а окисленные требуют предварительной сульфидизации.

В комплексных рудах часто прибегают к коллективной флотации, если депрессирование компонентов висмута является затруднительным, тем более, что освоение флотируемости различных висмутовых минералов еще не вполне достигнуто.

Пример 250. По предварительным данным лабораторных опытов в МГИ для Адарсманской висмутово-медной руды, содержащей 0,9% Bi, 3% Cu в виде сернистых соединений, при дроблении 100 меш получается следующий флотационный висмутово-медный концентрат после второй очистки: 5,31% Bi; 24,24% Cu, при извлечении от исходной руды 89,1% Bi и 93,6% Cu, при выходе от исходного 9,8% и хвосты (не считая промпродукта) с содержанием Bi — следы, до 0,10% и Cu — следы, до 0,25%. Несмотря на это, вопрос о разассигновании промпродукта является флотационно сложным и недоработанным.

Смесью реагентов служили: известь 2 кг/г; сернистый натр 0,025 кг/т; ксантат 0,05 кг/т и сосновое масло 0,05 кг/т.

Сурьмяные руды. Промышленными минералами являются: стибнит, сенармонтит, валентинит и сурьмяная охра, причем только первый из них, как сернистый, является наиболее легко флотируемым. Сурьмяные минералы обычно являются примесями в других рудах и, как мы видим выше, требуют селективного выделения их в концентрат. Главный вредной примесью в них считается наличие As.

Флотация стибнита идет нормальным путем, а для флотации окисленных минералов необходимо использовать сульфидизацию, хотя полностью вопрос селективной флотации сурьмяных минералов еще не разработан.

У нас флотация сурьмяного блеска имеет, например, актуальное значение для Када—Джайского месторождения.

Пример 251. Разберем по табл. 147 данные флотации руд озера Джорж, Канада. Руда сернистая с присутствием мышьяка. Пустая порода, кварцит и сланцы. Испытанию подверглись две пробы: бедная — № 1 и богатая № 2 в лабораторном масштабе и богатая № 3 в укрупненном.

Таким образом, и бедные, и богатые исходные пробы показали на возможность -получения высоких извлечений и содержаний сурьмяного концентрата. Повидимому, серьезной задачей является удаление мышьяка в хвосты или самостоятельный концентрат.

Мышьяковые руды. Мышьяк содержится больше чем в 30 минералах, являясь при их эксплуатации в большинстве случаев вредной технологической примесью. Промышленными для извлечения мышьяка минералами являются арсенопирит, реальгар и аурипигмент, причем только первый из них является в некоторых случаях исходной рудой для получения мышьякового концентрата, остальные же являются примесями в разных рудах.

Как сернистые минералы, они сравнительно удовлетворительно могут флотироваться и напоминают в этом отношении поведение во флотации пирита. Кислые пульпы способствуют их флотации. Путем депрессии сравнительно с трудом удается удалить в хвосты мышьяк, как это было видно в ряде рассмотренных примеров. Для успешной флотации арсенопирита служит прибавка сульфидизатора.

Кобальтовые руды. Все промышленные кобальтовые минералы являются комплексными, главным образом с мышьяком — кобальтовый блеск, эритрит, смальтит, отчего можно предполагать что получение относительно высокосортных кобальтовых концентратов встретит известные трудности, тем более, что флотация кобальтовых руд еще не изучена.

Пример 252. Рассмотрим по табл. 148 данные предварительных опытов флотации кобальтовой руды Дашкесанского месторождения. Изучаемые пробы содержали кобальтовый блеск и в подчиненном количестве халькопирит и пирит.

Перечистка промпродуктов указывает на возможность разассиннования их. О качестве очистных концентратов данных не имеется, также нельзя судить и о характере распределения меди в продуктах.

Вольфрамовые руды. Промышленными минералами являются шеелит, вольфрамит, ферберит и гюбнерит. Из них полнее изучена флотация шеелита и отчасти ферберита, особенно с олеиновой кислотой и олеатами в присутствии жидкого стекла. Флотируемость остальных минералов почти не изучена и указывает на ряд затруднений.

Помимо образования самостоятельных руд эти минералы встречаются как компоненты руд редких металлов и тем самым усложняют их обогащение и особенно флотацию. Пока ни одной флотационной фабрики по этим минералам не установлено.

Пример 253. Разберем по табл. 149 флотируемость вольфрамовых минералов.

При рассмотрении шеелитовой пены замечена флюоресценция шеелита в ультрафиолетовых лучах, легко отличающая шеелит от кварца.

Радиевые руды до последнего времени надлежащим образом не изучались на флотируемость и только в лабораторных условиях частично изучена их флотация (например, работа проф. С.П. Александрова по комбинированному и флотационному обогащению Тюя-Муюнской руды в Гинцветмете). Существенным затруднением при флотации является селективное выделение баритовых минералов в самостоятельный концентрат, оставляя урановые минералы, вместе с кальциевыми или другими в отдельном радиевом концентрате, тем более что содержание BaO допускается в нем не более 0,5%. По-видимому, комбинированные схемы обогащения с тем или иным участием в них флотации, а также схемы с избирательным дроблением, могут найти применение к этому исключительной ценности сырью. Обычно эти руды очень сложны по составу компонентов.

Пример 254. Рассмотрим по табл. 150 результаты лабораторных опытов флотации Табошарской радиевой руды, из Ходжента, г 0,25% U3O8. Промышленные минералы — урановая слюдка и уранованадат — находятся совместно с баритом, полевым шпатом, серицитом, кварцем, охристым лимонитом и другими минералами, занимающими подчиненное количество. Руда подверглась выветриванию. Для промышленного освоения из числа исследованных процессов могут представить интерес комбинированная схема (1), полная флотации (2), и избирательное дробление (3). Первоначальное измельчение перед флотацией — 65 меш.

Таким образом, лучшие качественные значения дает метод флотации, пока еще недостаточно изученный, однако, исходя из извлечения и содержания BaO, а также экономичности процесса, избирательное дробление с отмучиванием будет, по-видимому, более приемлемо.

Оловянные руды. Промышленным минералом является касситерит или оловянный камень. Спутниками его в рудах бывают часто вольфрамит и молибденит наряду с пиритом, арсенопиритом, халькопиритом, шеелитом, висмутовым блеском и самородным висмутом, а также вольфрамит, магнетит и титанистый железняк.

Таким образом, для отделения этих комбинаций примесей от оловянного камня используют магнитное обогащение и флотацию в помощь к мокрому процессу.

Вредные примеси — соединения WO3, Zn, Cu, Sb, S значительно нарушают процесс восстановления и рафинировку, а As делает негодным получаемое металлическое олово, образуя шпейзу. В результате этого возникает стремление извлекать оловянный камень во флотационную пену, для чего сделаны первые попытки флотации его с олеиновой кислотой и другими высокомолекулярными жирными кислотами, а также купфероном. Метод такой флотации сводится в основном к следующему: коллоидные шламы (мокрого процесса) суспензируются при помощи жидкого стекла и вымываются из кристаллического осадка, который после разжижения и подкисления серной кислотой флотируется для выделения коллективного концентрата сульфидов. Хвосты с касситеритом и пустой породой с помощью олеиновой кислоты и вспенивателя выдают в пену касситерит.

Помимо указанного, можно путем предварительной обработки касситерита газообразными или растворимыми веществами так изменить его поверхность, что она будет реагировать с коллектором. Так, воздействием при температуре 300—400° С восстановительных газов (светильного или газогенераторного, а также водородом in statu nasceudi) можно восстановить с поверхности касситерит до металлического олова, каковая поверхность уже легко реагирует с коллектором. Наконец, путем обработки с помощью извести оловянного камня удается добиться реакции поверхности касситерита с пальмитатом натрия и его флотации, хотя селективность такой флотации не давала возможности получить высокосортных концентратов.

Таким образом, мы видим что на сегодняшний день проблема флотации оловянного камня требует систематического теоретически обоснованного изучения.

Никелевые и ваннадиевые руды до настоящего времени не изучены с точки зрения флотации.

Таким образом, из всего комплекса руд редких и относящихся к ним металлов следует отметить как наиболее освоенные флотацией руды сернистых металлов, подчиненное же положение занимают окислы, причем изученность последних значительно ниже, чем изученность флотации окисленных минералов руд цветных металлов.

Основным затруднением в освоении флотации этих руд является их обычная комплексность состава компонентов и более жесткие технологические и металлургические кондиции.