Разработка способа флотационного обогащения оксидных форм сурьмы

Разработка способа флотационного обогащения оксидных форм сурьмы

Михеев Г.В., старший научный сотрудник, отдел обогащения минерального сырья, лаборатория обогащения руд АО «Иргиредмет», канд. техн. наук

Богидаев С.А., главный научный сотрудник АО «Иргиредмет», д-р техн. наук, профессор

Сурьма находит широкое применение в технике в виде сплавов и соединений – их насчитывается около двухсот: в типографии, в химическом машиностроении, для изготовления труб и аккумуляторов, в электронной промышленности, в производстве полупроводниковых приборов, в современной ядерной науке, в текстильной промышленности, в производстве невозгораемых тканей и красок. Ее используют также для изготовления оптического (просветленного) стекла, в медицине, в сельском хозяйстве и многих других промышленных областях.

Введение

Географическое размещение запасов сурьмы в России не так многогранно – они расположены в Забайкальском и Красноярском краях и Якутии. Основные потребители сырья находятся в европейской части страны.

Крупнейшим сурьмяносодержащим месторождением в настоящее время в России является месторождение Жипкоша, находящееся в Восточном Забайкалье. По мировым запасам сурьмы наша страна занимает второе место после Китая: на ее долю приходится более 20 % запасов данного полезного ископаемого. Тем не менее потребление сурьмы в России гораздо ниже, чем в развитых странах, таких как США, Германия, Китай.

На сегодняшний день одной из проблем по выпуску сурьмяных концентратов является их относительно низкие цена и качество, поэтому силы предприятий направлены на сокращение расходов при повышении качества продукции и увеличении объемов производства. Естественно, что для обогащения сурьмы необходимо применение доступных реагентов и малозатратных процессов обогащения. Целью выполненных исследований являлось извлечение сурьмы в концентрат флотации сурьмяных руд Восточного Забайкалья за счет введения в схему дополнительной флотации окисленных форм Sb путем внедрения недорогих реагентов-собирателей.

Методы исследований

В работе использованы данные исследований по обогащению сурьмяной руды месторождения в России. Выполнены флотационные испытания комплексного реагента КС_S_bв качестве собирателя окисленной формы сурьмы.

Результаты исследований

При проведении исследований руды месторождения Жипхоша потери с хвостами флотации составили 20,6 % при содержании сурьмы, равном 1,99 % [1–10].

Извлечение оксидов сурьмы флотацией – одна из наиболее трудных проблем в технологии переработки сурьмяных руд [5]. За прошедшие годы много исследований было связано с флотацией сурьмяных окисленных руд, но ни одна из технологий пока не доведена до промышленного внедрения.

Поиск эффективных реагентов для флотации окисленных сурьмяных руд продолжается. Ниже приводятся некоторые интересные разработки в этом направлении [4]:

При активации оксидов сурьмы марганцем (30 мг/л) и использовании в качестве коллектора гидроксамовой кислоты (80 мг/л) их флотация заметно улучшается (извлечение – 95 %). В отсутствии солей марганца извлечение достигало всего 42 %. В результате активации поверхности оксидов сурьмы марганцем усиливается взаимодействие поверхности с коллектором, что приводит к снижению образования оксидов (улучшению флокуляции) и, соответственно, уменьшению активации минералов пустой породы.
При флотации окисленной сурьмяной руды с содержанием Sb 3,04 % и использовании октангидросамовой кислоты, эмульгатора синтекс (сложного алкилсульфата), трансформаторного масла и медного купороса при интенсивном их перемешивании получен сурьмяный концентрат с содержанием Sb 12,66 % при извлечении 88,3 %.
Исследован механизм активации окисленных минералов сурьмы катионами меди [6], показано, что катионы меди могут эффективно способствовать флотации оксидов сурьмы при концентрации катионов меди 100 мг/л и рН = 4.

Указанные выше способы флотации окисленных руд были проверены на хвостах сульфидной флотации, полученных при полупромышленных испытаниях гравитационно-флотационной и флотационной схем обогащения руды месторождения Жипхоша (хвостах сульфидной флотации), а также на исходном питании флотации.

При проведении опытов использованы реагенты, синтезированные в Иркутском институте химии им. А. Е. Фаворского СО РАН: олеат натрия 69 % + моноалкилтрисоксипропиленгликоль 3,2 % (Р-4), олеат натрия 64,5 % + алкилдиметилбензиламмоний олеат 5,4 % (Р-5), N,N-бис(3-винилоксиэтокси-2-гидроксипропил)амин (Р-7), алкилсульфаты (Р-8), цис-9-октадецерпгидроксамовая кислота 40 % (Р-10), натриевая соль гидроксамовой кислоты из олеиновой кислоты ~20 % (Р-12). Проверен комплексный реагент КС_S_b, который представляет собой однородный водный раствор трех составляющих: хлопкового соапстока («Даллес»), омыленных жирных талловых кислот (БТ-1С) и диспергатора. При приготовлении комплексного реагента КС_S_b в качестве диспергатора использовался Аспарал-Ф-тетранатриевая соль N-n-октадецил-N сульфосукциноиласпаргиновой кислоты. Также были проверены известные способы с использованием карбоновых кислот (на примере олеиновой кислоты) и аполярных реагентов (керосина, трансформаторного масла).

Результаты опытов с использованием выбранных реагентов представлены в табл. 1–3.

Таблица 1. Показатели флотации хвостов технологии для обогащения сурьмяной руды с использованием режимов, рекомендованных для повышения извлечения окисленной сурьмы

Номер опыта	Наименование продукта	Выход, %	Содержание сурьмы, %	Извлечение сурьмы, %	Реагентный режим, расход реагентов на 1 т, г
1	Концентрат	29,8	2,25	44,7	KMnO₄ – 120, Р-12 – 320, Р-8 – 12, Т-92 – 30
	Хвосты	70,2	1,18	55,3
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,5	100
2	Концентрат	9,2	2,51	15,3	KMnO₄– 120, Р-12 – 120, Р-8 – 10, Т-92 – 30
	Хвосты	90,8	1,41	84,7
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,51	100
3	Концентрат	7,7	2,9	15,2	CuSO₄ – 200, Р-10 – 200, Р-8 – 10, Т-92 – 60, Трансформаторное масло – 200
	Хвосты	92,3	1,35	84,8
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,47	100
4	Концентрат	8,5	2,35	13,4	CuSO₄ – 200, Р-10 – 200, Р-8 – 10, Керосин – 200, Т-92 – 60
	Хвосты	91,5	1,41	86,6
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,49	100
5	Концентрат	10,3	2,83	19,2	рН = 4 (H₂SO₄– 300), CuSO₄ – 400 (100 мг/л), БКК – 150, Т-92 – 60
	Хвосты	89,7	1,37	80,8
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,52	100
6	Концентрат	12,6	2,48	20,8	рН = 4 (H₂SO₄ – 300), CuSO₄ – 600, БКК – 150, Т-92 – 60
	Хвосты	87,4	1,36	79,2
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,5	100
7	Концентрат	14,8	3,15	32,7	Ж. ст. – 200, КС_S_b – 420+300, Т-92 – 60
	Хвосты	85,9	1,12	67,3
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,43	100

Таблица 2. Показатели флотации хвостов технологии для обогащения сурьмяной руды с использованием известных режимов окисленной флотации

Номер опыта	Наименование продукта	Выход, %	Содержание сурьмы, %	Извлечение сурьмы, %	Реагентный режим, расход реагентов на 1 т, г
1	Концентрат основной флотации	4,2	2,65	7,5	Основная флотация, t = 10 мин, KMnO₄ – 120, Pb (NO₃)₂ – 150, БКК – 100, Т-92 – 60. Окисленная флотация t = 10 мин, FeSO₄– 500, БКК – 50, Ж. ст. – 800, олеиновая кислота –300+100, Т-92 – 30
	Концентрат окисленной флотации, в т.ч:	6,4	2,63	7,6
	концентрат перечистки	0,2	5,81	0,8
	промпродукт перечистки	6,2	1,64	6,8
	Хвосты флотации	89,4	1,41	84,9
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,49	100
2	Концентрат основной флотации	4,3	2,65	7,6	Основная флотация, t = 10 мин, KMnO₄ – 120, Pb(NO₃)₂ – 150, БКК – 100, Т-92 – 60. Окисленная флотация, t = 10 мин, FeSO₄– 500, БКК – 50, олеиновая кислота – 300, трансформаторное масло – 80, Т-92 – 30
	Концентрат окисленной флотации, в т.ч:	26,5	1,81	32
	концентрат перечистки	7,6	1,91	9,7
	промпродукт перечистки	18,9	1,77	22,3
	Хвосты флотации	69,2	1,31	60,4
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,5	100
3	Концентрат основной флотации	4,6	2,71	8,4	Основная флотация, t = 10 мин, KMnO₄ – 120, Pb(NO₃)₂ – 150, БКК – 100, ДМДК – 100, Т-92 – 60. Окисленная флотация, t = 10 мин, керосин – 200, Р-12 – 200, Р-8 – 10, Т-92 – 30
	Концентрат окисленной флотации	5,9	1,98	7,9
	Хвосты флотации	89,6	1,38	83,7
	Исходный: хвосты сульфидной флотации (по балансу)	100	1,48	100
4	Концентрат основной флотации	5,8	2,47	9,6	Основная флотация, t = 10 мин, KMnO₄ – 120, Pb(NO₃)₂ – 150, БКК – 100, ДМДК – 100, Т-92 – 60. Окисленная флотация, t = 10 мин, трансформаторное масло – 200, Р-12 – 200, Р-10 – 10, Т-92 – 30
	Концентрат окисленной флотации	6,2	1,85	7,7
	Хвосты флотации	88	1,4	82,7
	Исходный: хвосты (по балансу)	100	1,49	100

Таблица 3. Показатели флотации окисленной сурьмы в оптимальных режимах с применением нового комплексного реагента-собирателя КС_S_b

Наименование продуктов	Выход, %			Содержание Sb, %	Извлечение сурьмы, %
Наименование продуктов	По операции окисленной флотации	от питания флотации	от исходной руды	Содержание Sb, %	по операции окисленной флотации	от питания флотации	от исходной руды
Концентрат сульфидной флотации, в т.ч.:		23,7	6,1	29,0		79,4	51,5
основной		17,5	4,5	37,7		76,2	49,4
контрольной		6,2	1,6	4,53		3,2	2,1
Хвосты сульфидной флотации	100,0	76,3	19,6	2,33	100,0	20,6	13,4
Концентрат окисленной флотации, в т.ч.:	32,0	24,4	6,3	5,03	68,9	14,2	9,2
концентрат II перечистки	5,5	4,2	1,1	19,8	46,6	9,6	6,2
промпродукт I перечистки	20,5	15,6	4,0	1,59	14,1	2,9	1,9
промпродукт II перечистки	6,0	4,6	1,2	3,13	8,2	1,7	1,1
Хвосты окисленной флотации	68,0	51,9	13,3	1,07	31,1	6,4	4,2
Исходное питание флотации		100,0	25,7	8,65		100,0	64,9

Из всех проверенных реагентных режимов обращает на себя внимание режим с использованием КС_S_b (опыт 7, табл. 1): извлечение в черновой концентрат составило 32,7 % при содержании сурьмы 3,15 %, содержание сурьмы в хвостах флотации снизилось до 1,12 % против 1,42 %.

Далее была проведена серия опытов с реагентом КС_S_b для оптимизации процесса флотации. В результате исследований по флотационному обогащению руды месторождения Жипхоша выяснилось, что с использованием в окисленном цикле флотации комплексного реагента КС_S_b технологическое извлечение ценного компонента возможно повысить на 9,1 % при качестве концентрата 15,1 % (табл. 3). Результаты исследований с использованием комплексного реагента КС_S_b рекомендуется использовать при разработке технологии обогащения смешанных и окисленных сурьмяных руд других месторождений (Илинское, Сарылахское, Удерейское и др.).

Заключение

При изучении литературных источников по обогащению сурьмы выяснилось, что основной проблемой при обогащении металла является извлечение окисленных форм сурьмы, из-за чего потери по извлечению составляют до 40 % в зависимости от месторождения. В данной статье определен факт повышения извлечения сурьмы за счет доизвлечения окисленных форм металла при достаточно хорошем качестве концентрата 15,1 %, который можно смешивать с сульфидным концентратом и реализовывать на перерабатывающие заводы под маркой КСУФ-3.

Стоит отметить, что ранее такого качества достигали только после доводки окисленного концентрата, но при этом возрастали потери сурьмы за счет сокращения выхода концентрата и, следовательно, происходило падение извлечения металла в товарный продукт.

На основании проведенных исследований работы будут продолжаться в направлении оптимизации процесса флотации окисленных форм сурьмы с целью повышения извлечения и качества концентратов.

Список использованной литературы:

Гольман А.М., Чантурия В.А. Новые процессы в комбинированных схемах обогащения полезных ископаемых. М.: Наука, 1989. 210 с.
Solozhenkin P.M., Alekseev A.N. Innovative processing and hydrometallurgical treatment methods for complex antimony ores and concentrates. Part I // Journal of Mining Science. 2010. Vol. 46. № 2. P. 203–209.
Баранова Т.В., Соловьева Л.С. Обогащение руд процессом тяжелосредной сепарации // Золотодобыча. 2008. № 118. [Электронный ресурс]. URL: https://zolotodb.ru/article/10091 (10.09.2019).
Xiao Liping, Liao Pinjun, Hu Weibai. Activation of Cu2+ ions on the flotation of fine antimony oxides. Journal of Cent.-South Institute of Mining and Metallurgy. 1985.
Орел М.А., Розенфельд С.Ш. Обогащение комплексных ртутно-сурьмяно-флюоритовых руд // Комплексная переработка полиметаллических руд. М.: Металлургия, 1965. С. 12–14.
Васильев В.Г. Сурьмяные оруденения Восточного Забайкалья // Новый век – Новые открытия: материалы Межрегион. конф., посвящ. 40-летию Забайкальского комплексного научно-исследовательского института). Чита: Изд-во ЧТГУ, 2001. С. 65–76.
Пендин А.А., Леонтьевская П.К., Казак А.С. Структурные характеристики водных растворов одноосновных кислот и щелочей // Журнал физической химии. 1996. Т. 70. № 11. С. 1965–1970.
Соложенкин П.М., Зинченко З.И. Обогащение сурьмяных руд. М.: Наука, 1985. 179 с.
Матвеева Т.Н., Громова Н.К., Ланцова Л.Б. Влияние таннина на адсорбцию комбинированного собирателя и флотацию стибнита и арсенопирита из комплексных руд // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017. № 6. С. 155–162.
Мязин В.П. Флотационное обогащение и металлургия сурьмяных руд: монография. Чита: Изд-во ЧТГУ, 2015. 156 с.

"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 6 (283), ИЮНЬ 2022 ГОДА

Войти в учетную запись