СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ МИНЕРАЛОВ МЕДИ ИЗ ТРУДНООБОГАТИМЫХ МЕДНЫХ РУД
METHOD OF DIFFERENTIAL FLOTATION OF COPPER MINERALS FROM HARD-CLEANING COPPER ORE

Изобретение относится к металлургии меди, а именно к обогащению медных руд флотационным методом, к переработке окисленных и сульфидно-окисленных медных руд, и может быть использовано в металлургии других цветных металлов.
Окисленные и смешанные руды обогащаются значительно хуже, чем сульфидные, поэтому они перерабатываются либо по сложным комбинированным схемам, включающим сульфидизацию окисленных минералов и флотацию получаемого материала, либо гидрометаллургическим способом - путем химического выщелачивания.
Известен способ выделения медного сульфидного концентрата (RU 2178342, В03В 7/00, опублик. 20.01.2002), заключающийся в переработке медьсодержащих продуктов, включающий дробление и измельчение исходного продукта, выщелачивание серной кислотой руды перед флотацией с последующим разделением жидкой и твердой фаз продукта, доизмельчение твердой фазы продукта и последующую флотацию медных минералов с получением высококачественного сульфидного медного концентрата.
Преимуществами способа является повышение кинетических показателей флотации и упрощение технологической схемы флотационного выделения сульфидного медного концентрата за счет предварительного выщелачивания труднофлотируемых окисленных минералов меди, снижение реагентов на флотационное обогащение.
Недостатками способа является то, что для растворения окисленных минералов меди выщелачиванию подвергается весь объем руды, соответственно, требуется большой объем аппаратов и высокий расход серной кислоты.
Известен способ обогащения удоканских медных руд, включающий измельчение руды до 60% класса -0,074 мм, коллективную флотацию сульфидных и окисленных медных минералов, состоящую из двух основных и одной контрольной флотаций, доизмельчение и четырехкратные перечистки грубого концентрата II основной флотации, доизмельчение и перефлотацию промпродукта. Реагентный режим: сернистый натрий, бутиловый ксантогенат, углеводородное масло, Т-66 или ОПСБ (Митрофанов С.И., Базанова Н.М. Совершенствование схемы и режима обогащения удоканских медных руд. // Цветные металлы, 1981, №3, стр.74-77).
Недостатками способа является сложная схема флотационного обогащения для выделения сульфидного концентрата и отвальных хвостов, большой расход реагентов на осуществление процесса флотации сульфидно-окисленных медных руд, проблемы переработки коллективного концентрата.
Известен способ выщелачивания сульфидсодержащих руд (SU №219484, B03D 1/002, опублик. 01.01.1968), в котором при флотации полиметаллических сульфидно-цинковых руд в щелочной среде, создаваемой известью, депрессия сфалерита и пирита осуществляется цинковым купоросом с сернистым натрием и жидким стеклом.
Способ предназначен для селективной флотации сульфидных руд из полиметаллических руд. Для депрессии сульфидных минералов - сфалерита и пирита добавляются реагенты в составе - цинковый купорос, сернистый натрий и жидкое стекло. Применение такого состава реагентов для селективной флотации сульфидных и окисленных минералов нецелесообразно. Селективная флотация осуществляется в один этап с выделением сфалерита вместе с пустой породой в камерный продукт и сложностью получения качественного цинкового концентрата из этого продукта.
Наиболее близким к заявленному способу является способ селективной флотации минералов меди из труднообогатимых медных руд, включающий измельчение руды, флотационное выделение сульфидных минералов меди в концентрат с использованием в качестве собирателя этилового ксантогентата и вспенивателя - соснового масла, последующее флотационное выделение в концентрат окисленных минералов меди с применением собирателя амилового ксантогената, вспенивателя соснового масла, сульфидизатора сернистого натрия и модификатора - жидкого стекла (Д.С.Соболев, М.А.Фишман. Практика обогащения руд цветных и редких металлов, т.2. Обогащение медных руд. Под ред. А.В.Троицкого, Москва, Госгортехиздат, 1960, с.295-298).
Недостатками метода являются невысокое извлечение меди в сульфидный концентрат вследствие использования слабого собирателя этилового ксантогената в цикле сульфидной флотации, невысокая селективность извлечения окисленных минералов меди использованием недостаточно селективного собирателя амилового ксантогената в цикле флотации окисленных минералов, повышенные затраты на флотацию применением дорогих флотореагентов, таких как амиловый ксантогенат и сосновое масло.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении извлечения меди в сульфидный концентрат, повышении селективности при выделении концентрата окисленных минералов, повышении качества концентрата окисленных минералов меди, снижении стоимости процесса применением более дешевых и распространенных реагентов.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Способ селективной флотации минералов меди из труднообогатимых сульфидно-окисленных медных руд, заключающийся в измельчении руды, флотационном выделении сульфидных минералов меди в концентрат последовательным добавлением реагентов - собирателя и вспенивателя и флотационном выделении из оставшейся пульпы в другой концентрат окисленных минералов меди последовательным добавлением реагентов - сульфидизатора, вспенивателя, собирателя, модификатора жидкого стекла, при этом при флотационном выделении сульфидных и окисленных минералов меди после добавления каждого из реагентов проводят кондиционирование в течение 1-3 мин, причем в качестве собирателя используется бутиловый ксантогенат, а в качестве вспенивателя - реагент Т-80 в количестве 30-60 г/т.
Кроме того, измельчение руды перед флотацией осуществляют до крупности 65-85% класса 0,074 мм.
При этом при операции измельчения добавляется водная суспензия извести в количестве 1,8-2,0 кг/т извести.
Кроме того, при флотационном выделении сульфидных минералов бутиловый ксантогенат добавляется в количестве 60-120 г/т, при выделении окисленных минералов бутиловый ксантогенат добавляется в количестве 100-200 г/т.
Также в качестве сульфидизатора при флотационном выделении окисленных минералов меди применяется сернистый натрий.
Кроме того, при флотационном выделении окисленных минералов сернистый натрий добавляется в количестве 900-1200 г/т.
Кроме того, при флотационном выделении окисленных минералов модификатор жидкое стекло добавляется в количестве 80÷100 г/т.
При этом время флотационного выделения сульфидных минералов составляет 10-15 минут, время флотационного выделения окисленных минералов меди 20-25 минут.
Медные руды по степени окисленности подразделяются на три технологических сорта: сульфидные, которые содержат до 30% меди в окисленных минералах, смешанные - 30-70% и окисленные - более 70% меди в окисленных минералах.
Сульфиды меди обладают высокой флотационной активностью. Поэтому из сульфидного типа медных руд извлечение меди флотационным обогащением достигает 90% и для флотации возможно использование слабых собирателей, таких как этиловый ксантогенат.
Технология флотационного обогащения окисленных и смешанных руд отличается большей спецификой и сложностью, которая усугубляется значительным разнообразием окисленных форм меди. Окисленные минералы меди представлены главным образом окисленными формами меди. Окисленные минералы меди представлены главным образом карбонатами, карбонатогидратами, окислами и гидроокислами, силикатами, сульфатами и минералами сложного состава (фосфатами, арсенатами). Эти минералы легко и полно гидратируются с поверхности и не обладают сколько-нибудь ясно выраженной природной флотируемостью.
Известные технологии обогащения окисленных и смешанных руд основаны на сульфидизации окисленных минералов меди и флотации их сульфгидрильными собирателями совместно (коллективная флотация) или раздельно с сульфидами. При коллективной флотации разная скорость флотации окисленных и сульфидных минералов меди приводит к выделению концентрата низкого качества.
Сложность обогащения смешанных руд обусловлена также крайним непостоянством состава руд, каолинизацией и серетизацией вмещающих пород и различием флотационных свойств разных минералов меди.
В связи с вышесказанным в способе осуществляется селективная флотация отдельно сначала сульфидных минералов меди, затем добавление сулъфидизатора для флотации окисленных минералов меди и модификатора для депрессии пустой породы.
Измельчение руды для флотационного обогащения проводится до крупности 65-85% класса минус 0,074 мм и позволяет достаточно раскрыть поверхность минералов для флотационного обогащения. Дальнейшее измельчение сопровождается увеличением затрат энергии для проведения измельчения, кроме того, повышается количество шламов, которые трудно флотируются, что снижает технологические показатели флотационного разделения.
В операцию измельчения добавляется известь (СаО), которая повышает щелочность пульпы для создания условий, благоприятных для взаимодействия собирателя с поверхностью сульфидных минералов, что приводит к повышению технологических показателей. Добавление извести в количестве более или менее 1,8-2,0 кг/т не приводит к улучшению технологических показателей.
Реализация данного способа флотационного обогащения обеспечивается широко применяемыми в металлургической промышленности реагентами: вспениватель - Т-80, собиратель - бутиловый ксантогенат, сульфидизатор - сернистый натрий.
Для гидрофобизации поверхности медных минералов достаточно добавление бутилового ксантогената в цикле флотации сульфидных медных минералов в количестве 60-120 г/т, в цикле выделения окисленных минералов в количестве 100-200 г/т. Снижение или увеличение расхода собирателя для флотации медных руд не приводит к улучшению технологических показателей.
Собиратель этиловый ксантогенат является более слабым по сравнению с бутиловым ксантогенатом и поэтому извлечение сульфидных минералов в сульфидный концентрат в цикле сульфидной флотации с использованием бутилового ксантогената будет выше.
Амиловый ксантогенат является более сильным собирателем по сравнению с бутиловым ксантогенатом и при использовании амилового ксантогената селективность выделения окисленных минералов меди в концентрат будет ниже по сравнению с бутиловым ксантогенатом. Бутиловый ксантогенат по сравнению с амиловым ксантогенатом является более селективным для минералов меди [1] стр.153.
Стоимость бутилового ксантогената ниже, чем стоимость амилового ксантогената, поэтому использование бутилового ксантогената приводит к снижению стоимости флотационного обогащения сульфидно-окисленной медной руды по сравнению с прототипом.
Для механической стойкости пузырьков воздуха и препятствования их слияния применяется вспениватель Т-80, добавление которого достаточно в количестве 30-60 г/т при флотационном выделении сульфидных минералов, а также при выделении окисленных минералов. Снижение или увеличение расхода вспенивателя для флотации медных руд не приводит к улучшению технологических показателей.
Стоимость соснового масла на порядок выше, чем стоимость Т-80, поэтому использование в качестве вспенивателя Т-80 по сравнению с прототипом снизит стоимость флотационного обогащения.
Важным фактором, влияющим на извлечение окисленных минералов меди, является расход сульфидизатора - сернистого натрия. При недостаточном и повышенном расходе сернистого натрия происходит снижение извлечения медных окисленных минералов за счет неоптимальных условий для взаимодействия собирателя с поверхностью минерала. Расход сернистого натрия определяется содержанием окисленных минералов меди в руде и экспериментальным путем определен для смешанных медных руд в объеме 0,9-1,2 кг/т.
Сульфидные минералы флотируются значительно быстрее окисленных, поэтому время флотационного выделения сульфидных минералов составляет 10-15 минут, время флотационного выделения окисленных минералов составляет 25-30 минут. При уменьшении и увеличении времени флотации происходит снижение качества концентратов и/или уменьшение извлечения металлов в концентрат.
2
3
Для депрессии пустой породы (кварц, полевые шпаты) в цикле окисленной флотации к основной номенклатуре реагентов - вспениватель, собиратель и сульфидизатор добавляется модификатор - жидкое стекло (NaSiO), которое используется также в промышленной практике для депрессии ряда минералов.
Поверхность минералов пустой породы при добавлении модификатора гидрофилизируется, что предотвращает их флотацию и попадание в медный концентрат и в результате повышается качество концентрата флотации и извлечение меди в концентрат. Добавление жидкого стекла в цикл окисленной флотации в количестве 80-100 г/т руды обеспечивает повышение качества концентрата на 2-3%.
Конкретные примеры реализации способа.
Пример 1
Флотационное обогащение медной руды Удоканского месторождения с содержанием меди 1,95%, доля окисленной меди 42%, включающее:
- измельчение руды до крупности 65% класса минус 0,074 мм с добавлением извести в количестве 1,8 кг/т;
- флотация сульфидных минералов меди при содержании твердой фазы 30%, добавление собирателя бутилового ксантогената в количестве 100 г/т руды и кондиционирование с ним в течение 2-х минут, добавление вспенивателя Т-80 в количестве 40 г/т руды и кондиционирование с ним в течение 1 мин, время флотации составляло 13 мин;
- флотация окисленных минералов меди из оставшейся пульпы с добавлением сульфидизатора сернистого натрия в количестве 1100 г/т и кондиционирование с ним в течение 3 мин, добавление вспенивателя Т-80 в количестве 40-50 г/т руды и кондиционирование с ним в течение 1 мин, собирателя бутилового ксантогената в количестве 100 г/т руды и кондиционирование с ним в течение 2-х минут, жидкого стекла в количестве 80 г/т и кондиционирование в течение 2-х минут, время флотации составляло 25 мин.
Использование данного реагентного режима и условий флотации позволяет получить извлечение меди в сульфидный концентрат 59% от меди в руде, из них извлечение меди в сульфидных минералах 52,1% и в окисленных минералов меди 6,9%, содержание меди в концентрате, выделяемом в цикле флотации окисленных минералов, 26%.
Пример 2
Флотационное обогащение медной руды Удоканского месторождения с содержанием меди 1,95%, доля окисленной меди 42%, включало измельчение руды до крупности 75% класса минус 0,074 мм с добавлением извести в количестве 2,0 кг/т.
Флотация сульфидных минералов меди при содержании твердой фазы 30%, добавление собирателя бутилового ксантогената в количестве 120 г/т руды и кондиционирование с ним в течение 2-х минут, добавление вспенивателя Т-80 в количестве 50 г/т руды и кондиционирование с ним в течение 1 мин, время флотации составляло 13 мин.
Флотация окисленных минералов меди из оставшейся пульпы с добавлением сульфидизатора сернистого натрия в количестве 1200 г/т и кондиционирование с ним в течение 3 мин, добавление вспенивателя Т-80 в количестве 50 г/т руды и кондиционирование с ним в течение 1 мин, собирателя бутилового ксантогената в количестве 120 г/т руды и кондиционирование с ним в течение 2-х минут, жидкого стекла в количестве 100 г/т и кондиционирование в течение 2-х минут, время флотации составляло 25 мин.
Использование данного реагентного режима и условий флотации позволяет получить извлечение меди в сульфидный концентрат 60,1% от меди в руде, из них извлечение меди в сульфидных минералах 54,3% и в окисленных минералах меди 5,8%, содержание меди в концентрате, выделяемом в цикле флотации окисленных минералов, 31,2%.