Анализ влияния вещественного состава руды серебро-полиметаллического месторождения «Гольцовое» на показатели обогащения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.675

Шумилова Лидия Владимировна Lidiya Shumilova

Костикова Олеся Сергеевна Olesya Kostikova

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА РУДЫ СЕРЕБРО-ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ГОЛЬЦОВОЕ» НА ПОКАЗАТЕЛИ ОБОГАЩЕНИЯ

THE ANALYSIS OF ORE MATERIAL COMPOSITION INFLUENCE OF SILVER-POLYMETALLIC DEPOSIT «GOLTSOVOE» ON INDICATORS OF CONCENTRATION

Обоснована актуальность исследования, заключающаяся в поиске новых технических и технологических решений, направленных на повышение извлечения серебра из труднообогатимого минерального сы1рья, склонного к ошламованию. Изучен вещественный состав руды месторождения «Гольцовое». Представлены результаты химического, минерального, фазового и ситового анализа. Определены проблемы, возникающие при переработке сыгрья серебро-полиметаллического месторождения, осложняющие технологию обогащения и выюыша-ющие снижение извлечения ценных компонентов: сложныш вещественный состав, высокая степень окисленности, полидисперсная вкрапленность полезных минералов во вмещающих породах, тонкая вкрапленность минералов серебра в сульфидах и окислах при их тесном взаимном прорастании. Проведён анализ технологических показателей обогащения на Омсукчанской обогатительной фабрике за 2013-2014 гг. (излечение серебра, качество сере-бросодержащего концентрата). Установлены закономерности влияния отдельных химических элементов, в частности свинца, на показатели обогащения. На основе достаточного количества практических данных определены зависимости извлечения серебра и качества концентрата от содержания свинца в исходной руде. Установлено, что при увеличении содержания серебра в исходной руде повышается содержание благородного металла в легкофлотиру-емой форме, что влияет на увеличение извлечения при том же режиме обогащения. В большинстве отобранных проб выявлена обратно пропорциональная

The urgency of the research, which consists in finding new technical and technological solutions aimed at improving the extraction of silver from hard concentrated minerals inclined to thin particles' decrease is justified. The material composition of the ore deposit «Goltsovoye» was studied. The results of chemical, mineral, phase and sieve analysis are presented. The problems, occurring during the processing of raw material of the silver-polymetallic deposit are identified. As it turned out, they complicate the technology of its concentration and cause a decrease in the extraction of valuable components. These problems are the following: complex material structure, high degree of oxidation, poly-disperse dissemination of minerals in the surrounding rocks, thin dissemination of silver minerals in sulfides and oxides during their close mutual germination.

The analysis of technological indicators of concentration at Omsukchan concentration fabric for the 2013-2014 periods (silver extraction, quality of silver concentrate) was carried out. The regularities of individual chemical elements' influence, lead, in particular, on the indicators of concentration are determined. On the basis of a sufficient number of practical data, the dependences of silver extraction and quality of concentrate from the lead content in natural ore are defined. It was also stated that increasing of silver content in natural ore leads to an increase of noble metal content in the form light floating form and affects the extraction increase at the same rate of concentration. In the most selected samples, an inverse proportional dependence of concentrate quality from the lead con-

зависимость качества концентрата от содержания свинца в исходной руде. Требуется продолжение исследований в направлении снижения ошламования и вскрытия тонкодисперсного серебра в силикатной породе

Ключевые слова: труднообогатимое сырье, ошламование, серебро-полиметаллические руды, вещественный состав, полидисперсная вкрапленность, свинец, извлечение, качество концентрата

tent in natural ore is revealed. Further research in the sphere of thin particles' decrease and disclosure of fine silver in silicate rocks is required

Key words: hard concentrated raw materials, thin particles' decrease, silver-polymetallic ores, material composition, poly-disperse dissemination, lead, extraction, quality of concentrate

Ухудшение качества добываемого минерального сырья требует изыскания новых технических и технологических решений, отвечающих современным требованиям переработки и обеспечивающих наиболее полное извлечение ценных компонентов.

С 2011 г. на Омсукчанской обогатительной фабрике началась переработка серебро-полиметаллических руд месторождения «Гольцовое». Сложный вещественный состав руды, высокая степень окисленно-сти, полидисперсная вкрапленность полезных минералов во вмещающих породах, тонкая вкрапленность минералов серебра в сульфидах и окислах при их взаимном прорастании осложняют технологию флотационного обогащения руды, что приводит к снижению извлечения ценных компонентов и потерям их с хвостами обогащения.

Решение данной проблемы требует комплексного подхода, включающего изучение влияния вещественного состава на извлечение основных компонентов, подбор новых комбинаций реагентов, анализ применения новых флотационных машин. Кроме того, для достижения наиболее полного извлечения ценных компонентов необходимо знать формы нахождения их в руде.

В процессе эксперимента решалась задача исследования вещественного состава руды и его влияния, в частности влияния содержания свинца в исходной руде на извлечение основных ценных компонентов и качество получаемых концентратов.

По вещественному составу на серебро-полиметаллическом месторождении «Гольцовое» выделяют три разновидности

руд: галенитовая, фрейбергит-галенит-сфа-леритовая и галенит-пиролюзитовая. Для всех разновидностей руд характерна тесная ассоциация серебросодержащих минералов с сульфидами цветных металлов (с галенитом и сфалеритом). Промышленное значение в руде имеют серебро и свинец.

Основными первичными рудными минералами являются галенит, сфалерит, пирит и фрейбергит. Второстепенное значение имеют арсенопирит, халькопирит, касситерит, пиролюзит. К вторичным минералам, образовавшимся в процессе гипергенного окисления руд, относятся англезит, церуссит, плюмбо- и аргентоярозит, ковеллин, акантит, гетеролит, халькофа-нит, гетит, лимонит и окисные минералы меди, сурьмы и серебра. Вмещающими породами являются метасоматически измененные эффузивные породы (порфириты, игнимбриты и их туфы). Главными нерудными минералами являются кварц, серицит, гидрослюды, каолинит и ортоклаз.

Серебро в руде представлено: сульфидами (акантит — Ag2S, штернбергит Fe2S3); сульфоантимонитами (пираргирит

— Ag2SbS3, миаргирит — AgSbS2, полибазит

- ^,Си)1(^Ь^п, стефанит - Ag5SbS4); блеклыми рудами: тетраэдрит, фрейбер-гит — 3(CuAg)2Sb2S3. Самородное серебро отмечается в незначительных количествах.

Акантит (аргентит), пираргирит, полибазит, стефанит, фрейбергит развиты в основном в виде эмульсионной вкрапленности или зерен неправильной формы в галените. Размер включений — 0,002...0,1 мм. Наблюдаются тесные срастания этих минералов с галенитом и другими минералами.

Отмечены включения фрейбергита, пирар-гирита и полибазита в сфалерите.

Акантит образует периферические каемки, толщиной 0,01...0,1 мм, вокруг галенита совместно с англезитом, церусси-том и гетитом. Штромейерит (Ag2SxCu2S) встречается в виде кайм вокруг галенита 0,008...0,3 мм, по трещинкам спайности, в тесной ассоциации с англезитом и ковелли-ном. Штернбергит, миаргирит и самородное серебро наблюдаются в галените и реже в сфалерите.

Самородное серебро образует ветвящиеся прожилки и мелкие включения в гетите, а также тонкие пленки на плюмбоярозите. Серебряные и серебросодержащие минералы, вкраплены в виде мелких включений в галените, частично концентрируются в шламовых фракциях измельченной руды.

Наиболее высокое содержание серебра приходится на минералы железа (гетит до 8500 г/т, ярозит до 850 г/т) и свинца (англезит — 1500 г/т, церуссит — 1600 г/т). Это связано с очень тонкими включениями в них самородного серебра и акантита.

Таблица 1

Химический состав серебро-полиметаллической руды месторождения «Гольцовое»

Элемент Содержание, %

Feб общ 5,88

SiO2 67,0

Al,O, 11,2

CaO 0,33

TiO2 0,20

MqO 0,17

K2O 3,11

Na2O 0,27

MnO 0,28

S общая 0,93

S сульфатная 0,89

Cu 0,067

Pb 1,57

Zn 0,44

Sb 0,0028

Собщ 0,13

Сорг <0,1

Ri <0,0005

Au г/т 0,08

Aq г/т 714

Результаты химического и минерального анализов представлены в табл. 1 и 2.

Галенит — наиболее распространенный сульфидный минерал. Находится в виде прожилков и гнезд. Характеризуется повышенным содержанием серебра, в меньшей мере содержит железо, сурьму, цинк, висмут и олово. Отмечены отдельные срастания галенита со сфалеритом, халькопиритом и блеклой рудой. Размеры локальных вкраплений галенита составляют 0,05...1,2 мм, размер нитевидных прожилков 0,012...1,20 мм. Почти все зерна галенита пронизаны кварцем и в меньшей степени гидроокислами железа. Галенит очень хрупкий минерал и при дроблении и измельчении переизмельчается. В руде, дробленой до минус 2 мм, основной размер зерен галенита 0,006.. .0,12 мм.

Сфалерит присутствует в руде в небольших количествах, представлен разнозерни-стыми агрегатами неправильной формы. Агрегаты пронизаны включениями кварца и гидроокислов железа. Отмечаются тонкие включения зерен сфалерита в галените.

Таблица 2

Минеральный состав серебро-полиметаллической руды месторождения «Гольцовое»

Минерал Масс., %

Кварц 54

Калиевый полевой шпат 9

Мусковит, гидрослюды 13

Каолинит 14

Хлорит 3

Карбонаты 1,2

Галенит 1,5

Пирит 1,2

Сфалерит 0,8

Фрей бергит 0,3

Акантит 0,2

Англезит 0,4

Плюмбоярозит 0,1

Ярозит 0,1

Касситерит 0,1

Окислы и гидроокислы Мп, Zn, Fe 0,4

Гидроокислы Fe 0,3

Церуссит, англезит в основном замещают галенит по плоскостям спайности и окаймляют края галенита тонкими пленками. Ковеллин и халькозин наблюдаются в виде оторочек по краям зерен или тонких прожилок в галените. Ярозит, плюмбояро-зит встречаются повсеместно, образуя рыхлые землистые агрегаты, смеси друг с другом и гетитом. Минералы характеризуются очень высоким содержанием серебра.

Кварц образует прожилки кварц-карбонат-сульфидного состава, маломощные линзочки совместно с галенитом. Серицит отмечен совместно с кварцем, рутилом в виде мелких чешуек. Хлорит ассоциирует с кварцем, образуя пластинчатые агрегаты.

Зона окисления прослеживается на месторождении на всю глубину оруденения. В окисленных рудах преимущественно разви-

Количество серебра, связанного с фре-йбергитом — 28,9 %, с акантитом — 71,1 %. Количество свинца, содержащегося в форме галенита — 65,3 %, окисленные формы свинца (англезит, плюмбоярозит, церуссит) - 35,7 %.

В руде содержится до 15,5 % глини-стошламистой фракции со значительными

ты сульфаты цинка, меди, железа, свинца, кальция, бария (до 55 %), в меньшей степени - оксиды железа, марганца и цинка (до 30 %). Особенностью зоны окисления является широкое развитие продуктивного серебро-сульфид-сульфатного комплекса, особенно его акантит-англезитовой ассоциации.

Степень окисления руд варьируется от 10 до 80 %. В лабораторных пробах она составляет 40...60 %, а в полупромышленной пробе 67 %. В целом по месторождению средняя степень окисленности руд оценивается в 40,3 %.

Результаты фазового анализа, представленные в табл. 3 и 4, показывают следующее распределение минералов серебра и свинца в серебро-полиметаллической руде месторождения «Гольцовое».

содержаниями основных ценных металлов. Ценный компонент в основном концентрируется в мелких фракциях (класс минус 0,25 мм).

Гранулометрический состав и распределение основных ценных металлов в руде представлены в табл. 5.

Таблица 3

Фазовый анализ серебра

Формы серебра Навеска 1 Навеска 2

г/т % г/т %

Цианируемое серебро 643 86 619 85

Серебро, связанное с англезитом и церусситом 23 3,1 24 3

Серебро, связанное с галенитом 14 1,8 13,7 1,9

Серебро, связанное со сфалеритом 22 2,9 4,9 0,7

Серебро в сульфидах - пирите, арсенопирите, халькопирите 42 5,6 56,7 7,8

Серебро в кварце и минералах, нерастворимых в кислотах, угле 4 1 9,6 1,3

Сумма 7 СО 100,0 727,7 100,0

Таблица 4 Фазовый анализ свинца, %

Соединения свинца Масс. Доля

РЬ50/| (англезит) 0,63 35,5

РЬСОз (церуссит) 0,00 0,0

PbS (галенит) 0,22 12,5

РЬ50/|+РЬШз (ожелезненные минералы РЬ) 0,30 17,0

РЬОх 0,62 35,1

PbFe5(SO4)4(OH)15 (плюмбоярозит) 0,00 0,0

Сумма 1,77 100,0

Таблица 5

Результаты ситового анализа исходной руды (фракция минус 2 мм), содержание и распределение металлов по классам крупности

Класс крупности, мм Выход, % Содержание Распределение,%

Ад, г/т РЬ,% Ад РЬ

-2,0+1,0 37 1164,2 3,03 27,5 30,0

-1,0+0,5 18,8 1414,2 3,47 16,9 17,5

-0,5+0,25 12,0 1670,2 4,1 12,8 13,2

-0,25+0,125 8,9 2086,2 4,65 11,8 11,1

-0,125+0,071 4,2 2616,2 5,52 7,0 6,2

-0,071+0,040 3,6 2764,2 5,99 6,3 5,8

-0,040+0,020 2,8 2664,2 5,92 4,8 4,4

-0,020 12,7 1598,2 3,47 12,9 11,8

Итого: исх. руда (по балансу) 100 1569,7 3,73 100 100

Тонкий характер вкрапленности се-ребросодержащих минералов в руде и склонность руды к ошламованию в процессе измельчения предполагают целесообразность стадиального измельчения при обогащении руды методами гравитации и флотации. Кроме того, если серебро тонкодисперсное и связано с галенитом, то максимальное извлечение галенита флотацией обеспечит успех и в извлечении серебра.

На основе анализа влияния содержания свинца на показатели обогащения серебро-полиметаллической руды месторождения «Гольцовое» построены зависимости. Графики отражают нестабильность как содержания свинца в исходной руде, так и его влияния на извлечение серебра и качество концентрата перечистной флотации. Зависимости, отражающие влияние содержания свинца в исходной руде на извлечение серебра, представлены на рис. 1...5.

Рис. 1. Влияние содержания свинца в исходной руде на извлечение

серебра (октябрь 2013 г.)

0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00

%

92,0 90,0 88,0 86,0 84,0 82,0 80,0

■со д-е свинца ■извлечение

%

Рис. 2. Влияние содержания свинца в исходной руде на извлечение

серебра (декабрь 2013 г.)

111 сод-е свинца •извлечение

Рис. 3. Влияние содержания свинца в исходной руде на извлечение

серебра (ноябрь 2013 г.)

%

3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

■со д-е свинца »извлечение

%

Рис. 4. Влияние содержания свинца в исходной руде на извлечение

серебра (июль 2014 г.)

100,0

■сод-е свинца

►извлечение

Рис.

^н СО с^ ^Н [> СО С4' Ю —I ь. го 1Л ^Н Ь- СО 1Л и 0/

%

1—I ^Н 1—I 1—I

5. Влияние содержания свинца в исходной руде на извлечение серебра

(август2014 г.)

Влияние содержания свинца на извлечение серебра в наибольшем количестве проб прямопропорциональное. Это связано с тем, что колебания содержания в исходной руде свинца зависят от содержания серебра в исходной руде. Увеличение содержания серебра в исходной руде вызывает увеличение содержания свинца. Известно, что повышение исходного содержания по основному ценному компоненту увеличивает количество легкоизвлекаемой составляющей в руде, т.е. при увеличении содер-

жания серебра в исходной руде повышается его извлечение при том же режиме обогащения. Этим и объясняется зависимость извлечения серебра от содержания свинца в исходной руде. При этом в построенных зависимостях влияние свинца на извлечение серебра является косвенным.

Зависимости, отражающие влияние содержания свинца в исходной руде на качество концентрата, представлены на рис.

6...10.

■сод-е свинца

•качество

(содержание серебра)

Рис. 6. Влияние содержания свинца в исходной руде на качество концентрата (октябрь 2013 г.)

0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00

%

25000 20000 15000 10000 5000

г/т

►сод-е свинца

■качество

(содержание серебра)

Рис. 7. Влияние содержания свинца в исходной руде на качество концентрата (декабрь 2013 г.)

►сод-е свинца

•качество

(содержание серебра)

Рис. 8. Влияние содержания свинца в исходной руде на качество концентрата (ноябрь 2013 г.)

•сод-е свинца

■качество

(содержание серебра)

Рис. 9. Влияние содержания свинца в исходной руде на качество концентрата (июль 2014 г.)

0,00 IИ J П Л J J J < Л Д J J 3 J Л Д М J JIJ J JIJ JIJ J JI Л 3 J J 3 J J J J И J Л J J J n J J J J J < Л Д М 3 J М J М J JIJ J JIJ J 3 J J 3 J Л 3 Ч 3 J J J J J П Л J J J n J J J J 3 J Л Д М J d I

г/т

►сод-е свинца

■качество

(содержание серебра)

Рис. 10. Влияние содержания свинца в исходной руде на качество концентрата (август2014 г.)

Влияние свинца в исходной руде на качество концентрата в большинстве отобранных проб обратно пропорциональное, т.е. при увеличении содержания свинца качество концентрата понижается. Причиной этого является большое содержание тонкодисперсного серебра в силикатной породе. В результате для руд с такой формой содержания серебра и большим наличием первичных шламов становится трудно получить качественный концентрат.

Как сказано ранее, руды месторождения являются окисленными, что пред-

полагает наличие большого количества легкофлотируемых силикатов, депрессия которых приводит и к депрессии серебра, что и является причиной низкого качества концентрата.

Таким образом, улучшение технологии обогащения труднообогатимого сырья, склонного к ошламованию, — важная задача, требующая комплексного подхода. Для ее решения необходимо проанализировать методы борьбы с ошламованием и вскрытием тонкодисперсного серебра в силикатной породе.

Литература_

1. Абрамов A.A., Хоберг X. Механизм и закономерности влияния генетических особенностей минералов на их адсорбционные и флотационные свойства // Цветные металлы. 2008. № 2. С. 26-33.

2. Брагина В.И., Конова Н.И., Пехова Л.П. О влиянии кристаллохимических и структурных особенностей минералов на выбор флотационных реагентов / / Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 5. С. 123-126.

3. Горячев Б.Е., Николаев A.A. Исследование кинетики флотации частиц, изготовленных из та-блетированных твердых тел // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 1. С. 137-146.

4. Ломоносов Г.Г., Туртыгина Н.А. Влияние вещественного состава на показатели обогащения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. № 2. С. 314-320.

_References

1. Abramov A.A, Hoberg H. Tsvetnye metally (Non-ferrous metals), 2008, no. 2, pp. 26-33.

2. Bragina V.I., Konova N.I., Pekhova L.P. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten (Mining informational and analytical bulletin), 2011, no. 5, pp. 123-126.

3. Goryachev B.E., Nikolaev A.A. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten (Mining informational and analytical bulletin), 2011, no. 1, pp. 137146.

4. Lomonosov G.G., Turgtygina N.A. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten (Mining informational and analytical bulletin), 2010, no. 2, pp. 314-320.

5. Машевский Г.Н. К вопросу о методологии исследования процесса флотации на базе иономе-трии // Обогащение руд. 2006. № 3. С. 29-33.

6. Машевский Г.Н., Петров A.B., Мойланен Я., Тимпере Ю., Салохеймо К., Кемппинен X. Принципы компьютерного управления флотационным процессом на базе новой продукции Outotec — видео-системы FrothMaster // Обогащение руд. 2010. № 3. С. 39-43.

7. Машевский Г.Н., Петров A.B., Романенко С.А., Суфьянов Ф.С. Развитие принципов технологической типизации руд на основе контроля параметров флотационного процесса и нейросетевого моделирования // Обогащение руд. 2012. № 4.

8. Мелик-Гайказян В.И., Емельянов В.М., Моисеев A.A., Емельянов В.В., Емельянова Н.П., Юшина Т.И., Кулешова М.А. О капиллярном механизме действия реагентов при пенной флотации, развитии методов его исследования и подборе реагентов (ч. 1) // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 1. С. 150-162.

9. Мелик-Гайказян В.И., Емельянов В.М., Моисеев A.A., Емельянов В.В., Емельянова Н.П., Юшина Т.И., Кулешова МА. О капиллярном механизме действия реагентов при пенной флотации, развитии методов его исследования и подборе реагентов (ч. 2) // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 2. С. 224-232.

10. Саломатова С.И., Матвеев A^. К вопросу сохранения минеральных частиц при переходе объемной пены в минерализованный монослой на поверхности потока воды // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. № 9. С. 28-31.

Коротко об авторах _

Шумилова Л.В., д-р техн. наук, профессор каф. «Безопасность жизнедеятельности», профессор каф. «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия humilovalv@ mail.ru

Научные интересы: повышение эффективности методов обогащения полиметаллических руд на основе внедрения новых технических и технологических решений, инновационная геотехнология, безопасность жизнедеятельности

Костикова О. С., аспирант, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия lis.kostikova@yandex .ru

Научные интересы: повышение эффективности флотационных методов обогащения полиметаллических руд на основе внедрения новых технических и технологических решений

5. Mashevsky G.N. Obogashhenie rud (Enrichment of ores), 2006, no. 3, pp. 29-33.

6. Mashevsky G.N., Petrov A.V., Moilanen Ya., Timpere Yu, Saloheymo K., Kemppinen H. Obogashhenie rud (Enrichment of ores), 2010, no. 3, pp. 39-43.

7. Mashevsky G.N., Petrov A.V., Romanenko S.A., Sufyan F.S. Obogashhenie rud (Enrichment of ores), 2012, no. 4.

8. Melik-Gaykazyan V.I., Emelyanov V.M., Moiseev A.A., Emelyanov V.V., Emelyanova N.P., Yushina T.I., Kuleshova M.A. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten (Mining informational and analytical bulletin), 2011, no. 1, pp. 150-162.

9. Melik-Gaykazyan V.I., Emelyanov V.M., Moiseev A.A., Emelyanov V.V., Emelyanova N.P., Yushina T.I., Kuleshova M.A. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten (Mining informational and analytical bulletin), 2011, no. 2, pp. 224-232.

10. Salomatova S.I., Matveev A.I. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten (Mining informational and analytical bulletin), 2010, no. 9, pp. 28-31.

_Briefly about the authors

L. Shumilova, doctor of engineering sciences, professor, Safety of Life department, Transbaikal State University, Chita, Russia

Scientific interests: improving efficiency of methods of polymetallic ores enrichment based on the introduction of new technical and technological solution, innovative geotechnology, life safety

O. Kostikova, postgraduate, Transbaikal State University, Chita, Russia

Scientific interests: improving efficiency of flotation methods of polymetallic ores enrichment based on the introduction of new technical and technological solutions