В институте «Гинроникель» приведены опыты по восстановительному селективному обжигу никелевых руд в кипящем слое.
В никелевых рудах часто находятся легко флотируомые шламы магнезиальных силикатов, которые загрязняют концентрат. Для депрессии шламов пустой породы применяют органические депрессоры, например щелочной раствор крахмала, сульфонаты и сульфаты органических веществ, получающихся в целлюлозной промышленности и др. Особенно эффективна карбоксилметилцеллюлоза.
Этиловый ксантогенат можно с успехом применять для извлечения Ni и Со из различных растворов методом ионной флотации. Разработанный метод заключается в осаждении металлов и флотации их ксантогенатных осадков в обычных флотационных аппаратах с небольшими добавками вспенивателя. Присутствующие в водах шламы не ухудшают процесс ионной флотации.
Прогресс регенерации этилового ксантогената из соответствующих солей никеля заключается в обработке ионного продукта водным раствором, щелочи. Степень регенерации зависит от времени перемешивания, температуры процесса и расхода щелочи и при оптимальном режиме составляет 70—80 %.
За последнее время для ряда сульфидных руд нашло применение бактериальное выщелачивание, хотя выполнение процесса оказалось довольно трудной операцией. Приготовление чистой суспензии бактерий с помощью центрифугирования требует много времени и малоэффективно. Поэтому предприняты попытки флотационного выделения бактерий из раствора.
ФЛОТАЦИЯ
Ионная флотация. В настоящее время известны три разновидности флотации: собственно ионная флотация, ионное фракционирование и флотоэкстракция. Пенное фракционирование представляет собой такую разновидность ионной флотации, при которой образуется устойчивая пена. Ее собирают но фракциям, содержащим преимущественно один из извлекаемых компонентов, достигая таким образом селекции различных компонентов раствора или пульпы.
Флотоэкстракцией предлагается называть такую разновидность флотации ионов молекул или коллоидно-дисперсных частиц, при которой извлекаемые компоненты выносятся из объема на поверхность с помощью воздушных пузырьков, а затем последние приходят через слой экстрагента (обычно органические вещества), в которых растворяются извлекаемые из водного раствора соединения.
Сущность ионной флотации в наиболее типичном случае состоит в том, что раствор (или суспензия), содержащий полезный компонент, в значительной мере в диссоциированном на ионы виде выводят реагентом (собирателем), также диссоциированным на ионы. Ионы собирателя должны быть противоположны по знаку ионам, содержащим полезный компонент. В результате их взаимодействия должно образоваться малодиссоциированное соединение, обладающее поверхностной активностью. При таких условиях пропускание воздуха представляет собой такую разновидность ионной флотации, при которой образуется устойчивая пена. Ее собирают но фракциям, содержащим преимущественно одни из извлекаемых компонентов, достигая таким образом селекции различных компонентов раствора или пульпы
Для практического ознакомления с флотацией приводим описание флотации на двух заграничных фабриках. Фирма Tompsonнаходится в Канаде. Она перерабатывает медно-никелевую сульфидную руду (отношение меди к никелю равно 1 : 15), минералы халькопирит, пентландит и никельсодержащий пирротин (соотношение 1 : 2,2). Флотация проводится по следующей схеме:
Руду дробят в две стадии, а измельчение проводят сначала в стержневой мельнице, а затем в галечных мельницах в замкнутом цикле с гидроциклоном. Халькопирит и пентландит переходят в концентрат медно-никелевой флотации, а никельсодержащий пирротин флотируется в процессе никелевой флотации.
Реагентами для медно-никелевой флотации служат амиловый ксантогенат и спиртовой пенообразователь. Для депрессии пентландита при селекции модно-никелевого концентрата используется известь. Медный концентрат переочищают 4 раза в присутствии реагента депрессора (органический коллоид, готовится на основе декстрина). В никелевую флотацию для активации пирротина кроме дополнительного количества собирателя и пенообразователя подают медный купорос.
руду, добываемую подземным способом, подвергают дроблению в две стадии, а затем измельчают также в две стадии; первую стадию измельчения осуществляют в стержневой мельнице, работающей в открытом цикле, а вторую — в галечных мельницах в замкнутом цикле с гидроциклонами. В качестве дробящей среды в галечных мельницах служат куски размером 150 мм.
В концентрат медно-никелевой флотации переходят халькопирит и пентландит, а никельсодержащий пирротин флотнруется и процессе никелевой флотации.
Медно-никелевую флотацию осуществляют с помощью только двух реагентов — амилового ксантогената и спиртового пенообразователя. Известь используется для депрессии пентландита при селекции медно-никелевого концентрата. Медный концентрат переочищают 4 раза в присутствии реагента депрессора, являющегося органическим коллоидом, изготовленным на основе декстрина. Для активации пирротина при флотации никелевых руд кроме дополнительного количества собирателя и пенообразователя подают медный купорос. Всего для флотации на фабрике установлено 139 флотационных камер механического типа размером 1250 Х 1600 мм па трех уступах и предусмотрено место для установки еще 170 таких же камер. Реагенты, применяемые для флотации на фабрике Томпсона, и их расход приведены ниже:
Реагент Расход кг/м:
Амиловый ксантогенат калия 0,08
Спиртовой пенообразователь 0,025
Известь 0,75
Депрессор 0,04
Медный купорос 0,125
Финская медно-никелевая фабрика Каталахта имеет схему флотации, близкую к схеме фабрики Томпсона. Ее производительность 1000 т/сутки. На фабрике перерабатывают медно-никелевую руду, содержащую пентландит, халькопирит и пирротин. Пустая порода состоит из амфибола, плагиоклаза, слюды и кварца. Руду подвергают измельчению до крупности 74—210 мк. Из хвостов коллективной флотации флотируют пирротин, активируя его медным купоросом.
Халькопирит и большую часть пентландита флотируют за 10—20 мин, но пирротин значительно медленнее (30 мил). Применяемые реагенты и их расход, принятые па фабрике Каталахта, приведены ниже:
Реагент Расход, кг/т
СаО 1,7
Амиловый ксантогенат калия 0,105
Флотол (сосновое масло) 0,07
Медный купорос 0,11
Декстрин 0,21
За последние годы проведены работы но флотации медно-никелевых руд, в которых установлено, что с применением. сульфидов из нефти со вспенивателями можно получить отвальные хвосты с более низким содержанием никеля, чем в случае применения ксантогената.
ПЕРЕРАБОТКА МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ШТЕЙНОВ
Штейны, получаемые при первой стадии переработки медно-никелевых сульфидных руд, представляют собой в основном сплавы сернистых соединений никеля, меди и железа.
Физико-химическая природа этих сплавов определяется характером взаимодействия компонентов в четверной системе Ni—Cu—Fe—S. До настоящего времени диаграмма состояния этой четверной системы еще не изучена.
Для понимания физико-химической природы сульфидных штейнов существенно важна частичная тройная система, состоящая из трех сульфидов, Ni3S2, Cu2S и FeS. Она составляет один из триангулярных разрезов в четверной системе Ni—Сu—Fe—S.
В последнее время в Англии используется способ переработки медно-никелевых и медно-кобальтовых штейнов, содержащих железо. По этому методу путем обжига или присадки железа или меди штейны доводят до пониженного содержания серы и получают обогащенный сплав никеля с железом, который вместе с сульфидами меди и железа охлаждают с определенной скоростью (~5 град/ час). При этих условиях образуются крупные кристаллы сплава никеля с железом (в виде твердых растворов) и сульфиды меди и железа с размерами частиц ~100 мк. Такой штейн после охлаждения подвергают дроблению и размельчению (до размера 150 мк) и магнитной сепарации. При этом отделяется сплав никеля с железом (магнитная фракция). Сульфиды меди и сульфиды железа разделяются методом флотации.
Выделенный из штейна сплав никеля с железом перерабатывается карбонильным методом на чистый никель или непосредственно применяется для производства стали и сплавов, содержащих никель. При применении этого способа переработки медно-никелевого штейна исключается сложная операция получения файнштейна и последующего его передела на никель.
ПЕРЕРАБОТКА ФАЙНШТЕЙНА
Известными методами переработки файнштейна являются: 1) метод Орфорда, основанный на расслаивании меди никелевого файнштейна и расплаве с сульфидом натрия и разделении двух слоев, обогащенных медью, с одной стороны, и никелем — с другой; 2) метод Хибинетта, основанный на избирательном выщелачивании меди серной кислотой из обожженного медно-никелевого файнштейна; 3) метод Монда, состоящий из операции отделения никеля от меди и других примесей путем образования легколетучего карбонила никеля; 4) метод совместного окисления файнштейна н соответствующих окислов никеля и меди с последующим их восстановлением н получением промышленного сплава типа монель.
Теоретической основой процесса Орфорда является различное поведение сульфидов никеля н меди но отношению к сульфиду натрия. Тройная система этих сульфидов Na2S—Ni3S2—Cu2S . характеризуется расслаиванием. При кристаллизации сплавов подобной системы образуется два слоя: одни более легкий (так называемый «топ»), обогащенный сульфидами меди н натрия (с примесью сульфида никеля), и другой более тяжелый (так называемый «боттом»), состоящий из сульфида никеля с некоторым количеством сульфидов меди и натрия.
В верхнем слое (в топе) концентрируется около 90% меди, а в нижнем слое (в боттоме) остается около 96% никеля. Это разделение на два слоя — обогащенный сульфидом меди (верхний слой) и обогащенный сульфидом никеля (нижний слои)— вытекает из характера диаграммы состояния двойных систем сульфидов Ni3S2—Na2S, Ni3S2—Cu2S, Cu2S—Na2S и составленной из этих двойных систем тройной системы Ni3S2—Cu2S¾Na2S. Благодаря ограниченной смешиваемости в двойной системе Ni3S2—Na2S в тройной системе появляется значительная область существования двух несмешивающихся слоев.