CC BY
12
© Л.А. Киснко, О.В. Воронова, 2012
УДК 622.765:622.344
Л.А. Киенко, О.В. Воронова
ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ КОМПЛЕКСНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКФЛЮОРИТОВЫХ РУД ВОЗНЕСЕНСКОГО РУДНОГО РАЙОНА
Дана оценка обогатимости тонковкрапленных цинк-флюоритовых руд. Предложено два варианта технологической схемы с извлечением флюорита и сфалерита. Рассмотрены пути кондиционирования жидкой фазы пульпы при переходе от режима флотации сульфгидрильными собирателями к использованию жирных кислот.
Ключевые слова: флотация, флюорит, сфалерит, катионы кальция, кондиционирование, нейтрализация, ксантогенат, карбоксильные собиратели.
иинковые руды месторождений Вознесенского рудного района Приморского края локализованы в зоне, примыкающей к участку развития очень крупных запасов флюоритовых руд. Особенности геологического строения месторождения, условия залегания и размеры рудных залежей позволяют отрабатывать цинковые руды открытым способом. Основными ценными минералами являются сфалерит (1,5—3,5 %) и флюорит (12—18 %). Кроме того, в рудах содержится пирит (2,0—2,4 %), пирротин (2,5—2,9 %), карбонаты (7,0—10,5 %), кварц (7,0—11 %), магнетит (3,0—8,0 %), в меньших количествах халькопирит, арсенопирит, молибденит, хлорит, серпентин, а также небольшие содержания молибденита.
По результатам проведенных в 70-е 80-е годы исследований [1] к промышленному внедрению была принята технологическая схема, предложенная СибцветметНИИпроектом предусматривающая извлечение исключительно цинка (сфалерита).
Попытки извлечения флюорита из хвостов цинковой флотации не дали
положительных результатов: в продукт с содержанием СаР2 59,3 % удавалось извлечь не более 37 % флюорита. В настоящее время технологическая линия по выпуску цинкового концентрата работает на предприятии периодически; при этом флюорит в полном объёме сбрасывается в хвостохранилище. Однако, по нашему мнению, хвосты цинковой флотации вполне можно рассматривать как источник для получения флюоритового концентрата:
• содержание в них СаР2 (до 18 %) сопоставимо с содержанием в собственно флюоритовых рудах. В последние годы предприятие перерабатывает бедные высококарбонатные руды с содержанием 24—28 % СаР2 и до 25 % СаСО3;
• карбонатный модуль, характеризующий соотношение содержания в руде флюорита и кальцита, в значительной степени определяющий обо-
гатимость сырья (Мк =—в ос-
а
СаС03
новном выше, чем в поступающих в настоящее время на переработку флюоритовых рудах;
• исходный материал уже подготовлен по крупности. Этот аргумент имеет особое значение, так как для всех руд месторождения, характерна исключительно тонкая вкрапленность минералов: удовлетворительное раскрытие их достигается лишь при измельчении до 85—95 % кл. -0,044 мм. Затраты на измельчение руд, в связи с потребностью в тонком помоле, весьма значительны и могут составлять до 50 % общих затрат обогатительного передела.
На предприятии в цикле цинковой флотации используется традиционный набор реагентов: известь (Са(ОН)2 — для создания высокощелочной среды; медный купорос (СиБ04) — в качестве активатора сфалерита; ксантогенаты и сосновое масло — как собиратель и пенообразователь соответственно. Черновой цинковый концентрат проходит 2—4 перечистки с последовательным заворотом промпродуктов в предыдущую операцию. Готовый концентрат содержит 45—50 % цинка при извлечении в него сфалерита 50—80 %. Потери по извлечению флюорита в цинковом цикле несущественны. Зёрна флюорита достаточно хорошо обособлены, что предопределяет возможность концентрации их в соответствующий продукт.
Исследования, направленные на выявление возможностей повышения комплексности переработки цинк-флюоритовых руд, проводились на пробе со средневзвешенным по основным компонентам содержанием: цинка — 2,5 %, флюорита — 17,3 %, кальцита — 9,25 %. Испытания проводились по двум основным направлениям:
1. Извлечение флюорита из отходов цинковой флотации.
2. Флотация флюорита в голове процесса с последующим извлечением сфалерита.
В схему исследований по первому варианту технологии (рис. 1) после предварительно проведенного изучения свойств минералов, а также оценки состава жидкой фазы пульпы, были включены следующие технологические операции:
• цикл цинковой флотации;
• нейтрализация избытка катионов кальция в жидкой фазе хвостов цинковой флотации с декантацией жидкой фазы;
• разбавление, отмывка и повторное сгущение хвостов;
• флюоритовая флотация с шестью перечистками чернового концентрата.
Наиболее значимым препятствием для успешного извлечения флюорита, по нашей оценке, являлось наличие в жидкой фазе хвостов цинкового цикла избытка катионов Са2+, привнесённых используемой для создания высокощелочной среды известью. Применение собирателей из группы жирных кислот в таких условиях практически невозможно [2, 3, 4]. Для достижения концентрации флюорита в качественный продукт необходима соответствующая подготовка жидкой фазы пульпы. С этой целью схемой предусмотрен цикл операций по нейтрализации, декантации и отмывке хвостов цинковой флотации. В ходе исследований был подобран оптимальный набор реагентов, обеспечивающих наиболее полное и эффективное связывание катионов кальция и не оказывающих отрицательного действия на последующий процесс флюоритовой флотации. В результате были выделены флюори-товые концентраты, соответствующие по содержанию маркам ФФ-90, ФФ-92.
Извлечение флюорита в концентраты, содержащие 93,04—92,95 % Са?2, составило 47,87—51,92 %.
Рис. 1. Схема извлечения флюорита из хвостов цинковой флотации
Результаты извлечения флюорита из хвостов сфалеритовой флотации в оптимальном режиме
Наименование продукта Выход, % Содержание, % Извлечение, %
ги Сар2 СаСОз ги СаБ2 СаСО3
Цинковый кон- 3,11 55,42 0,68 0,79 72,58 0,12 0,24
центрат
3 2п промпродукт 0,38 31,86 4,34 14,84 5,03 0,10 0,55
2п концентрат 2 3,49 52,83 1,07 2,30 79,22 0,22 0,79
переч.
2 2п промпродукт 0,51 14,48 9,78 12,08 3,13 0,30 0,61
2п концентрат 1 4,00 47,91 2,19 3,55 82,35 0,52 1,40
переч.
1 2п промпродукт 3,93 2,12 16,17 11,06 3,51 3,75 4,27
Черновой 2п кон- 7,94 25,21 9,13 7,28 84,09 4,27 5,67
центрат
Слив сгущения 2,96 0,43 16,85 10,96 0,54 2,93 3,18
Флюорит. кон- 10,78 0,38 91,34 0,98 1,72 57,98 1,04
центрат
5—6 флюорит. 1,37 1,71 56,08 9,08 0,99 4,52 1,22
промпрод.
Флюорит. конц. 4 12,15 0,53 87,35 1,90 2,71 62,5 2,26
переч.
2—4 флюорит. 8,89 0,68 19,86 22,38 2,54 10,39 19,51
промпрод.
1 флюорит. пром- 16,92 0,34 9,86 18,17 2,42 9,83 30,16
продукт
Хвосты 51,15 0,35 3,35 7,82 7,54 10,09 39,23
Руда 100,00 2,38 16,98 10,19 100,00 100,00 100,00
Снижение качества концентратов (89—91 % СаР2) позволяет повысить извлечение на 7—12 %. В таблице 1 представлены результаты последовательного извлечения сфалерита и флюорита с необходимым числом перечисток в оптимальном режиме. Приведённые данные показывают, что качественный цинковый концентрат (47,91 % 7п) удаётся получить уже после первой его перечистки с извлечением сфалерита 82,35 %. В концентрат, содержащий 91,34 % СаР2, извлекается 57,98 % флюорита.
Преимущество второго варианта схемы с извлечением флюорита в голове процесса заключается в том, что
жидкая фаза хвостов флюоритовой флотации не требует столь кардинальной корректировки солевого и кислотно-щелочного состава. Вместе с тем, используемые в качестве собирателя флюорита жирные кислоты имеют довольно широкий спектр действия [3, 5], могут легко адсорбироваться на минералах разной природы. При недостаточной концентрации в пульпе депрессоров или нарушении баланса собирателей и модификаторов взаимодействие их с минералами пустой породы может активизироваться, что негативно отразится на селективности сфалеритовой флотации. Кроме того, в существующей классификации при-
т
Цинковым концентрат
Рис. 2. Схема обогащения циик-флюоритовых руд с извлечением флюорита в голове процесса
родной флотируемости минералов флюорит располагается ниже сфалерита, что указывает на определённую теоретическую обоснованность рассмотренной выше последовательности флотации.
Исследования и оценка результатов извлечения флюорита в голове технологического цикла из свежеиз-мельченной руды показали, что процесс в стандартном режиме проходит достаточно стабильно. В концентра-
Результаты извлечения сфалерита из хвостов флюоритовой флотации в оптимальном режиме
Наименование продукта Выход, % Содержание, % Извлечение, %
гп Сар2 СаСОз гп Са?2 СаСОз
Флюорит. кон- 12,58 0,4 90,74 2,4 2,17 65,39 3,16
центрат
3—5 флюорит. 5,09 1,74 37,37 22,65 3,82 10,90 12,08
промпрод.
Слив сгущения 5,42 1,44 8,24 9,14 3,37 2,56 5,19
Цинковый кон- 3,42 45,65 2,23 5,12 67,36 0,44 1,83
центрат
1 2п промпродукт 5,46 0,7 7,89 19,03 1,65 2,47 10,89
2 2п промпродукт 4,17 1,19 11,25 25,56 2,14 2,69 11,17
3 2п промпродукт 2,28 3,26 8,92 29,85 3,21 1,17 7,13
4 2п промпродукт 1,22 11,14 5,17 24,03 5,86 0,36 3,07
Хвосты 60,36 0,4 4,06 7,19 10,42 14,04 45,47
Руда 100 2,32 17,46 9,54 100,00 100,00 100,00
ты, содержащие 90,2—91,8 % СаР2, в открытом цикле обогащения удаётся извлечь до 67—68 % флюорита, что существенно выше, чем в схеме с извлечением флюорита из отходов цинкового цикла. Последующее извлечение сфалерита осуществлялось после сгущения и сброса жидкой фазы пульпы, содержащей остаточные концентрации жирных кислот и реагентов модификаторов флюоритового передела. Схема исследований представлена на рис. 2.
Флюоритовые промпродукты 1— 2, в связи с высоким содержанием в них сфалерита, объединялись с камерным продуктом основной флюо-ритовой флотации и являлись питанием цинковой флотации. В ходе исследований, как и предполагалось, установлено, что определённое негативное влияние на процесс флотации цинка оказывают остаточные концентрации жирных кислот в пульпе: выход пенного продукта основной флотации был существенно выше, соответственно пониженная степень концентрации цинка предопределяла более развитую сеть перечисток с жёст-
ким режимом и неизбежными потерями сфалерита. Полученные цинковые концентраты содержали 46,7— 45,4 % цинка при извлечении сфалерита 62,5—67,3 %.
В таблице 2 представлены лучшие результаты обогащения по схеме с флотацией в голове процесса флюорита. Данные исследований показывают, что как и в первом варианте схемы, получено два качественных, отвечающих требованиям на товарные продукты марочных концентрата: флюоритовый, содержащий 90,74 % СаР2 и цинковый — 45,65 % 7п.
Таким образом, проведёнными исследованиями была показана возможность совершенствования схемы обогащения цинк-флюоритовых руд, повышения комплексности их переработки. Из рассмотренных двух вариантов технологии более высокое извлечение было получено по схеме флотации флюорита из хвостов цинкового цикла. Вместе с тем, окончательный вывод о наиболее приемлемом варианте технологической схемы для её промышленного использования может быть дан только с учётом ко-
эффициентов, отражающих общую стоимость извлечённых минеральных компонентов. При значительно более высоком содержании в руде флюорита и существенно снизившихся ценах на цинковый концентрат технология, обеспечивающая наиболее полное извлечение флюорита, представляется довольно перспективной. Предложенная технология комплексной пе-
1. Жилин В.В. Предпосылки вовлечения в переработку цинк-флюоритовых руд Вознесенского месторождения / Жилин В.В. Саенко В.И. //Горный журнал — 2000. — № 9. — С. 30—32.
2. Глембоцкий В.А. Физико-химия флотационных процессов. — М.: Недра, 1972. — 392 с.
3. Эйгелес М.А. Реагенты регуляторы во флотационном процессе / М.А. Эйгелес. — М.: Недра, 1977. — 338 с.
реработки цинк-флюоритовых руд не требует больших капитальных затрат, может осуществляться с использованием имеющегося на предприятии оборудования. Извлечение флюорита в дополнение к цинку позволит напрямую повысить рациональность использования сырья, улучшить экономические показатели работы предприятия.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Киенко Л.А. Проблемы комплексной переработки цинк-флюоритовых руд Вознесенского рудного района / Л.А. Киенко О.В. Воронова // Проблемы комплексного освоения георесурсов: Материалы Всероссийской научной конференции. — Хабаровск, 2011. — С. 313—318.
5. Богданов О. С. Теория и технология флотации руд / О. С. Богданов [и др.]. — М.: Недра, 1990. — 364 е.. ЕШЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Киенко Лидия Андреевна — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected],
Воронова Ольга Васильевна — научный сотрудник, e-mail: [email protected], Институт горного дела ДВО РАН.
В УПРАВЛЕНИЕ ПО ПРОФИЛАКТИКЕ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ «СУЭК-КУЗБАСС» ПОСТУПИЛО 27 АВТОМОБИЛЕЙ VOLVO FMX -
Автомобильный парк Управления по профилактике и рекультивации (УПиР) пополнился 27 новыми самосвалами Volvo FMX (Швеция). Машины закуплены СУЭК в рамках инвестиционного проекта «Приобретение большегрузных автосамосвалов с целью своевременной и безопасной перевозки угля с предприятий «СУЭК-Кузбасс». Общая стоимость проекта составляет 140 млн руб.
Поступивший транспорт в основном задействован на вывозке угля с шахт и разрезов компании, расположенных в Прокопьевском районе, к местам погрузки в вагоны. Для обслуживания автомобилей Volvo в УПиР сформирован новый производственный участок, дополнительно создано 130 рабочих мест.
В 2011 году Управление пополнилось также 50 автомобилями КамАЗ 6520 грузоподъемностью 20 т и 10 бульдозерами фирмы «Liebherr».
