СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СУЛЬФИДА МЕДИ ИЗ РУДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ СУЛЬФИД ЖЕЛЕЗА
METHOD OF RECOVERING A COPPER SULFIDE CONCENTRATE FROM AN ORE CONTAINING AN IRON SULFIDE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу извлечения содержащего сульфид меди концентрата из руды, содержащей сульфид железа, который обеспечивает увеличение содержания сульфидов меди в концентрате и степени извлечения сульфидов меди и низкий расход химикатов, необходимых для переработки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Самым обычным способом извлечения содержащего сульфид меди концентрата из руды является пенная флотация. Руду подвергают мокрому размолу и получают минеральную пульпу, которую обычно кондиционируют с использованием соединения-собирателя, которое адсорбируется на поверхности содержащих сульфид меди минералов и делает поверхность содержащих сульфид меди минералов более гидрофобной. Затем через минеральную пульпу пропускают газ и получают пузырьки газа, гидрофобные частицы минеральной пульпы связываются с пузырьками главным образом на границе раздела фаз газ/жидкость и вместе с пузырьками газа перемещаются в пену, которая образуется сверху на минеральной пульпе. Пену удаляют с поверхности жидкости и извлекают содержащий сульфид меди концентрат.
Большинство содержащих сульфид меди руд в дополнение к сульфидам меди содержат сульфиды железа и задачей является обеспечение селективной флотации сульфидов меди, при которой сульфиды железа остаются во флотационных хвостах.
В US 5110455 раскрыт способ отделения сульфида меди от окружающего его сульфида железа, в котором используют кондиционирование минеральной пульпы с помощью окислителя, которым предпочтительно является пероксид водорода. В документе показано, что необходимо добавление окислителя в количестве, которое увеличивает окислительно-восстановительный потенциал минеральной пульпы на 20-500 мВ.
В публикации Uribe-Salas et al., Int. J. Miner. Process. 59 (2000) 69-83 описано улучшение селективности флотации халькопирита из руды, содержащей пиритную матрицу, с помощью увеличения окислительно-восстановительного потенциала минеральной пульпы на 0,1 В путем добавления пероксида водорода перед проведением флотации. Для обеспечения постоянного окислительно-восстановительного потенциала регулируют количество добавляемого пероксида водорода.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы настоящего изобретения неожиданно установили, что добавление небольших количеств пероксида водорода к кондиционированной минеральной пульпе до или во время проведения флотации, которое не увеличивает окислительно-восстановительный потенциал пульпы, а напротив, обеспечивает более низкий окислительно-восстановительный потенциал, обеспечивает существенное увеличение содержания сульфидов меди в концентрате и степени извлечения сульфидов меди.
Поэтому настоящее изобретение относится к способу извлечения содержащего сульфид меди концентрата из руды, содержащей сульфид железа, этот способ включает стадии
a) мокрого размола руды с использованием мелющих тел с получением минеральной пульпы;
b) кондиционирования минеральной пульпы с использованием соединения-собирателя с получением кондиционированной минеральной пульпы; и
c) пенной флотации кондиционированной минеральной пульпы с получением флотационной пены и флотационных хвостов, отделения флотационной пены от флотационных хвостов для извлечения содержащего сульфид меди концентрата, где пероксид водорода добавляют к кондиционированной минеральной пульпе между стадиями b) и с) или во время проведения стадии с) в количестве, которое является эффективным для уменьшения окислительно-восстановительного потенциала кондиционированной минеральной пульпы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
h
На фиг. 1 представлена зависимость окислительно-восстановительного потенциала E от количества добавленного пероксида водорода для экспериментов, описанных в примере 1.
На фиг. 2 представлены зависимости суммарного содержания меди в концентрате (ось y) от суммарной степени извлечения меди (ось х) для примеров 2 и 3.
h
На фиг. 3 представлена зависимость окислительно-восстановительного потенциала E от количества добавленного пероксида водорода для экспериментов, описанных в примере 4.
На фиг. 4 представлены зависимости суммарного содержания меди в концентрате (ось y) от суммарной степени извлечения меди (ось х) для примеров 5-7.
h
На фиг. 5 представлена зависимость окислительно-восстановительного потенциала E от количества добавленного пероксида водорода для экспериментов, описанных в примере 8.
На фиг. 6 представлены зависимости суммарного содержания меди в концентрате (ось y) от суммарной степени извлечения меди (ось х) для примеров 9 и 10.
h
На фиг. 7 представлена зависимость окислительно-восстановительного потенциала E от количества добавленного пероксида водорода для экспериментов, описанных в примере 11.
На фиг. 8 представлены зависимости суммарного содержания меди в концентрате (ось y) от суммарной степени извлечения меди (ось х) для примеров 12 и 13.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способом, предлагаемым в настоящем изобретении, извлекают содержащий сульфид меди концентрат из руды, содержащей сульфид железа, с использованием трех стадий способа.
На первой стадии способа, предлагаемого в настоящем изобретении, руду размалывают с использованием мелющих тел и получают минеральную пульпу, т.е. водную суспензию размолотой руды. Мелющие тела, подходящие для размола руд, известны из предшествующего уровня техники. Предпочтительно, если мелющие тела обладают мелющей поверхностью, изготовленной из стали или литейного чугуна, содержание железа в которой составляет не менее 90 мас. %. Размол можно провести в любой мельнице, известной в данной области техники, в которой используют мелющие тела. Подходящими мельницами являются шаровые мельницы, в которых в качестве мелющих тел используют шары, или стержневые мельницы, в которых в качестве мелющих тел используют стержни, причем шаровые мельницы являются предпочтительными. Предпочтительно, если мельница содержит внутреннее покрытие из стойкого к истиранию материала.
Руду подвергают мокрому размолу и получают минеральную пульпу, т.е. водную суспензию размолотой руды. Руду можно загружать в мельницу вместе с водой. Альтернативно, руду и воду можно загружать по отдельности. Обычно размол проводят до получения частиц, обладающих средним размером, равным 50-200 мкм. Предпочтительно, если руду размалывают до получения частиц, обладающих так называемым размером, обеспечивающим высвобождение, т.е. до получения частиц, обладающих наибольшим средним размером, при котором практически весь сульфид меди находится на поверхности частиц и практически не остается сульфида меди, капсулированного внутри частиц.
На второй стадии способа, предлагаемого в настоящем изобретении, руду кондиционируют с использованием соединения-собирателя и получают кондиционированную минеральную пульпу. Соединения-собиратели являются соединениями, которые после добавления к минеральной пульпе адсорбируются на поверхности сульфидов меди и делают поверхность гидрофобной. Соединения-собиратели, подходящие для пенной флотации сульфидов меди, известны из предшествующего уровня техники. Предпочтительно, если в качестве собирателя используют алкилксантат щелочного металла, такой как амилксантат калия или этилксантат натрия. Кондиционирование обычно проводят путем добавления кондиционера к минеральной пульпе и перемешивания в течение периода времени, достаточного для обеспечения адсорбции кондиционера на поверхности минерала, обычно в течение менее 15 мин. Предпочтительно в течение от 0,5 до 15 мин. Альтернативно, на первой стадии размола добавляют собиратель и кондиционирование проводят путем выдерживания минеральной пульпы в течение соответствующего периода времени.
На стадии размола, на стадии кондиционирования или на обеих стадиях можно добавить дополнительные реагенты, такие как пенообразователи, регуляторы рН, подавители и их смеси. Пенообразователи являются соединениями, которые стабилизируют пену, образующуюся при пенной флотации. Подходящие пенообразователи имеются в продаже, например, выпускаются фирмой Huntsman под торговым названием Polyfroth. Подавители являются соединениями, которые делают поверхность нежелательных минералов более гидрофильной. Из предшествующего уровня техники известно, что в качестве подавителей для сульфидов железа можно использовать полиамины, такие как диэтилентриамин или триэтилентетраамин. Регуляторы рН, такие как оксид кальция, гидроксид кальция или карбонат натрия, можно добавить для обеспечения необходимого значения рН минеральной пульпы, предпочтительно значения, находящегося в диапазоне от 7 до 11.
На третьей стадии способа, предлагаемого в настоящем изобретении, кондиционированную минеральную пульпу подвергают пенной флотации и получают флотационную пену и флотационные хвосты, при этом пероксид водорода добавляют к кондиционированной минеральной пульпе во время проведения пенной флотации или между второй стадией кондиционирования минеральной пульпы и стадией пенной флотации. Флотационную пену отделяют от флотационных хвостов и извлекают содержащий сульфид меди концентрат. Пенную флотацию можно провести с использованием оборудования и процедур для проведения пенной флотации медьсодержащих руд, известных специалисту в данной области техники.
Пенную флотацию можно провести, как одностадийную флотацию или как многостадийную флотацию, с использованием, например, стадий первичной флотации, поглощения и очистки. При проведении многостадийной пенной флотации предпочтительно, если пероксид водорода добавляют перед проведением первой стадии флотации или во время проведения первой стадии флотации.
Пероксид водорода добавляют к кондиционированной пульпе в количестве, которое является эффективным для уменьшения окислительно-восстановительного потенциала кондиционированной минеральной пульпы. Предпочтительно, если пероксид водорода добавляют в количестве, которое обеспечивает уменьшение окислительно-восстановительного потенциала по меньшей мере на 10 мВ. Если руду размалывают с использованием мелющих тел, обладающих мелющей поверхностью, изготовленной из стали или литейного чугуна, содержание железа в которой составляет не менее 90 мас. %, то предпочтительно, если количество добавленного пероксида водорода выбирают таким, чтобы после добавления пероксида водорода получить наибольшее уменьшение окислительно-восстановительного потенциала. Окислительно-восстановительный потенциал минеральной пульпы можно определить по методикам, известным из предшествующего уровня техники. Предпочтительно, если окислительно-восстановительный потенциал определяют с использованием окислительно-восстановительного электрода и электрохимической ячейки.
В способе, предлагаемом в настоящем изобретении, необходимы лишь небольшие количества пероксида водорода. Обычно необходимо менее 100 г пероксида водорода в пересчете на 1 т руды и предпочтительно использовать менее 50 г/т. Способ можно провести с использованием лишь 2 г пероксида водорода в пересчете на 1 т руды и предпочтительно использовать по меньшей мере 5 г/т.
Если пероксид водорода добавляют между стадией кондиционирования минеральной пульпы и стадией пенной флотации, то предпочтительно, если промежуток времени между добавлением пероксида водорода и проведением пенной флотации составляет менее 15 мин, более предпочтительно менее 3 мин и наиболее предпочтительно менее 1 мин. Ограничение периода времени между добавлением пероксида водорода и проведением пенной флотации приводит к увеличению и содержания сульфидов меди в концентрате, и степени извлечения сульфидов меди.
В предпочтительном варианте осуществления способа, предлагаемого в настоящем изобретении, пенную флотацию проводят в непрерывном режиме и пероксид водорода добавляют непрерывно в ходе проведения пенной флотации.
Предпочтительно, если пероксид водорода добавляют в виде водного раствора, содержащего от 0,5 до 5 мас. % пероксида водорода. Добавление такого разбавленного раствора пероксида водорода обеспечивает лучшие качество концентрата и степень извлечения, чем обеспечиваемые при использовании такого же количества более концентрированного раствора пероксида водорода. Поэтому имеющийся в продаже раствор пероксида водорода, содержащий от 30 до 70 мас. % пероксида водорода, предпочтительно разбавить до его добавления, проводимого в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, и получить разбавленный раствор, содержащий от 0,5 до 5 мас. % пероксида водорода.
Обычно существует оптимальное количество пероксида водорода в пересчете на 1 т руды, которое зависит от состава руды. Увеличение количества добавляемого пероксида водорода до оптимального количества приводит к увеличению содержания сульфидов меди в концентрате и степени извлечения сульфидов меди, тогда как увеличение количества добавляемого пероксида водорода до превышающего оптимальное может не привести к дополнительному улучшению, а обычно даже приводит к уменьшению содержания сульфидов меди в концентрате и степени извлечения сульфидов меди.
В предшествующем уровне техники показано, что в способах флотации содержащих сульфид меди руд пероксид водорода следует добавлять в количествах, которые приводят к увеличению окислительно-восстановительного потенциала руды, чтобы повысить степень извлечения сульфидов меди. Авторы настоящего изобретения неожиданно установили, что добавление небольших количеств пероксида водорода к кондиционированной минеральной пульпе, которое не увеличивает окислительно-восстановительный потенциал минеральной пульпы, а приводит к уменьшению окислительно-восстановительного потенциала, обеспечивает существенное увеличение содержания сульфидов меди в концентрате и степени извлечения сульфидов меди. Еще более неожиданно оказалось, что для большинства содержащих сульфид меди руд добавление пероксида водорода в количестве, приводящем к уменьшению окислительно-восстановительного потенциала кондиционированной руды, обеспечивает более значительное увеличение содержания сульфидов меди в концентрате и степени извлечения сульфидов меди, чем добавление большого количества пероксида водорода, которое увеличивает окислительно-восстановительный потенциал.
В дополнение к обеспечению увеличения содержания сульфидов меди в концентрате и степени извлечения сульфидов меди способ, предлагаемый в настоящем изобретении, также может обеспечить увеличение степени извлечения золота из руды и уменьшить содержание сульфидов железа и содержащих мышьяк минералов в содержащем сульфид меди концентрате.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют настоящее изобретение, но они не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
ПРИМЕРЫ
80
Во всех экспериментах по флотации руды размалывали до образования частиц размером P, равным 200 мкм, с помощью лабораторной мельницы Magotteaux с использованием в качестве мелющих тел стержней размером 16×1 дюймов, изготовленных из кованой углеродистой стали. Полученную минеральную пульпу переносили в лабораторную флотационную камеру и перемешивали в течение 2 мин для гомогенизации. В качестве коллектора добавляли этилксантат натрия в количестве, составляющем 21 г в пересчете на 1 т руды, затем добавляли 5 г/т пенообразователя POLYFROTH Н27, выпускающегося фирмой Huntsman. Полученную минеральную пульпу кондиционировали в течение 1 мин, затем начинали флотацию путем подачи воздуха. Во время проведения флотации собирали четыре порции концентрата через промежутки времени, приведенные в примерах. Каждый концентрат собирали путем проводимого вручную сбора пены с поверхности пульпы каждые 10 с. Концентраты взвешивали и анализировали и из полученных результатов рассчитывали суммарные содержания и степени извлечения. Строили зависимости содержаний от степени извлечения и из этих зависимостей получали представленные в приведенных ниже таблицах значения содержаний при конкретной степени извлечения меди и степени извлечения при конкретном содержании меди.
Примеры 1-3
Флотацию проводили с использованием осадочной медь/золотосодержащей руды; результаты анализа головной пробы руды являлись следующими: 1,74% Cu, 9,95% Fe, 3,27 част./млн Au, 168 част./млн Bi и 3,21% S.
h
h
h
В примере 1 разные количества пероксида водорода добавляли непосредственно перед началом флотации и окислительно-восстановительный потенциал (E) определяли сразу после начала флотации. Результаты обобщены в таблице 1. На фиг. 1 представлена зависимость значений E от количества добавленного пероксида водорода. Из фиг. 1 видно, что E уменьшается при добавлении небольших количеств пероксида водорода и увеличивается при добавлении больших количеств.
В примерах 2 и 3 флотацию проводили с использованием концентратов, собранных через 0,5, 2, 5 и 10 мин. В примере 2 не добавляли пероксид водорода. В примере 3 непосредственно перед началом флотации добавляли 1 мас. % водный раствор пероксида водорода в количестве, составляющем 75 г/(т руды).
На фиг. 2 представлены зависимости суммарного содержания меди в концентрате от суммарной степени извлечения меди для примеров 2 и 3. В таблицах 2 и 3 проведено сопоставление этих результатов при степени извлечения меди, составляющей 85%, и при содержании меди в концентрате, составляющем 18%.
Примеры 4-7
Флотацию проводили с использованием содержащей сульфид осадочной руды вулканического происхождения; результаты анализа головной пробы руды являлись следующими: 2,63% Cu, 19,2% Fe и 15,9% S.
h
h
h
В примере 4 разные количества пероксида водорода добавляли непосредственно перед началом флотации и окислительно-восстановительный потенциал (E) определяли сразу после начала флотации. Результаты обобщены в таблице 4. На фиг. 3 представлена зависимость значений E от количества добавленного пероксида водорода. Из фиг. 3 видно, что E уменьшается при добавлении небольших количеств пероксида водорода и увеличивается при добавлении больших количеств.
В примерах 5-7 флотацию проводили с использованием концентратов, собранных через 0,5, 2, 4 и 7 мин. В примере 5 не добавляли пероксид водорода. В примерах 6 и 7 непосредственно перед началом флотации добавляли 1 мас. % водный раствор пероксида водорода в количествах, составляющих 15 г/(т руды) и 240 г/(т руды).
На фиг. 4 представлены зависимости суммарного содержания меди в концентрате от суммарной степени извлечения меди для примеров 5-7. В таблицах 5 и 6 проведено сопоставление этих результатов при степени извлечения меди, составляющей 90%, и при содержании меди в концентрате, составляющем 18%.
Примеры 8-10
Флотацию проводили с использованием порфировой медь/золотосодержащей руды; результаты анализа головной пробы руды являлись следующими: 0,43% Cu, 5,4% Fe, 0,18 част./млн Au и 5,0% S.
h
h
h
В примере 8 разные количества пероксида водорода добавляли непосредственно перед началом флотации и окислительно-восстановительный потенциал (E) определяли сразу после начала флотации. Результаты обобщены в таблице 7. На фиг. 5 представлена зависимость значений E от количества добавленного пероксида водорода. Из фиг. 5 видно, что E уменьшается при добавлении небольших количеств пероксида водорода и увеличивается при добавлении больших количеств.
В примерах 9 и 10 флотацию проводили с использованием концентратов, собранных через 0,5, 2, 4 и 9 мин. В примере 9 не добавляли пероксид водорода. В примере 10 непосредственно перед началом флотации добавляли 1 мас. % водный раствор пероксида водорода в количестве, составляющем 120 г/(т руды).
На фиг. 6 представлены зависимости суммарного содержания меди в концентрате от суммарной степени извлечения меди для примеров 9 и 10. В таблицах 8 и 9 проведено сопоставление этих результатов при степени извлечения меди, составляющей 70%, и при содержании меди в концентрате, составляющем 9%.
Результаты, представленные в таблице 9, свидетельствуют о дополнительном увеличении степени извлечения меди и золота.
Примеры 11-13
Флотацию проводили с использованием содержащей в качестве основы оксид железа медь/золотосодержащей руды; результаты анализа головной пробы руды являлись следующими: 0,83% Cu, 21,7% Fe, 0,39 част./млн Au, 568 част./млн As и 4,0% S.
h
h
h
В примере 11 разные количества пероксида водорода добавляли непосредственно перед началом флотации и окислительно-восстановительный потенциал (E) определяли сразу после начала флотации. Результаты обобщены в таблице 10. На фиг. 7 представлена зависимость значений E от количества добавленного пероксида водорода. Из фиг. 7 видно, что E уменьшается при добавлении небольших количеств пероксида водорода и увеличивается при добавлении больших количеств.
В примерах 12 и 13 флотацию проводили с использованием концентратов, собранных через 0,5, 2, 4 и 8 мин. В примере 12 не добавляли пероксид водорода. В примере 13 непосредственно перед началом флотации добавляли 1 мас. % водный раствор пероксида водорода в количестве, составляющем 50 г/(т руды).
На фиг. 8 представлены зависимости суммарного содержания меди в концентрате от суммарной степени извлечения меди для примеров 12 и 13. В таблицах 11 и 12 проведено сопоставление этих результатов при степени извлечения меди, составляющей 80%, и при содержании меди в концентрате, составляющем 13%.