Оценка влияния композиции металлосодержащих модификаторов с сернистым натрием на селективность флотационного разделения сульфидов меди и цинка

Разработаны наилучшие селективные реагентные режимы для флотации медно-цинковой колчеданной руды одного из месторождений Урала, основанные на применении композиций металлосодержащих реагентов-модификаторов в сочетании с сернистым натрием. Проанализированы наиболее эффективные условия флотации минералов меди и цинка от пирита в коллективном цикле флотации медно-цинковой руды, а также условия для повышения селективного разделения коллективного медно-цинкового концентрата. Оценено влияние композиций реагентов-модификаторов, вводимых в коллективный цикл флотации, на технологические показатели селективной флотации коллективного концентрата. Приведены результаты фракционного анализа флотируемости минералов меди, цинка и железа с учетом кинетики флотации и распределения этих минералов во флотируемый концентрат по фракциям: труднофлотируемой, среднефлотируемой и легкофлотируемой. Используемые композиции реагентов-модификаторов не только подавляли флотацию пирита, но и обеспечивали эффективное разделение минералов меди и цинка в отдельные концентраты. Установлено, что наиболее эффективное влияние на селективность флотационного разделения минералов меди и цинка оказывает дозирование композиции железного купороса и сульфида натрия в коллективную медно-цинковую флотацию в равных долях (50 и 50 г/т). В результате применения данной композиции реагентов получены медно-пиритный концентрат с содержанием меди 12 % при извлечении меди 74,45 % и цинковый концентрат с содержанием цинка 5 % при извлечении 73,68 % от руды. Анализ кинетики флотации показал, что введение указанной смеси реагентов способствует наилучшей скорости флотации меди, обеспечивая максимальное извлечение меди в пенный (медно-пиритный) продукт на уровне 86,74 %.

1. Чантурия В.А., Шадрунова И.В. Технология обогащения медных и медно-цинковых руд Урала. М.: Наука, 2016, 386 с.

2. Kyaw Z.Y., Tiagalieva Z.A., Htet Z.O., Phyo K.K. Improvement of reagent flotation modes of sphalerite and pyrite from deposits of copper-zinc pyrite, polymetallic copper-zinc pyrite and polymetallic ores. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. XXI Conference of PhD Students and Young Scientists (CPSYS 2021) (Wroclaw, Poland, 23—25 June 2021). 2021;942(1):1—8. http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/942/1/012004

3. Herrera-Urbina R., Hanson J.S., Harris G.H., Fuerstenau D.W. Principles and practice of sulphide mineral flotation. In: P.M.J. Gray, G.J. Bowyer, J.F. Castle, D.J. Vaughan, N.A. Warner (Eds.). Sulphide deposits — their origin and processing. Dordrech: Springer, 1990. P. 87—101. https://doi.org/10.1007/978-94-009-0809-3_6

4. Ndoro T.O., Witika L.K. A review of the flotation of copper minerals. International Journal of Sciences: Basic and Applied Research (IJSBAR). 2017;34(2):145—165. https://www.gssrr.org/index.php/JournalOfBasicAndApplied/article/view/7590

5. Chandra A.P., Gerson A.R. A review of the fundamental studies of the copper activation mechanisms for selective flotation ofthe sulfide minerals, sphalerite and pyrite. Advances in Colloid and Interface Science. 2009;145(1-2): 97—110. http://dx.doi.org/10.1016/j.cis.2008.09.001

6. Yang B., Tong X., Lan Z., Cui Y., Xie X. Influence of the interaction between sphalerite and pyrite on the copper activation of sphalerite. Minerals. 2018;8(1):16. http://dx.doi.org/10.3390/min8010016

7. Бочаров В.А., Рыскин М.Я., Поспелов Н.Д. Развитие технологии переработки медно-цинковых руд Урала. Цветные металлы. 1979;(10):105—107. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.04.03

8. Bocharov V., Ignatkina V., Kayumov A., Viduetsky M., Maltsev V. Complex processing of refractory pyrite copper, copper-zinc and polymetallic ores on the basis of flotation and combined technologies. Progress in Materials Science and Engineering. 2018;(12):89—96. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-75340-9_12

9. Мамонов С.В., Дресвянкина Т.П., Зиятдинов С.В., Ершов А.А. Технологические решения переработки медных и медно-цинковых руд колчеданного месторождения Урала. Глобус: геология и бизнес. 2020;(3):140—144. https://www.vnedra.ru/globus/zhurnal-globus-62/

10. Заварухина Е.А., Орехова Н.Н. Влияние дополнительного собирателя на селективность флотационного разделения сульфидов меди и цинка. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(3):305—311. https://giab-online.ru/catalog/11943

11. Zhao Cao, Xumeng Chen, Yongjun Peng. The role of sodium sulfide in the flotation of pyrite depressed in chalcopyrite flotation. Minerals Engineering. 2018;119: 93—98. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2018.01.029

12. Yufan Mu, Yongjun Peng, Lauten R.A. The depression of pyrite in selective flotation by different reagent systems — A literature review. Minerals Engineering. 2016;(96): 143—156. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2016.06.018

13. Aikawa K., Ito M., Orii N., Jeon S., Park I., Haga K., Kamiya T., Takahashi T., Sunada K., Sakakibara T., Ono T., Magwaneng R.S., Hiroyoshi N. Flotation of copper ores with high Cu/Zn ratio: Effects of pyrite on Cu/Zn separation and an efficient method to enhance sphalerite depression. Minerals. 2022;12(9):1103. http://dx.doi.org/10.3390/min12091103

14. Горячев Б.Е., Наинг Лин У, Николаев А.А., Полякова Ю.Н. Особенности влияния катионов меди, цинка и железа на флотируемость пирита одного из медно-цинковых месторождений Урала. Цветные металлы. 2015;(1):12—18. https://www.rudmet.ru/journal/1381/article/23748/

15. Хтет Зо У, Чжо Зай Яа, Горячев Б.Е. Действие композиций из железного, цинкового купоросов и сернистого натрия на флотацию медно-цинковых колчеданных руд. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(12):139—151. https://giab-online.ru/files/Data/2023/12/12_2023_139-151.pdf

16. Хтет Зо У, Чжо Зай Яа, Горячев Б.Е. Роль симплексного планирования эксперимента в совершенствовании прогнозирования и оптимизации составов многокомпонентных систем реагентов-модификаторов при флотации медно-цинковых руд. Проблемы недропользования. 2024;(3):87—98. https://trud.igduran.ru/index.php/psu/article/view/642

17. Хтет Зо У, Чжо Зай Яа, Горячев Б.Е. Моделирование и оптимизация составов трехкомпонентных смесей модификаторов методом симплексного планирования для анализа их влияния на флотацию медно-цинковых колчеданных руд. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024;(8):141—152. https://giab-online.ru/files/Data/2024/8/08_2024_141-152.pdf

18. Бочаров В.А., Агафонова Г.С., Херсонская И.И., Лапшина Г.А., Херсонский М.И., Касьянова Е.Ф., Серебрянников Б.Л., Иванов Н.Ф., Морозов Б.А., Карбовская А.В. Способ флотационного разделения сульфидных медно-цинково-пиритных концентратов, содержащих активированные катионами меди и кальция сульфиды цинка: Патент 2054971 (РФ). 1996. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38031592

19. Кокорин А.М., Лучков Н.В., Смирнов А.О. Способ селективного выделения медных минералов в концентраты при обогащении медно-цинковых пирротинсодержащих руд: Патент 242570 (РФ). 2011. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37475002

20. Зимбовский И.Г. Современные реагенты-собиратели для флотации медно-цинковых сульфидных руд. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013;(5):117—122. https://giab-online.ru/catalog/11943

21. Мамонов С.В., Волкова С.В., Чинова Н.Б., Хисамова А.С., Горайчук П.К. Совершенствование технологии обогащения медно-цинковой руды колчеданного месторождения Уральского типа. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2023;(3):86—96. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2023-3-86-96

22. Зимин А.В., Арустамян М.А., Калинин Е.П., Соловьева Л.М., Немчинова Л.А. Классификация технологических схем флотационного обогащения колчеданных медных и медно-цинковых руд. Горный журнал. 2012;(11):28—33. https://www.rudmet.ru/journal/964/article/15148/

23. Шехирев Д.В. Методика расчета распределения материала по флотируемости. Обогащение руд. 2022;(4):27—34. https://doi.org/10.17580/or.2022.04.05

24. Li Y., Zhao W., Gui X., Zhang X. Flotation kinetics and separation selectivity of coal size fractions. Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2013;49(2):387—395. http://dx.doi.org/10.5277/ppmp130201

25. Goryachev B.E., Nikolaev A.A., Ils’ina E.Yu. Analysis of flotation kinetics of particles with the controllable hydrophobic behavior. Journal of Mining Science. 2010;46:72—77. https://doi.org/10.1007/s10913-010-0010-0

26. Goryachev B.E., Nikolaev A.A. Principles of kinetic “ion” modeling of adsorptive collector layer at the surface of nonferrous heavy metal sulfides. Journal of Mining Science. 2013;49:499—506. https://doi.org/10.1134/S1062739149030180

27. Saroj K.S., Nikkam S., Atul K.V. Performance evaluation of basic flotation kinetic models using advanced statistical techniques. International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2019;39(2):65—87. http://dx.doi.org/10.1080/19392699.2017.1302436

28. Xiangning Bu, Liang Ge, Yale Peng, Cao Ni. Kinetics of flotation. Order of process, rate constant distribution and ultimate recovery. Journal of Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2017;53(1):342—365. http://dx.doi.org/10.5277/ppmp170128