пїњ

ќ —ѕќ—ќЅј’ ѕќ¬џЎ≈Ќ»я Ё‘‘≈ “»¬Ќќ—“» ќЅќ√јў≈Ќ»я ¬ –јѕЋ≈ЌЌџ’ ћ≈ƒЌќ-Ќ» ≈Ћ≈¬џ’ –”ƒ

© ».∆. Ѕунин, ».ј. ’абарова, “.¬. Ќедосекина, ¬.¬. √етман, 2009
».∆. Ѕунин, ».ј. ’абарова, “.¬. Ќедосекина,
¬.¬. √етман
ќ —ѕќ—ќЅј’ ѕќ¬џЎ≈Ќ»я Ё‘‘≈ “»¬Ќќ—“» ќЅќ√јў≈Ќ»я ¬ –јѕЋ≈ЌЌџ’ ћ≈ƒЌќ-Ќ» ≈Ћ≈¬џ’ –”ƒ*
ѕредставлены результаты экспериментальных исследований вли€ни€ наносе-кундных электромагнитных импульсов на изменение поверхностных свойств пирротина, и поиска оптимального сочетани€ энергетических воздействий и флотационных реагентов, обеспечивающих повышение извлечени€ металлов из вкрапленных медно-никелевых руд.
 лючевые слова: наносекундные электромагнитные импульсы, вкрапленные медно-никелевые руды, пирротин, пентландит, тионокарбамат, ксантогенат.
~ѕ крапленные медно-никелевые руды Ќорильского про-
-я-ћ мышленного района (Ќѕ–), при сложившейс€ и прогнозируемой конъюнктуре рынка, €вл€ютс€ высокоценным сырьем, запасы которого многократно превосход€т запасы богатых и медистых руд. ¬ перспективе этот тип руды постепенно станет основным источником производства цветных и, особенно - драгоценных металлов.
¬о вкрапленных медно-никелевых рудах Ќорильского месторождени€ относительно высокое (по отношению к никелю) содержание металлов платиновой группы (ћ1II ). ѕоэтому при постановке исследовательских работ по совершенствованию технологии обогащени€ данного типа руд, нар€ду с решением проблем по повышению извлечени€ цветных металлов (никел€ и меди), особое внимание удел€етс€ повышению извлечени€ металлов платиновой группы. „асть ћѕ√ находитс€ в виде собственных минеральных форм и интерметаллических соединений, обладающих низкой флотационной активностью по сравнению с сульфидами при использовании стандартных реагентов, вследствие чего они тер€ютс€ в хвостах флотации. ƒл€ повышени€ извлечени€ ћѕ√ из вкрапленных руд целесообразно как применение собирателей, улучшающих
*–абота выполнена при поддержке гранта ѕрезидента –‘ ЂЌаучна€ школа акад. ¬.ј. „антури€ї є ЌЎ-4918.2006.5 и –‘‘» (грант є 08-05-00244-а).
флотируемость собственно минеральных форм драгоценных металлов, так и режимов, которые способствовали бы наиболее полному извлечению всей совокупности сульфидов, не вызыва€ нарушений в дальнейшем процессе селекции.
¬ работе представлены результаты экспериментальных исследований вли€ни€ мощных наносекундных электромагнитных импульсов (ћЁћ») на изменение состава поверхности, физикохимических и флотационных свойств пирротина, и поиска оптимального сочетани€ энергетических воздействий и флотационных реагентов, обеспечивающих повышение извлечени€ металлов из вкрапленных медно-никелевых руд.
ƒл€ повышени€ контрастности флотационных свойств сульфидных минералов перспективно применение предварительных энергетических воздействий, вызывающих изменение химического и фазового состава минеральных частиц и формирование поверхностных новообразований.
Ќовый высокоэффективный метод дезинтеграции и вскрыти€ упорных благороднометальных руд [1, 2], основанный на использовании нетеплового воздействи€ мощных наносекундных электромагнитных импульсов (ћЁћ»), используетс€ дл€ направленного модифицировани€ исходной структуры поверхности, изменени€ химического и фазового состава приповерхностного сло€ сульфидов.
¬ качестве собирателей испытано сочетание неионогенных собирателей класса тионокарбаматов, которые известны как эффективные собиратели медных минералов, селективные по отношению к сульфидам железа, в частности, пирита и пирротина. ќднако, установлено, что при использовании сочетани€ тионокарбамата с ксантогенатом в определенном пор€дке и пропорции, на 5-15 % возрастает выход, как минерала меди - халькопирита, так и сульфидов железа - пирита пирротина.
–азработанный реагентный режим флотации испытан на пробе вкрапленной медно-никелевой руды после предварительного нано-секундного импульсного воздействи€.
ќбразцы и методики исследований
Ёкспериментальна€ часть работы включала:
- изучение вли€ни€ наносекундного импульсного воздействи€ на флотацию сульфидов и вкрапленной медно-никелевой руды Ќо-
рильского региона, на раскрываемость сростков рудных минералов вкрапленной медно-никелевой руды, а также исследование изменени€ фазового состава поверхности пирротина и его химической активности методами экстракционно-фотометрического, фотометрического, колориметрического анализа, сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа;
- исследование вли€ни€ сочетани€ реагентов-собирателей на флотацию чистых минералов, адсорбцию реагентов и определение их прочности закреплени€ на минерале и флотацию вкрапленной медно-никелевой руды Ќорильского региона после предварительного импульсного воздействи€.
»сследовани€ изменени€ физико-химических и флотационных свойств сульфидных минералов в зависимости от условий и параметров высокоимпульсной обработки проводили на порошкообразных образцах пирротина, выделенного из медно-никелевой пирротинсодержащей руды Ќорильского региона ^е 49,75 %; —и 2,98 %; є 4,4 %), пентландит-пирротиновой пробе ^е 42,9 %; —и 4,7 %; є 16,3 %) и на вкрапленной медно-никелевой руде ^е 11,5 %; —и 0,88 %; є 0,46 %). ѕорошкообразные навески минералов в сухом и увлажненном состо€ни€х (с различным рЌ среды) обрабатывали на лабораторной установке в »ѕ ќЌ –јЌ серией наносекундных электромагнитных импульсов с длительностью импульса 1-5 нс, амплитудой напр€женности электрической компоненты пол€ ~ 107 ¬/м, частотой повторени€ импульсов 100 √ц, диапазон изменени€ общего числа импульсов 103 - 104 имп.
–езультаты и их обсуждение
— применением современных методов растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа (SEM/EDX) были изучены размеры, морфологи€, элементный состав новообразований на минеральной поверхности пирротина. –езультаты SEM/EDX исследований частиц пирротина свидетельствуют о по€влении множественных дефектов и новообразований на минеральной поверхности под воздействием наносекундной электромагнитной импульсной обработки (рис. 1, а, 1, б). Ќа рентгеновском спектре поверхности (рис. 1, в), приуроченном к области локализации таких дефектов, помимо пиков интенсивности, соответствующих Fe, є, —и и S, прослеживаетс€ четкий пик, соответствующий кислороду, что может
–ис. 1. ¬ли€ние ћЁћ» на химический состав поверхности пирротина: новые фазы типа гидроксидов железа, отраженные электроны (а), (б); рентгеновский спектр от них (в)
свидетельствовать о по€влении участков (новообразований) окислов железа и сульфатов. ƒанные, полученные с помощью рентгеновского микроанализатора, согласуютс€ с результатами, полученными при химическом анализе состава поверхности и исследовании гидрофоб-ности минеральных порошков и их суспензий после воздействи€ ћЁћ» в этом же режиме.
–анее было установлено [3], что флотоактивность мономине-ральных фракций пирротина зависит от интенсивности предварительного высокоимпульсного воздействи€. ¬ области малой интенсивности импульсного воздействи€ (103 имп) наблюдаетс€ снижение флотируемости минерала, что, очевидно, св€зано с образованием пленки труднорастворимых оксидов железа со сложной морфологией (рис. 1). ќбразование оксидов железа обусловлено как за счет непосредственного вли€ни€ высокоэнергетических воздействий на поверхность сульфида, так и возможного образовани€ и воздействи€ озона при радиолизе водной фазы. Ќаиболее существенное повышение флотируемости пирротина наблюдалось после воздействи€ 104 имп и св€зано, очевидно, с гидрофобиза-цией поверхности за счет образовавшейс€ серы. Ёто важно в процессе коллективной флотации дл€ повышени€ извлечени€ сульфидов.
¬ результате сравнительного анализа флотируемости пирротина и пентландита, обработанных наносекундными импульсами, было установлено [3], что оптимальный режим обработки (103 имп), при котором возможно улучшение флотационного разделени€ сульфидных минералов.
ѕовысить извлечение всех сульфидов в коллективный концентрат позвол€ет применение сочетани€ тионокарбамата и бутилового ксантогената. Ќеионогенные собиратели класса тионокарбама-тов (или тиокарбаматов), про€вл€€ высокие собирательные способности по отношению к медным минералам, слабо флотируют сульфиды железа, в частности пирит и пирротин. –анее [4, 5] было установлено, что при флотации мономинеральных разностей пирита, халькопирита и пирротина при использовании сочетани€ »“  (изопропилметилтионокарбамата) с бутиловым ксантогенатом (Ѕ с) про€вл€етс€ синергетический эффект, заключающийс€ в существенном повышении извлечени€ сульфидов по сравнению с флотацией одним ксантогенатом.
 онцентраци€ Ѕ с, мг/л
–ис. 2. ‘лотируемость мономинеральной разности пирротина бути
»сследовани€, выполненные с использованием мономине-ральных разностей пирротина и халькопирита, показали, что при контактировании минерала сначала с неионогенным собирателем -»“ , а затем с ионогенным собирателем - Ѕ с, извлечение пирротина повышаетс€ на 25-35 %, а халькопирита на 8 % по сравнению с результатами, полученными при флотации одним ксантогенатом. ѕри одновременной подаче »“  с Ѕ с и при подаче »“  после Ѕ с эффект повышени€ извлечени€ от использовани€ тионокарба-мата исчезает.
јналогичный эффект наблюдалс€ при флотации чистого пирротина (рис. 2). ¬ этих опытах минерал сначала контактировали в течение 1 минуты с »“  при концентрации 2 мг/л, а затем подавали Ѕ с. — увеличением концентрации Ѕ с извлечение пирротина возрастает, причем при всех концентраци€х Ѕ с в опытах, где использовали сочетание его с »“ , выход пирротина был на 25-35 % выше, чем в опытах без »“ .
»зучение процессов адсорбции собирателей на поверхности пирротина и десорбции их с минералов при промывке водой пока-
зали, что, »“ , закрепившийс€ на пирротине в отсутствии ксанто-гената, практически полностью (на 85 %) отмываетс€ водой. “ак же легко отмываетс€ тионокарбамат, адсорбировавшийс€ на пирротине после ксантогената. ѕри перемешивании пирротина с раствором, содержащим одновременно оба собирател€, прочность закреплени€ »“  существенно повышаетс€. ¬ этом случае в результате трехкратной промывки десорбируетс€ лишь 34,6 % от первоначально закрепившегос€ количества »“ . » совсем не десорбируетс€ тионокарбамат с минерала, обработанного сначала »“ , а затем ксантогенатом. ќчевидно, повышение прочности закреплени€ тионо-карбамата в этих услови€х и €вл€етс€ причиной возрастани€ флоти-руемости сульфидных минералов при сочетании »“  с ксантогенатом.
–езультаты, полученные при флотации мономинеральных разностей минералов, были исследованы при флотации вкрапленной руды Ќорильского региона после предварительного импульсного воздействи€. ¬ качестве собирателей использовали сочетание Z-200 (изопропилэтилтионокарбамат) с Ѕ с, дл€ сравнени€ проводили флотацию с реагентом ƒѕ-4 (малорастворимый сульфонат кальци€). ‘лотацию проводили методом фракционного съема пенного продукта через определенный промежуток времени как показано на рис. 3.
ѕосле воздействи€ 6-103 импульсов при флотации с ƒѕ-4 и Ѕ с увеличиваетс€ извлечение меди в концентрат на 4,2 %. ѕри использовании сочетани€ Z-200 с Ѕ  - увеличиваетс€ извлечение меди на 2,6 % и никел€ - на 1,7 % по сравнению с опытом без предварительного импульсного воздействи€.
ѕосле воздействи€ 3-103 импульсов извлечение никел€ при флотации с ƒѕ-4 и Ѕ с снижаетс€ на 3,6 %, а при сочетании реагентов Z-200 с Ѕ с увеличиваетс€ на 4,1 %.
ќценка раскрыти€ сростков рудных минералов шихты. »з материала шихты вкрапленных и медистых руд, предварительно обогащенного в т€желых средах, изготавливали аншлифы дл€ минералогического анализа, которые изучали методом анализа изображений с использованием приборно-аналитического комплекса ЂOlympus - Analysisї.
–езультаты измерений приведены на рис. 4. ¬ результате элек-троимпульсного воздействи€ 3-103 имп и операций Ђдодраблива-ни€-измельчени€ї гранулометрическа€ характеристика частиц сро-
стков претерпела изменение (рис. 4). ѕроизошло разрушение более крупных сростков на отдельные фрагменты.
Ѕутиловый аэрофлот 5 г/т —обиратели: ќп. 1 ƒѕ-4 5 г/т, Ѕ х 10 г/т ќп.2 Ѕ х 5 г/т, г-200 2 г/т
ћ»Ѕ  10 г/т
1-€ основна€ флотаци€
5 мин
Т ' ≥ концентрат 1
и
2-€ основна€ флотаци€
—обиратели: ќп. 1 ƒѕ-4 5 г/т
ќп.2 Ѕ х 5 г/т, г-200 2 г/т
ћ»Ѕ  5 г/т
5 мин
концентрат 2
»
3-€ основна€ флотаци€
—обиратели: ќп.1 ƒѕ-4 10 г/т
ќп.2 Ѕ х 5 г/т, г-200 2 г/т
ћ»Ѕ  5 г/т
5 мин
концентрат 3
–ис. 3. “ехнологическа€ схема флотации вкрапленной медно-никелевой руды Ќорильского региона ловьш ксантогенатом (1) и сочетанием »“  с ксантогенатом (2)
 ласс крупности, мм
без ћЁћ»
с ћЁћ»
–ис. 4. ¬ли€ние обработки ћЁћ» (3103 имп) и последующего измельчени€ на гранулометрический состав зерен-сростков в концентрате, выделенного из шихты вкрапленных и медистых руд
Ќаиболее заметно уменьшение количества сростков класса крупности -0,05+0,07 мм (на 9 %), а также увеличение количества более мелких сростков размером -0,01+0,03 мм (на 12 %). ¬ целом можно отметить, что в образце после электроимпульсной обработки и измельчени€ уменьшаетс€ число сростков с незначительным количеством (до 10 %) и число сростков с преобладающим количеством (70-90 %) сульфидов.
¬ результате проведенных исследований получены следующие результаты:
Ќетепловое воздействие наносекундных ћЁћ» €вл€етс€ эффективным средством направленной модификации поверхности железосодержащих сульфидов, повышающим контрастность их физико-химических и флотационных свойств. Ќа примере пирротина показано, что при выборе параметров и условий воздействи€ мощных электромагнитных импульсов на сульфидсодержащее минеральное сырье перед флотационным обогащением необходимо учитывать изменение химического состава, сорбционных свойств, гидрофобности поверхности и флотируе-мости минералов. ¬ы€влен оптимальный режим обработки пир-
ротина и пенландита (103 имп), при котором улучшаетс€ флотационное разделение минералов (до 40%).
ѕрименение сочетани€ »“  с Ѕ с при флотации чистых минералов способствует повышению выхода пирита на 15%, пирротина
- на 25-30 % и халькопирита - на 7-14% по сравнению с результатами, полученными при флотации с одним Ѕ с.
ѕредварительное импульсное воздействие на продукты перед флотационным обогащением и применение сочетани€ тионокарба-мата с бутиловым ксантогенатом может быть эффективным методом повышени€ показателей обогащени€ вкрапленных медноникелевых руд. ѕрименение сочетани€ данных реагентов при флотации вкрапленной медно-никеле-вой руды Ќорильского региона после предварительного импульсного воздействи€ позвол€ет повысить извлечение меди и никел€ в коллективный концентрат на 2-3 % при сохранении качества концентрата по сравнению с результатами, полученными по стандартному режиму (с ƒѕ-4).
јвторы выражают свою благодарность академику –јЌ ¬.ј. „антури€ за полезные замечани€.
------------------------------------------- —ѕ»—ќ  Ћ»“≈–ј“”–џ
1. „антури€ ¬.ј., √ул€ев ё.¬., Ћунин ¬.ƒ., Ѕунин ».∆., „ерепенин ¬.ј.. ¬довин ¬.ј.,  орженевский ј.¬. ¬скрытие упорных золотосодержащих руд при воздействии мощных электромагнитных импульсов // ƒоклады јкадемии наук. 1999. “ом. 366. є 5. —. 680 - 683.
2.„антури€ ¬.ј., Ѕунин ».∆. Ќетрадиционные высоко-энергетические методы дезинтеграции и вскрыти€ тонкодисперсных минеральных комплексов // ‘изико-технические проблемы обогащени€ полезных ископаемых. 2007. є 3. C. 107 -128.
3. „антури€ ¬.ј., »ванова “.ј., ’абарова ».ј., –€занцева ћ.¬. ¬ли€ние озона при воздействии наносекундными электромагнитными импульсами на физикохимические и флотационные свойства поверхности пирротина // ‘изикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых, 2007, є 1, —. 91-99.
4.Chanturiya V.A., Nedosekina T.V., Matveyeva T.N., Ivanova T.A. New reagents and reagent modes for flotation of Cu-Ni-Pt ores of Russia. /Proceeding of the XXIII International Mineral Processing Congress. Publishing by PROMED ADVERTISING AGENCY. Istanbul. Turkey. 2006. - Volume 1. - –.683-688.
5.Ќедосекина “.¬., —тепанова ¬.¬. »зучение флотационного действи€ сочетани€ реагентов-собирателей. Уќбогащение руд: II ¬сероссийска€ школа-семинар молодых ученых, посв€щенна€ 75-летию со дн€ рождени€ чл.-кор. –јЌ —.Ѕ. ЋеоноваФ. - »ркутск: »зд-во »р√“”, 2006. - —.40-44. шгЋ
The paper presents the results of experimental investigations of the effect by nanosecond electromagnetic pulses on change of surface properties ofpyrrhotite, and search of optimal combination of energetic treatment andflotation reactants providing increase of metal extraction from disseminated copper-nickel ores.
Key words: nanosecond electromagnetic impulses, disseminated copper-nickel ores, pyrrhotine, pentlandite, thionocarbamate, xanthogenate.
Ч  оротко об авторах --------------------------------------------------------
Ѕунин ».∆. - ведущий научный сотрудник ”–јЌ »ѕ ќЌ –јЌ, bunin_i@mail.ru,
’абарова ».ј. - младший научных сотрудник ”–јЌ »ѕ ќЌ –јЌ, xabosi@mail.ru,
Ќедосекина “.¬. - старший научный сотрудник ”–јЌ »ѕ ќЌ –јЌ, тел.: (495)3608960, факс (495)3608960,
√етман ¬.¬. - научных сотрудник ”–јЌ »ѕ ќЌ –јЌ viktoriki. v@gmail. com.

пїњ