Научная статья на тему 'Технология глубокого обеднения хвостов обогащения руд цветных металлов'

Технология глубокого обеднения хвостов обогащения руд цветных металлов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
393
74
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Технология глубокого обеднения хвостов обогащения руд цветных металлов»

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»

МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 3 «ИНТЕНСИФИКАЦИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБОГАЩЕНИЯ»

В.А. Бочаров, Г.С. Агафонова,

Г.А. Лапшина, И.И. Херсонская

Московский институт стали и сплавов

ТЕХНОЛОГИЯ ГЛУБОКОГО ОБЕОНЕНИЯ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Технологические особенности сульфидных руд цветных металлов, в том числе и медно-цинковых, отличаются от других типов руд прежде всего: тонкой до эмульсионных включений неравномерной вкрапленностью сульфидных минералов, широким спектром минералов меди, активным окислением сульфидов с образованием активирующих сфалерит, галенит и пирит катионов меди и железа. Это предопределяет основные трудности в создании эффективных технологий и режимов переработки руд и концентратов. Исходя из этого, несмотря на значительный прогресс в области технологии обогащения руд цветных металлов, до настоящего времени комплексность использования медно-цинковых руд, не только в России, но и зарубежном остается ниже другого минерального сырья. При обогащении сульфидных медно-цинковых руд России ( по пяти компонентам Си, Zn, 5, Аи, Ag) комплексность использования не превышает 0,7. В то время как для полиметаллических и медно-никелевых руд она составляет 0,85-0,95.

Значительные потери цинка с медным концентратом (10-40%) является следствием активации сфалерита катионами меди, образующихся при окислении сульфидов меди. Высокие потери минералов меди, цинка, золота и серебра с пиритным концентратом и отвальными хвостами, являются задачей настоящих исследований.

Потери металлов в хвостах и с пиритным концентратом впечатляют своими абсолютными значениями: меди 8-10%

цинка 20 - 25%, золота 50 - 80%, серебра 30 - 60%. Содержание металлов составляет: меди 0.15 - 0,35%, цинка 0,25 - 0,7%, золота 0,5 - 1,0 г/т, серебра 10 - 20 г /т и серы 10 -20%. Значительная часть этих потерь приходится на пиритный концентрат, величина которых зависит от выхода концентрата и извлечения в него серы, поскольку минеральные комплексы сульфидов меди, цинка, золота и серебра тесно ассоциированы с пиритом. И особенно это характерно для золота и серебра. Извлечение их в тот или иной продукт, определяется извлечением серы, связанной с пиритом, в этот продукт.

В хвостах флотации основные потери металлов обусловлены широким спектром крупности сростков с пиритом и кварцем. Значительны потери также за счет тонких свободных зерен.

В табл. 1 приведено распределение меди и цинка по классам крупности в хвостах обогащения основных типов руд.

Результаты минералогического анализа классов крупности показывают, что сложные сростки сульфидов меди, цинка и железа присутствуют практически во всех классах крупности, включая и класс -10 мкм. Так по данным табл. 1 для Учалинской руды потери в этом классе составляют меди 20%, цинка 23,79%, а для Гайской - 15% и

* В работе участвовали: М.И.Рыскин, Г.И. Аржанников, А.В.Максимов, A.B. Корбовская, Б.А. Морозов, Б.Л.Серебрянников и др.

19% соответственно. В классе -20 мкм они в 1,5 - 2,0 раза больше. Потери в тонких классах -40 мкм для Учалинской руды составляют 55% меди и 51% цинка, для Гайской -38% меди и 43% цинка. Раскрытие сростков

минералов достаточно полно происходит только в классе -20 мкм (табл.2). В классе +20 мкм сростки минералов меди и цинка друг с другом и с пиритом составляют 40 -100%.

Таблица 1

Тип руды Класс, мкм Выход, % Содержание, % Распределение, %

медь цинк медь цинк

Учалинская + 210 358 0,23 1,44 3,40 7,32

+ 150 4,0 0,29 1,33 4.8 7,56

+ 100 5,92 0,26 0,9 0,44 7,57

+ 74 6,07 0,26 0,64 6,48 5,53

+ 40 24,66 0,22 0,58 22,88 20,59

+ 20 20,63 0,21 0,44 17,76 13,07

+ 10 21,21 0,21 0,48 18,04 14,57

- 10 13,93 0,35 1,20 20,20 23,79

Исходные - 100 0,24 0.70 100 100

Г айская + 280 15,5 0,29 0,45 15,0 14,8

+ 140 8,5 0,27 0,50 7,7 9,1

+ 74 16,5 0,31 0,50 17,0 17,4

+ 44 4,5 0,45 0,64 6,7 6,1

+ 40 7,2 0,64 0,61 15,5 9.4

+ 20 17,6 0,23 0,43 13,3 15,9

+ 10 11,0 0,26 0,36 9.5 8.3

-10 19,2 0,24 0,47 15,3 19,0

Исходные “ 100 0.30 0,47 100 100

При существующих на обогатительных фабриках режимах измельчения Учалинской руды 80 - 85% класса - 0,074 мм и Гайской руды 70 - 75% класса - 0,071 мм, такие основные рудные минералы, как

халькопирит и сфалерит раскрываются на 60-65% и 50-55%, соответственно, что и обуславливает высокий уровень потерь металлов с хвостами флотации и пиритным концентратом.

Таблица 2

Распределение потерь металлов в хвостах флотации

Классы, мкм -40 -20 - 10

Руда Распределение, % Распределение, % Распределение, %

Си гп срост- ки Си Ъл срост- ки Си Ъл срост- к И

Учалинская 55 51 40- 100 38 38 20-40 20 24 10

Г айская 38 43 40- 100 25 26 20-40 15 19 10

Потери благородных металлов 1акже в значительной степени предопределены тонкодисперсной етру к турой минеральных ассоциацией золота н серебра с сульфидами и минералами породы. Потери золота в хвостах флотации и с ипритным концентратом в классе -40 мкм составляю! 50% и более.

Обобщая результаты минералогического анализа и учитывая характер потерь цветных и благородных металлов с хвостами флотации и н пиригном концентрате целесообразно было направить исследования на изучение возможности доизвлечения из хвостов обобщения основных металлов.

Однако, справедлив в >том случае вопрос, а зачем заниматься созданием технологии извлечения металлов из хвостов? Не проще ли усовершенствовать гехноло-I ию с головы процесса переработки медноцинковых руд? К сожалению, все усилия обогатителей в этом направлении не дали желаемых результатов. Значительное повышение степени рудного помола приводи-ю к переизмельченню вторичных сульфидов меди, сфалерита, корродированного пирита. что увеличивало потери металлов с тонкими классами. Кроме mro. неадекватно возрастали затраты на электроэнергию, что не компенсировалось доизвлеченным металлом. ухудшалось и качество концентратов.

Применение новых модифицированных реагентов, аэрационно-теплового кондиционирования и др. усовершенствований процесса флотации улучшало результаты, но потери металлов оставались значительными.

Гинцветметом, МИСиС совместно с Унипромедью и Гайской фабрикой разработана и испытана технология глубокого обеднения хвостов коллективной флотации с целью доизвлечения металлов. Реализация схемы глубокого обеднения хвостов обогащения стала возможной после разработки и создания в институте ‘Тинцветмет” в 80-х

годах (М.Я.Рыскии, В.А.Бочаров,М.А. Шевелев и др.) конструкции 3-х продуктового гидроциклона. Аппарат вначале длительное время испытывался в схемах измельчения и классификации многих типов руд цветных металлов и в технологии получения ипритною концентрата. После успешного испытания на >тих операциях аппарат был предложен для испытаний в технологии глубокого обеднения хвостов. Испытаны гидроциклоны двух модификаций: с углом конусности 20“ и короткоконусный с углом конусности 120" ( рис. 1 ). Особенность конструкции к том. что сливной и промиро-дуктовый патрубки выполнены сменными, кроме того можно изменять в широких пределах глубину погружения промпродукТО-ВОН) патрубка.

Гинц&етмет

3х продуктовый кароткокануснь/и гидрацикуюн ф 150нм

При работе гидроциклона крупные и тяжелые частицы концентрируются у стенок гидроциклона и разгружаются через песковый патрубок, а легкая (внутренняя спираль) выносится через сливной и пром-продуктовый патрубки. Заданная крупность разделения достигается подбором сечений патрубков. Испытания технологии глубокого обеднения хвостов проводились в несколько этапов. На первом этапе испытана

Распределение меди, цинка и серы в пр

трехпродукто

технология с использованием короткоконусного гидроциклона диаметром 750 мм. В табл. 3 приведены результаты классификации отвальных хвостов в трехпродуктовых гидропиклонах. с различным утлом конусности, которые показали, что использование короткоконусного гидроциклона обеспечивает снижение потерь металлов и серы на порядок в шламовой фракции и в 2-3 раза в Песковой фракции.

Таблица 3

тах классификации отвальных хвостов в Iидроцнклонах

пзг 1 пп Продукты Вы- ход.% Содержание, % Распределение, % Параметры гидроциклона

медь ШІНК сера медь цинк сера

1 Слив 23,8 0,05 0,12 2,32 31.3 22,8 25,2 Д - 100 мм

Промпродукт 55.7 0,03 0,14 2,11 45,4 62.4 53,8 Д - 150 мм

Пески 20,5 0,04 0.09 2,23 23.3 14.8 21,0 Д - 35 мм

Питание 100,0 0,037 0,125 2,18 100.0 100.0 100,0 Стандартные г/ц

Слив 4,0 0,20 0,15 3,6 4,7 2,6 1,7 Д - 100 мм

п. Промпродукт 86.1 0,16 0,25 4.0 81,2 93,5 83,2 Д - 150 мм

Пески 9,9 0,24 0,10 6.3 14.1 3,9 15,1 Д - 45 мм

Питание 100,0 0,17 0,23 4,1 100,0 100,0 100.0 Короткоконусные г/ц

Слив 2,1 0,24 0,20 2,91 2.8 2,8 2,8 Д - 86 мм

Промпродукт 92,8 0,18 0.15 2,10 92,8 92,0 91,0 Д- 200 мм

ш. Пески 5,1 0,16 0,17 2,47 4,4 5,2 6,2 Д - 22 мм

Питание 100,0 0,18 0,15 2,14 100.0 100,0 100,0 Короткоконусные г/ц

После классификации в трехпродуктовых гидроциклонах (размер входной насадки 180 х 90 мм, диаметр насадки тонкого слива 90 мм. среднего слива 150 мм, песко-вого отверстия 60 - 75 мм) пески доизмель-чались, грубый слив после предварительной классификации совместно с доизмельчен-ными песками в 2-х продуктовом гидроциклоне, направлялись на флотацию. Тонкий слив сбрасывался как отвальный продукт, с которым терялось 25 -30% исходного материала. Плотность песков 36 -62% твердого, среднего слива 16 - 20%; флотация проводилась в известковой среде при pH 9-10,5 с ксантогенатом и сульфатом меди. Пенный

сульфидный продукт перечищался и присоединялся к грубому коллективному концентрату рудного цикла.

Исследование процесса классификации хвостов с использованием флокулянта ПАА показало, что при этом происходит перераспределение потерь металлов по классам крупности. Количество металлов в шламах снижается и увеличивается извлечение в средние и крупные классы за счет образования флокул тонких частиц. При соотношении расходов 1:5 + 1,5:10 в классификации и флотации значительно растет эффективность этих операций.

Была также испытана технология с возвратом и доизмельчением песков трехпродуктовых гидроциклонов совместно с основным рудным потоком. Эффективность совместного доизмельчения песков с рудой очевидна, но возникает проблема тщательного контроля за работой трехпродуктовых гидроциклонов и выходом Песковой фракции. Ее выход должен быть не более 10 -20%. Увеличение выхода не допустимо, так как происходит сбой в режиме циркуляции песков рудного цикла и снижение производительности измельчения рудного цикла.

Отработан был также новый режим флотации с применением ксантогената в комбинации с подкисляющими пассивированные известью сульфиды активатором на основе фосфоросодержащей медной соли (50т/г).

После дофлотации сульфидов потери с коллективными хвостами снизились: меди на 1.6-2,2%. цинка на 2-6%, серы на 5-10%. Снизились также потерн благородных металлов, поскольку полнота их извлечения зависит от извлечения основных ассоциаций золота с сульфидными минералами в тог или иной продукт. Содержание меди и цинка в сульфидном продукте глубокого обеднения хвостов составляет 3-4% и 5-8%, соответственно, т.е. в сумме 8-12%. Возвращение такого продукта в циклы основного рудного потока не всегда является оптимальным вариантом. Это усложняет процесс селективной флотации основного рудного потока, да и не дает высоких результатов и может рассматриваться как промежуточный этап.

Высокий технологический эффект может быть получен с использованием технологии переработки такого продукта в отдельном цикле. В Г'инцветмете разработана и испытана технология хлоридовозгоночно-го обжига бедного цветными металлами сульфидного продукта с последующей гидрометаллургической схемой извлечения цветных и благородных металлов из газо-

вой фазы. Извлечение меди, цинка, золота, серебра в газовую фазу, а затем и в растворы по данным М.С.Зака составляет 90-97% каждого. Металлы из раствора могут быть осаждены известными классическими методами. Бедный продукт может быть переработан также по технологии МИСиС (а) с применением бактериального выщелачивания, предложенной Э.В. Адамовым и В.В.Паниным. Таким образом, имеются высокоэффективные технологии, которые могут в случае реализации дать значительный экономичекий эффект. Для их реализации в промышленности необходимы инвестиционные вложения.

Развивая идею получения сульфидных продуктов для раздельной переработки, можно уже сразу на стадии рудного обогащения в основной технологии, упрощая схему селективной флотации предусмотреть получение богатых моноселективных концентратов при сравнительно крупном помоле руды м выделение сульфидных медноцинковых продуктов. В богатые медный и цинковый концентраты необходимо выделять легкофлотируемые крупно- и среднезернистые фракции раскрытых сульфидов, а в сульфидные продукты - труднофлотируе-мые тонкодисперсные фракции ( свободные шламистые частицы и тонкие сростки). Богатые концентраты необходимо перерабатывать по классическим технологиям, а сульфидные продукты - по химикометаллургическим технологиям.

Разработанная технология глубокого обеднеггия хвостов обогащения проверена (обогатительная часть) в опытно-

промышленном масштабе на рудах Гайского, Учалинского, Сибайского, Урупского, Дегтярского и др. месторождений с получением достаточно высоких результатов. Технология может быть использована как для хвостов текущей переработки, так и для за-складированных в хвостохранилищах. Технология предусматривает также получение высококачественного пиритного концен-

Классификация в 3-х продуктовом гидроциклоне

Г-1

На 111 стадию измельчения рудного цикла

Тонкий слив (в отвал)

Грубый слив

Пески ПАЙ

Доизмельчение

> I ПАЙ

Классификация

СиЬ04 Кх слив пески

рН-9.5 1_

Сульфидная Си-2п флотация

Сульфат железа

Сода

Кх

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

pH - 6-7

Сульфидный

Си-2п продукт

1. В цикл перечистки коллективного концентрата рудного цикла;

2. На хлоридо-возгоноч-ный обжиг с гидрометаллургической схемой переработки хлоридов или на бактериальное выщелачивание.

Пиритная флотация

Лиритный

концентрат

Кварцевый

продукт

водства закладочной шихты для горных выработок.

трата и кварцевого продукта для нужд стройиндустрии (производство бетонов, цемента), флюса для металлургии, и произ-

© В.А. Бочаров, Г.С. Агафонова, Г.А. Лапшина, И.И. Херсонская

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.