Горное дело «Технология обогащения руд цветных металлов»

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

 

 

Автор: Алгебраистова Наталья Константиновна

 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ЦИКЛУ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

 

Дисциплина Технология обогащения руд цветных металлов_________

 

Укрупненная группа 130000 «Геология, разведка и разработка полезных ископаемых»

Направление 130400_ «Горное дело»_____________________________

Специальность 130405 Обогащение полезных ископаемых

Институт Цветных металлов и материаловедения

 

Кафедра Обогащение полезных ископаемых______________________

 

 

Красноярск

2008

УДК 622.7

 

Печатается по решению

Редакционно-издательского совета

 

Учебное пособие по циклу лабораторных работ студентов: метод. указания к лабораторным работам студентов при подготовке специалистов по направлению 130400 – Горное дело. «Технология обогащения руд цветных металлов» / сост. Н.К. Алгебраистова.- Красноярск: Сибирский федеральный ун-т; Ин-т цв. металлов и материаловедения, 2008.- 80 с.

 

Настоящее издание является частью учебно-методического комплекса по дисциплине «Технология обогащения руд цветных металлов», включающего учебную программу, конспект лекций, контрольно-измерительные материалы, организационно-методические указания, учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Даны методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по дисциплине. Предоставлен расширенный теоретический материал. Указаны перечень контрольных вопросов и список литературы.

 

 

 

Методические указания к лабораторныМ работАМ

Методические указания к выполнению лабораторных работ студентов

при подготовке специалистов по направлению 130400 –

Горное дело «Технология обогащения руд цветных металлов»

Составители: Алгебраистова Наталья Константиновна

 

Редактор

Компьютерная верстка

 

 

Выполнение лабораторных работ позволит закрепить теоретический материал, приобщить студентов к самостоятельной работе.

Лабораторные работы выполняют в течение всего семестра на обогатительных аппаратах бригадой из двух человек.

Подготовка к каждой лабораторной работе производится до начала занятий и состоит в изучении соответствующего раздела дисциплины «Технология обогащения руд цветных металлов». Перед началом работы студент должен знать: цель и безопасные методы работы, последовательность проведения операций, перечень необходимых материалов, приборов, флотационных реагентов.

Допускает к работе преподаватель, ведущий лабораторный практикум.

Отчет по лабораторным работам составляет каждый студент в соответствии с требованиями, указанными в СТП.2.407-2005 «Текстовые документы в учебном процессе» (общие требования к построению, изложению и оформлению) [1].

Защищают лабораторные работы индивидуально перед каждой последующей работой.

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

 

К работе в лаборатории допускаются студенты не моложе 18 лет, прошедшие медосмотр, ознакомившиеся с инструкцией по охране труда данной лаборатории, прошедшие инструктаж непосредственно на рабочем месте и расписавшиеся в журнале по охране труда. Лица не прошедшие инструктаж по охране труда к работе не допускаются.

1. Перед проведением работы преподаватель или заведующий лабораторией обязаны обеспечить студентов спецодеждой и индивидуальными средствами защиты (резиновыми перчатками, рукавицами, защитными очками, халатами хлопчатобумажными).

2. После прослушивания инструктажа преподаватель, путем опроса и наблюдения за работой студентов, оформляет допуск к работе в журнале регистрации прохождения инструктажа на рабочем месте.

3. К опасным и вредным факторам, влияющим на здоровье студентов, относятся:

- электроэнергия, применяемая для питания различного оборудования - поражение электрическим током при соприкосновении с токоведущими частями;

- шум;

- пыль;

- вибрация;

- вращающиеся части оборудования – отсутствие ограждений, защитного кожуха;

- химические ожоги при попадании на кожу или в глаза едких химических веществ;

- отравление парами и газами высокотоксичных химических веществ.

4. Студент, получивший травму, должен немедленно поставить в известность преподавателя.

5. Студент, нарушивший правила охраны труда, отстраняется от проведения работ. С ним проводится повторный инструктаж по охране труда.

6. Перед началом работы необходимо ознакомиться с инструкцией по работе на данном оборудовании.

7. Убедиться в исправности электропроводки, нагревательных и измерительных приборов, наличии защитного заземления.

8. Проверить исправность защитных ограждений, инструментов, защитных приспособлений.

9. Включить вентиляцию при работе на дробилках, истирателях, ситах, в химических лабораториях за 30 минут до работы.

10. Перед работой в лаборатории надеть халат, застегнуть его на все пуговицы, подобрать рукава.

11. В необходимых случаях получить индивидуальные средства защиты - резиновые перчатки, рукавицы, защитные очки, респиратор.

12. В случае неисправности оборудования, электропроводки, защитных ограждений или отсутствия защитного заземления следует обратиться к преподавателю или заведующему лабораторией

13. Не оставлять включенное оборудование и электроприборы без

присмотра.

14. Не прикасаться к токоведущим и вращающимся частям оборудования.

15. Не работать на неисправном оборудовании.

16. Не проводить самостоятельно ремонт несправного оборудования.

17. Операции, связанные с выделением вредных газообразных веществ

выполнять в вытяжном шкафу.

18. Не загромождать рабочее место ненужными реактивами, приборами,

посудой.

19. Правила безопасной работы с кислотами и щелочами:

19.1. Приготавливать и разливать растворы из концентрированных

кислот, твердых щелочей и водного раствора аммиака разрешается только с использованием индивидуальной защиты в вытяжном шкафу в фарфоровой лабораторной посуде.

19.2. Склянки с кислотами, щелочами и другими едкими веществами следует переносить в специальных металлических ящиках.

19.3. Набирать кислоты, щелочи и другие реагенты в пипетки следует с

применением резиновой груши.

19.4. При приготовлении растворов серной, азотной и других кислот, их

необходимо приливать в воду тонкой струей при непрерывном перемешивании, причем, жидкость большей плотности следует вливать в жидкость меньшей плотности.

19.5. Растворять твердые щелочи следует путем медленного прибавления их мелкими кусочками к воде при непрерывном перемешивании. Брать кусочки щелочи разрешается только с помощью совочка, ложечек, шпателей,

пробирок.

20. Правила безопасной работы со стеклянной посудой:

20.1. Стеклянную посуду (тонкостенные химические стаканы и колбы из обычного стекла) запрещается нагревать на открытом огне без асбестовой сетки.

20.2. При переносе сосудов с горячей жидкостью следует пользоваться защитным материалом, сосуд при этом необходимо держать одной рукой за дно, другой за горловину. Большие химические стаканы с жидкостью нужно поднимать только двумя руками так, чтобы отогнутые края стакана опирались на указательные пальцы.

20.3. Колбу или другой тонкостенный сосуд, в который вставляют пробку, следует держать за горлышко по возможности ближе к устанавливаемой пробке, обернув при этом руки защитным материалом

21. После окончания работ необходимо отключить оборудование, электроплиты, весы и вентиляцию вытяжного шкафа, силовую и осветительную установки.

21.1. Отключить приборы и накрыть их чехлами.

21.2. Привести рабочее место в порядок: убрать рассыпавшуюся руду, протереть столы и оборудование, вымыть посуду, мельницу, стаканы от истирателя, химическую посуду.

21.3. Убрать все химические реактивы, щелочи и кислоты на свои места в закрывающиеся шкафы.

21.4. Отходы реактивов собрать в специальные емкости для централизованного уничтожения.

21.5.Вымыть руки с мылом, снять халаты и повесить на вешалку. Отключить воду.

21.6. Необходимо доложить преподавателю об окончании работ и обнаруженных неисправностях и нарушениях.

 

 

Лабораторная работа 1

ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ПИРИТНОЙ РУДЫ

С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ

Цель работы: получить медный и пиритный концентраты из сульфидной медно-пиритной руды.

 

Основные теоретические сведения

 

Из 170 известных в настоящее время медьсодержащих минера­лов в промышленных масштабах используется около 17, представ­ленных прежде всего сульфидными минералами меди — халькопи­ритом, борнитом, халькозином, ковеллином, тетраэдритом, теннантитом, энаргитом, а также окисленными медными минералами — купритом, малахитом, азуритом, хризоколлой, брошантитом и халькантитом (табл. 1.1).

Практически во всех медьсодержащих рудах, так же как и в полиметаллических, имеются сульфиды железа, краткая характе­ристика которых приведена в табл. 1.2.

По текстурным особенностям медьсодержащие руды подразделяются на массивные или сплошные, и вкрапленные. Сплошные руды, обычно более богатые, характеризуются высоким содержани­ем серы, представленной пиритом, в срастании с которым находятся сульфиды меди и цинка. Соотношение меди, цинка и серы, например, в сплошной медно-колчеданной руде достигает 1:1:20(25), Такими сплошными рудами являются медные и медно-цинковые руды Урала, относящиеся с точки зрения селективной флотации к труднообогатимым рудам.

Вкрапленные руды являются более бедными по содержанию цветных металлов, которое в рядовых рудах не превышает 1—2%, а в бедных 0,4—1%.

В зависимости от содержания меди в перерабатываемой руде медные руды условно подразделяются на богатые (содержание меди более 2%), средние (0,8—2%), бедные (0,5—0,8%) и заба­лансовые (менее 0,3%). Богатые сульфидные руды, содержащие -2—3% меди, с высоким содержанием серы (35—42%) могут иног­да направляться непосредственно на плавку в шахтных печах. Однако в мировой практике в настоящее время 80% меди извлекается из концентратов, получаемых при обогащении медных руд.

 

 

Таблица 1.1

Характеристика основных медных минералов

Минерал	Формула	Массовая доля меди, %	Плотность, г/см3	Твердость
Первичные сульфиды Халькопирит   Вторичные сульфиды Халькозин Ковеллин Борнит   Блеклые руды (сульфо-соли) Тетраэдрит Теннантит   Оксиды Куприт Тенорит   Карбонаты Малахит Азурит   Силикаты Хризоколла   Сульфаты Халькантит Брошантит	CuFeS2 Cu2S CuS Cu5FeS4 Cu2Sb4S2 Cu2As4Si2 Сu2О СuО Cu2(CO3) (OH)2 Сu3(СО3)2(ОН)2 CuSiO3∙nH2O CuS04∙5H2O Cu4(SO4)(OH)6	34,6     79,9 64,5 63,3   45-51 45-51     88,8 79,9     57,4 55,3     До 45     25,4 34,8	4,1-4,2     5,5-5,8 4,6-4,7 4,5-5,3   4,4-5,1 4,4-5,1     5,8-6,2 5,8-6,4     3,9-4,1 3,7-3,9     2,0-2,3     2,2 3,8-3,9	3-4     2,5-3,0 1,5-2 3,0   3-4 3,5     3,5-4 3,5-4     3,5-4 3,5-4     2-4     2,5 3,5-4

 

Таблица 1.2

Характеристика основных сульфидных минералов железа

Минерал	Формула	Массовая доля, %	Плотность, г/см3	Твердость
железа	Меди
Пирит Марказит Пирротин	FeS2 FeS2 Fe1-xS	46,5 46,5 58,8-61,8	53,5 53,5 До 41	4,9-5,2 4,9 -	6-6,5 6-6,5 3,2-4,5

Сульфидные минералы меди хорошо флотируются сульфгидрильными собирателями в довольно широком диапазоне рН, так как они обладают высокой сорбционной способностью, ко­торая зависит от степени окисленности сульфидной поверхности и содержания меди. По флотируемости ксантогенатами медные ми­нералы можно расположить в следующей последовательности: халькопирит<борнит<ковеллин< халькозин.

Свежеобнаженная и чистая сульфидная поверхность медных минералов обладает некоторой гидрофобностью, частичное окисле­ние ее способствует закреплению собирателя. Окисление поверх­ности сульфидных минералов происходит быстро, особенно при измельчении. При длительном окислении флотируемость сульфидов резко снижается в результате образования на поверх­ности минералов труднорастворимых окисленных соединений, как, например, гидроксид железа на халькопирите, которые препят­ствуют сорбции собирателя.

Наиболее распространенными сульфгидрильными собирателями при флотации сульфидных минералов меди являются ксантогенаты, собирательная способность которых зависит от длины углево­дородного радикала. Бутиловым ксантогенатом халько­пирит флотируется при рН 6—11. Особенно широк диапазон зна­чений рН (1 —13), при котором флотируется халькозин. Все сульфиды меди так же хорошо флотируются дитиофосфатами, дитиокарбаматами, меркаптанами.

Наиболее эффективным подавителем халькопирита являются цианиды, которые успешно применяются при разделении медно-свинцовых и медно-молибденовых концентратов. Подавляющее действие цианида зависит от рН среды и типа применяемого соби­рателя. Так, при использовании в качестве собирателя этилового ксантогената и рН среды 7,5 для подавления халькопирита требу­ется небольшой расход цианида. Значительно больший расход требуется для подавления халькопирита при использовании в качестве собирателя бутилового ксантогената. Значительно хуже подавляются цианидами вторичные сульфиды меди, что объясняется их хорошей растворимостью в цианистых растворах и образо­ванием устойчивого медно-цианистого комплекса. Для них наибо­лее эффективным подавителем являются феррицианид К₃Fе(СN)₆ и ферроцианид K₄Fe(CN)₆, которые -применяются при разделении медно-свинцовых концентратов с повышенным содержанием вто­ричных сульфидов меди — борнита, халькозина и ковеллина.

Сульфид натрия Na₂S является довольно сильным подавителем всех сульфидных медных минералов, причем наибольшей устой­чивостью к подавляющему действию его обладает халькозин, наименьшей — халькопирит. Халькопирит подавляется сернистым натрием уже при рН>5,5, а халькозин при рН>7. Подавление сульфидных медных минералов сернистым натрием происходит в результате вытеснения (десорбции) ксантогената с поверхности медных минералов сульфид-ионами. Это явление используется в технологии, например, разделения медно-молибденовых концен­тратов.

Соли хромовой кислоты, двуокись серы SO₂, сернистая кислота H₂SO₃, сульфиты (Na₂S0₃) и тиосульфат (Na₂S₂O₃) практически не подавляют халькопирит, поэтому они широко применяются для подавления галенита и сфалерита при разделении медно-свинцо­вых и медно-цинковых концентратов.

Известь проявляет свои подавляющие свойства при флотации сульфидов меди при значительно более высокой концентрации, чем при флотации пирита, что позволяет широко применять ее для их разделения.

Пирит, как и все сульфидные минералы, сравнительно быст­ро окисляется; при этом на его поверхности в зависимости от рН и окислительно-восстановительного потенциала образуются гидро­окись железа, карбонаты железа и хорошо растворимые соедине­ния железа с ионами SO₄^2-, S₂O₃^{2 -} и SO₃² -. Образующаяся на поверхности пирита при высоких положительных значениях окис­лительно-восстановительного потенциала и рН>7 пленка Fe(ОН)₃ характеризуется исключительно низкой растворимостью (К=3,8х10^-36) и не только препятствует закреплению собирателя, но и может вытеснять его с поверхности минерала.

Флотируемость пирита различных модификаций и разновидно­стей изучена довольно хорошо. Флотационные свойства его зави­сят от генезиса минералов, определяющего физико-химическую не­однородность кристаллической решетки, различное соотношение серы и железа, наличие примесей и т. д. Наиболее эффективно пирит флотируется ксантогенатами и дитиофосфатами в слабокислой или нейтральной среде при рН 6—7. В щелочной среде флота­ция пирита ухудшается и полностью подавляется при рН>8. Дитиофосфаты и дитиокарбоматы сорбируются на пи­рите в значительно меньшей степени, чем на халькопирите, поэтому их применение более предпочтительно при селективной флотации медно-пиритных руд.

Наиболее распространенным подавителем пирита является из­весть, действие которой связано не только с повышением рН пуль­пы и образованием на поверхности пленки гидроокислов железа, но и адсорбцией ионов кальция, приводящей к цементации поверх­ности и предотвращению адсорб­ции собирателя.

Подавляется пирит также циа­нидом, особенно при рН>7. Дей­ствие цианида при этом сводится к образованию комплексных ионов Fе[СN] ₆^4-. Пленка собирателя на поверхности пирита разрушается даже при небольших расходах циа­нида, когда он не действует на флотацию других сульфидных ми­нералов. Это явление используется, например, при селективной флотации свинцово-цинковых руд, когда пирит подавляется цианидом (5—10 г/т) в начале процесса. Иногда используется совместное действие цианида и извести.

Активизируется пирит в кислой среде, когда избыточная ще­лочность нейтрализуется подачей кислоты или отмывается в сгус­тителе и гидроциклоне.

Наиболее труднофлотируемым сульфидом железа является пирротин, который легко окисляется. Флотируется пирротин ксантогенатами в кислой среде, для флотации его в щелочной среде необходима активация медным купоросом. Способность пирротина легко окисляться используется при отделении его от халькопирита из медно-никелевых руд.

Марказит обладает более высокой флотационной активностью и флотируется теми же собирателями и в тех же условиях, что и пирит.

Для легкообогатимых руд с равномерной вкрапленностью мед­ных минералов на фабриках небольшой производительности при­меняют обычно одностадиальные схемы, которые включают опера­ции измельчения и классификации, основную флотацию, контроль­ную и одну-три перечистные.

На фабриках большой производительности получили распро­странение двухстадиальные схемы, по которым после I стадии измельчения до крупности 45—60% класса —0,074 мм выделяются грубый медный концентрат и пиритсодержащие хвосты. Грубый медный концентрат доизмельчается до 85—95% класса —0,074 мм и поступает на перечистные операции.

При переработке руд с высоким содержанием первичных шламов и растворимых солей флотацию целесообразно осуществлять в двух циклах — песковом и шламовом. При раздельной флотации создаются наиболее благоприятные условия для флотации круп­ных и мелких частиц — шламов, которые обычно повышают общий расход реагентов, подавляют флотацию крупных частиц, налипая на них, создают обильную и прочную пену. Схема с раздельной флотацией применяется, например, на Джезказганской фабрике (СНГ), на фабриках «Бьютт» и «Твин-Бьюттс» (США).

Вкрапленные медные руды (медно-порфировые, медистые песча­ники и жильные руды), отличающиеся невысоким содержанием пиритной серы и меди (0,4—2%), в зависимости от содержания пирита могут перерабатываться с получением только медного кон­центрата или медного и пиритного концентратов. В первом случае применяется коллективная флотация, а во втором—коллективно-селективная или прямая селективная.

Месторождения медно-порфировых руд по запасам меди являются самыми крупными. На их базе работают крупнейшие медные обогатительные фабрики производительностью до 90 тыс. т руды в сутки и более. В основном к первичным медно-порфировым рудам относятся молибденит-халькопиритовые с невысоким содержанием (2—5%) пирита. Основные технологические особенности обогащения этих руд:
- одностадиальное измельчение до крупности 60—65% класса
—0,074 мм перед коллективной медно-молибденовой флотацией;

- доизмельчение черновых концентратов до 85—90% класса —0,074 мм с получением богатых медных концентратов;

- в коллективной флотации поддерживается рН 10—12 подачей извести для подавления пирита (хотя для флотации молибденита оптимальное значение рН 7,5—8).

Наибольшее распространение для этих руд получила схема с доизмельчением промпродукта и переработкой его в отдельном цикле. Пиритный концентрат из таких руд, как правило, не выде­ляется (за исключением фабрики «Чукикамата», Чили).

Медно-порфировые руды перерабатываются на Алмалыкской и Балхашской фабриках (Узбекистан, Казахстан).

Для медных руд со средним содержанием пририта применяют как коллективно-селективные так и прямые селективные схемы. При обогащении по коллективно-селективным схемам отделение медных ми­нералов и пирита от минералов пустой породы происходит при грубом измельчении (до 45—50% класса —0,074 мм), когда воз­можно получение хвостов с отвальным содержанием меди. Тогда по схеме коллективно-селективной флотации после из­мельчения до вышеуказанной крупности проводится коллективная флотация сульфидов меди и железа при рН не выше 7,5 (концен­трация свободной СаО не превышает 20—50 г/м³). Получаемый коллективный медно-пиритный концентрат после доизмельчения до 80—95% класса —0,074 мм перемешивается с известью при рН 12—12,5 (400—500 г/м³ свободной СаО) и цианидом для подав­ления пирита и направляется на медную флотацию. Хвосты конт­рольной медной флотации вкрапленных руд, как правило, содер­жат не более 30—35% серы и поэтому направляются на пиритную флотацию, которая проводится после удаления избыточней щелоч­ности до рН 5—7.

В качестве собирателей сульфидных медных минералов приме­няются ксантогенаты (средний расход обычно 10—30 г/т) и дитиофосфаты (10 г/т). Широко применяется сочетание реагентов-соби­рателей. Например, при флотации медных руд за рубежом приме­няется реагент Z -200 (изопропилэтилтионокарбамат), который яв­ляется наиболее селективным по отношению к пириту, в сочетании с изопропиловым или амиловым ксантогенатом. Часто применяет­ся сочетание сульфгидрильных собирателей саполярными — (машинное масло, керосин и т. п.). В СНГ наибольшее распростра­нение получил бутиловый ксантогенат, который применяется на всех медных фабриках. Общая доля ксантогенатов, применяемых на фабриках США, составляет ~60%, дитиофосфатов — около 40%. Подавители минералов пустой породы при флотации медных вкрапленных руд обычно не применяются. Но если в пульпе по­вышенное содержание шламов, то в основную медную флотацию и в перечистки медного концентрата добавляют жидкое стекло (до 0,4 г/т). Если же в руде присутствуют окисленные медные мине­ралы, то в измельчение и в основную медную флотацию подается сернистый натрий (200—300 г/т).

Требования, которым должены соответствовать медный и пиритный концентраты, представлены в таблице 1.3 и 1.4 соответственно.

Таблица 1.3

Требования к качеству медного концентрата по ОСТ 48-77-82

Марка концентрата	Содержание, %
Меди, не менее	Примесей, не более
Цинка	Свинца
КМ-0			2,5
КМ-1
КМ-2
КМ-3			4,5
КМ-4			4,5
КМ-5			4,5
КМ-6			4,5
КМ-7		8,5	5,0
ППМ

Таблица 1.4

Технические требования к пиритным концентратам, получаемым при флотации сульфидных руд по ГОСТ 444-51 «Колчедан флотационный»

Марка колчедана серного флотационного	Массовая доля, %
S, не менее	Примесей, не более
Pb и Zn	влаги
КСФ-1 КСФ-2 КСФ-3 КСФ-4			3,8 3,8 3,8 3,9

Материалы, приборы и оборудование

 

Навеска медно-пиритной руды – 100 грамм; батарейный стакан объемом 200мл; лабораторная механическая флотационная машина с объемом камеры 0,5 л, мельница стержневая; растворы флотационных реагентов заданной концентрации; клеенки; совки; чашки емкостью 400мл; мерные цилиндры на 5, 10, 15 мл; резиновый шланг со стеклянными трубками на концах; деревянная лопаточка; рН-метр.

 

Порядок выполнения работы

 

1. В чашку загрузить измельченную исходную навеску, затем пульпу переносят в камеру флотационной машины.

2. Количество загружаемых реагентов q, мл рассчитать по формуле

 

(1.1)

 

где a - масса навески руды, г;

с – концентрация реагентов, %.;

b - расход реагента по технологической схеме, г/т.

3. Флотировать руду по схеме, приведенной на рисунке 1.1. Следует помнить, что перемешивание с реагентами осуществляется без подвода воздуха в блок – аэратор. Классификацию производить по классу – 0,074 мм в батарейном стакане. Скорость падения зерен вычисляют по формуле Стокса.

4. Измельчение проводить в мельнице с массой дробящей среды, объем которой составляет 50% объема барабана мельницы. Пески классификации переносить в мельницу без потерь и с минимальным количеством воды.

5. Полученные продукты подписать, высушит и взвесить с точностью до 0,1г.

6. Отобрать пробы на химический анализ от полученных продуктов. Для этого раздавить куски пробы в продуктах, перемешивая их методом «перекатывания на клеенке», отбрать пробу для химического анализа методом «квадратования».

 

Обработка результатов опытов

 

1. Для каждого продукта рассчитать выход.

2. Определить массовую долю металла в руде.

3. Вычислить извлечение металла в продукты.

4. Результаты занести в таблицу 1.5.

 

 

Таблица 1.5

Технологические показатели обогащения

Продукты, %	Выход	Массовая доля металла, %	Извлечение металла, %
г	%
Концентрат медный Промпродукт 1 Промпродукт 2 Концентрат пиритный Промпродукт 3 Хвосты
Исходная руда

 

Рис. 1.1 – Схема флотации сульфидной медно-пиритной руды

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Назначение флотационных реагентов, механизм их действия, формулы, расходы в применяемой схеме.

2. Перечислить способы повышения флотируемости ранее задепрессированного пирита.

3. Какие требования, предъявляются к медным и пиритным концентратам?

4. Чем определяется массовая доля металлов в концентратах?

5. Какие схемы и их режимы используются при обогащении медно-пиритных руд?

6. Какие минералы меди относятся к первичным сульфидным, вторичным, окисленным?

7. Как влияет фазовый состав меди на технологию обогащения?

8. Перечислите условия, которые необходимо соблюдать при выполнении операции классификации.

9. Какая должна быть последовательность включения флотационной машины?

10. Какая должна быть последовательность отключения флотационной машины?

11. Какая должна быть информация на пакете, в которой помещают продукт флотационного опыта.

12. Перечислите способы перемешивания пробы.

13. Назовите способы сокращения проб.

14. Какие технологические показатели достигаются при обогащении сульфидных медных и медно-пиритных руд?

 

Лабораторная работа 2

 

ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНО-ОКИСЛЕННОЙ

МЕДНОЙ РУДЫ МЕТОДОМ ФЛОТАЦИИ

 

Цель работы: провести флотацию смешанной сульфидно-окисленной медной руды с получением медного концентрата.

 

Основные теоретические сведения

 

Медные окисленные и смешанные руды находятся в верхних горизонтах сульфидных месторождений. Эти руды имеют прежде всего сложный минеральный состав не только вмещающих, но и рудных пород. В них, как правило, одновременно присутствуют карбонаты (малахит и азурит), оксиды (куприт и тенорит), сили­каты (хризоколла) и сульфаты (брошантит и халькантит) меди. Окисленные руды характеризуются хрупкостью, землистостью, колломорфной структурой медных минералов. Все это способству­ет образованию вторичных шламов, которые оказывают отрица­тельное действие на флотацию. Между ионами кристаллической решетки окисленных медных минералов существует в основном ионная связь, что значительно затрудняет гидрофобизацию поверх­ности и флотируемость минералов.

В зависимости от минерального состава окисленные медные руды можно классифицировать на легкообогатимые (основные медные минералы — малахит и азурит), среднеобогатимые (содер­жащие оксиды и карбонаты) и труднообогатимые (основные мед­ные минералы — хризоколла и куприт).

Основными методами переработки смешанных и окисленных руд являются: флотация сульфгидрильными собирателями после сульфидизации поверхности окисленных медных минералов; фло­тация медных минералов карбоновыми кислотами; комбинирован­ные обогатительно-металлургические процессы; чисто гидрометал­лургические процессы.

Метод переработки смешанных и окисленных медных руд, ос­нованный на предварительной сульфидизации поверхности окис­ленных минералов меди, пригоден лишь для легко- и среднеобогатимых руд. Объясняется это тем, что хорошо сульфидизируется поверхность только малахита, азурита и брошантита, которые за­тем флотируются обычными сульфгидрильными собирателями, на­пример ксантогенатами, с длиной углеводородного радикала 4 — 6 атомов углерода. Слабо сульфидизируются руды, содержащие только окисленные минералы. Совсем не поддаются сульфидиза­ции хризоколла и другие минералы меди, входящие в состав труднообогатимых руд.

Для сульфидизации поверхности окисленных минералов наи­более широко применяется сернистый натрий, иногда сульфид бария или сероводород. Многочисленными исследованиями показано, что сульфид натрия может образовывать прочные сульфидные пленки при рН не более 7.

Гидроксидные ионы, образующиеся при гидролизе сернистого натрия, а также карбонаты и гидроксиды натрия, которые образуются при взаимодействии сернистого натрия с поверхностью окис­ленных минералов меди, повышают щелочность пульпы и ухудша­ют процесс сульфидизации. Поэтому сернистый натрий подается в процесс порционно по всему фронту флотации. Основная его часть (около 60% общего расхода) подается обычно в контактный чан, в котором пульпа не должна интенсивно перемешиваться, чтобы не разрушалась образованная сульфидная пленка. Улучшают про­цесс сульфидизации соли аммония, например сульфат аммония, понижающий щелочность пульпы и ускоряющий образование проч­ной сульфидной пленки.

Флотацию окисленных минералов меди карбоновыми кислота­ми можно применять для кварц- и силикатосодержащих руд. Од­нако наличие карбонатных минералов пустой пароды и гидроксидов железа снижает эффективность этого метода, так как жирно-кислотные собиратели хорошо флотируют минералы пустой породы и не флотируют хризоколлу.

Если в перерабатываемых смешанных рудах повышенное со­держание карбонатов, то в результате большого расхода сер­ной кислоты. В этом случае руду перерабатывают но схеме с раз­дельной флотацией сульфидов меди и окислов.

Примером может служить технология обогащения смешанных медных руд на фабрике «Сакатон» (США) производитель­ностью 9 тыс. т в сутки. Руда содержит 0,96% меди в виде халько­зина, азурита, малахита и хризоколлы. После измельчения до крупности 50—55% класса —0,074 мм руда направляется на суль­фидную медную флотацию. В качестве собирателя применяются амиловый ксантогенат калия и Аэрофлот 238, в качестве вспенивателя — смесь метилизобутилкарбинола (75%) и Аэрофроса (25%). После активации окисленных минералов меди гидросуль­фидом натрия проводится их флотация реагентом 404 (производ­ные меркаптобензотиазолов), подаваемым порционно по всему фронту флотации.

Для руд, содержащих большое количество меди в виде хризо­коллы, куприта, алюмосиликатов, а также «связанную» медь, при­меняются комбинированные методы, включающие, процессы гидро- и пирометаллургии и флотации. Среди этих методов наибольшее распространение получил метод ВЦФ (выщелачивание — цемен­тация — флотация), разработанный в СССР В. Я. Мостовичем и В. А. Ванюковым.

Сущность метода ВЦФ заключается в том, что руда измельчается до крупности, при которой происходит вскрытие медных минералов. Верхний предел крупности обычно не превышает 1 мм. Затем измельченную руду выщелачивают в контактных чанах рас­творами серной кислоты (0,5—3%). Обычно расход кислоты со­ставляет 3—5 кг на 1 кг выщелачиваемой меди. Если в руде при­сутствуют труднорастворимые медные минералы, то пульпу при выщелачивании можно подогреть до 45—70 °С, что увеличивает извлечение меди в раствор на 6—10%. Остаточная концентрация серной кислоты к концу процесса не должна быть более 0,05— 0,1 %, так как ее избыток ухудшает последующие процессы цемен­тации и флотации меди.

При таком процессе выщелачивания окисленные минералы меди растворяются и медь переходит в раствор в виде медного купо­роса:

 

Сu₂СО₃(ОН)₂ + 2H₂SO₄ = 2CuSO₄ - 3H₂O+C0₂.

 

Затем медь цементируется губчатым железом, стружкой или железным скрапом непосредственно в пульпе с получением це­ментной меди:

 

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Сu.

 

Расход железа на цементацию составляет 1,5—3,5 кг на 1 кг извлекаемой меди. Для полного извлечения меди из раствора (90— 97%) подается некоторый избыток (10—20%) осадителя. Коли­чество железа, применяемого для цементации меди, зависит от остаточной концентрации кислоты в пульпе, избыток которой можно перед цементацией нейтрализовать известью. Время цементации обычно составляет от 5 до нескольких десятков минут.

Цементная медь, полученная в пульпе, флотируется сульфгидрильными собирателями или продуктами их окисления. Наиболее эффективными собирателями цементной меди являются реагенты СЦМ, представляющие собой органиче­ские дисульфиды с кислородсодержащими радикалами, а также диксантогениды. Лучше всего цементная медь флотируется в кис­лой среде. Из диксантогенидов наиболее эффектив­ным является октиловый, затем гексиловый, этиловый и бутиловый. Расход этих собирателей обычно не превышает 80—200 г/т, а оптимальное значение рН 4,5—4,7.

Получаемая таким обра­зом цементная медь содержит 75—85% меди. Применение такого комбинированного ме­тода переработки, упорных медных окисленных руд обес­печивает прирост извлечения меди по сравнению с методом прямой флотации на 30—40% при повышении содержания меди в получаемых концент­ратах в 2 раза.

По комбинированной тех­нологии ВЦФ обогащались упорные окисленные и сме­шанные руды на одной секции Алмалыкской медной фабрики. Относительное содержание сульфидной меди в окисленной руде не превы­шало 25%, а в смешанных30—70%. Окисленные минера­лы меди были представлены азуритом, малахитом, купри­том и хризоколлой. Окислен­ные руды характеризуются не­равномерной вкрапленностью с прожилками.

Для окисленных упорных руд возможно также применение схе­мы обогащения, по которой измельченная руда подвергается клас­сификации на пески и шламы. Пески, в которых содержатся в ос­новном сульфидные минералы меди и легкофлоти

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: