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

Грубый слив

Пески ПАЙ

Iі

Доизмельчение

> I ПАЙ

Классификация

СиЬ04 Кх слив пески

рН-9.5 1_

Сульфидная Си-2п флотация

Сульфат железа

Сода

Кх

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