SE460832B - Foerfarande foer flotation av komplexa metallfoereningar - Google Patents

Description

.I WNIWHwVWw-vwn i y-uíw rl 460 832 har man försökt inverka på malmens egenskaper genom att reducera oxiaeraa malm med hjälp av elektricitet vid förbehananng av mal- men .

Vidare känner man från US-patentskriften 3 883 421 ett förfarande för flotation av malm och återvinning av däri förekommande värde- 'fulla produkter genom att hålla den i flotationscellen mätta redox-potentialen i ett visst, förutbestämt värde. Värdet påver- kas genom att ändra på mängden av till cellen inmatade kemikalier, såsom mängden av sulfid och xantat, allt eftersom den mätta poten- _ tialen tenderar att ändrasfrån det förutbestämda värdet.

Med ifrågavarande förfarande uppnås dock ingen fördel, om det gäller en komplexmalm, för genom att välja i förväg en bestämd redox-potential och tillsätta samlare-och möjligen också andra kemikalier fastnar samlaren lika bra på det ena som på det andra mineralets yta, emedan man vid reglering av potentialen måste gå genom ett sådant område, där ytföreningarna av båda mineralierna och samlaren är stabila. En stabil förening avlägsnar sig inte lätt från ytan, varutöver den ännu lätt stabiliserar sig med emulsion och med en oxiderad form av samlaren. I ifrågavarande förfarande använder man inte en direkt haltmätning av samlaren från slammet, varför det vid ifrågavarande potentialreglering alltid bildas oxiderade, knapplösliga former av samlaren. Emedan man i förfarandet mäter_redox1potentialen, vilket betyder en ose- lektiv mätning t.ex. med en Pt-elektrod och emedan samlarens haltkontroll sker genom att följa anrikningens kvalitet, är sam- larens haltvariation mycket stor, av vilket följer en riklig fö- rekomst av samlarens oxiderade former, såsom t.ex. dixantogen, och ett dåligt flotationsresultat. Ändamålet med denna uppfinning är att åstadkomma ett förfarande, med hjälp av vilket separeringen sker verkligen optimalt, och med hjälp av vilket olika värdefulla ämnesdelar kan separeras var för i- _...ter“_,.,.i_.__.._..,_.,.-1...,.,K,.____,_ 460 832 sig eller med hjälp av vilket man i'de flesta fall kan återvinna 'alla_mineralierna genom en samflotation, om så önskas. Ytterligare är det enkelt att med hjälp av förfarandet enligt uppfinningen förhindra bildningen av sådana föreningar, som har en ofördelak- tig verkan på separeringsprocessen. Allt detta har åstadkommits med förfarandet, vars huvudsakliga kännetecknande drag framlagts i bifogade patentkrav.

Uppfinningens grundtanke är, att man har märkt, att samlarens fäs- tande på ytan av mineralierna helt sker enligt naturens lagar, vilket kan befinnas med elektrokemiska förfaranden. Man kan förmå samlaren att fästa sig på mineralets yta och igen att avlägsna sig därifrån genom att ändra på systemets elektrokemiska potential och/eller samlarens halt; varutöver saken påverkas också t.ex. av flotationslösningens pH. Då en komplexmalm är i fråga är det viktigt att känna till fästningsförhållandena dvs. situationen, då samlaren bildar en stabil fas med varje mineral som skall återvinnas, för genom att känna till förhållandena och genom att kontrollera dem kan varje värdefullt mineral separeras specifikt från systemet.

För varje element och dess förening kan experimentellt uträknas ett sådant område i potential-(temperatur)-pH-H20+systemet, i vilket den kemiska ytföreningen mellan' elementet och samlarrea- gensen är stabil dvs. just det område vid vilket ifrågavarande elementets separering specifikt genom flotation lyckas bäst.

Principen av ett dylikt diagram av sk. Pourbaix-typ har framförts i figur 8.

Beträffande flotationens lyckande är det inte av stor betydelse i vilken form elementet förekommer. Om elementet är i kornform, kan' det floteras vare sig det ärii form av sulfid, oxid, karbonat eller silikat, eftersom uppkomsten av den ovannämnda stabila ytföreningen är i detta avseende avgörande. , ,. ...www »www vw." Uwñfiïvq» :ma «I». ~=<~I,w , y___ , , _ V V 460 832 4 I praktiken utförs komplexmalmernas flotation så, att potentialen är i början sådan, att samlaren är helt i lösningen dvs. man går från katodiskt område mot anodiskt. Den första flotationen utförs för återvinning av det första mineralet på ett sådant potential- och samlarens haltområde, att samlare har fastnat bara på det önskade mineralets yta och en stabil ytförening har bildats mel- lan samlaren och mineralet bara för det önskade mineralet. Det andra skedet i flotationen bildas av flotationen av det andra önskade mineralet, varvid potentialen har ändrats vidare mot den anodiska sidan. Härvid är det huvudsakliga återvunna mineralet ett annat mineral än i den första flotationen, och då är ytföref ningarna av detta mineral stabila. Det är klart, att i den andra flotation återvinns i regel också en del av mineralet, som inte återvunnits i den första flotationen. Man kan naturligtvis ännu utföra en eller flera flotationer igen vid ett nytt potential- samlarhalt(pH)-område, varvid igen ett annat mineral återvinns.

Såsom framgår av beskrivningen av den senare beskrivna figuren 8, kan mineralierna i de flesta fall också samfloteras, för i diag- rammen finns också i allmänhet ett område, där alla mineralierna bildar stabila ytföreningar.

En mycket väsentlig faktor för en lyckad användning av systemet är, att man noga känner till och har kontroll över samlarens mängd, varför-samlarens haltkontroll måste vara noggran och se- Ü: lektiv och den måste alltså ske direkt i slammet¿ V I Genom att känna till stabilitetsområden för föreningarna mellan varje element och den använda samlarreagensen kan cementeringar (t.ex. Cu-aktivering), med knapplösliga föreningar utförda akti- veringar eller passiveringar (tryckningar) utnyttjas helt kontrol- lerat. Höjningen av temperaturen eller något annat processtek- niskt regleringssystem är ägnade att förbättra förfarandets re- sultat, men dessa måste överläggas skilt för varje flotationsfall. 460 832 Viktigt är, att mätningen av potentialen och pH:n samt i det för- delaktigaste fallet av samlarens halt är kontinuerligt under flo- tationsprocessen. Fastän regleringen av potentialen ofta kan utföras med lösliga joner genom elektrokemisk kontroll och regle- ring, har det visat sig, att i de mest komplicerade fall lyckas den direkta elektrokemiska regleringen och den direkta elektroke- miska kontrollen av flotationsförhållandena alltid och säkert. En orsak till detta är, att när man använder t.ex. luft för reglering av potentialen, bildas för olika partiklar en olik potential (t.ex. uppkomsten av reduktionsprodukten HZO2 och dess reak- tioner).

. Flotationen eller åtminstone förbehandlingen och förberedningen utförs i elektrolyscellen, där de önskade förhållandena regleras för arbetselektroden. Det är vanligen befogat att för avlägsnande av störningar placera motelektroden bakom diafragman. Själva cellkonstruktionen kan förverkligas på många sätt genom t.ex. i anknytning till redan i användning varande förberedare eller flo- tationsceller. Det har konstaterats att de för flotation erforder- liga förhållandena kan i mera komplicerade fall och också annars praktiskt åstadkommas genom att förena den nu beskrivna potential- samlarregleringen (pH-regleringen) redan med malmens sönderdel- ningsskeden, där ny ren yta bildas. Viktigt är, att slammet som floteras kommer direkt eller genom lösliga joner möjligast effek- tivt i beröring med elektrodernas yta. Detta betyder att den möj- liga potentialskillnaden från en partikel till en annan härvid blir möjligast liten. Arbetselektroden kan vara en två- eller tredimensionell allmänt känd lösning, såsom en nät- eller en pul- verelektrod. En vid experimenten använd lösning var att använda en tredimensionell elektrod, t.ex. en grafitpulver-, metallpulver- osv. elektrod, varvid kornen som bildar elektroden är större än kornen av slammet som floteras. Också användning av en nätelektrod är möjligt. Materialet som skall floteras kan ledas t.ex. genom pumpning genom en tredimensionell elektrod som bestämmer poten- 460 852 6 tialen. Det är fördelaktigt att ansluta till detta system också en kontroll av pH och samlarens halt. Om slammet inte råkade inne- hålla tillräckligt ledsalt, CaSO4 e.dyl., kan till cirkula- tionslösningar tillsättas t}ex. alkali- eller jordalkalisalter.

Ifrågavarande förfarande ger också betydligt bättre möjligheter till att cirkulera processvatten i samband med anrikningen än de nuvarande kända förfarandena.

För att principerna av förfarandet enligt uppfinningen skulle klart framgå, har saken förklarats närmare i det följande under hänvisning till bifogade figurer, i vilka uppfinningens principer framförs grafiskt.

Figur l visar föreningen Cu2S som potential när halten av det som samlare använda kaliumetylxantat varierar, figur 2 visar grafiskt kaliumetylxantatets fastnande på ytan av pentlandit när potentialvärden förändras, figur 3 visar en kurva som liknar den i figuren 2 med CuFeS2- malm, figur 4 visar figurens 3 kurva när samlarens halt är hälften av den i figur 3 använda, figur 5 visar figurens 4 kurva när pH:n avviker från den i figur 4 använda, figur 6 visar figurens 5 kurva, när samlarens halt har höjts till det dubbla jämfört med den i figur 5 använda, figur 7 visar med cykliska strömpotentialkurvor samlarmineral- jämvikten med CuFeS , när samlare inte är närvarande, respektive är närvarande, 460 832 figur 8 visar ett diagram av sk. Pourbaix-typ för tre föreningar av olika mineralier och samlare.

Fastän förfarandet lämpar sig för alla ovannämnda malmer, betrak- tas i det följande närmare reaktioner av två sulfider, Cu2S och CuFeS . När startmaterialet är Cu S, förorsakar dess behand-A ling vid negativa potentialer med avseende på Eh försvinnande av svavel (HS , H28), enär oxideringen förorsakar kopparns över- gång i lösningen eller på ytan av kornet till olika föreningar, såsom t.ex. basiska salter. Då samlaren är närvarande i ett av halterna avhängigt Eh-värde börjar samlaren att fastna på ytan av kornet. Svavlet som frigörs i reaktionen förbinds antingen till « CuS eller bildar i vissa förhållanden elementarsvavel eller des: oxidationsprodukt. Om samlåëens halt är stor och/eller po- i tentialen stiger vidare, börjar samlaren bilda en egen fas i lös- ningen och fastnar samtidigt oselektivt också t.ex. på silikater- nas yta. En följd är en försämring av anrikningens kvalitet och en eventuell nedgång av utvinningen, beroende t.ex. av bildandet av för flotation för tunga flockar. Med större potentialer, utanför metallsamlarföreningens stabilitetsområde, lossnar samlaren och övergår i lösningen eller kan bilda oxiderade former, i vilka den icke-oxiderade samlaren också utlöses. Av det föregående får man en förklarning till den observation, att det är ofta fördelaktigt att mäta slammets potential med samma mineral eller med samma mi- neralier som floteras.

I figuren l syns Cu2S-potentialen när halten av kaliummetyl- xantatet, som använts som samlare, varierar. Som ett andra start- material betraktas CuFeS . I denna förening reagerar först FeS såsom Cu S och den återstående CuS litet senare, beroende på det, att kopparns sulfidföreningar är stabilare än järnets. I detta fall är det närmast CuS som avgör utvinningen av flotatio- gnen. 460 832 Järnet kan bilda FeOOH} Fe(OH)3, Fe-karbonat eller en annan mot- svarande förening på ytan av kornet och ge mera regleringsmöjlig- heter. När FeS reagerar bildas delvis både S och andra svavel- föreningar. Cu-sulfiden reagerar enligt reaktionen CuS + KeX ---> CuEX + S . Elementarsvavlet som uppstår som ett resultat av reaktionen är viktigt med avseende på flotationen. I det optimala fallet kan man klara sig i flotationen endast med hjälp av emul- sioner utan samlare. Härvid kan man med potentialreglering få elementarsvavel att uppstå på ytan av mineralierna, som härvid fungerar som samlare.

På ovan anförda sätt kan man behandla alla sulfider, antimonider, tellurider, arsenider, osv. Potentialen av oxidfaser som inte le- der elektricitet regleras som sulfidernas med hjälp av lösliga jo- ner eller elektriskt t.ex. genom att använda en tredimenšionell í:šïer:šekt:gd. S:š+re::eíin: lägpliñaojoner är t.ex. Fe I, 1 , 1 , . . , , , Cr2+, Ti3+, sulfiter, fosfiteš, ašsenštâr, hydraziner, orga- niâka-Qxideringsmedel, reduceringsmedel, antimoniter, Snz , Sn samt fasta metallpulver, osv. Genom att reglera de ovannämnda jonernas mängd, får man på ytan av den önskade fasen en förening av t.ex. RCQO-Me+-typ. Andra lämpliga föreningar är bl.a. de, i vilka bindningen bildas i stället för eller utöver \\ syre av kväve (amider, imider). För övriga delar tillämpas för- farandet på samma sätt som man gör när man anrikar sulfidmalmer.

Samlarens halt kan bestämmas t.ex med en CuS -AgS -MoS2- x x osv. stabil sulfid- eller oxidelektrod direkt från slammet. Med avseende på förfarandet är det fördelaktigaste fallet då, när 'I man närmar sig flotationområdet från sådana förhållanden, när man beaktar pH, den potentiala ytfasen, osv., vilka garanterar sam- i; larreagensens bästa löslighet. I praktiken är situationen ofta ¶ dylik, när man utgår från ett med avseende på systemet reducerande potentialområde vid tidpunkten då reagensen, som åstadkommer flo- tationen, tillsättes. Enligt uppfinningen är det möjligt attt 'på potentialområdet, där samlaren oxideras och bildar t.ex. di- selektivt flockulera fina partiklar, varvid man går kontrollerat xantagen. På flocket fastnar först partiklarna, som har samlare färdigt på sin yta.

Såsom ovan redan nämndes, har i figur l framlagts föreningens Cu2S potential när halten av kaliummetylxantatet, som använts som samlare, varierar. Må det märkas, att halten av xantat har framförts på en logaritmisk skala. Den horisontala axeln bildas av potentialen jämfört med standardkalomelelektroden.

I figurerna 2-6 har framförts grafiska betecknare som körts för tre skilda malmer på varandra motsvarande sätt, av vilka kan ses halten av kaliumetylxantat i lösningen när potentialen varierar.

Samlarens och pH:s inverkan på betecknare har observerats i_de skilda figurerna. Hinimipunkten i kurvan betyder, att det då finns litet av fri xantat i lösningen, dvs. att xantatet har fastnat på ytan av mineralet. I varje figur har potentialen ändrats Iineariskt lmv/s. I figur 2 har man pentlandit som experi- mentmineral (Ni, Co, Fe) S8 och i de andra figurerna CuFeS2. pH:n och samlarhalten av varje experiment har delgivits i figuren, varav man också kan se, att ändringen av pä och samlarhalten har betydelse för den potential, där flotationen sker under optimala förhållanden.

Figuren 7 framför med cykliska strömpotentialkurvor saken av figu- rerna 2-6 dvs. närmast beteendet av malmen av figurerna 3-6 med en klart större samlarhalt. Kurvan 1 framför experimentet utan xantat och kurvan 2 med xantat. En klar skillnad mellan kurvorna kan ses.

I figuren 8 har framförts, såson ovan redan anförts, ett fasdiag- É ram av sk. Pourbaix~typ, av vilket framgår schematiskt de för» _ f varje mineral uträknade områden, i vilka dess ytföreningar med “w ,. ,,,.. . _,,.,_... ,. ., . .-.~ .na ...N .. _ _ 'i W ' *1 'www/a - ' f~>v wvwflqçwçywu -n .HW '_ ..,,_.. 460 852 v10 samlare är stabila. I figuren har märkts med kryss punkten, där alla tre mineraler kan samfloteras och med rundlar har för sin del märkts punkten på varje minerals stabila område, där mineralet _kan floteras separat från en komplex malm.

Exempel l Oxiderad Au-Cu-Pb-malm floterades. Mineralier som skulle återvin- nas var guld och dess föreningar, Cu2(CO3), Cu2(OH)2, CuFeS , Cu S , CuS, Cu5FeS4 och kalkosit samt PbS och basiska Pb-mineralier. Som en viktšg och besvärlig bikomponent med avseende på flotationen var Fe -föreningarna, såsom FeOOH; Cu-halten av startmaterialet var 0,7 % och guldhalten 5 g/t samt Pb-halten 0,2 %. I flotationen användes som samlare "Aerophine 34l8A", vars halt i vattenfasen hölls vid 20 g/1. Potentialregle- ringen utfördes med natriumsulfid med hjälp av en ' titrator. I början av flotationen reglerades potentialen till ett värde, som var li- tet under -200 mV och detta höjdes med föreskriven hastighet till ett värde, i vilket samlaren inte ännu fastnade på ytan av Pb- mineralet tillräckligt för flotationen. Slammets pH hölls vid värdet 8,5. Kopparutvinningen till första gröna malakitanrikning var 68 %, i vilken anrikning kopparhalten var 6,7 %. Den totala kopparutvinningen i Cu-anrikningen var 81 % och Pbzs totala utvinning i Cu-anrikningen 8 %. Guldhalten i den första anrik- ningen var 38 g/t och utvinningen 76 %. Den totala utvinningen i anrikningen var 92 %. Efter detta höjdes potentialen med 100 mv och samlarens halt i slamlösningen med 15 mg/l. Blyets totala utvinning i Pb-anrikning var 72 % och Cu:s 9 %, medan Pb-halten var 38 %. Motsvarande experiment utfördes också utan samlarens haltreglering under potentialkontroll. Härvid var kopparns utvin- WG;- 460 832 ll ning i den första saman rikningen 31 % och halten där var 3,7 %.

Den totala utvinningen av koppar var 64 % och av Pb 58 %. Guldets utvinning i den första anrikningen var 48 % och den totala utvin- ningen 70 %.

Exempel 2 Flotationsexperimentet utfördes för en malm, vars struktur och renmalning bereder svårigheter i normala flotationsprocesser. Ma- terialet som floterades var en sulfidisk Ni-Cu-malm, i vilken Ni- halten var 0,45 % och kopparhalten 0,2 %; svavelhalten 1,4 %, Mgøhalten 31 % och Fe-halten 9 %. Karakteristiskt för startmate- rialet är, att i malningen uppstår Fe3O -Ni-sulfid-(pentlan- dit-blandkorn och att Mg-silikatet blir mycket finfördelat. För fastämnet utfördes en flotation både enligt teknikens ståndpunkt och enligt detta förfarande. I båda experimenten var slamtätheten % det kända förfarandet 3 minuter. I experimentet enligt denna uppfinning höjdes potentialen från den katodska sidan med avseende på sulfid först till - SO mv och sen till O mv med en vs SCE elektrisk krets så, att xantatets halt i slammets lösning i Cu- flotationen var först 5 mg/l (-50mV) och i Ni-flotationen 60 mg/1 0 mV vs SCE), varvid erhölls separata Cu- och Ni-anrikningar. I jämförelseförfarandet reglerades varken potentialen eller samlar- halten av slamlösningen och där var Ni-utvinningen i den första samanrikningen 45 % och den totala utvinningen 59 %, medan nic- kelhalten var 2,1 %, och Cu-utvinningen respektive 52 % och 66 %.

I experimentet enligt denna uppfinning var Ni-utvinningarna efter den första och andra Ni-flotationen 57 % och 71 % och Ni-halten 2,7 % samt i den första Cu-flotationen var Cu-anrikningens Cu-ut- vinning 76 %iav kopparn i Ni-anrikning. Vidare ficä man med för- farandet enligt uppfinningen en betydligt lägre MgO-halt, spe- ciellt vid upprepning, än i de kända förfarandena.

Den moderna automatiska databehandlingen ger utmärkta möjligheter ,tämmas skilt och på basis av i dataminnet förvarade data kan auto- aeopsšz 12 för automatisering av förfarandet enligt uppfinningen. För varje mineral kan bestämmas ett tlotationsområde såväl med avseende på jämvikt som på kinetik. lnmatningsvärden för flotationen kan bes- matiskt uträknas regleringsvärden för flotationen med beaktande av världsmarknadssituationen, t.ex. priset på metallen som skall för- ädlas och de av vidareförädling fordrade kostnaderna.

*Ii a: s? l i.

Claims (9)

yr .Wv ...mv “wv W mhw vw>lïvyqvy n* ;<_Iwq (* 1D 15 20 25 30 35 I: CD V anodiskt; ß 460 832 PArrNTxRAv

1. Förfarande För Flotation av komplexa metallföreningar och -pulver i avsikten att koncentrera dessa från ett slam, i vilket förfarande systemets elektrokemiska potential och halten av eventuellt använd samlare regleras, k ä n n e t e c k n a t av att för varje grundämne som skall återvinnas från mineralet bestäms ett potential-pH-temperatur-intervall inom vilket grund- ämnets och samlarens ytförening är stabil i ifrågavarande system, potentialen V regleras inom nämnda intervall till flotationspotential från en riktning, i vilken samlaren är helt i lösning och en flotation utföres För samtliga grundämnen som skall återvinnas i den ordning deras nämnda potentialinter- valler är i potentialens regleringsriktning från katodískt område till att även halten av samlaren regleras genom att kontinuerligt mäta samlarens halt direkt från slammet; att för reglering av samlarens koncen- tration används mätning med en Cuâx-, AgSx- eller MoS2-elektrod eller' Vannan lämplig, stabil sulfideller oxidelektrod eller att kända reagenser används för regleringen; och att mineral eller mineraler som skall floteras används för den för reglering av slammets potential behövliga mätningen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att potentialen regleras med en elektrisk strömkrets, genom att tillföra reagens eller en kombination av de förra.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att poten- tialens regleringsreagens är någon av de följande lösliga jonerna: Fe3+, Fe2*, v2*, v3*, Mn3*, Mn7, 02, H2, H202, cr2*, ri3*, sz", sn2*, s Hzoz, H2, suifit, fosfit, arsenit, antimonit, hydrazin eller metaller i elementarform.

4. Förfarande enligt krav 2, k ä nen e t e c k n a t av att för potentialreglering används en tredimensionell pulverelektrod eller kvarn, varvid regleringen utföres redan i Finfördelningssteget genom att mala i n&+ eller 02, slammet mineral, vars yta på grund av malningen är Fri.

5. Förfarande enligt krav h, k ä n n e t e c k n a t av att pulver- elektrodens kornstorlek är större än kornstorleken hos mineralet som Flote- ras och att mineralslammet pumpas via elektroden.

6. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t_ av att för regle- ring av samlarens koncentration används mätning av slammets kemiska poten- tial. A

7. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t utföres utan tillförd samlare, varvid elementarsvavel som uppstått på grund av den använda potentialen och övergått till mineralens yta lik av att Flotationen samlarreagensen fungerar som samlare.

8. Förfarande enligt krav 1, k H n n o t e c k n a t av att flata- 10 15 20 25 30 35 ao i «....Ww.,,...l~w.v«~ _, .l-.wrnh ä" _____._, ,,_\_H,,W_,,WY 460 832 M tionen utföres som en gemensam flotation för alla önskade, i slammet befint- liga mineraler genom att reglera flotationsförhållandena sålunda, att samtliga mineraler som floteraa har inom ifrågavarande intervall stabila yt- Föreningar.

9. förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att poten- tialen regleras avsiktligt till ett område, i vilket_sam1aren oxideras för selektiv flockulering av Finfördelade partiklar, speciellt sådana som redan har samlare på sin yta, på ytan av den oxiderade samlarföreningen.