|
|
Методические указания по самостоятельной работе, контрольноизмерительные материалы Техно логия обогащения руд цветных металлов. Банк тестовых заданий
9
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
Лабораторная работа 1.
ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ПИРИТНОЙ РУДЫ
С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ
Цель работы: получить медный и пиритный концентраты из суль- фидной медно-пиритной руды.
Краткие теоретические сведения
Из 170 известных в настоящее время медьсодержащих минералов в промышленных масштабах используется около 17, представленных прежде всего сульфидными минералами меди – халькопиритом, борнитом, халькози- ном, ковеллином, тетраэдритом, теннантитом, энаргитом, а также окислен- ными медными минералами – купритом, малахитом, азуритом, хризоколлой, брошантитом и халькантитом (
табл. 1.1
).
Практически во всех медьсодержащих рудах, так же как и в полиме- таллических, имеются сульфиды железа (
табл. 1.2
).
По текстурным особенностям медьсодержащие руды подразделяются на массивные, или сплошные, и вкрапленные. Сплошные руды обычно более богатые, характеризуются высоким содержанием серы, представленной пи- ритом, в срастании с которым находятся сульфиды меди и цинка. Соотноше- ние меди, цинка и серы, например, в сплошной медно-колчеданной руде дос- тигает 1:1:20(25). Такими сплошными рудами являются медные и медно- цинковые руды Урала, относящиеся к труднообогатимым рудам.
Вкрапленные руды являются более бедными по содержанию цветных ме- таллов, которое в рядовых рудах не превышает 1–2 %, а в бедных – 0,4–1,0 %.
В зависимости от содержания меди в перерабатываемой руде медные ру- ды условно подразделяются на богатые (более 2 % Cu), средние (0,8–2,0 % Cu), бедные (0,5–0,8 % Cu) и забалансовые (менее 0,3 % Cu). Богатые сульфидные руды, содержащие 2–3 % Cu, с высоким содержанием серы (35–42 %) могут иногда направляться непосредственно на плавку в шахтных печах. Однако в мировой практике в настоящее время 80 % Cu извлекается из концентратов, получаемых при обогащении медных руд.
Сульфидные минералы меди хорошо флотируются сульфгидрильными собирателями в довольно широком диапазоне рН, так как они обладают вы- сокой сорбционной способностью, которая зависит от степени окисленности сульфидной поверхности и содержания меди. По флотируемости ксантогена- тами медные минералы можно расположить в такой последовательности: халькопирит < борнит < ковеллин < халькозин.
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 1. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ПИРИТНОЙ РУДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 10 Таблица 1.1 Характеристика основных медных минералов Минерал Формула Массовая доля меди, % Плотность, г/см 3 Твердость Первичные сульфиды: Халькопирит Вторичные сульфиды: Халькозин Ковеллин Борнит Блеклые руды ( сульфосоли): Тетраэдрит Теннантит Оксиды: Куприт Тенорит Карбонаты: Малахит Азурит Силикаты: Хризоколла Сульфаты: Халькантит Брошантит CuFeS 2 Cu 2 S CuS Cu 5 FeS 4 Cu 2 Sb 4 S 2 Cu 2 As 4 Si 2 Сu 2 О СuО Cu 2 (CO 3 ) (OH) 2 Сu 3 ( СО 3 ) 2 ( ОН) 2 CuSiO 3 · nH 2 O CuS О 4 ·5H 2 O Cu 4 (SO 4 )(OH) 6 34,6 79,9 64,5 63,3 45–51 45–51 88,8 79,9 57,4 55,3 До 45 25,4 34,8 4,1–4,2 5,5–5,8 4,6–4,7 4,5–5,3 4,4–5,1 4,4–5,1 5,8–6,2 5,8–6,4 3,9–4,1 3,7–3,9 2,0–2,3 2,2 3,8–3,9 3–4 2,5–3,0 1,5–2,0 3,0 3–4 3,5 3,5–4,0 3,5–4,0 3,5–4,0 3,5–4,0 2–4 2,5 3,5–4,0 Таблица 1.2 Характеристика основных сульфидных минералов железа Минерал Формула Массовая доля, % Плотность, г/см 3 Твердость железа меди Пирит Марказит Пирротин FeS 2 FeS 2 Fe 1- xS 46,5 46,5 58,8–61,8 53,5 53,5 До 41 4,9–5,2 4,9 – 6,0–6,5 6,0–6,5 3,2–4,5 Свежеобнаженная и чистая сульфидная поверхность медных минера- лов обладает некоторой гидрофобностью, частичное окисление ее способст- вует закреплению собирателя. Окисление поверхности сульфидных минера- лов происходит быстро, особенно при измельчении. При длительном окисле- нии флотируемость сульфидов резко снижается в результате образования на поверхности минералов труднорастворимых окисленных соединений (на- пример, гидроксид железа на халькопирите), которые препятствуют сорбции собирателя. Наиболее распространенными сульфгидрильными собирателями при фло- тации сульфидных минералов меди являются ксантогенаты, собирательная спо- собность которых зависит от длины углеводородного радикала. Бутиловым ксан- тогенатом халькопирит флотируется при рН 6–11. Особенно широк диапазон ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 1. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ПИРИТНОЙ РУДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 11 значений рН (1–13), при котором флотируется халькозин. Все сульфиды меди также хорошо флотируются дитиофосфатами, дитиокарбаматами, меркаптанами. Наиболее эффективным подавителем халькопирита являются цианиды, которые успешно используются при разделении медно-свинцовых и медно- молибденовых концентратов. Подавляющее действие цианида зависит от рН среды и типа применяемого собирателя. Так, при использовании в качестве собирателя этилового ксантогената и рН среды 7,5 для подавления халькопи- рита требуется небольшой расход цианида. Существенно больший расход нужен для подавления халькопирита при использовании в качестве собирате- ля бутилового ксантогената. Значительно хуже подавляются цианидами вто- ричные сульфиды меди, что объясняется их хорошей растворимостью в циа- нистых растворах и образованием устойчивого медно-цианистого комплекса. Для них наиболее эффективными подавителями являются феррицианид К 3 F е(СN) 6 и ферроцианид K 4 Fe(CN) 6 , которые применяются при разделении медно-свинцовых концентратов с повышенным содержанием вторичных сульфидов меди – борнита, халькозина и ковеллина. Сульфид натрия Na 2 S – довольно сильный подавитель всех сульфид- ных медных минералов, причем наибольшей устойчивостью к подавляюще- му действию его обладает халькозин, наименьшей – халькопирит. Халькопи- рит подавляется сернистым натрием уже при рН > 5,5, а халькозин – при рН > 7. Подавление сульфидных медных минералов сернистым натрием про- исходит в результате вытеснения (десорбции) ксантогената с поверхности медных минералов сульфид-ионами. Это явление используется в технологии, например, разделения медно-молибденовых концентратов. Соли хромовой кислоты, двуокись серы SO 2 , сернистая кислота H 2 SO 3 , сульфиты Na 2 S О 3 и тиосульфат Na 2 S 2 O 3 практически не подавляют халько- пирит, поэтому они широко применяются для подавления галенита и сфале- рита при разделении медно-свинцовых и медно-цинковых концентратов. Известь проявляет свои подавляющие свойства при флотации сульфи- дов меди при значительно более высокой концентрации, чем при флотации пирита, что позволяет широко применять ее для их разделения. Пирит, как и все сульфидные минералы, сравнительно быстро окисляется; при этом на его поверхности в зависимости от рН и окислительно-восста- новительного потенциала образуются гидроокись железа, карбонаты железа и хорошо растворимые соединения железа с ионами SO 4 2- , S 2 O 3 2- и SO 3 2- Обра- зующаяся на поверхности пирита при высоких положительных значениях окислительно-восстановительного потенциала и рН > 7 пленка Fe(ОН) 3 ха- рактеризуется исключительно низкой растворимостью ( К = 3,8·10 -36 ) и не только препятствует закреплению собирателя, но и может вытеснять его с поверхности минерала. Флотируемость пирита различных модификаций и разновидностей изу- чена довольно хорошо. Флотационные свойства его зависят от генезиса мине- ралов, определяющего физико-химическую неоднородность кристаллической решетки, различного соотношения серы и железа, наличия примесей и т. д. Наиболее эффективно пирит флотируется ксантогенатами и дитиофосфатами в слабокислой или нейтральной среде при рН 6–7. В щелочной среде флота- ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 1. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ПИРИТНОЙ РУДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 12 ция пирита ухудшается и полностью подавляется при рН > 8. Дитиофосфаты и дитиокарбоматы сорбируются на пирите в значительно меньшей степени, чем на халькопирите, поэтому их применение более предпочтительно при се- лективной флотации медно-пиритных руд. Наиболее распространенным подавителем пирита является известь, действие которой связано не только с повышением рН пульпы и образовани- ем на поверхности пленки гидроокислов железа, но и адсорбцией ионов кальция, приводящей к цементации поверхности и предотвращению адсорб- ции собирателя. Подавляется пирит также цианидом, особенно при рН > 7. Действие цианида при этом сводится к образованию комплексных ионов Fе[СN] 6 4- Пленка собирателя на поверхности пирита разрушается даже при небольших расходах цианида, когда он не действует на флотацию других сульфидных минералов. Это явление используется, например, при селективной флотации свинцово-цинковых руд, когда пирит подавляется цианидом (5–10 г/т) в на- чале процесса. Иногда используется совместное действие цианида и извести. Активизируется пирит в кислой среде, когда избыточная щелочность нейтрализуется подачей кислоты или отмывается в сгустителе и гидроциклоне. Наиболее труднофлотируемым сульфидом железа является пирротин, который легко окисляется. Флотируется пирротин ксантогенатами в кислой среде, для флотации его в щелочной среде необходима активация медным купоросом. Способность пирротина легко окисляться используется при отде- лении его от халькопирита из медно-никелевых руд. Марказит обладает более высокой флотационной активностью и фло- тируется теми же собирателями и в тех же условиях, что и пирит. Для легкообогатимых руд с равномерной вкрапленностью медных ми- нералов на фабриках небольшой производительности применяют обычно од- ностадиальные схемы, которые включают операции измельчения и класси- фикации, основную флотацию, контрольную и одну–три перечистные. На фабриках большой производительности получили распространение двухстадиальные схемы, по которым после I стадии измельчения до крупности 45–60 % класса –0,074 мм выделяются грубый медный концентрат и пиритсо- держащие хвосты. Грубый медный концентрат доизмельчается до 85–95 % класса –0,074 мм и поступает на перечистные операции. При переработке руд с высоким содержанием первичных шламов и растворимых солей флотацию целесообразно осуществлять в двух циклах – песковом и шламовом. При раздельной флотации создаются наиболее благо- приятные условия для флотации крупных и мелких частиц – шламов, кото- рые обычно повышают общий расход реагентов, подавляют флотацию крупных частиц, налипая на них, создают обильную и прочную пену. Схема с раздельной флотацией применяется, например, на Джезказганской фабри- ке (СНГ), на фабриках «Бьютт» и «Твин-Бьюттс» (США). Вкрапленные медные руды (медно-порфировые, медистые песчаники и жильные руды), отличающиеся невысоким содержанием пиритной серы и меди (0,4–2,0 %), в зависимости от содержания пирита могут перерабаты- ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 1. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ПИРИТНОЙ РУДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 13 ваться с получением только медного концентрата или медного и пиритного концентратов. В первом случае применяется коллективная флотация, а во втором – коллективно-селективная или прямая селективная. Месторождения медно-порфировых руд по запасам меди являются са- мыми крупными. На их базе работают крупнейшие медные обогатительные фабрики производительностью до 90 тыс. т руды в сутки и более. В основном к первичным медно-порфировым рудам относятся молибденит-халькопиритовые с невысоким содержанием (2–5 %) пирита. Основные технологические осо- бенности обогащения этих руд: – одностадийное измельчение до крупности 60–65 % класса –0,074 мм перед коллективной медно-молибденовой флотацией; – доизмельчение черновых концентратов до 85–90 % класса –0,074 мм с получением богатых медных концентратов; – создание в коллективной флотации поддерживается рН 10–12 пода- чей извести для подавления пирита (хотя для флотации молибденита опти- мальное значение рН = 7,5–8,0). Наибольшее распространение для этих руд получила схема с доизмель- чением промпродукта и переработкой его в отдельном цикле. Пиритный кон- центрат из таких руд, как правило, не выделяется (за исключением фабрики «Чукикамата», Чили). Медно-порфировые руды перерабатываются на Алмалыкской и Бал- хашской фабриках (Узбекистан, Казахстан). Для медных руд со средним содержанием пирита применяют как кол- лективно-селективные, так и прямые селективные схемы. При обогащении по коллективно-селективным схемам отделение медных минералов и пирита от минералов пустой породы происходит при грубом измельчении (до 45–50 % класса –0,074 мм), когда возможно получение хвостов с отвальным содержа- нием меди. Тогда по схеме коллективно-селективной флотации после из- мельчения до вышеуказанной крупности проводится коллективная флотация сульфидов меди и железа при рН не выше 7,5 (концентрация свободной СаО не превышает 20–50 г/м 3 ). Получаемый коллективный медно-пиритный кон- центрат после доизмельчения до 80–95 % класса –0,074 мм перемешивается с известью при рН 12,0–12,5 (400–500 г/м 3 свободной СаО) и цианидом для по- давления пирита и направляется на медную флотацию. Хвосты контрольной медной флотации вкрапленных руд, как правило, содержат не более 30–35 % S, поэтому направляются на пиритную флотацию, которая проводится после удаления избыточной щелочности до рН 5–7. В качестве собирателей сульфидных медных минералов применяются ксантогенаты (средний расход обычно 10–30 г/т) и дитиофосфаты (10 г/т). Широко используется сочетание реагентов-собирателей. Например, при фло- тации медных руд за рубежом применяется реагент Z-200 (изопропилэтил- тионокарбамат), который является наиболее селективным по отношению к пириту, в сочетании с изопропиловым или амиловым ксантогенатами. Часто используется сочетание сульфгидрильных собирателей саполярными (ма- шинное масло, керосин и т. п.). В СНГ наибольшее распространение получил бутиловый ксантогенат, который применяется на всех медных фабриках. Общая
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
Лабораторная работа 1. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ПИРИТНОЙ РУДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ
Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум
14
доля ксантогенатов, используемых на фабриках США, составляет 60 %, ди- тиофосфатов – около 40 %. Подавители минералов пустой породы при фло- тации медных вкрапленных руд обычно не применяются. Но если в пульпе повышенное содержание шламов, то в основную медную флотацию и в пере- чистки медного концентрата добавляют жидкое стекло (до 0,4 г/т). Если же в руде присутствуют окисленные медные минералы, то в измельчение и в ос- новную медную флотацию подается сернистый натрий (200–300 г/т) [
1
,
3
,
5
].
Требования, которым должны соответствовать медный и пиритный концентраты, представлены в табл. 1.3
и
1.4
[
14
].
Таблица 1.3
Требования к качеству медного концентрата (по ОСТ 48-77-82)
Марка концентрата
Содержание, % меди, не менее примесей, не более цинка свинца
КМ-0 40 2
2,5
КМ-1 35 2
3
КМ-2 30 3
4
КМ-3 25 5
4,5
КМ-4 23 6
4,5
КМ-5 20 7
4,5
КМ-6 18 8
4,5
КМ-7 15 8,5 5,0
ППМ
12 11 8
Таблица 1.4
Технические требования к пиритным концентратам, получаемым при флотации сульфидных руд (по ГОСТ 444-51 «Колчедан флотационный»)
Марка колчедана серного флотационного
Массовая доля, % серы, не менее примесей, не более свинца и цинка влаги
КСФ-1
КСФ-2
КСФ-3
КСФ-4 47 45 42 38 1
1 1
1 3,8 3,8 3,8 3,9
Требования к получаемым медным и пиритным концентратам опреде- ляются в зависимости от типа руды и принятого метода их металлургической обработки.
Материалы, приборы и оборудование
Навеска медно-пиритной руды массой 100 г, батарейный стакан объе- мом 200 мл, лабораторная механическая флотационная машина с вместимо- стью камеры 0,5 л (
рис. 1.1
, табл. 1.5
), мельница стержневая, растворы фло- тационных реагентов заданной концентрации, клеенки, совки, чашки вме-
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 1. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ПИРИТНОЙ РУДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 15 стимостью 400 мл, мерные цилиндры на 5, 10, 15 мл, резиновый шланг со стеклянными трубками на концах, деревянная лопаточка, рН-метр. Рис. 1.1. Лабораторная механическая флотационная машина Таблица 1.5 Техническая характеристика лабораторной флотационной механической машины 237ФЛ Показатели Значения Вместимость камеры, л Диаметр импеллера, мм Частота вращения импеллера, с -1 Количество воздуха, засасываемого импеллером при наи- большей частоте вращения, лс, не менее Частота вращения пеногона, с -1 0,5; 0,75; 1,0 55 26; 31,5; 36,5; 40; 46 0,05 0,25 Мощность двигателя привода импеллера, кВт 0,12 Габаритные размеры, мм (длина, ширина, высота) 470х260х600 Масса, кг 26 Порядок выполнения работы 1. В чашку загрузить измельченную исходную навеску, затем пульпу перенести в камеру флотационной машины. 2. Количество загружаемых реагентов q, мл, рассчитать по формуле |
|
|
Скачать 2.26 Mb.