Технология обогащения медно-цинковых руд В природе известно

Технология обогащения медно-цинковых руд

В природе известно 66 минералов, в состав которых входит цинк. Промышленное применение нашло всего шесть минералов.

Минерал Содержание Плотность, Формула Твердость 3 Zn, % г/см Сфалерит Zn. S 67, 1 3, 5 – 4, 2 3– 4 Смитсонит Zn. CO 3 59, 5 3, 6 – 3, 8 3, 5 Каламин 2 Zn. O·Si. O 2· ·H 2 O 53, 0 3, 4 – 3, 5 4, 5 Цинкит Zn. O 80, 3 5, 7 4 Вилимит 2 Zn. O· ·Si. O 2 59, 1 4, 1 5– 6 – 5, 0 – 5, 2 6 (Zn, Mu)· Франклинит ·Fe 2 O 3

Имеется ОСТ на цинковые концентраты. В зависимости от марки концентрата он должен содержать цинк не менее 40 – 59 (60) %. Лимитирующими примесями, ограничивающими сортность концентрата, являются: Fe (10 – 5 %), Si. O 2 (6 – 2 %), Cu (3, 5 – 1 %), Ms (0, 5 – 0, 05 %). Отдельно оговариваются между поставщиком и заказчиком содержание фтора. Концентраты обязательно анализируются на содержание в них редких металлов (кадмий, германий, индий) и благородных металлов.

Медно-цинковые руды – комплексные руды. Распространенным компонентом является железо, а из благородных металлов – золото. По содержанию пирита и сульфидов руды различают как сплошные (пирита в них более 90%) и вкрапленные (сульфидов в них не более 50%).

Сложности обогащения медно-цинковых руд 1. Тонкое взаимное прорастание сульфидов между собой. Для вскрытия ценного компонента требуется толщина помола: для вкрапленных руд: 90 – 96 % класса -0, 074 мкн. ; для сплошных руд: 90 – 94 % класса 0, 044 мкн.

Сложности обогащения медно-цинковых руд 2. Близкие флотационные свойства разделяемых компонентов в силу активации ионами меди сфалерита.

Сложности обогащения медно-цинковых руд 3. Разная флотационная активность медных минералов (халькозин флотируется одним пенообразователем и т. п. ); аналогична картина и для цинковых минералов. Неодинаковая флотируемость сильно осложняет процесс из-за различных состояний поверхностей минералов.

Сложности обогащения медно-цинковых руд Сфалерит, в зависимости от изоморфных примесей, имеет различные флотационные свойства. Без примесей его называют клейофан (чистый сфалерит). Если в кристаллической решетке большое количество железа – это марматит или черный сфалерит. В составе сфалерита может находиться до 2, 5 % кадмия, в значительных количествах индий, галлий. Если кадмия значительно больше, то сфалерит называют ПРШБРАМИТ.

Сложности обогащения медно-цинковых руд 4. Высокая флотационная активность пирита, особенно если имеются свободные ионы меди, которые активируют эту поверхность. Пирит активируется H 2 SO 4 и ионами меди.

Медно-цинковые руды в России в основном представлены Уральским регионом. Руды отличаются сложным минеральным составом (в них присутствует около 130 минералов) с разнообразной текстурой (от массивной до колломорфной), структурой и степенью метаморфизма. Один и тот же минерал может быть представлен генерациями, различающимися формой, размером зерен, содержанием микропримесей и включениями других минералов.

Значительные запасы медно-цинковых руд сосредоточены в Канаде, Финляндии, Норвегии, Японии. Медно-цинковые руды Канады в основном вкрапленные. Соотношение меди и цинка (от 1: 1, 5 до 1: 6) благоприятно их извлечению.

Флотационные свойства цинковых минералов Наиболее полно изучены флотационные свойства сфалерита. Его флотационное поведение зависит от количества железа в кристаллической решетке. Чистый сфалерит флотируется лучше, чем ожелезненный. Это зависит не только от содержания, но и от формы (в виде изоморфной примеси или в виде эмульсионной вкрапленности пирротина).

Реагенты депрессоры для сфалерита: § Цинковый купорос § Сочетание цинкового купороса с цианидами (Шеридана-Гризвальда) § Щелочное значение p. H=7, 5 – 9; подача CN: Zn. SO 4 в соотношении от 1: 10 до 1: 2 § Цинковый купорос с известью или содой (кальцинированной Na 2 CO 3 или каустической Na. OH) § Сульфосоли

Особенностью данного типа руд является применение сочетания реагентов депрессоров вместе с купоросами. Снижение интенсивности цианидов происходит во всей практике переработки данного типа руд. Эффективность сочетания депрессоров определяется оптимальным расходом реагентов собирателей, которые используются в обогащении.

Реагенты собиратели, использующиеся при переработки цинковых руд: Ксантогенаты, как сильные, так и слабые. Например: на канадских и финских обогатительных фабриках амиловый КХ + аэрофлот (до 30 г/т), реже этиловый и бутиловый КХ; на американских обогатительных фабриках расходы этилового КХ достигают 160 г/т, изоприлового КХ до 65 г/т; этиловый аэрофлот + R 404 (суммарно 77 г/т); бутилового КХ 14 г/т.

Основным реагентом является медный купорос Cu. SO 4. Его количество на поверхности зависит от значения p. H. Зависимость имеет резко параболический характер. Сорбция Cu. SO 4 на поверхности сфалерита необратима. Это связано с близкими радиусами ионов меди и цинка (Zn – 0, 83· 10 -10 ; Cu - 0, 80· 10 -10). Дозировать нужно в таком количестве, чтобы 25% поверхности сфалерита было в виде Cu. S.

Г мг/ч 0, 018 0, 009 p. H 2 4 6 8 10 12

Cu++ + KX → KХCu + KМеталлы Na или K, в зависимости от того, какой ксантогенат был использован. Расходы ксантогената и медного купороса завышены.

Данный тип руд флотируется и по селективным, и по коллективно-селективным схемам обогащения. Выбор схемы зависит не только от размера и характера вкрапленности, а в первую очередь от состояния поверхности минерала. Если руда подкислена или присутствуют вторичные минералы меди, то используется коллективноселективная схема.

Схемы имеют относительно простые циклы: Цикл Cu флотации – 1 основная, 1 контрольная, максимум две перечистки. Цикл Zn флотации – 1 основная, 2 контрольных, 3 или 4 (или 5) перечистки. Организация промпродуктовых циклов мало характерно. Измельчение 2 -х стадиальное.

В скандинавских странах применяется рудногалечное измельчение. Отечественные медно-цинковые руды более труднообогатительные из-за большого количества пирита в руде. Канадские руды в этом плане более благоприятны. Японские предприятия перерабатывают относительно сложные руды (черные руды курока).

Сибайская обогатительная фабрика Na 2 SO 3 – 50 г/т Zn. SO 4 – 50 г/т Ca. O – 400 г/м 3 Бутиловый КХ – 90150 г/т Основная Cu Классификаци я I-II перечистки Контрольная Cu Основная Zn I контрольная Zn Cu концентрат β =20% ε =80% Cu Cu II контрольная Zn I-V перечистки Zn концентрат Подвергается обезжелезнени юи обезмеживанию Py концентрат β =46% ε =75% S S

В медный цикл подается бутиловый КХ, аэрофлот, флотомасло в суммарном количестве до 150 г/т. Для депрессии Zn. S и пирита подается известь до 400 г/м 3. Медный купорос Zn. SO 4 + сульфоксидное соединение Na 2 S 2 O 3 – 100 г/т при соотношении 1: 1.

В цинковый цикл подается для активации Zn. SO 4 – Cu. SO 4 (до 400 г/т); известь для депрессии пирита (до 800 – 900 г/м 3); КХ (до 140 г/т); пенообразователь – по ходу процесса. Полученный цинковый концентрат не удовлетворяет требованиям и поэтому направляется в цикл обезжелезнения и обезмеживания. Хвостов нет, так как руда сплошная.

Сибайская обогатительная фабрика Zn концентрат Na 2 S – 4, 7 -5 кг/т Сгущение Основная Cu. Py I-II перечистки Cu-Py концентрат Слив Zn βZn=51 -52% концентрат εZn=50%

Этот цикл обязательно включает операцию сгущения, которая вводится для выведения из технологической схемы десорбированного КХ и других реагентов сернистым натрием, расход которого составляет 4, 7 – 5 кг/т. Так же обязательна основная операция. Количество перечисток: 1 – 2. Иногда вводится контрольная операция. Для депрессии Zn. S используется сочетание кальцинированной соды и цинкового купороса: Na 2 CO 3 – 230 (400) г/т; Zn. SO 4 – 1100 – 1300 г/т.

Полученные концентраты: Cu концентрат – содержание меди 18 – 20 %, при извлечении в 84 % Zn концентрат – содержание цинка 51 – 52 % при извлечении в 50 % Py концентрат – содержание пирита 45 – 46 % при извлечении 74 – 75 %

Cu-Zn-Py флотация Хвосты Cu-цикл Cu концентрат Znцикл Zn концентрат Py концентрат

Коллективный цикл Cu. SO Коллективн ая флотация Cu-цикл Хвост ы Cu Zn-цикл концентрат Py Zn концентрат ат 4

Cu-цикл Cu концентрат Zn-Py флотация Цикл селекции Zn концентрат Хвост ы Py концентрат

Cu флотация Cu-Zn-Py цикл Хвост ы Цикл селекции Cu концентрат Py концентрат Zn концентрат

Принципиальное отличие второй схемы от первой заключается в том, что она позволяет использовать минимальное количество медного купороса, а, следовательно, будет минимально образование искусственно гидрофобных шламов и более благоприятный режим в цикле селекции.

Схемы с «Cu головками» позволяют вывести природные гидрофобные медные минералы из технологической схемы в ее голове: осуществляется одним пенообразователем и при голодном режиме собирателя. Часто это используется для халькозин содержащих руд. Возможно использование этих схем при халькопирит содержащих рудах, в которых сфалерит и пирит обладают плохими флотационными свойствами.

Чтобы убрать ксантогенат натрия из пульпы, вводят операцию сгущения, уголь, десорбенты. Na 2 S – 150 г/т. Все реагенты по схеме подаются на исходную руду. Цинковый купорос работает от 0, 2 до 1, 5 кг/т Везде высокое значение p. H. Известь является регулятором среды и депрессором пирита.

Гайская обогатительная фабрика Na 2 S – 100 г/т Zn. SO 4 – 250400 г/т Классификация КХ – 10 г/т Cu флотация Cu концентрат p. H≈9 до 60% 0, 074 мкн Ca O – КХ 60 г/т флотация Cu-Zn-Py (осн. 1) Ca КХ – 60 г/т O I Cu-Zn перечистка p. H≈12 II Cu-Zn перечистка p. H≈12 Na 2 S – 3000 г/т уголь – 300 г/т 80% 0, 074 мкн Слив ия Осн. Cu флотация p. H≈9 Контрольна I я перечистка II Zn перечистка концентрат βZn=49% εZn=50% Cu концентрат β =18% ε =88% Cu Cu-Zn-Py флотация (осн. 2) Классификация Сгущение Na 2 S – 400 г/т Zn. SO 4 – 1500 г/т 96% 0, 074 мкн Классификац Ca. O Cu Осн. промпродук товая Контрольна я Py βконцентрат =40 -41% εS=35 S 38% Контрольна я Хвост ы

Cu-Zn-Py (основная) – подать Cu. SO 4 для активации. Если пирит природно-гидрофобный, то медный купорос не подается. Если идет аэрация – окисление медных минералов, то медный купорос не подается. Если пирита много, то уровень p. H нужно повысить. Если p. H будет понижаться, будет кислое значение p. H. Если присутствует серная кислота, то ничего не мешает образованию медного купороса.

I и II Cu-Zn перечистки: p. H=12, в сгущение Na 2 S=3000 г/т. Собирателя и пенообразователя нет. Процесс идет на остаточной концентрации. Особенностью этой схемы является организация промпродуктового цикла, а также две операции перечистки коллективного концентрата. Это позволяет отказаться от организации цинкового цикла и получать цинковый концентрат в виде камерного продукта медного цикла.

На схеме не показан расход пенообразователя, а так же реагента активатора Cu. SO 4. Скорее всего Cu. SO 4 необходимо дозировать, т. к. природная активация сфалерита, если даже она и была, ее уменьшили, подав в голову схемы Zn. SO 4 в количестве 250 – 400 г/т. Хотя некоторая активация будет иметь место по схеме аэрация пирита – образование серной кислоты – растворение серной кислоты медных минералов, т. к. …? … флотации 1 основная и 2 основная – контрольная – велик

Комплексность использования сырья при переработке медно-цинковых руд предполагает получение не только основных концентратов Cu. Zn-Py , но и извлечение благородных металлов (золота). По данным Механобр комплексность использования медно-цинковых руд Уральского региона составляет около 60%. Она может быть повышена в результате увеличения извлечения основных рудных минералов и снижению их потерь с отвальными хвостами.

С отвальными хвостами теряется: 40 – 52 % селена; 60 – 62 % теллура; 30 – 72 % талия; 30 – 76 % индия; 96 % германия; 20 % галлия. Все редкие вышеперечисленные металлы ассоциируют с сульфидными минералами, и поэтому, чем полнее извлечение основных компонентов, тем выше комплексность сырья. Если золото свободное, то его целесообразнее извлечь в голове схемы, т. к. все реагенты депрессоры, использующиеся в технологии обогащения медно-цинковых руд, являются депрессорами и для золота, и потом уже отдельно сфлотировать невозможно.

Известь – главный реагент-депрессор на золото. Если известь подать раньше, то с хвостами мы теряем золото. Если подать руду как показано на схеме, то золото идет в Cu-концентрат.

Cu-Au руда Отсадка Классификац Гравитационный ия концентрат Концентрация на шлюзах КХ – 50 г/т Сосн. масло – 25 г/т Гравитационный I кол. концентрат флотация Классификация II кол. флотация I перечистка Отсадка Контрольна я флотация Хвосты в отвал Сгущение Слив в отвал Ca. O до 20 г/м 3 Основная Cu I-II Перечистки Контрольная Cu Py ? ? ? Cu-Au Концентрат βCu – 3 -9% εCu – 9091% Гравитационн ый концентрат