Исследование технологий комплексной переработки руд цветных металлов. Раздел : применение методов анализа поверхности твердых тел к исследованию коррозионных процессов

МОСКВА 1998 

№ 
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
-------------------------------- 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ 
(ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) 

Кафедра обогащения руд цветных и редких металлов 

Бочаров В.А., Сорокин М.М. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КОМПЛЕКСНОЙ 
ПЕРЕРАБОТКИ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 
Раздел: Применение методов анализа поверхности твердых тел к исследованию 
коррозионных процессов 

Лабораторный практикум 
для студентов специальности 09.03 

Одобрено  
методическим советом 
института 

МОСКВА 1998 

 

АННОТАЦИЯ 

Практикум содержит 4 лабораторные работы, посвященные изучению 
состояния флотационных реагентов в жидкой фазе пульпы при подготовке руды и 
коллективных концентратов к разделению. 

 
 Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС) 1998 

 

Исследование технологий комплексной переработки руд цветных металлов 

стр. 3 

СОДЕРЖАНИЕ 

Лабораторная работа 1 
ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОЛИЗА ЩЕЛОЧНЫХ 
КСАНТОГЕНАТОВ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ ............... 4 
Лабораторная работа 2 
ГИДРОЛИЗ И ОКИСЛЕНИЕ СЕРНИСТОГО 
НАТРИЯ ........................................................................... 16 
Лабораторная работа 3 
ФЛОТАЦИЯ СУЛЬФИДНЫХ И ОКИСЛЕННЫХ МИНЕРАЛОВ 
МЕДИ ИЗ СМЕШАННЫХ РУД С ПРИМЕНЕНИЕМ 
РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ СУЛЬФИДИЗАЦИИ 
....................................................... 22 
Лабораторная работа 4 
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ДЕСОРБЦИИ СОБИРАТЕЛЯ 
КСАНТОГЕНАТ-ИОНОВ С ПОВЕРХНОСТИ СУЛЬФИДНЫХ 
МИНЕРАЛОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 
................................................. 32 
 

 

    стр. 4 

Лабораторная работа 1 

ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОЛИЗА ЩЕЛОЧНЫХ 
КСАНТОГЕНАТОВ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ 

(2 часа) 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ 

Изучить влияние рН на устойчивость ксантогенат-ионов к гидролизу. 

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ 

Щелочные 
ксантогенаты-ROCSSK 
(или 


R
O
C

S
K

S





\

/ /

 легко растворяются в воде и полностью 

диссоциируют. Водные растворы ксантогенатов щелочных металлов 

устойчивы в широком диапозоне рН  3, при рН  3 в растворе протекает гидролиз 

 
ROCSS–+ HOH  ROCSS + OH–. 

Раствор ксантогената при этом подщелачивается. Молекулярная форма собирателя-ксантогеновой кислоты неустойчива при нормальных 

условиях (t = 18...20 С и р = 1 атм) и разлагается с образованием спирта 
и сероуглерода 

 
ROCSS ROH + CS2. 

Образующиеся продукты не обладают собирательным действием. 

Гидролиз протекает особенно активно при рН = рК. Поэтому рН 
жидкой фазы пульпы при флотации поддерживается обычно выше четырех. Степень гидролиза водных растворов щелочных ксантогенатов растет с уменьшением константы диссоциации ксантогеновой кислоты и с 
уменьшением концентрации раствора, а также с увеличением его кислотности. Константа диссоциации в гомологическом ряду алифатических 
ксантогенатов нормального строения меняется незначительно: 

ЛР 1. Изучение гидролиза щелочных ксантогенатов в водном растворе 

стр. 5 

метилового 
3,4  10–2 
этилового 
2,9  10–2 
н-пропилового 
2,5  10–2 
н-бутилового 
2,3  10–2 
н-амилового 
1,9  10–2 

Ксантогенаты цветных металлов обычно имеют яркую окраску. Полные ксантогенаты тяжелых металлов достаточно хорошо растворяются в 
аполярных органических растворителях (толуоле, бензоле и др.), окрашивая последние в какой-либо яркий цвет. Эта способность ксантогената 
цветного металла окрашивать раствор аполярного растворителя используется при колориметрическом определении содержания ксантогенатов в 
растворах и сточных водах обогатительных фабрик, а также при определении остаточной концентрации ксантогената во флотационной пульпе. 
Метод позволяет определить 0,01...0,1 мг/л (или 5,5  10–5...5,5  10–

4 моль/л) бутилового ксантогената в водном растворе. Более высокие 
концентрации ксантогенатов в водном растворе легко определяются с 
помощью йодометрического титрования. 
Наиболее чувствительным и достаточно простым методом определения ксантогената в водных растворах является спектрометрический метод, основанный на зависимости поглощения раствором падающего на 
него светового пучка от содержания в нем анализируемого компонента. 
Светопоглощение раствора ксантогената осуществляется при длине вол
ны 301 нм, которая характерна для хромофорфной группы C = S ксантогената. Эту методику используют для определения в растворах (или 
фильтратах рудных пульп), содержащих 10–4...10–6 моль/л (до 0,05 мг/л) 
ксантогената. Для анализа более концентрированных растворов (до 
80 г/л) рекомендуется использовать длинноволновую полосу поглощения 
с максимумом при 380 нм, имеющую коэффициент молярного погашения 
около 30. Диксантогенид не мешает определению ксантогената и может 
быть определен индивидуально. Длина волны полосы поглощения диксантогенида 280...290 нм. 
В соответствии с основным законом светопоглощения Ламберта-Бера 

оптическая плотность испытуемого раствора А определяется следующим 
уравнением: 

 
A
l
J
J
 1
0
lg
, 

где J0 – интенсивность падающего света; 
J – интенсивность света, прошедшего через образец в кювете; 

Исследование технологий комплексной переработки руд цветных металлов 

стр. 6 
 

l – длина кюветы. 
Максимум поглощения на кривой распределения оптической плотности растворов ксантогенатов различных спиртов практически совпадают, 

например, при концентрации 3,12  10–5 моль/л и рН = 9,9 при этом оптическая плотность имеет следующие значения: 

Углеводородный радикал ксантогената 
Оптическая плотность А 

метил- 
0,548 
этил- 
0,540 
н-пропил 
0,544 
и-пропил 
0,555 
н-бутил 
0,521 
н-амил 
0,536 

Положение длины волны максимума поглощения не смещается с из
менением рН раствора в интервале рН = 6...12, что указывает на устойчивость растворов ксантогената. 
Спектрометрический метод определения концентрации ксантогената 
в растворе имеет следующие достоинства по сравнению с другими методами. 

1.  Возможность определения малых концентраций ксантогената в разбавленных растворах: до 0,05...0,1 мг/л или (2,7...5,4)  10–6 моль/л. 

2.  Селективность определения ксантогената в среде с повышенной кон
центрацией ионов ОН– и CN–, которые обычно присутствуют во 
флотационных пульпах. 

Спектрометрический метод анализа растворов ксантогената, как оптический метод, требует качественных анализируемых растворов: фильтры рудных пульп должны быть бесцветными и совершенно прозрачными. Такую чистоту пробы удается получить двух-трех-кратной фильтрацией (предварительной проверкой показано, что концентрация ксантогената при этом не меняется). Для устранения вредного влияния тиокарбонатов растворы ксантогенатов необходимо подкислить борной кислотой 

до рН = 5...6 (до насыщения). 

3. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ И УКАЗАНИЯ ПО 
ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ 

Работа выполняется на колориметре фотоэлектрическом концентрационном КФК-2, общий вид которого показан на рисунке. 

ЛР 1. Изучение гидролиза щелочных ксантогенатов в водном растворе 

стр. 7 

 

Рисунок 

Общий вид калориметра: 1 – микроамперметр; 2 – ручка точной установки 
на ноль стрелки микроамперметра; 3 – ручка установки светофильтра; 4 – 
ручка установки кюветы в пучок света; 5 – ручка установки 
чувствительности; 6 – ручка грубой установки на ноль стрелки 
микроамперметра; 7 – кюветное отделение 

3.1. Последовательность работы на приборе 
1. Колориметр включите в сеть за 15 минут до начала измерений. Во 
время прогрева кюветное отделение должно быть открыто (при этом 
шторка перед фотоприемниками перекрывает световой пучок). Измерения на колориметре  следует проводить при температуре окружающего 
воздуха от 10 до 35 С. 
2. Перед измерением установите стрелку на 0 (ручка 2). По шкале ко
эффициентов пропускания Т при открытом кюветном отделении. 
3. Установить выбранный светофильтр, при этом ручка 5 “чувствительность” должна находиться в положении “1”, а ручка 6 “установка на 
100 грубо” в крайнем левом положении. 
При измерении со светофильтрами 315, 364, 400, 440, 490, 540 нм, 
отмеченными на лицевой панели колориметра черным цветом, ручку 
“чувствительность” устанавливайте в одно из положений “1”, “2”, “3”, 
отмеченных на лицевой панели также черным цветом. 

Исследование технологий комплексной переработки руд цветных металлов 

стр. 8 
 

При измерении со светофильтрами 590, 670, 750, 870, 980 нм, отмеченными на лицевой панели колориметра красным цветом, ручку “чувствительность” устанавливайте в одно из положений “1”, “2”, “3”, отмеченных на лицевой панели также красным цветом. 
После смены светофильтра измерения начинайте после пятиминутной 
засветки фотоприемника. 
4. Перед измерением установить стрелку на 0 (ручка 2). 
5. В световой пучок поместить кювету с исследуемым раствором. 
Рабочие поверхности кювет должны перед каждым измерением тщательно протираться спирто-эфирной смесью. При установке кювет в 
кюветодержатели нельзя касаться пальцами рабочих поверхностей (ниже 
уровня жидкости в кювете). 
Наличие загрязнений или капель раствора на рабочих поверхностях 
кюветы приводит к получению неверных результатов измерений. 
Наливайте жидкость в кюветы до метки на боковой стенке кюветы. 
Жидкость в ограниченном объеме кюветы в некоторых случаях образует 
мениск. По капиллярам, в особенности по углам кюветы, жидкость поднимается на значительную высоту, равную 4...6 мм. Если уровень жидкости превышает метку на боковой стенке кюветы, то наблюдается переползание жидкости по углам, что создает впечатление протекания кюветы. 
Не наклоняйте кювету с жидкостью при установке в кюветодержатель. 
6. Снять отсчет (показания) по шкале миллиамперметра. 

3.2. Выбор светофильтра 
Наличие в колориметре узла светофильтров и набора кювет позволяет 
подобрать такое их сочетание, при котором погрешность в определении 
концентрации будет наименьшей. 
Проводите выбор светофильтра следующим образом. 
Налейте раствор в кювету (о выборе размера кювет см. ниже) и определите оптическую плотность для всех светофильтров. 
По полученным данным постройте кривую, откладывая по горизонтальной оси длины волн, соответствующие максимуму коэффициента 
пропускания светофильтров, указанные в описании колориметра, а по 
вертикальной оси – соответствующие значения оптической плотности 
раствора. Отметьте тот участок кривой, для которого выполняются следующие условия: 
– 
оптическая плотность имеет максимальную величину; 

ЛР 1. Изучение гидролиза щелочных ксантогенатов в водном растворе 

стр. 9 

– 
ход кривой примерно параллелен горизонтальной оси, т. е. оптическая 
плотность мало зависит от длины волн1. 

Светофильтр для работы выбирается так, чтобы длина волны, соответствующая максимуму коэффициента пропускания светофильтра, приходилась на отмеченный выше участок спектральной кривой испытуемого раствора. 
Если эти условия выполняются для нескольких светофильтров, то выберите тот из них, для которого чувствительность колориметра выше. 

3.3. Выбор кюветы 
Абсолютная ошибка измерения коэффициента пропускания не превышает 1 %. Относительная ошибка определения концентрация раствора 
будет различной при работе на разных участках шкалы колориметра и 
достигает минимума при значении оптической плотности 0,4. Поэтому 
при работе на колориметре рекомендуется, путем соответствующего 
выбора кювет, работать вблизи указанного значения оптической плотности. 
Предварительный выбор кювет проводится визуально, соответственно интенсивности окраски раствора. Если раствор интенсивно окрашен 
(темный), следует пользоваться кюветами с малой рабочей длиной. 
В предварительно подобранную кювету налейте раствор и измерьте 
его оптическую плотность, введя в ход лучей соответствующий для данного раствора светофильтр. 
При измерении ряда растворов кювету заполняйте раствором средней 
концентрации. Если полученное значение оптической плотности составляет примерно 0,3...0,5 – выберете данную кювету для работы с этим 
раствором. В том случае, когда это условие не выполняется, следует 
испробовать другую кювету. Если величина измеренной оптической 
плотности больше 0,5...0,6, берут кювету меньшей рабочей длины, если 
величина оптической плотности меньше 0,3...0,2, следует выбрать кювету с большей рабочей длиной. 

3.4. Приготовление стандартных растворов 
Приготовление основного стандартного раствора осуществляется 
следующим образом. Навеску ксантогената, имеющего активность не 
менее 96 %, массой 0,1 г взвешивают на аналитических весах, помещают 
в мерную колбу вместимостью 100 см3, растворяют в дистиллированной 
прокипяченной воде, свободной от углекислого газа. Объем раствора 
                                                           
1 Второе условие может для некоторых растворов не иметь места, тогда при выборе светофильтра ограничиваются выполнением первого 
условия. 

Исследование технологий комплексной переработки руд цветных металлов 

стр. 10 
 

доводят той же водой до метки, в 1 см3 раствора содержится 1 мг ксанто
гената. Основной стандартный раствор при рН = 7 может сохраняться 
3...4 дня. 
Рабочие стандартные растворы, содержащие 0,2, 0,1, 0,05, 0,01 и 
0,001 мг/см ксантогената, получают разбавлением основного стандартного раствора таким образом, чтобы концентрация ксантогената в растворе 
находилась в интервале 0,05...20 мг/л. На калибровочной кривой должно 
быть не менее 5 точек. 
Приготовление рабочих стандартных растворов ксантогената осуществляется следующим образом: 

1) раствор с концентрацией 20 мг/л – 4 см3 стандартного раствора ксан
тогената разбавить дистиллированной водой с рН = 7 до 200 см3; 
2) с концентрацией 10 мг/л, 5 и 2,5 мг/л – 75 см3 раствора соответствен
но С = 25 мг/л, С = 10 и С = 5 мг/л разбавить в два раза до 150 мл; 

3) с концентрацией 1 мг/л – 50 мл раствора С = 2,5 мг/л разбавить до 
125 см3; 

4) растворы с концентрацией 0,5 и 0,2 мг/л – 75 и 50 мл раствора с С = 1 
мг/л разбавить до 150 см3 и 125 см3, соответственно. 

Рабочие растворы нужно готовить перед употреблением, так как 
ксантогенат в разбавленных растворах легче гидролизуется с образованием неустойчивой ксантогеновой кислоты. 

3.5. Построение калибровочной кривой 
Построение градуировочной кривой производится следующим образом. Готовят ряд растворов данного вещества с известными концентрациями, охватывающими область возможных изменений концентраций 
этого вещества в исследуемом растворе. Измеряют оптические плотности 
всех растворов в кювете с расстоянием между стенками 5 см при длине 
волны света 420 нм по сравнению с чистым толуолом в фотоколориметре 
типа КФК-2 (см. рис. 1), и строят градуировочную кривую, откладывая 
по оси абсцисс известные концентрации, а по оси ординат – соответствующие им значения оптической плотности. 

1. К нейтрализованному раствору добавить 5 см3 ацетатного буферного 

раствора (рН = 5,2), 5 см3 0,04М раствора сульфата никеля и хорошо 
перемешать. Перенести смесь в делительную воронку № 1 на 100 см3, 
добавить 2 см3 толуола и интенсивно встряхивать 20...25 раз, после 
чего воронку установить в штатив для отстаивания. 

ЛР 1. Изучение гидролиза щелочных ксантогенатов в водном растворе 

стр. 11 

2. Установить пустую делительную воронку № 2 в штативе так, чтобы 
верхняя крышка воронки № 2 была под краном воронки № 1. Снять 
крышки с обеих воронок. 
3. После отстаивания водный слой из воронки № 1 перелить  в воронку 
№ 2; слой толуола (вытяжка) перелить в пустую чистую коническую 
колбу. 
4. В воронку № 2 добавить 2 см3 толуола и интенсивно перемешать 
смесь, как указано в п. 3. Установить воронку № 2 в верхней части 
штатива, а воронку № 1 – под ней. Отделить водный слой от органического, как указано в п. 5. 
5. Экстракцию толуолом повторить до тех пор, пока толуольный слой 
не будет бесцветным. Все толуольные вытяжки собрать в одну коническую колбу. 
6. В предварительно подобранную кювету наливают толуольную вытяжку (раствор) и измеряют его оптическую плотность, использую 
соответствующий светофильтр. Содержание вещества определяют по 
градуировочной кривой. 

По градуировочной кривой определяют неизвестную концентрацию 
вещества в исследуемых растворах. Для этого раствор наливают в ту же 
кювету, для которой построена градуировочная кривая, и, включив светофильтр, определяют оптическую плотность раствора. Затем по градуировочной кривой2 находят концентрацию, соответствующую измеренной 
оптической плотности. Содержание ксантогенатов находят по градуировочной кривой. 

3.6. Необходимые реактивы и приспособления 
1. Раствор технического ксантогената (анализируемый). 
2. Перекристаллизованный ксантогенат активностью не менее 96 % 
(приложение 1). 
3. Толуол. 

4. 0,1М раствор едкого натра или калия. 

5. 0,1М раствор соляной кислоты. 

6. Ацетатный буферный раствор рН = 5,2 (смесь 42 см3 молярного 
раствора уксусной кислоты и 158 см3 одномолярного раствора 
ацетата натрия разбавить до 1 литра прокипяченной и охлажденной дистиллированной водой). 

                                                           
2 1) Часто в работе бывает удобнее пользоваться градуировочными 
таблицами, которые составляются по данным градуировочнойкривой. 
  2) Градуировочную кривую следует время от времени проверять.