Пособие по комплексной переработке. Руд цветных металлов

• Название: Руд цветных металлов
• Анкор: Пособие по комплексной переработке
• Дата: 19.12.2022
• Размер: 1.9 Mb.
• Имя файла: 160.doc
• Тип: Литература; #851945
• страница: 9 из 19

2.9. Технология переработки окисленных руд цветных металлов

Промышленное значение окисленных руд невелико. Часто окисленные руды встречаются вместе с сульфидными. Однако встречаются и самостоятельные месторождения окисленных руд. Наиболее важные методы флотации этих руд:

1. 
   Флотация сульфгидрильными собирателями с предварительной сульфидизацией сернистым натрием Na₂S.
   
2. 
   Флотация оксигидрильными собирателями (мыла, жирные кислоты). Метод имеет ограниченное распространение из-за малой селективности процесса.
   
3. 
   Применение катионных собирателей (при флотации окисленных цинковых руд).
   
4. 
   Комбинированный флотационно – гидрометаллургический метод.
   

Медные окисленные и смешанные руды.
Основные медные окисленные минералы:

• 
  Малахит - Cu₂CO₃(OH)₂;
  
• 
  Азурит – Cu₃CO₃(OH)₂;
  
• 
  Брошантит – Cu₄SO₄(OH)₆;
  
• 
  Атакамит - Cu₂(OH)₃Сl;
  
• 
  Хризоколла - CuSiO₃nH₂O;
  
• 
  Куприт - Cu₂O;
  
• 
  Тенорит – CuO
  

Способность медных окисленных руд к флотации определяется их растворением в цианиде. Из перечисленных минералов только силикаты и фосфаты меди не растворяются в цианидах, а переходят в сернокислотную вытяжку. Такие руды относятся к упорным и обогащаются комбинированными или гидрометаллургическими методами [2].

Флотация окисленных руд обычно проводится ксантогенатами после предварительной сульфидизации. Сульфидизация осуществляется с помощью сернистого или гидросернистого натрия при нормальной температуре в течение 0.5 – 1 мин. Расход сульфидизатора не должен быть избыточным, иначе образуется рыхлая сульфидная плёнка, которая легко отслаивается от минерала. Обычно расход сернистого натрия при флотации смешанных и окисленных руд составляет 0.3 – 2 кг/т. Ниже показан принцип сульфидизации малахита.
CuCO₃Cu(OH)₂ + 2Na₂S = 2CuS + 2NaOH + Na₂CO₃
Величина рН при флотации смешанных и окисленных руд обычно находится в пределах 9 – 11.

В зарубежной практике при флотации смешанных руд кроме сульфгидрильных иногда применяются оксигидрильные собиратели (жирные кислоты), с помощью которых из хвостов сульфидной флотации извлекаются окисленные минералы.

При переработке смешанных и окисленных руд комбинированными методами наибольшее распространение получил метод В.Я. Мостовича. Метод включает выщелачивание окисленной меди серной кислотой, осаждение (цементацию) меди, перешедшей в раствор, металлическим железом и флотацию цементной меди. За рубежом этот метод называется LPF (выщелачивание, осаждение, флотация). Расход серной кислоты для выщелачивания, в зависимости от состава руды, колеблется от нескольких килограмм, до 40 кг/т руды. Продолжительность выщелачивания 10 – 60мин.

В последнее время для обогащения окисленных упорных руд применяется схема, по которой после грубого измельчения выделяются шламы, в основном представленные труднофлотируемыми медными минералами. Эти шламы перерабатываются комбинированными методами.

Пески, представленные в основном сульфидами, доизмельчаются и обогащаются флотацией.

Окисленные свинцовые и цинковые руды.

Основными окисленными минералами свинца являются:

• 
  Церуссит PbCO₃;
  
• 
  Англезит PbSO₄;
  
• 
  Пироморфит Pb₅PO₄₃Cl;
  
• 
  Крокоит PbCrO₄;
  
• 
  Миметезит Pb₅AsO₄₃Cl;
  
• 
  Вульфенит PbMoO₄;
  
• 
  Ванадинит Pb₅VO₄₃Cl;
  
• 
  Плюмбоярозит PbFe₆SO₄₄OH₁₂
  

Основными окисленными минералами цинка являются:

• 
  Смитсонит ZnCO₃;
  
• 
  Каламин Zn₄Si₂O₇(OH)₂H₂O;
  
• 
  Гидроцинкит Zn₅CO₃₂(OH)₆
  

В смешанных и окисленных свинцово – цинковых рудах содержится также галенит (PbS) сфалерит (ZnS). Из нерудных минералов в смешанных и окисленных свинцово – цинковых рудах присутствуют кварц, силикаты, кальцит, доломит, барит.

Окисленные свинцовые минералы флотируются сульфгидрильными минералами после предварительной сульфидизации сернистым натрием Na₂S.

В отличие от малахита, для церуссита (PbCO₃) требуется глубокая сульфидизация, при этом отслаивание плёнки не наблюдается. Расход Na₂S составляет 200 – 300 г/т. Сульфидизация производится в контактных чанах или непосредственно во флотомашинах. Иногда сульфидизатор загружают в измельчение.

Из окислов свинца хорошо флотируется церуссит, хуже англезит и вольфрамит и очень плохо плюмбоярозит.

Окисленные цинковые минералы флотируются после извлечения сульфидов и окисленных свинцовых минералов. Разработаны два метода:

1. 
   Девиса – Андреевой;
   
2. 
   Рея
   

По первому методу окисленные минералы цинка сульфидизируются при температуре 40 – 60^о С в течение 20 – 25 минут, активируются медным купоросом и флотируются сульфгидрильным собирателем.

По второму методу окислы цинка флотируются высшими первичными аминами после предварительной сульфидизации. Расход амина 80 - 170 г/т.

2.10. Обогащение оловянных руд
В природе известно 16 оловосодержащих минералов. Основным промышленным минералом является касситерит SnO₂ (содержание олова 78.8 %, плотность 6800 – 7100 кг/м³, твёрдость 6 – 7). Меньшее значение имеет сульфид олова – станнин Cu₂SFeSSnS₂, содержащий 27.5 – 29.5 % олова.

Промышленные оловосодержащие руды подразделяются на россыпные и коренные. Из россыпей добывается около 70 % олова. Минимальное промышленное содержание олова в россыпях – 200 г/м³.

Коренные месторождения подразделяются на кварц – касситеритовые и сульфидно – касситеритовые [4].

Состав оловянных продуктов, получаемых на обогатительных фабриках, различен. Содержание олова в них колеблется от 5 до 60 %. Наиболее богатые концентраты получают из россыпей (КО). Из коренных руд получают зернистые концентраты (КОЗ), которые направляются на доводочные фабрики. Шламовые оловянные концентраты, получаемые гравитационными и флотационными методами (КОШ), идут для плавки на черновое олово 2-го сорта. Из концентратов марки КОС (свинцовистые) получают черновой свинцовисто – оловянный сплав. Технические требования к оловянным концентратам приведены в таблице 12.

Таблица 12 – Технические требования к оловянным концентратам

Марка концентрата	Содержание, %
	Sn не менее	Примесей не более
		Pb	As	S	Cu	Zn	WO3
КО-1	60	2	0.3	Не нормируется			3
КО-2	45	2	0.3	Не нормируется			3
КОЗ-1	30	2	Не нормируется				5
КОЗ-2	15	2	Не нормируется				5
КОШ-1	15	2	2	5	0.5	3	5
КОШ-2	8	2	1.5	5	0.5	3	5
КОШ-3	5	3	0.5	Не нормируется			5
КОС-1	15	5	2	15	0.5	3	5
КОС-2	8	5	1.5	15	0.5	3	5
КОС-3	5	5	0.5	Не нормируется			5

Оловянные руды и россыпи обогащаются главным образом гравитационными методами с использованием шлюзов, отсадочных машин, концентрационных столов и винтовых сепараторов. Схемы обычно включают дезинтеграцию, промывку и концентрацию касситерита. Промывка и обогащение на шлюзах применяются при крупности зёрен  0.2 мм. Отсадочные машины применяются для крупновкрапленных руд (2 – 20 мм) при этом извлечение составляет 90 %. Доводка грубых концентратов осуществляется на концентрационных столах (крупность частиц 0.1 – 2 мм).

При обогащении коренных руд схемы усложняются из – за сложности состава минералов. При этом кроме гравитационных методов используется флотация, магнитные и электрические методы.

При подготовке руды к обогащению следует учитывать хрупкость касситерита, склонность к ошламованию. Около 70 % потерь олова связано с уносом в слив гравитационных аппаратов тонковкрапленного касситерита.

На некоторых фабриках в голове процесса применяется обогащение в тяжелых суспензиях. Это позволяет выделить в отвальные хвосты значительную часть пустой породы (30 – 35 %), снизить расходы на измельчение.

Большое распространение при обогащении оловянных руд получили винтовые сепараторы (класс 0.1 – 3 мм), применяемые вместе с отсадочными машинами и концентрационными столами.

В результате гравитационного обогащения получают черновой концентрат с содержанием олова около 20%.Черновой концентрат направляется на доводочную фабрику для доведения до кондиции. В результате доводки из чернового концентрата удаляются вредные примеси.

Доводка может осуществляться флотогравитацией на концентрационных столах для удаления сульфидов крупностью 3 – 4 мм. Для извлечения сульфидов такой крупности может применяться пенная сепарация.

Магнетит и гематит, содержащиеся в первичных концентратах, удаляются перед гравитационным обогащением магнитной сепарацией.

Доизвлечение ошламованного касситерита может осуществляться флотацией с применением жирных кислот. При наличии в шламах сульфидов, последние флотируются в начале процесса. В настоящее время флотация не получила широкого применения.

Технологическая схема обогащения коренных оловянных руд на фабрике «Юнион Тин» (ЮАР)

Исходная руда, содержащая 0.58 % олова, после дробления обогащается в тяжёлой суспензии. Лёгкая фракция удаляется в хвосты. Тяжёлая фракция (выход 39.1 %, содержание олова 1.26 %) измельчается и направляется на классификацию в гидроциклоны. Пески циклонов обогащаются на концентрационных столах, слив идёт на сульфидную флотацию (рис. 11).

Сульфидные концентраты удаляются в отвал. Хвосты сульфидной флотации обогащаются на концентрационных столах и винтовых сепараторах. После удаления из чернового оловянного концентрата магнитных материалов и оставшихся сульфидов, гравитационный оловянный концентрат содержит 54 % олова при извлечении 48 %. В шламах содержится до 0.85 % олова, которое извлекается флотацией. Флотоконцентрат содержит 27 % олова при  = 35 %.

2.11. Обогащение и переработка золотосодержащих руд и россыпей
Золото – один из первых металлов, поставленных человеком себе на службу. Это однородный, тяжёлый металл плотностью 19320 кг/м³ с низкой твёрдостью, большой ковкостью и тягучестью (прокатывается до толщины 0.00008 мм и вытягивается в проволоку d = 0.000002 мм) хорошей тепло – и электропроводимостью, высокой химической стойкостью (растворяется лишь в «царской водке» (3 части HCl и 1часть HNO₃) и цианидах). Т_плав.= 1063^оС, Т_кип. = 2530^оС.

Кроме всеобщего эквивалента в условиях товарного производства золото широко применяется в авиационной и космической технике, электронике, радиотехнике.

Промышленные запасы золота в недрах по капстранам составляют 35 –40 тысяч тонн. 80 % этого количества сосредоточено в Африке, 15 % - в Северной и Южной Америке, 5 % во всех прочих странах. Из 40 стран, участвующих в добыче золота, более 80 % его производства приходится на Южно – Африканскую республику.


Рисунок 11-Схема обогащения оловянных руд на фабрике «Юнион Тин».
За всю историю человечества из недр земли добыто 100 – 105 тыс. тонн золота (шар диаметром 46 м). Примерно 75 – 80 тыс. тонн сосредоточено в различных государствах. 20 –25 тыс. тонн рассеяно по всему миру – спрятано в гробницах, кладах, в развалинах городов, скифских курганах, покоится на дне океанов в затонувших судах.

Основная масса золота в природе находится в виде золотин - самородных частичек, различных по размерам и форме, распределённых в различных горных породах. Самый большой самородок золота имел массу 153 кг (Чили).

Золотины состоят не из чистого золота, а из сплавов и соединений его с серебром, медью, железом, теллуром, селеном, висмутом, платиной, иридием и родием. Главная примесь золота – серебро. Природный сплав золота с серебром (от 15 до 30 %) называется электрум. Известно только два химических соединения – селениды и теллуриды (калаверит AuTe₂).

В большинстве случаев размер золотин менее 0.1 мм. Часто встречается очень мелкое, иногда «невидимое» золото, входящее в состав пирита и других сульфидов.

Качественно золото оценивается пробой. Пробой называется количество весовых единиц химически чистого золота, находящегося в 1000 весовых единицах сплава. Наибольшей пробой является 998-я. Обычно золото, добываемое из руд, характеризуется меньшей пробой 750 – 800 и снижается до 500.Остальные составляющие являются серебро, медь, железо и др. Сумма металлов, входящих в сплав с золотом, называется лигатурой [8].