Технические науки /1. Металлургия

магистрант Ерланова А.Е., к.т.н. Кокаева Г.А., доктор PhD Әділқанова М.Ә

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина

Исследование процесса флотации труднообогатимых медных руд

Флотация среди методов обогащения полезных ископаемых занимает ведущее место и является одним из наиболее распространенных эффективных методов обогащения полезных ископаемых, так как обладает высокой универсальностью по отношению к рудам разных типов. Она успешно экономически конкурирует с другими обогатительными методами и приобретает в настоящее время все большее значение в связи с вовлечением в переработку бедных и труднообогатимых руд, а также в связи с необходимостью комплексного и наиболее полного использования рудного сырья [1].

Сульфидные медные руды в большинстве случаев характеризуются крайне неравномерной вкрапленностью минералов меди. Наряду с относительно крупнозернистыми включениями они содержат часть медных минералов, особенно вторичных сульфидов, очень тесно связанных с пиритом и с пустой породой. Это предопределяет необходимость использования сложных многостадиальных схем обогащения [2].

Стадиальная технология обогащения обеспечивает повышение извлечения меди в кондиционный медный концентрат еще и потому, что при измельчении медных руд имеют место селективность и последовательность раскрытия генетических разновидностей минерала от более поздних к более ранним. С повышением тонины помола руды в одну стадию зерна ранее раскрытых разновидностей минерала переизмельчаются, переходят в шламы и теряются с хвостами флотации.

Схемы циклов флотации обычно просты. Даже при переработке бедных руд и высоких требованиях к качеству медного концентрата число перечисток его (за исключением шведских фабрик) не превышает двух. Многие фабрики, например «Яссо» (Япония), «Анаконда» (США), «Красноуральская» (Россия), работают вообще без перечисток с получением готового концентрата в операции основной флотации. Операции контрольной флотации являются, за немногим исключением, обязательными почти на всех фабриках.

При переработке богатых медно-пиритных руд (например, на фабрике «Невес Корво» в Португалии) предусматривается обычно предварительное получение готового концентрата в виде «медной головки».

Характерной особенностью схем флотации некоторых обогатительных фабрик фирмы «Болиден» («Айтик», «Енансен» - Швеция) является наличие операции межцикловой флотации, которая имеет ряд технологических преимуществ:

- питание обогащается тяжелыми частицами ценных минералов;

- камерный продукт возвращается в цикл измельчения, благодаря чему обеспечивается высокое качество концентрата без снижения извлечения на отдельных стадиях флотации;

- флотируется обесшламленный продукт, что в свою очередь, снимает проблемы, связанные с неселективным выносом тонких частиц во флотационную пену;

- флотация протекает при высокой плотности пульпы, что способствует извлечению крупных частиц и золота.

Концентрат межцикловой флотации на обогатительной фабрике «Айтик», перерабатывающей медную золотосодержащую руду, содержит 25,6 % меди и 6 г/т золота при извлечении их соответственно 32 и 18 %. Наилучшие результаты были получены при применении только вспенивателя. Добавки собирателя повышают содержание пирита в концентрате.

На обогатительной фабрике «Эскондида» (Чили) используют технологическую схему «split-rougher». Концентрат из первых 40 % камер основной флотации направляется непосредственно на перечистку в колонны, а с остальных 60 % камер – объединяется с хвостовым продуктом колонн и после доизмельчения подвергается перечистке и контрольной флотации. Концентрат перечистки направляется в колонную флотацию, концентрат контрольной флотации – на доизмельчение. К преимуществам такой схемы относят:

- меньшее переизмельчение мягкого халькозина, приводящее к сокращению потерь его свободных тонких зерен в хвостах контрольной флотации;

- сокращение капитальных затрат на доизмельчение;

- высокое качество питания колонн (26 %), позволяющее увеличить их производительность вдвое;

- более высокое извлечение от операции;

- большую устойчивость процесса и качества конечного концентрата;

- снижение объема перекачиваемых продуктов и более эффективную циркуляцию промежуточных продуктов;

- снижение потерь металла на 1 % в операциях перечистки.

При обогащении шламистых руд возможны следующие варианты схем:

- с выделением шламов в отвал, если они по содержанию меди гораздо беднее исходной руды;

- с раздельной обработкой песков и шламов, но совместной их флотацией;

- с раздельной обработкой и флотацией песков и шламов.

В настоящее время при обогащении не только шламистых, но и обычных руд все более широко применяют схему с раздельной флотацией песковой и шламовой фракций и схему с перефлотацией песковой фракции хвостов флотации.

При очень тонкой вкрапленности медных сульфидов используют многостадиальное измельчение руды с флотацией после каждой стадии измельчения. Хвосты флотации каждой стадии направляют на классификацию в гидроциклоны, причем слив гидроциклонов (шламы) направляют в отвал, а пески – в следующую стадию измельчения и флотации [3].

Эффективность флотационного обогащения зависит главным образом от принятого реагентного режима. Поэтому в последние годы в связи с расширением масштабов производства и вовлечением в переработку труднообогатимых руд (бедных, тонковкрапленных, комплексных), а также из-за ужесточения требований к полноте использования минерального сырья и охране окружающей среды возникла необходимость пересмотра сложившихся традиционных реагентных режимов.

Исследования должны быть направлены на изыскание новых реагентов, позволяющих повысить извлечение шламов, сростков и труднофлотируемых минералов; должны поднять скорость флотации; увеличить селективность разделения минералов с близкими флотационными свойствами; заменить токсичные реагенты. Новые реагенты должны иметь низкий расход и эффективно работать в условиях водооборота.

Совершенствование режимов флотации достигается также осуществлением автоматического контроля и регулирования ионного состава жидкой фазы пульпы, регулированием состава продуктов и скорости взаимодействия реагентов на минеральной поверхности и в объеме пульпы, применением электрохимической, магнитной, ультразвуковой, термической обработки пульпы и растворов реагентов, использованием режимов скоростной, флокулярной флотации, пенной сепарации и др.

Решение перечисленных задач возможно только на базе углубленного изучения механизма действия флотационных реагентов, который включает не только взаимодействие с поверхностью минералов и пузырьков, а также с компонентами жидкой фазы пульпы, но и физические следствия этих взаимодействий, представляющие интерес для флотации.

Сложность процесса флотации, эффективность которого зависит от значительного числа факторов, затрудняет теоретический анализ его закономерностей. Достоверная информация по этому вопросу может быть получена главным образом экспериментально или после тщательной экспериментальной проверки теоретических разработок. Поэтому особое внимание следует уделить новым методам экспериментального исследования механизма действия флотационных реагентов.

Труднообогатимые руды по сравнению с традиционными технологическими типами отличаются более тонкой вкрапленностью минералов и сложной текстурой их срастания. Вследствии этого при измельчении образуется повышенное количество сростков, а также шламов. Поэтому возникает задача разработки специфических реагентов для флотации сравнительно крупных зерен сростков минералов и флотации тонких частиц [4].

Наконец, труднообогатимые руды, как правило, более бедные и для получения одной тонны концентрата необходимо перерабатывать значительно большее количество исходной горной массы. Для сохранения технико-экономических показателей обогащения необходимо интенсифицировать процесс флотации, что, в свою очередь, ставит задачу разработки реагентов, повышающих скорость флотации [29].

Литература:

1 Теория и технология флотации руд. / Богданов О.С., Максимов И.И., Поднек А.К. и др. – М.: Недра, 1980. – 431 с.

2 Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных металлов. Т. 3. Рудоподготовка и обогащение Cu, Cu-Mo, Cu-Zn руд. – М.: Издательство МГГУ, 2005. – 575 с.

3 Интенсификация процессов переработки труднообогатимых руд на основе использования данных технологической минералогии о закономерностях раскрытия разновидностей сульфидов. / Семидалов С.Ю., Блехарская Т.П., Максимова Ю.А. и др. // Сб.: Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов. – М., 1987. – С. 145-146.

4 Гольман А.М., Дмитриева И.Л. Флотационные реагенты. – М.: Наука, 1986. – 248 с.