Методические указания по самостоятельной работе, контрольноизмерительные материалы Техно логия обогащения руд цветных металлов. Банк тестовых заданий
 Скачать 2.26 Mb.
|
|
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 48 вация его наблюдается в присутствии вторичных сульфидов и окисленных минералов меди, что является основной причиной особых трудностей флота- ционного разделения сульфидов меди и цинка при переработке руд зоны вто- ричного обогащения. Легкая окисляемость вторичных сульфидов меди при этом и наличие растворимых минералов меди в некоторых типах руд приво- дят к активации не только сульфидов цинка, но и сульфидов железа, что еще более осложняет селективную флотацию сульфидных минералов. 4 . Непостоянство вещественного состава руд по содержанию основных металлов, сульфидов и вторичных минералов меди, создающее при отсутст- вии усреднительных и шихтовальных складов и систем автоматизации зна- чительные трудности при регулировании технологического процесса и управлении им на обогатительных фабриках. Отмеченные особенности вещественного состава являются причиной недостаточно высоких показателей обогащения некоторых медно-цинковых руд и преодолеваются посредством разработки развитых технологических схем с использованием эффективных реагентных режимов селективной фло- тации, учитывающих флотационные свойства разделяемых минералов. В России медно-цинковые руды расположены на Урале и являются в основном колчеданными. Эти руды сильно различаются по минеральному со- ставу, характеру вкрапленности ценных минералов, содержанию меди, цинка и серы и их соотношению. Кроме того, для них характерно преобладание сульфи- дов железа (пирита, пирротина, марказита), суммарное содержание которых может достигать 90 %. Другие рудообразующие сульфидные минералы – халькопирит, сфалерит, борнит, блеклые руды, галенит. Содержание их не превышает 15–20 %. Минералы пустой породы представлены серицитом, хло- ритом, кварцем и баритом. Все колчеданные руды отличаются сложным минеральным составом (в них обнаружено около 130 минералов), разнообразной текстурой (от мас- сивной до колломорфной), структурой и степенью метаморфизма. Один и тот же минерал может быть представлен генерациями, различающимися формой, размером зерен, содержанием микропримесей и включениями дру- гих минералов. Основной рудообразующий минерал – пирит – представлен 3–4 гене- рациями кристаллических и колломорфных образований различной крупно- сти (0,001–30 мм). Халькопирит находится в трех генерациях, имеет размер выделений 0,001–2 мм и связан с пиритом и сфалеритом. Сфалерит представ- лен мелкими изолированными включениями в пирите, а также прожилками и колломорфными образованиями, связанными с халькопиритом и пиритом. Крупность зерен сфалерита 0,001–0,5 мм. В халькопирите, сфалерите и пири- те имеются мелкие включения блеклых руд с размером зерен 0,02–0,5 мм. Флотационные свойства сфалерита изучены достаточно подробно. Флотируемость его, как установлено многочисленными исследованиями, за- висит от вещественного состава и элементов, которые могут входить в виде изоморфной примеси в его кристаллическую решетку. Они оказывают влия- ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 49 ние на характер взаимодействия сфалерита с собирателями, подавителями и активаторами. Особенно большое влияние на флотируемость сфалерита оказывает двухвалентное железо. Однако однозначной зависимости между флотируе- мостью сфалерита и содержанием в нем железа (0,64–19,5 %) не наблюдается. Флотационные свойства сфалерита обуславливаются не только содержанием примесного железа, но и тем, в какой форме оно находится: в виде изоморф- ной примеси или в виде эмульсионной вкрапленности пирротина. При изо- морфной форме примесного железа флотируемость сфалерита возрастает с уменьшением содержания железа. Если железо присутствует в виде пирро- тина, такой связи не наблюдается. Лучше всего флотируется маложелезистый сфалерит. Увеличение со- держания железа в кристаллической решетке сфалерита повышает его спо- собность к окислению и гидратации в результате образования на поверхности гидроксида железа. Увеличение содержания железа приводит к снижению флотируемости неактивированного сфалерита, что объясняется слабой проч- ностью закрепления ксантогената вследствие хорошей растворимости обра- зующихся ксантогенатов цинка и железа. Неактивированный свежеобнаженный сфалерит обладает достаточно хорошей естественной флотируемостью и может флотироваться в кислой среде одним вспенивателем. Добавки углеводородов, например керосина, по- вышают флотируемость такого сфалерита. В отличие от других сульфидов окисление поверхности сфалерита приводит к снижению его флотируемости, что можно объяснить образованием ионов SO 4 2- и Zn 2+ , которые повышают гид- ратацию поверхности. Продуктами окисления сульфидов цинка до рН 5,0–5,2 является карбонат цинка ZnCО 3 , при более высоких значениях рН преоблада- ет Zn(OH) 2 . В нейтральной, слабокислой и слабощелочной среде присутст- вуют оба продукта окисления сфалерита. Если в сфалерите имеется железо, то в продуктах реакции окисления содержатся Fe(OH) 3 , Fe(OH) 2 и FeCO 3 В качестве пенообразователей на зарубежных фабриках применяют в основном метилизобутилкарбинол (примерно 75 г/т), сосновое масло (при- мерно 25 г/т) и реже доуфрос, ТЭБ; в отечественной практике используют главным образом Т-80, ИМ-68 и тяжелые масла. Для активации флотации сульфидов цинка наиболее широко применя- ют медный купорос. Высшие ксантогенаты могут хорошо флотировать неактивированный сфалерит. Однако обычно для улучшения флотируемости сфалерит перед взаимодействием его с собирателем активируют. Лучшими активаторами его поверхности являются соли тяжелых металлов, которые образуют с ксанто- генатом более труднорастворимые соединения, чем цинк. Практически на всех обогатительных фабриках, перерабатывающих сфалеритсодержащие руды, для активации сфалерита применяют медный купорос. Медно-цинковые руды относятся к наиболее сложным с позиции се- лективной флотации. Как отмечалось выше, это объясняется прежде всего сложностью их вещественного состава, характером вкрапленности ценных ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 50 минералов, близостью флотационных свойств минералов меди и цинка. Мед- но-цинковые руды обогащаются по схеме прямой селективной или коллек- тивно-селективной флотации. При прямой селективной флотации измельчение руды осуществляется до крупности 85–95 % класса –0,074 мм, когда происходит раскрытие основ- ной массы тонковкрапленных зерен халькопирита, сфалерита и пирита. В из- мельчение подаются реагенты для флотации халькопирита и подавления сфалерита и пирита. Из хвостов медной флотации после активации сфалерита медным купоросом получают цинковый концентрат. Такая схема применяет- ся при флотации медно-цинковых вкрапленных и сплошных руд, в которых медные минералы представлены в основном халькопиритом, а сфалерит не активирован ионами меди. Селективная флотация медно-цинковых руд при- меняется на Сибайской фабрике, фабриках «Руттен», «Фокс», «Экстол» и «Квемонт» (Канада), а также на фабриках Финляндии и Норвегии. На обогатительной фабрике Сибайского медно-серного комбината пе- рерабатываются медно-цинковые руды, которые отличаются химическим и минеральным составом, размером и характером вкрапленности, текстурными особенностями и физико-химическими свойствами. Медные и медно-цинковые руды представлены как колчеданным, так и вкрапленным типом. Во всех ру- дах основным рудным минералом является пирит. Основной медный мине- рал – халькопирит. Цинк представлен сфалеритом. Руды отличаются тонкой взаимной вкрапленностью сульфидных минера- лов, вплоть до эмульсионной вкрапленности халькопирита в сфалерите. Отделе- ние их возможно лишь при измельчении до 95–100 % класса –0,044 мм. Пирит имеет полидисперсную вкрапленность, и его отделение от других сульфид- ных минералов происходит при измельчении до 75–80 % класса –0,074 мм. Неравномерная и сложная вкрапленность минералов вызвала необходимость применения трехстадиальной схемы измельчения. Крупность измельченной руды перед флотацией составляет 92–93 % класса –0,074 мм, а степень рас- крытия минералов меди – 75–77 % (вместо 65–70 % по двухстадиальной схе- ме), цинка – 65–74 % (вместо 55–60 %). При флотации колчеданных медно-цинковых руд хвосты цинковой флотации в большинстве случаев являются готовым пиритный концентратом, а при флотации вкрапленных руд получаются пиритсодержащие хвосты, ко- торые могут подвергаться перефлотации в слабокислой среде с выделением пиритного концентрата. На большинстве уральских обогатительных фабрик (Среднеуральская, Красноуральская, Учалинская, Гайская), перерабатывающих медно-цинковые руды, флотация осуществляется по коллективно-селективной схеме. В технологии селективной флотации медно-цинковых руд большое значение имеет явление природной активации сфалерита как в самом месторо- ждении, так и при измельчении. Происходит это в результате окисления суль- фидных медных минералов, особенно вторичных, а также при наличии в руде окисленных (малахита) и водорастворимых (халькантита) минералов меди. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 51 Подавляется активированный сфалерит цианидами, причем не в результате сорбции на его поверхности, а в результате, во-первых, дезактивации ее раство- рением поверхностных ксантогенатных соединений и, во-вторых, удаления ак- тивирующих ионов меди с поверхности сфалерита. Наиболее широко в практике селективной флотации для подавления сфалерита применяется сочетание цианидов и цинкового купороса. Соотно- шение цианида и цинкового купороса при подавлении сфалерита колеблется от 1:2 до 1:1 при рН 7,5–9,0 и расходе цианида 25–150 г/т руды. Этот режим имеет название Шеридана – Гризвольда. При использовании смеси цинкового купороса с цианидом в режиме Шеридана – Гризвольда основными формами нахождения реагентов в пульпе будут осадки гидратокарбоната цинка [Zn α (OH) β (CO 3 ) γ ] и цианида цинка [Zn(CN) 2 ]. Депрессирующее действие смеси цианида с цинковым купоросом может быть при этом обусловлено: дезактивацией сфалерита путем понижения концентрации ионов меди в пульпе за счет связывания их ионами цианида в труднодиссоциируемые ком- плексы; растворением образовавшихся на поверхности активированныхсуль- фидов цинка и железа соединений собирателя; налипанием гидрофильных тонкодисперсных осадков цианида и гидра- токарбоната цинка. Смесь цинкового купороса и соды, представляющая собой нестихио- метрические осадки гидратокарбонатов цинка, используют главным образом для флотационного отделения сульфидов медии железа от сульфидов цинка в процессе обезмеживания и обезжелезнения черновых цинковых концентратов. В результате этого при рН пульпы 7,5–9,0, создаваемых содой, смесь цианида и цинкового купороса сильно депрессирует сульфиды цинка и железа. Высокие технологические показатели селективной флотации достига- ются при использовании в качестве депрессора смеси сульфоксидных соеди- нений с солями тяжелых металлов. Так, смесь сульфида натрия и сульфата железа хорошо депрессирует сульфиды цинка и железа, практически не оказывая влияния, а иногда даже активируя сульфиды меди, особенно халькопирит. Поэтому результаты отде- ления сульфидов меди от сульфидов цинка и железа при использовании дан- ной смеси реагентов (при расходе около 3 кг/т коллективного концентрата) получаются более высокими или не хуже, чем с цианидом. Смесь сульфита натрия (0,3–1,0 кг/т) с цинковым купоросом (0,5–2,0 кг/т) слабее депрессирует сфалерит, чем цианиды, но если руда имеет повышенное содержание растворимых в цианиде вторичных сульфидов меди или в ней присутствуют (хотя бы в малых количествах) карбонаты меди, то хорошая депрессия сфалерита цианидами не достигается. В таких случаях лучшие ре- зультаты получают при использовании в качестве депрессора сфалерита и пирита смеси цинкового купороса с сульфитом натрия. Ферри- и ферроцианиды (50–100 г/т), депрессирующие сульфиды меди, применяют только при разделении медно-цинковых концентратов и продук- ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 52 тов, медь в которых представлена главным образом вторичными сульфидами. Значительную роль при этом играет соответствие структур поверхности ми- нералов и образующегося осадка «смешанного» феррицианида, определяю- щее возможность прочного его закрепления на поверхности за счет возник- новения между ними химических связей. Активированный сфалерит, несмотря на наличие катионов меди на его поверхности, не сорбирует осадки ферри- цианидов тяжелых металлов и не депрессируется в их присутствии, тогда как вторичные сульфиды меди такими осадками депрессируются достаточно эф- фективно при рН не более 8. Характерным для флотации медно-цинковых руд является сочетание нескольких реагентов-депрессоров, в том числе: цианида, растворяющего ксан- тогенатные соединения меди на поверхности сфалерита; сернистого натрия, связывающего ионы меди и предотвращающего активацию цинковой обманки; сульфоксидных соединений (сернистой кислоты, сульфида натрия, тиосульфата натрия, бисульфита аммония), изменяющих окислительно-восстановительный потенциал пульпы и скорость окисления сульфидных ионовминералов в пульпе; цинкового или железного купороса, образующих с гидроксильными, карбонатными, цианидными и сульфоксидными ионами в определенных ус- ловиях соединения, гидрофилизирующие поверхность сфалерита; и щелочи (соды или извести). Применяемое сочетание реагентов обеспечивает депрес- сию и сульфидов железа. Следует отметить, что долю цианида в реагентных смесях постепенно уменьшают, а на некоторых фабриках он исключен пол- ностью. Эффективность действия реагентов-депрессоров при селективной фло- тации медно-цинковых руд в значительной мере определяется степенью оп- тимальности расхода собирателя. Его избыточный расход в коллективном и медном циклах обычно приводит к резкому снижению эффективности дейст- вия подавителей, несмотря на увеличение их расхода, и значительному воз- растанию потерь металлов в разноименных концентратах [ 1 , 3 , 5 , 15] Требования, которым должны соответствовать медный, пиритный и цинковый концентраты, представлены в табл. 1.3 , 1.4 и 6.1 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 53 Таблица 6.2 Требования к качеству цинковых концентратов ( по ОСТ 48-31-81 )[ 14 ] Марка Массовая доля, % цинка, не менее индия, не менее примесей, не более железа кремнезема меди мышьяка г.з.к.* г.з.к. г.з.к. г.з.к. г.з.к. г.з.к. КЦ-0 60 59 – Не нор- мируется 3,8 4,0 1,8 2,0 0,8 0,9 0,05 0,05 КЦ-1 58 56 – То же 4,5 5,0 2 2 1,0 1,0 0,1 0,05 КЦ-2 55 53 – –//– 6 7 2,5 3 1,2 1,5 0,2 0,1 КЦ-3 51 50 – –//– 8 9 3,5 4 1,8 2,0 – 0,3 КЦ-4 – 45 – –//– – 12 – 5 – 3,0 – 0,5 КЦ-5 – 40 – –//– – 13 – 6 – 3,0 – 0,5 КЦ-6 – 40 – –//– – 16 – 10 – 4,0 – 0,6 КЦИ – 40 – 0,04 – 18 – 6 – 3,5 – 0,5 *Государственный знак качества. Одним из основных направлений повышения качества концентратов и общего извлечения металлов следует считать выделение коллективных промпродуктов для переработки их специальными металлургическими мето- дами, в качестве которых могут быть использованы автоклавное выщелачи- вание, электротермическая и циклонная плавка, плавка в жидкой ванне и другие пиро- и гидрометаллургические методы и процессы. Материалы, приборы и оборудование Навеска медно-цинково-пиритной вкрапленной руды массой 100 г, на- веска сплошной медно-цинково-пиритной руды – 100 г, весы электрические, растворы флотационных реагентов (Na 2 S, Ca(O Н) 2 , изопропиловый, бутило- вый ксантогенаты, Т-80), чашки, мерные цилиндры, кисти, клеенки, шпатели, ступки с пестиками, батарейный цилиндр, шланг со стеклянными трубками на концах, сетки на 100 мкм; ZnSO 4 , CuSO 4 , лабораторная флотационная ма- шина механического типа вместимостью камеры 0,5 л (см. рис. 1.1 , табл. 1.5 ). Порядок выполнения работы 1. Получить навеску руды и задание в виде технологических схем, при- веденных на рис. 6.1 , 6.2 Определить реагентный режим по схеме и после согласования с преподавателем приступить к работе. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 54 Рис. 6.1. Технологическая схема обогащения сплошных колчеданных руд Рис. 6.2. Технологическая схема обогащения вкрапленных медно-цинково-пиритных руд 2. Промыть мельницу, загрузить в нее воду, руду, реагенты. При этом должно выполняться соотношение Т:Ж:Ш = 1:0,5:8. Количество реагентов вычислить по формуле ( 1.1 ) . Измельченную руду загрузить в камеру флота- ционной машины, определить значение рН, подать реагенты и в соответствии с режимом осуществить флотацию по схеме. |