Технология флотации медно-цинково-пиритных руд

28.11.2019

Основной промышленный минерал цинка — сфалерит (цинковая обманка). В природе встречается несколько разностей цинковых обманок — от бесцветных (клейофан), не содержащих железа, до темных и черных (марматит), в которых часть катионов цинка замещена катионами железа. Чем выше содержание изоморфной примеси сульфида железа в сфалерите, тем хуже флотируется минерал собирателями сульфгидрильного типа.

Из других сульфидов тяжелых цветных металлов в медно-цинково-пиритных рудах всегда присутствуют халькопирит и пирит, а часто — халькозин, борнит и пирротин.

При обогащении этих руд можно получить три концентрата — медный, цинковый и пиритвый. Распределение благородных металлов по продуктам обогащения зависит от их ассоциации с теми или иными сульфидами. Свободное золото и серебро стремятся перевести в медный концентрат.

При флотационном разделении сульфидов меди, цинка и железа наибольшую трудность представляет селекция медных минералов от цинковых, особенно если содержание меди превышает содержание цинка. Отделение сфалерита от железных минералов в большинстве случаев производится относительно легко с применением извести как подавителя пирита и пирротина (сам сфалерит флотируется в широком диапазоне pH, в том числе и в известковой среде).

Селективное разделение минералов меди и сфалерита во многом зависит от вида присутствующих медных минералов. Наиболее легко разделить флотацией халькопирит и сфалерит и значительно сложнее — сфалерит и вторичные минералы меди. Объясняется это главным образом повышенной растворимостью вторичных сульфидов меди, обусловливающей появление в пульпе ионов меди, активирующих сфалерит. При наличии в пульпе ионов меди естественное различие во флотируемости сфалерита и медных минералов исчезает вследствие адсорбции ионов меди на поверхности сфалерита.

Неактивированный сфалерит обладает пониженной флотационной активностью. В практике флотации в качестве активатора сфалерита применяют медный купорос, расход которого необходимо строго контролировать.

По текстурным признакам выделяют две разновидность медно-цинково-пиритных руд: сплошные (массивные) сульфидные руды с суммарным содержанием сульфидов более 70% и вкрапленные руды с содержанием сульфидов до 50%. Массивные руды, характерные для отечественных месторождений, наиболее труднообогатимы, что связано с наличием растворимых солей тяжелых металлов, вторичных минералов меди, а также тонким взаимным прорастанием сульфидов. При переработке массивных руд иногда затруднительна не только селекция минералов меди и сфалерита, но также сфалерита и пирита.

Минералогический состав медно-цинково-пиритных руд оказывает прямое влияние на технологическую схему и реагентный режим флотации.

Если медь в руде представлена преимущественно халькопиритом, обычно применяют схему последовательной селективной флотации халькопирита и сфалерита, в противном случае, особенно если сульфиды характеризуются тонким взаимным прорастанием и могут быть отделены от породы при относительно грубом помоле, — схему коллективной флотации всех сульфидов (или большей их части) с последующей селекцией. Тонкость помола исходной руды перед флотацией на отечественных фабриках составляет обычно 80—90% класса —0,074 мм, на зарубежных фабриках — не превышает 70% класса —0,074 мм. Кроме того, в ходе технологического процесса доизмельчаются те или иные продукты обогащения.

Медно-цинково-пиритные руды относятся к одним из наиболее сложных типов с точки зрения режима флотации.

Основным собирателем при флотации труднообогатимых отечественных медно-цинково-пиритных руд является бутиловый ксантогенат при повышенных расходах. На многих фабриках используют также бутиловый аэрофлот, но в основном в качестве пенообразователя.

На зарубежных фабриках преимущественно применяются слабые реагенты-собиратели (малоактивные по отношению к пириту) при минимальном расходе, что облегчает селективную флотацию. Наиболее часто применяют диэтил- и дибутилдитиофосфат натрия, аммиачный крезиловый аэрофлот, этиловый и изопропиловый ксантогенаты, реже — амиловый ксантогенат и минерек. Расходы собирателей редко превышают 50 г/т.

Ассортимент пенообразователей, применяемых в зарубежной и отечественной практике флотации медно-цинково-пиритных руд, невелик. Основными пенообразователями являются сосновое масло, метилизобутилкарбинол, Т-66 и тяжелые масла.

Промышленные способы селекции минералов меди и цинка чаще всего осуществляются по схеме с подавлением сфалерита. Для депрессии сфалерита применяют цианидную или бесцианидную технологию.

Цианидная технология основана на использовании одного цианида или чаще на использовании цианида в сочетании с цинковым купоросом, сульфитом натрия пли сернистым газом.

Подавление сфалерита цианидом связано с переводом катионов меди с поверхности минерала в раствор. Цианид кальция при расходе около 100 г/т является основным подавителем сфалерита в американской практике флотации.

Более эффективно подавляется сфалерит комбинацией цианида натрия и цинкового купороса, образующих при взаимодействии коллоидный осадок цианида цинка, избирательно налипающий на частицы сфалерита и обусловливающий их депрессию. Для связывания цианида натрия в цианид цинка расход цинкового купороса должен приблизительно в 3 раза превышать расход цианида натрия (при условии, что количество растворимых солей в руде мало и цианистые ионы не связываются солями из пульпы). Цианид и цинковый купорос в качестве подавителей сфалерита применяются на некоторых канадских фабриках («Флин Флон», «Британия» и др.) и до 1967—1968 гг. использовались на уральских фабриках при среднем расходе цианида (цианплав) 200— 600 г/т и цинкового купороса 700—2000 г/т. В настоящее время на отечественных фабриках применяют бесцианидную технологию.

Сочетание цианида натрия (10—20 г/т) с сульфитом натрия (250— 500 г/т) в содовой среде при дополнительной аэрации пульпы широко применяется для депрессии сфалерита при прямой селективной флотации руды на канадских фабриках, а сочетание цианида и сернистого газа — в Японии (фабрика «Йошино»).

При бесцианидной технологии сфалерит депрессируют в известковой среде одним цинковым купоросом (фабрика «Флин Флон» до 1963 г.) либо сочетанием сернистого натрия с цинковым купоросом или сульфитом натрия (уральские фабрики); возможно также применение комбинации сульфита натрия и железного купороса, тиосульфата натрия и цинкового купороса.

Из отечественных фабрик, перерабатывающих медно-цинковые руды, только на Сибайской обогатительной фабрике руда обогащается по схеме прямой селективной флотации минералов меди, цинка и пирита. На остальных фабриках селективному разделению подвергают не руду, а коллективные медно-цинково-пиритные концентраты.

Руда Сибайской фабрики содержит до 75% пирита, сфалерит, халькопирит, ковеллин. Порода представлена кварцем и кальцитом. После измельчения в две стадии до 85% класса —0,074 мы из руды флотируют сульфиды меди с применением бутилового ксантогената и вспенивателя. Сфалерит и пирит в медном цикле депрессируют сульфитом натрия, цинковым купоросом и сернистым натрием в известковой среде. Грубый медный концентрат доизмельчают до 90% класса —0,044 мм и трижды перечищают. Хвосты медного цикла перемешивают с известью и медным купоросом (500—700 г/т) и направляют в цинковый цикл, состоящий из основной, двух контрольных и трех-четырех перечистных флотаций. Из собирателен применяют бутиловые ксантогенат и аэрофлот. Цинковый концептрат последней перечистки, содержащий 30—40% цинка и около 2% меди, подвергают обезмеживанию и обезжелезнению, для чего перемешивают его с сернистым натрием, сгущают, доизмельчают, разбавляют до 35% твердого, перемешивают с цинковым купоросом и содой и проводят медно-пиритную флотацию с одной перечисткой. Цинковый купорос является депрессором сфалерита, а сода — активатором пирита. В итоге готовый цинковый концентрат получается в виде камерного продукта, а пенным является медно-пиритный продукт, возвращаемый в технологический процесс. Пиритный концентрат на фабрике также получается в виде камерного продукта (хвосты цинкового цикла).

Большинство уральских фабрик работает по схеме коллективной флотации всех сульфидов с последующим разделением коллективного концентрата. Разделение осуществляют по двум вариантам: последовательная флотация ив коллективного концентрата минералов меди и сфалерита с оставлением пирита в хвостах (Среднеуральская, Красноуральская, Кировградская и Карабашская обогатительные фабрики) или совместная флотация из коллективного концентрата минералов меди и пирита с получением цинкового концентрата в виде камерного продукта (Гайская и Учалинская обогатительные фабрики), аналогично процессу обезмеживания и обезжелезнения на Сибайской обогатительной фабрике.

В качестве примера рассмотрим технологию обогащения Среднеуральской и Гайской обогатительных фабрик.

На Среднеуральской фабрике перерабатываются руды Дегтярского месторождения. Основные минералы в руде — пирит (80%), халькопирит, ковеллин, халькозин и сфалерит (клейофан). Порода представлена кварцем, баритом, серицитом, глиноземом. Халькопирит находится в тонком взаимном прорастании с пиритом. Медь в руде на 25% представлена вторичными сульфидами.

Исходная руда измельчается до 90% класса —0,074 мм и подвергается коллективной флотации в известковой среде с применением бутилового ксантогената, бутилового аэрофлота и вспенивателя. Коллективный концентрат сгущается, доизмельчается до 95% класса —0,044 мм (при pH 7,5-8,5) и разделяется последовательной флотацией минералов меди и сфалерита с депрессией последнего сернистым натрием и цинковым купоросом.

Медный цикл состоит из основной, контрольной и двух перечистных флотаций; промпродукты направляются в цикл доизмельчения коллективного концентрата. Цинковый цикл включает основную, контрольную и четыре перечистные флотации. Хвосты коллективного и цинкового циклов флотации представляют собой пиритный концентрат. Медная флотация проводится при содержании в пульпе свободной CaO около 100 г/м3; основная цинковая флотация осуществляется при содержании свободной CaO около 400 г/м3, перечистная цинковая флотация — при содержании 600—1000 г/м3 свободной CaO.

Медно-цинковые руды, поступающие на Гайскую фабрику, по минералогическому составу являются сплошными сульфидными рудами с небольшим количеством пленок и корочек сульфатов и характеризуются неравномерной и весьма тонкой вкрапленностью сульфидов друг в друге, требующей для раскрытия зерен очень тонкого измельчения (до 90—95% класса —0,044 мм). Химический состав руд подвержен большим колебаниям по содержанию основных элементов (меди и цинка). Для достижения стабильных показателей руду перед обогащением усредняют на специальном рудоусреднительном складе, а также в карьере. Технологическая схема Гайской фабрики показана на рис. 135. После трехстадиального измельчения до 85% класса —0,074 мм проводится коллективная медно-цинковая флотация при содержании свободной CaO в пульпе 200—400 г/м3 с применением бутиловых ксантогената и аэрофлота и медного купороса. Грубый коллективный концентрат трижды перечищается и поступает в контактный чан для десорбции, куда дозируют сернистый натрий и активированный уголь.

На фабрике разработана эффективная технология переработки промпродуктов в отдельном цикле: хвосты I перечистной флотации и концентрат контрольной флотации доизмельчаются и обогащаются но той же схеме, что и исходная руда (основная, контрольная и три перечистные флотации). Концентрат промпродуктового цикла также направляется в чан десорбции.

Вывод промпродуктов в отдельный цикл обусловлен накапливанием сфалерита при перечистке коллективного концентрата, а также необходимостью вывода на процесса флотоактивного пирита (хвосты промпродуктового цикла представляют собой готовый пиритный концентрат с содержанием серы около 45%). В промпродуктовом цикле применяются те же реагенты, что и при флотации исходной руды. Кроме того, для повышения скорости флотации сфалерита пульпу подогревают до 25—30° С.

После десорбции пульпу сгущают в сгустителе до 60% твердого и доизмельчают до 95% класса —0,044 мм, причем сгущенный продукт поступает непосредственно в мельницу, минуя гидроциклоны. Это необходимо для того, чтобы весь материал прошел обдирку в присутствии реагентов-депрессоров, дозируемых в мельницу. Доизмельченный продукт направляется в гидроциклоны, а слив последних — на флотацию.

Разделительный цикл включает совместную флотацию сульфидов меди и железа из коллективного концентрата изопропиловым ксантогенатом (основная, контрольная и две перечистные флотации). Сфалерит остается в камерном продукте. Основными флотореагентами, обеспечивающими селекцию, являются сернистый натрий (2,5 кг/т) и цинковый купорос (3 кг/т), дозируемые совместно в измельчение. Цинковый купорос является также регулятором среды, обеспечивающим активную флотацию пирита (pH 8,0-8,5).

Черновой медный концентрат подвергают обесцинкованию, для чего его доизмельчают в присутствии сернистого натрия и цинкового купороса. Хвосты перечистных флотаций направляют на контрольную флотацию. Это позволяет снизить содержание цинка в готовом медном концентрате на 1—1,5%.

На некоторых зарубежных обогатительных фабриках селекцию коллективных концентратов осуществляют по схеме с подавлением минералов меди и флотацией сфалерита. Для депрессии минералов меди применяют ферроцианид или частичное окисление на воздухе сгущенного и отфильтрованного коллективного концентрата с последующей репульпацией его теплой водой (реагенты-подавители в этом случае не применяют).

На рис. 136 показана технологическая схема обогащения фабрики «Принц Леопольд» (Заир), на которой при разделении медно-цинкового концентрата применяется обратная флотация сфалерита. При этом медь остается в хвостах. Руду, представленную халькопиритом, борнитом (две разности), сфалеритом и пиритом в доломитовой породе, измельчают в две стадии до 70% класса —0,044 мы и при pH 8—8,5 флотируют медную головку с применением цианида натрия, цинкового купороса, этилового ксантогената в соснового масла. 6 медную головку извлекается 80% меди (халькопирит и одна из разностей борнита). Из медной головки магнитной сепарацией извлекают германий.

После снятия медной головки при pH 9,5—10 проводят коллективную медно-цинковую флотацию с последующей селекцией коллективного концентрата. В коллективном цикле применяются этиловый ксантогенат, сосновое масло, медный купорос и известь. Коллективный концентрат разделяется путем депрессии трудно-флотируемой разности борнита ферроцианидом.

Технологические показатели работы медно-цинковых фабрик зависят от характера перерабатываемых руд. Из труднообогатимых уральских руд получают медные концентраты с содержанием меди 16—18% при среднем извлечении 84% (до 90% на отдельных фабриках). Цинковые концентраты содержат около 50% цинка. Наиболее высокое извлечение цинка достигнуто на Сибайской фабрике (около 73%). Вследствие трудности селекции минералов меди и цинка потерн цинка в медном концентрате на ряде фабрик составляют 20—30%. Для повышения извлечения цинка на труднообогатимых руд разрабатываются комбинированные методы переработки, включающие обогатительные и металлургические процессы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна