Поиск путей повышения качества концентратов при обогащении медно-никелевых руд Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© М.И. Манцевич, Р.А. Малинский, М.И. Херсонский, Г.А Лапшина, 2008

УДК 622.7

М.И. Манцевич, Р.А. Малинский, М.И. Херсонский,

Г.А. Лапшина

ПОИСК ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ КА ЧЕСТВА КОНЦЕНТРАТОВ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД

Семинар № 25

~П мире открыто более 400 место-

А# рождений никелевых руд, в том числе 235 сульфидных и 155 силикатных. Суммарные прогнозные ресурсы никеля в мире в настоящее время оцениваются в 190-200 млн т.

Сульфидные месторождения составляют основу минерально-сырье-вой базы ведущих стран производителей никеля: России, Канады, Австралии, Китая и ЮАР. Из них производят около 65 % никеля, в то время как из силикатных руд- 35 %. Мировое производство никеля составляет около 1,35 млн т/год. Кроме того, из этих руд производят около 700 тыс. т меди, а также металлы платиновой группы.

Для России месторождения медноникелевых руд представляют очевидный стратегический интерес, так как в них сконцентрировано 35,8 % мировых запасов никеля, 14,5 % запасов кобальта, 14,5 % запасов меди и 40,2 % запасов металлов платиновой группы. Объем добычи никель содержащих руд в России составляет 25 % от мирового. Основные запасы этих руд сосредоточены в Норильском регионе [1, 2].

Норильский никеленосный район расположен в северо-западной части сибирской платформы и включает три крупных месторождения: "Норильск-1", "Талнахское", "Октябрьское" и ряд бо-

лее мелких месторождений и рудопро-явлений. По запасам никеля и меди сульфидные медно-никелевые месторождения Норильского района относятся к уникальным, не имеющим аналогов в мире. Ценность руд значительно повышается за счет высокого содержания в рудах металлов платиновой группы, золота, серебра. В разных типах руд доля ценности металлов платиновой группы составляет от 20 до 80 %.

Минеральный состав норильских руд имеет сходство с рудами других медноникелевых месторождений мира, но в значительной степени отличается необычно большим количеством минералов и широкими вариациями колебаний их химического состава. Главные рудные минералы - пирротин, пентландит, халькопирит,

В соответствии с пространственной локализацией, структурно-тек-стурными особенностями и технологическими свойствами выделяются три промышленных типа медно-никелевых руд: сплошные (богатые), вкрапленные и прожил-ково-вкрапленные, во вмещающих осадочных породах ("медистые").

Состав основных типов руд месторождений Норильска приведен в табл. 1.

В настоящее время основное количество металлов из этих руд производят за счет богатых руд. Именно с этими руда-

Таблица 1

Состав руд месторождений Норильска

Типы руд Содержание, %, г/т Запасы, %

N1 Си платиноиды руды N1 Си платиноиды

Богатые 3,2 4,6 10,8 10,5 42,0 32,3 20,8

Медистые 0,88 3,32 9,82 7,3 8,0 16,3 13,3

Вкрапленные 0,48 0,92 4,34 82,2 50,0 51,4 65,9

Всего 0,8 1,49 5,42 100 100 100 100

ми связана достаточно долговременная перспектива развития производства металлов в Норильске.

Очевидно, что бедные руды Норильских месторождений представляют интерес в основном из-за высокого содержания в них платиновых металлов. Вещественный состав богатых руд показан в табл. 2.

Наиболее распространенным типом богатых руд являются руды пир-ротинового состава, которые с начала эксплуатации месторождений обогащали по принципу последовательного селективного получения медного, никелевого и пирротинового концентратов и отвальных хвостов.

Медный и никелевый концентраты перерабатывают по пирометаллур-гической технологии, а пирротиновый направляется на дополнительное химическое обогащение по комбинированной

Таблица2

Веществетвенный состав богатых руд

автоклавно-окислительной схеме. Никелевый концентрат автоклавной технологии плавят вместе с рудным концентратом.

Особенность переработки медноникелевых руд заключается в том, что при их обогащении нет необходимости полного сосредоточения медных минералов в селективном медном концентрате. Частично медь может быть извлечена в никелевый концентрат, поскольку никелевая ветвь металлургического производства предусматривает получение файнштейна (сплав сульфидов меди и никеля) и последующее разделение его на медный и никелевый концентраты. Задача обогащения состоит в получении высококачественного медного концентрата с минимальным содержанием никеля и никелевого концентрата при определенном соотношении никеля и меди. Флотацию осуществляют при достаточно ограниченном ассортименте флотационных реагентов, что связано с возможностью металлургического передела перерабатывать никелевые концен-

0,1-0,12 траты, содержащие значи-

23-25 тельное количество меди. В

36-40 качестве собирателей при-

15-25 меняют ксантогенаты и аэ-

5-8 рофлоты, в качестве регу-

20-30 лятора - известь. Кроме

7-9 этих реагентов используют

5-8 различные вспениватели, а

20-25 также, для вкрапленных

Массовая доля, %

Пирротиновый тип

Кубанитовый тип

Никель 2,4-2,6

Медь 3,5-4

Кобальт 0,1-0,12

Сера 25-27

Железо 38-42

Пирротин 35-50

Халькопирит 10-12

Кубанит 5-8

Пентландит 7-9

Магнетит 5-8

Нерудные мине- 25-30

ралы

2,4-2,6

6-7

руд, подавители минералов пустой породы [3].

В медно-никелевых рудах месторождений Норильска пирротин является преобладающим минералом. Флотационная активность пирротина ниже, чем халькопирита и пентландита, однако высокое его содержание в руде вызывает определенные трудности при селективной флотации минералов. Попадая в медный и никелевый концентраты, пирротин снижает их качество, вызывая серьезные проблемы, связанные с утилизацией избыточных количеств диоксида серы в металлургическом переделе. Выделение пирротина в отдельный продукт позволяет повысить качество никелевого концентрата и снизить нагрузку на металлургические переделы.

Для извлечения ценных компонентов из пирротинового концентрата была разработана комбинированная автоклавнофлотационная технология химического обогащения, позволившая получить никелевый концентрат с содержанием 10-12 % никеля, что в 5-6 раз выше чем в исходном пирротиновом продукте, при извлечении никеля 90 [4].

Таким образом, разработанная «Гин-цветметом», Норильским комбинатом и «Гипроникелем» комбинированная технология стала первым этапом работ по повышению качества никелевых концентратов и снижению выбросов в атмосферу диоксида серы.

Технологию селективной флотации использовали достаточно продолжительное время. Для получения приемлемых показателей по извлечению металлов и качеству селективных концентратов было необходимо обес-печить измельчение руды до крупности более 80-83 % содержания класса -0,044 мм. Технология обеспечивала извлечение никеля в никелевый концентрат на уровне 56 % при содержании 7,2-7,4 %. Содержание пирротина в концентрате на-

ходилось на уровне 65 %.

Экологические требования по снижению выбросов диоксида серы требовали продолжения исследований по повышению качества концентратов. Следует отметить, что удаление пирротина из концентратов является самым дешевым способом снижения затрат на утилизацию диоксида серы.

Для улучшения результатов селекции “Гинцветметом” был предложен ряд реагентов, предполагаемых подавителей пирротина, испытанных в лабораториях института и комбината. В табл. 3 представлены результаты, полученные при использовании карбамидоформальде-гидных смол (КФС), диметилдитиокар-бамата (ДМДК) и дициандиамида

(ДЦУ).

Кроме указанных подавителей пирротина по разработкам и рекомендациям института в практику обогащения руд Норильских месторождений был внедрен ряд новых реагентных режимов, основанных на применении эффективных реагентов, ранее не использованных. Для подавления породообразующих минералов при флотации вкрапленных руд был применен декстрин, при обогащении богатых руд - вспениватель СФК и жидкий аэрофлот.

Для автоклавной технологии при выщелачивании пирротина использован лигносульфонат, предотвращающий коалесценцию расплавленной серы и позволивший в 2-3 раза увеличить производительность автоклавного передела, за счет повышения температуры выщелачивания с 110 до 150 °С.

Применение новых реагентов, обеспечивающих улучшение разделение пентландита и пирротина, позволило усовершенствовать схему обогащения богатых руд. Вместо селективной была разработана селективно-коллективноселективная схема, с получением селек-

Результаты фштацшящшразлнирытиавоиодахпродукта

дмдк притиш™ руд ^ Продукт Вы- Содержание, % Извлечение, %

N1 Прота Ро Р а 8ОД» %Д М ДК, I /т Си 8 N1 Си 8

ция фЛОтация 100 20 ) Ї00 400

дукт у, % Никель N1%- т Никель 35,% I икеОЛь 1332.11 0у3°/< 68,71и кеЛЬ8

В % £ , % Ро к- г р, % £ % 39,5 Р, % 1,3 % 0,98 і I, % 7 £ < 'о^ 6,9 26,% 45%

Си к-т N к-т 12 22 72 6,6 ХХ^ос 4*5 6,6 35,4 1,5 66 1(2,3 1 55,1 6:6 2 ,02 1,?5 6>.<4

57 6 Дща 7е 61 195 92 ! *6595 19,48 9 9?3 68 5 1 (1(8 8 1002 7(90

ро к т 41 2 2 32 8 42 1 ОО 20 7 43 5 1 5 23 7 44 1 21 Й 44 1 2 19 3

Хво-КФС, 8 Руда 25 юо 100 0,33 КФС, 2,75 т К 225,(5 43 6 6,4 2 462

3 к^к- 0,36 т 5 3,3 2,7 0,4 6 'І4? 2'5,5 0 430 4,3 2 3>7,5

100 Х00)с 100 (5 30,9 2 7 . ( )15)7) 2 7І5 100 , 1 100 46^0

ідита нйе 1 ІГШ 10-9э -21 -4 да- -106—

N1 к-т 16,4 14,8 2,6 32,0 73,0 51,6 24,9

ДМДК, ДМДК, Ро к-т 10,1 5,35 1,7 30,4 16,4 20,6 14,7

400 400 Хвосты 73,5 0,48 0,3 17,3 10,6 27,8 60,4

Питание 100 3,32 0,8 21,3 100 100 100

N1 к-т 16,7 14,4 2,52 32,4 72,1 52,6 25,1

ДЦУ, 200 ДЦУ,50 Ро к-т 13,3 4,26 1,2 32,6 17,0 19,4 20,1

Хвосты 70,0 0,52 0,32 16,9 10,9 28,0 54,8

Питание 100 3,33 0,8 21,6 100 100 100

тивного медного концентрата и коллективного никель-пирротинового, с последующим его разделением на никелевый и пирротиновый концентраты.

Наибольший эффект подавления флотируемости пирротина в цикле никелевой флотации богатых руд получен с реагентом ДМДК, при использовании которого достигнуты максимальные показатели по извлечению и качеству никелевого концентрата. Результаты флотации с использованием ДМДК, полученные в лабораторных условиях, приведены в табл. 4.

Появление реагента ДМДК позволило резко повысить показатели никелевой флотации. В никель-пирро-тиновом цикле флотации ДМДК не только подавляет флотацию пирротина, но и повышает извлечение пентландита, проявляя свойства реагента двойного действия. Повышение извлечения никеля в никелевый концентрат обеспечивается за счет обеднения пирротинового

продукта. Одновременно увеличивается извлечение в никелевый концентрат благородных металлов. Последнее весьма важно, так как при автоклавной технологии извлечение благородных металлов составляет всего 60 %, а при пирометаллур-гической -95 %. Повышение содержания ценных компонентов и снижение массы никелевого концентрата позволяет получить ощутимый экономический эффект в металлургическом переделе [5]. В целом обогатительный передел существенным образом влияет на техникоэкономические показатели металлургического передела, самого затратного в общем цикле переработки рудного сырья.

Таким образом, результаты исследований и практика работы горнометаллургических предприятий показывает, что главными факторами, определяющими повышение техникоэкономических показателей переработки труднообогатимого рудного сырья являются комбинированные технологии и

флотационные реагенты. Основными составляющими, загрязняющими концентраты, являются сульфиды железа. Подавление их флотируемости является одной из важнейших задач передела обогащения.

Работы, направленные на повышение эффективности переработки медно-никелевого сырья могут развиваться и в направлении утилизации диок-

1. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель: В 3х томах.- М.: ООО ” Наука и технология“, т. 1, 2000.- 383с.; т.2 - 467с.; т.3 -608с.

2. Валетов А.В., Бадиев Б.П., Рябинкин В.А., Олешкевич О.Е. Цветные металлы. - 2000. - №6. - С. 10-14.

сида серы, путем использовании его в технологическом процессе. Выполненные в «Гинцветмете» исследования по выщелачиванию пирротина с использованием диоксида серы показывают, что наряду с высоким извлечением цветных металлов, процесс обеспечивает полную утилизацию вредных выбросов.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Блатов И.А. Обогащение медноникелевых руд. - М.: Руда и металлы, 1998. -220 с.

4. Манцевич М.И., Щербаков В.А., Пономарев Г.П., Сиркис А.А. - Тр.XV Международного конгресса по обогащению полезных ископаемых. - Канн.- 1985. - т.з. - С. 465-473.

5. Мушкатин Л.М., Рябко А.Г., Абрамов Н.П. - М.: Руда и металлы, 2000,- С. 3-10. шгЛ

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

Манцевич М.И., Малинский Р.А., Херсонский М.И. Лапшина Г.А. - ФГУП «Институт «Гин-цветмет».

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 25 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. А.А. Абрамов.