Особенности вещественного состава и технологии обогащения окисленной руды озерного месторождения Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© И.Г. Антропова, А.Н. Гуляшинов, В.А. Ламуев, 2009

И.Г. Антропова, А.Н. Гуляшинов, В.А. Ламуев

ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ОКИСЛЕННОЙ РУДЫ ОЗЕРНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

щ И о вещественному составу руды месторождения делятся

-Я. Л. на окисленные и сульфидные, представленные колчеданными и колчеданно-сидеритовыми свинцово-цинковы-ми разностями.

Мощность зоны окисления зависит от мощности рудного тела, его залегания и наличия разрывной тектоники [1]. Окисление колчеданных руд развито до глубины 10-40 метров по всей площади выхода рудных тел на поверхность. Окисленные минералы свинца в основном представлены англезитом (PbSO4), церусситом (РЬС03), смитсонитом (2пС03) и плюмбоярозитом (PbFe6(OH)l2(SO4)4). Относительное содержание англезита, церуссита и нефлотируемых форм свинца составляет 28-29 %, окисленных форм цинка - 14 %. Основная часть зоны окисления сложена плотными массивными лимонитами. Окисленные руды месторождения технологическим исследованиям не подвергались, но, судя по распространению зоны окисления, ее мощности и содержанию в ней свинца и цинка, окисленные руды представляют промышленный интерес. Гидрогеологические и горнотехнические условия простые и благоприятные для открытого способа отработки при среднем коэффициенте вскрытии 2 м3/т.

В настоящей работе представлены результаты исследований технологической пробы коры выветривания месторождения Озерное. Проба была отобрана ООО «Прогноз» для оценки технологических свойств руды и лабораторных исследований на обогати-мость.

Установлено, что проба сложена в основном кремнием и железом, присутствующим в оксидной форме. Железо распределяется по минералам - гетит, плюмбоярозит и магнетит. Нерудная часть представлена обломками и зернами кварца, полевых шпатов и магниево-железистыми слюдами (биотитами). Карбонаты и сидериты

выщелочены. Основную ценность в пробе представляет свинец, содержание которого составляет 2,82 %. Цинк (0,39 %), марганец (1,68 %), золото (менее 0,1 г/т) и серебро (90 г/т) относятся к разряду попутно извлекаемых компонентов. Цинк в пробе представлен оксидной формой гетеролита (2пМп204). Содержание вредных примесей (мышьяк) - десятые и тысячные доли процента. Свинец по классам крупности распределяется равномерно. Незначительное повышение содержания отмечено в классе -2,0+0,5 мм. По данным минералогического и рентгенофазового анализа основным носителем свинца является плюмбоярозит, представляющий собой труд-нообогатимую форму для гравитационных и флотационных процессов.

В данной пробе плюмбоярозит представлен в виде бурых охристых плотных агрегатов. Относительная плотность руды составляет 3,2 г/см3. Плотность ценного минерала близка к плотности руды и составляет 3,7 г/см3. Плюмбоярозит - PbFe6(OH)l2(SO4)4, состав РЬ - 15,0-20,0 %, Fe -29,7 %, темно-бурый порошок с золотистым оттенком.

Согласно данным фазового анализа (табл. 1), количество свинца, приходящегося на плюмбоярозит, составляет 85,6 %, остальное количество свинца находится в форме англезита и галенита.

Анализ проведенных исследований позволяет констатировать следующее, что проба руды, поступившая на исследование, характеризует сульфатную стадию окисления полиметаллической руды. Проба не является представительной, т.к. на месторождении выделены и карбонаты.

Мелкие, тонкие размеры полезных минеральных компонентов, нахождение значительной доли свинца в форме плюмбоярозита предопределяют применение комбинированных

Таблица 1

Результаты фазового анализа по свинцу

Минерал Распределение содержания РЬ, % Распределение РЬ, %

Плюмбоярозит 2,41 85,6

Англезит 0,15 5,48

Галенит 0,25 8,92

Итого: 2,82 100

схем переработки, включающих процессы гидро- или пирометаллургии в сочетании с традиционными методами обогащения. Одним из эффективных подходов активирования кислородсодержащих минералов к дальнейшей флотации является сульфидирова-ние труднообогатимых минералов при обжиге в атмосфере перегретого водяного пара [2, 3]. Применение сульфидизирующего обжига окисленной руды в атмосфере перегретого водяного пара обеспечивает декрипитацию сложных минералов с одновременной диссоциацией их, а затем принудительное сульфидирование сульфатов, оксидов свинца и цинка. Причем в качестве эффективных сульфидизаторов могут быть использованы некондиционные пи-ритные концентраты.

Были проведены предварительные опыты по сульфидизации исходной и отмытой пробы руды при измельчении полисульфидами натрия. Флотация руды в одну стадию после предварительной сульфидизации при измельчении в стержневой мельнице не дали положительных результатов: извлечение свинца в концентрат составило 14,2 %, цинка 18,0 % при содержании ценных компонентов в пределах 5-6 %. Увеличение расхода сульфидизатора и времени сульфидизации не улучшает технологические показатели.

Лабораторные исследования по сульфидизирующему обжигу окисленной руды в атмосфере перегретого водяного пара проводили в печи КС с использованием в качестве сульфидизатора некондиционных пиритных концентратов с содержанием серы 38 %. Плюмбоярозит при температуре 973-1073 К по данным ДТА диссоциирует на сульфат свинца и оксиды свинца, железа, что и обусловило проведение экспериментов в данных интервалах температур. По данным рентгенофазового и минералогического анализов огарков, полученных при обжиге шихты при температуре 993-1073 К в течение 30-35 мин и расходе пиритного концентрата 25 % от массы шихты, основными продуктами взаимодействий являются галенит (PbS), сфалерит (ZnS), магнетит (Fe3O4). Исходная окисленная руда желто-коричневого цвета приобретает в результате обжига черный магнетитовый цвет с блестками зерен галенита. Ярозитная форма свинца PbFe6(OH)i2(SO4)4 практически полностью разлагается и свинец переходит сульфидную форму. Таким образом, руда становится пригодной для флотационного обогащения.

Механизм процесса сульфидирования окисленных форм свинца и цинка можно предположить следующим образом. Известно,

что термическая диссоциация сульфида железа сопровождается с

с10

выделением S по реакции:

FeS2 ^ FeS + '/г S2.

При взаимодействии сульфида железа с водой при температуре свыше 673 К протекает реакция между продуктом диссоциации сульфида железа - элементарной серой и водяным паром с выделением сероводорода и сернистого газа (количественное соотношение H2S:SO2=5:1)

3S + 2Н2О ^ 2H2S + SO2.

Взаимодействие сернистого железа с перегретым водяным паром также сопровождается выделением сероводорода:

FeS + Н2О ^ FeO + H2S.

Образующийся FeO в дальнейшем окисляется до Fe3O4.

Поэтому при взаимодействии сульфида железа с водой превалирует содержание в газовой фазе сероводорода. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено сульфидирование оксида цинка, разложившегося до оксида и сульфата свинца плюм-боярозита продуктом взаимодействия сульфида железа с водой -сероводородом:

2п0 + Н^ ^ ZnS + Н20,

PbSO4 + 4H2S ^ PbS + 4SOH2,

РЬО + H2S ^ PbS + Н2О,

где SOH2 - соединение гидрид-гидроксид серы, метастабильное и разлагается с образованием воды и серы.

Проверка обожженного продукта на флотируемость выполнялась по различным схемам бесцианидной флотации в одну стадию. Наилучшие результаты флотационного обогащения получены при крупности измельчения огарка в стержневой мельнице 70 % класса - 0,071 мм по коллективной схеме флотации (извлечение свинца -70 % , цинка до 50 %). Оптимальный реагентный режим: регулятор среды - сода, 200 г/т; сульфид натрия - 200 г/т; медный купорос -150 г/т; бутиловый ксантогенат - 100 г/т; сосновое масло - 70 г/т. Установлено, что флотация образующихся при сульфидизирующем обжиге сульфидов свинца и цинка наиболее эффективно проходит после удаления глинистой (выход - 34,61 %) в процессе отмывки исходной руды.

Проведенные исследования свидетельствуют о принципиальной возможности использования сульфидизирующего обжига

труднообогатимой окисленной руды месторождения Озерное в атмосфере перегретого водяного пара в процессе подготовки исходной руды к флотационному обогащению.

-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Декларация о намерениях освоения колчеданно-полиметалличес-кого месторождения Озерное. Санкт-Петербург: Генподрядная организация СТЭП. 2006. 63с.

2.Antropova I., Gulyashinov A., Nikiforov K., Khanturgaeva G. Upgrading of oxidated complex orese // The second international conference on chemical investigation and utilization of natural resources. - Mongolia: Ulan-Bator, 2003. - P. 158-164.

3.Патент РФ 2179596. Способ переработки окисленной свинцовой руды / Гуляшинов А.Н., Антропова И.Г., Никифоров К.А. и др. - (21) 99118158/02; Заявлено 18.08.1999; Опубл. 20.02.2002, Бюл. № 5, Приоритет 18.08.1999. - 3 с. \ЕШ

— Коротко об авторах -------------------------------------------------

Антропова И.Г. - кандидат технических наук, научный сотрудник, Гуляшинов А.Н. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,

Ламуев В.А. - аспирант,

Байкальский институт природопользования СО РАН, г. Улан-Удэ. т. (3012) 433676