Пособие по комплексной переработке. Руд цветных металлов
 Скачать 1.9 Mb.
|
Реагентный режим при флотации медных и медно-пиритных руд.Сульфидные медные минералы обладают высокой флотоактивностью в широком диапазоне рН среды – от 6 до 14. При этом вторичные сульфиды меди флотируются лучше первичных и депрессируются при более высоком значении рН. Сульфиды железа чувствительнее сульфидов меди к депрессирующему действию гидроксильных и цианистых ионов. Это используется при селективной флотации медно-пиритных руд. Цианиды NaCN, KCN используются при высокой активности части пирита или во избежание депрессии молибдена при рН свыше 11.5. При флотации медных руд в качестве регулятора среды применяют известь, которую подают в процесс измельчения. Для депрессии пирита расход извести колеблется от 250 – 500 грамм до нескольких килограммов на тонну. При флотации вкрапленных медных руд (порфировых, песчаников, жильных) применяется только медная флотация, при этом рН среды поддерживается в пределах 7.5- 8.5. Флотация сплошных медно-сульфидных руд с содержанием пустой породы менее 10-15% осуществляется по прямой селективной схеме с рН пульпы в основной и перечистных операциях 11.5 и более. В этом случае хвосты являются готовым пиритным концентратом [6]. В качестве собирателей при флотации сульфидов меди и железа используют ксантогенаты и дитиофосфаты (аэрофлоты). Чаще всего применяются этиловый, бутиловый, изопропиловый, амиловый ксантогенаты в отдельности и в сочетании. В качестве пенообразователей применяют: сосновое масло, ОПСБ, Т-66, ИМ-68, Дауфрос-250, метилизобутилкарбинол. Иногда используют сразу два вспенивателя. Расход собирателей: 30-50 (100) г/т. Расход пенообразователей: 20-50 (70) г/т. Сведения о собирателях ксантогенатах.По физическому состоянию применяются ксантогенаты двух типов: Калиевые- жидкие; Натриевые – твёрдые. Подают ксантогенаты в процесс в виде 2-х, 5-и или 10-и процентного раствора. Раствор желательно готовить на одну смену. В крайнем случае, на сутки, т.к. ксантогенат разлагается через двое суток. Ксантогенаты действуют на минеральную поверхность только в щелочной среде при рН 7.5-11. Применяются ксантогенаты следующих типов: CH3OCSSK - метиловый - 7.1А0 C2H5OCSSK - этиловый - 8.4А0 C3H7OCSSK - пропиловый - 9.7А0 C4H9OCSSK - бутиловый - 10.2А0 C5H11OCSSK - амиловый - 12.8А0 Длина углеводородного радикала у отмеченных выше ксантогенатов находится в пределах 7.1-12.8 ангстремов (А0). 2.4. Переработка медно-цинковых руд Известно 54 минерала цинка, однако к промышленным минералам относится небольшая группа. Это: Сфалерит - сульфид; Смитсонит - окисел; Каламин - окисел; Гидроцинкит - окисел. Характеристика этих минералов приведена в таблице 6. Таблица 6 – Характеристика основных цинковых минералов
Сфалерит, или цинковая обманка, различается содержанием примесей. Чистая разновидность его называется клейофаном, железистая цинковая обманка – марматитом и марганцовистая- вюрцитом. В зависимости от примесей цвет цинковой обманки может изменяться от белого (клейофан) до бурого или даже чёрного (марматит), реже сфалерит имеет желтый, красный или зеленоватый цвет. Блеск – алмазный. Встречается в виде кристаллов тетраэдрической формы. Основные примеси: железо (до 20 %), кадмий (до десятых долей процента), индий, галлий, марганец, ртуть и др. Промышленные типы цинксодержащих руд представлены медно-цинковыми, свинцово-цинковыми, медно-свинцово-цинковыми рудами. Медно-цинковые колчеданные месторождения СНГ расположены на восточном склоне Урала на протяжении почти 800 км. Эти руды залегают среди вулканогенных образований, содержат до 90 % пирита. Рудообразующие минералы – пирит, халькопирит, борнит, ковеллин, халькозин, сфалерит. Минералы пустой породы представлены серицитом, хлоритом, кварцем, баритом. Наиболее крупные месторождения Урала: Гайское, Сибайское, Учалинское. Аналогичные месторождения на Северном Кавказе- Урупское, Худесское. Основными технологическими особенностями медно-цинковых руд Урала являются: Тонкая (до эмульсионной) вкрапленность сульфидов меди и цинка в пирите, требующая измельчения до 95-100 % класса – 0.043 мм (-0.03). В то же время отделение сульфидных минералов от пустой породы происходит при измельчении руды до 60-70 % класса – 0.074 мм. Сложность вещественного состава руды (наличие первичных и вторичных сульфидов, а также сульфатов меди) затрудняет селективную флотацию вследствие активации сфалерита и пирита солями меди. Флотационные свойства цинковых минералов. Флотационные свойства цинковой обманки определяются составом и видом примесей, входящих изоморфно в её кристаллическую решётку. Основными изоморфными примесями в цинковой обманке являются: 2- валентное железо, медь, марганец. В противоположность другим сульфидам неактивированная цинковая обманка при окислении снижает свою флотируемость, т.к. на её поверхности образуются ионы SO42 -, способствующие гидратации поверхности сфалерита. В щелочной среде при рН более 7 сульфат-ионы вытесняются ионами гидроксила и на поверхности цинковой обманки образуется гидрат окиси цинка Zn(OH)2. Увеличение количества железа в кристаллической решётке ZnS увеличивает её способность к окислению и гидратации. При этом на поверхности образуется гидрат окиси железа Fe(OH)2, что снижает адсорбционную способность ZnS к ксантогенату. Кроме того, ксантогенат цинка и железа хорошо растворим в воде, поэтому он плохо закрепляется на поверхности сфалерита. Содержание железа в минерале определяет его чувствительность к депрессирующему действию извести, которая уменьшает адсорбцию собирателя с повышением содержания железа. Активируют ZnS и значительно улучшают её флотационную активность соли тяжелых металлов (меди), катион которых с собирателем образует более трудно растворимые соединения, чем катион цинка. Основным активатором цинковой обманки является медный купорос. При этом поверхность сфалерита покрывается тонкой плёнкой сернистой меди CuS. Для успешной флотации это покрытие должно составлять не менее 25-30 % монослоя. При наличии в месторождении водорастворимых минералов меди происходит природная активация цинка. Это значительно осложняет процесс селективного разделения медных минералов и активированной цинковой обманки. Все разновидности цинковой обманки депрессируются цианидами. При этом уменьшается сорбционный слой собирателя и переводятся в раствор активирующие ионы меди. Депрессирующее действие цианидов увеличивается в щелочной среде в присутствии цинкового купороса. Некоторые разновидности сфалерита депрессируются одним цинковым купоросом в щелочной среде. Сфалерит может депрессироваться также сернистым газом, сочетанием сернистого натрия и цинкового купороса, бисульфитом и сульфитом натрия. Получаемые при обогащении цинксодержащих руд цинковые концентраты должны отвечать техническим требованиям, приведенным в таблице 7. Таблица 7 – Технические требования к цинковым концентратам и продуктам
Схемы и реагентные режимы флотации медно-цинковых руд. Сочетание сульфидных минералов меди – цинка – железа считается наиболее сложным комплексом для флотации. Это сопряжено с трудностью разделения медных сульфидов и сфалерита. В СНГ основное количество Cu-Zn руд обогащается на Урале (Кировоградская, Красноуральская, Среднеуральская, Карабашская, Учалинская, Сибайская, Гайская, Бурибаевская фабрики). На медно-цинковых фабриках Урала дробление осуществляется в три стадии, но в открытом цикле. Измельчение осуществляется в две стадии в стержневых и шаровых мельницах до крупности 90-95 % класса – 0.044 мм. Медно-цинково-пиритные руды относятся к наиболее сложным типам руд цветных металлов. Технология переработки этих руд определяется вещественным составом и характером вкрапленности ценных минералов. В зависимости от этого медно-цинково-пиритные руды могут обогащаться по схеме прямой селективной флотации или по схеме коллективно-селективной флотации. По схеме прямой селективной флотации обогащаются вкрапленные и сплошные колчеданные руды, в которых медные минералы представлены халькопиритом, а сфалерит не активирован ионами меди. Такие схемы применяются на фабриках Канады, Финляндии, Норвегии. По схеме селективной флотации в голове процесса после измельчения руды до крупности 85-95 % класса – 0.074 мм флотируются сульфиды меди при депрессии сфалерита и пирита. Из хвостов медной флотации после активации сфалерита медным купоросом извлекают цинковый концентрат. Хвосты цинковой флотации при обогащении сплошных сульфидных руд являются готовым пиритным концентратом. При низком содержании в них серы - флотируют пирит. По коллективно – селективной схеме флотации после грубого измельчения руды до 50-60 % класса – 0.074 мм в голове процесса все сульфидные минералы извлекают в коллективный концентрат. После доизмельчения до крупности, необходимой для разделения сростков ценных минералов, концентрат направляется на селективную флотацию с получением медного, цинкового и пиритного концентратов. Эта схема обычно применяется для руд со сложной вкрапленностью при наличии вторичных сульфидов меди и природной активации сфалерита. (Среднеуральская, Учалинская, Гайская фабрики). Технологическая схема Гайской фабрики. На Гайской обогатительной фабрике перерабатываются вкрапленные и сплошные колчеданные медно-цинковые руды (рис. 7). Вкрапленные руды содержат до 35 % серы. Рудные минералы – пирит, халькопирит, сфалерит. Нерудные – кварц, полевой шпат и т.д. Колчеданные руды отличаются тонкой взаимной вкрапленностью сульфидов меди и цинка с пиритом. Разделение сульфидных минералов в этих рудах достигается только при измельчении до 98-100 % класса – 0.074 мм.  Рисунок 7 – Схема флотации Cu-Zn руд Гайской обогатительной фабрики. Дробление руды, поступающей из карьера, производится в три стадии в открытом цикле до крупности – 20 мм. Руда поступает на измельчение в стержневые, а затем в шаровые мельницы. Слив классификатора крупностью 65-70 % класса – 0.074 мм направляется на 1-ю коллективную флотацию, концентрат которой подаётся сразу на 3-ю перечистную операцию. Концентрат 2-й коллективной флотации перечищается трижды. Содержание CaO в операциях основной коллективной флотации составляет 150-500 г/м3, в перечистных – 250-500 г/м3. В коллективную флотацию для активации сфалерита подают медный купорос (200-240 г/т), собиратель – смесь изопропилового (120-170 г/т) и бутилового ксантогенатов (45-55 г/т), вспениватель Т-66 (30-60 г/т). В контрольную коллективную флотацию подаётся также 15 – 20 г/т бутилового аэрофлота. Коллективный концентрат после десорбции реагентов сернистым натрием Na2S (2200 – 3000 г/т) в присутствии активированного угля (300 г/т) сгущается и доизмельчается до крупности 90 – 95 % класса – 0.074 мм. Медная флотация осуществляется при депрессии сфалерита сернистым натрием (150 – 350 г/т) и цинковым купоросом (250 – 450 г/т) при рН 8.5 – 8.7. Медный концентрат содержит 16-18 % меди при = 87- 89 %. Хвосты медной флотации являются цинковым концентратом и содержат 42-45 % цинка при = 50 – 55 %. 2.5. Переработка свинцово – цинковых руд В природе насчитывается 144 минерала, содержащих свинец, однако немногие из них имеют промышленное значение (таблица 8). Таблица 8 – Характеристика основных свинцовых минералов
Руды, содержащие только свинцовые минералы, встречаются крайне редко. Кроме свинца в них содержится барит, цинк, медь и др. Галенит (свинцовый блеск) является основным свинцовым минералом в промышленных рудах. Кристаллическая решётка галенита имеет кубическую структуру типа NaCl. Цвет галенита свинцово – серый с металлическим блеском. Разрушение кристаллов галенита происходит по плоскостям спайности без разрыва ионных связей, поэтому свежеобнажённая поверхность галенита плохо смачивается водой, и он может флотироваться одним вспенивателем. Однако на воздухе галенит легко окисляется. Тогда он флотируется ксантогенатами. Депрессорами галенита являются соли хромовой кислоты – хроматы и бихроматы (K2Cr2O7 и K2CrO4). Под действием этих солей на поверхности галенита образуются гидрофильные соединения хромата свинца. Депрессируется галенит также крахмалом. Цианидом галенит не подавляется. Поэтому цианид широко применяется при отделении галенита от медных минералов. Флотируемость галенита снижается при повышении щёлочности пульпы. Из окисленных минералов свинца (около 90) промышленное значение имеют церуссит, англезит, пироморфит. Окисленные минералы свинца обычно флотируются сульфгидрильными собирателями после предварительной сульфидизации (активации) сернистым натрием. Основные месторождения свинца в капстранах приходятся на США, Канаду, Австралию, Перу, Японию, ФРГ, Испанию. Содержание свинца в этих рудах 2-3 %. В СНГ свинец добывают из полиметаллических руд (Рудный Алтай, Казахстан, Восточная Сибирь, Северный Кавказ) [7]. Свинцовые концентраты должны отвечать техническим требованиям, приведенным в таблице 9. Таблица 9 – Технические требования к свинцовым концентратам
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||