СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ МЕДНЫХ РУД
METHOD FOR FLOTATION CONCENTRATION OF COPPER ORE

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в цветной металлургии при флотационном обогащении медных руд.
Известны способы флотационного обогащения медных руд, включающие измельчение дробленной руды и флотацию измельченного материала с получением медного концентрата и хвостов [1].
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ флотационного обогащения сульфидных медных руд, включающий измельчение руды в известковой среде, последующее кондиционирование пульпы с реагентами: собирателем и вспенивателем, флотацию измельченного материала с получением медного концентрата и хвостов [2].
Недостатками известных способов флотации медных руд являются низкая комплексность использования сырья и низкие показатели по качеству медного концентрата и извлечению в него меди.
Задачей настоящего изобретения является повышение комплексности использования сырья и увеличение показателей флотации меди по качеству медного концентрата и извлечению в него меди.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении комплексности использования сырья за счет получения дополнительной товарной продукции и увеличения извлечения меди в медный концентрат при повышении его качества за счет флотации в концентрат богатых частиц металлической меди.
Технический результат достигается тем, что в способе флотационного обогащения медных руд, включающем измельчение дробленной медной руды в известковой среде, последующее кондиционирование пульпы с реагентами: собирателем и вспенивателем, флотацию измельченного материала с получением медного концентрата и хвостов, измельчение осуществляют медьсодержащими измельчающими шарами пониженной прочности, получаемыми в результате восстановительного плавления шлаков медеплавильного производства, совместную флотацию в медный концентрат медных минералов и частиц металлической меди, высвобождающихся при истирании медьсодержащих шаров в процессе измельчения медной руды, а образующийся в процессе измельчения железный обезмеженный скрап извлекают из хвостов флотации магнитной сепарацией с получением богатого железного концентрата.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема флотационного обогащения медной руды с измельчением медьсодержащими измельчающими шарами, на фиг. 2 - схема флотации медной руды Еленовского месторождения в лабораторных условиях, на фиг. 3 - схема флотации медной руды Ново-Шемурского месторождения в лабораторных условиях.
Способ обогащения медных руд осуществляется следующим образом.
Для получения медьсодержащих измельчающих шаров из шлаков медеплавильного производства готовится шихта шлаков с бурым углем, которая подвергается восстановительному плавлению. При восстановительном плавлении в отходящие газы происходит возгон цинка, при охлаждении газов цинк конденсируется в виде окиси цинка и направляется на электролиз цинка. По окончании восстановительного плавления образуется металлическая и силикатная составляющие.
Силикатная часть выпускается в виде пеносиликата. Металлическая часть, содержащая железо с медью, разливается в виде измельчающих шаров, которые подвергаются медленному охлаждению. При медленном охлаждении шаров в расплаве происходит перераспределение расплавленной меди в более крупные частицы, образуются менее прочные медьсодержащие шары, которые направляются в операцию измельчения медной руды. В процессе измельчения медной руды происходит вскрытие медных минералов из руды, при износе измельчающих шаров происходит высвобождение медных металлических вкраплений. При флотации измельченного материала вместе с медными минералами в медный концентрат флотируются богатые медные частицы, высвобождающиеся из медьсодержащих шаров при их истирании. Флотация медных металлических частиц вместе с медными минералами руды обеспечивает повышение качества получаемого медного концентрата. Обезмеженный железный скрап, образующийся при истирании шаров в процессе флотации остается в хвостах и извлекается из них магнитной сепарацией в богатый железный концентрат.
Таким образом, повышается комплексность использования сырья за счет получения пеносиликата, электролизного цинка и богатого железного концентрата, и повышаются показатели флотации меди за счет совместной флотации в медный концентрат медных минералов, вскрытых из руды и металлической меди, высвобождающейся из медьсодержащих измельчающих шаров.
Примеры реализации способа флотационного обогащения медных руд.
Пример 1.
Способ реализован в лабораторных условиях на пробе медной руды Еленовского месторождения при измельчении руды медьсодержащими измельчающими шарами пониженной прочности, получаемыми в результате восстановительного плавления гранулированных шлаков медеплавильного производства Карабашского медеплавильного завода.
Медьсодержащие измельчающие шары получали следующим образом.
Пробу гранулированных шлаков массой 1 кг смешивали с бурым углем в количестве 0,1 кг. Шихту подвергали восстановительному плавлению на индукционном комплексе КИТ-25. Шихту в графитовом тигле нагревали до температуры 1550-1600°С и выдерживали при этой температуре в течение двух часов.
В процессе плавления газовую часть пропускали через водоохлаждающую систему газового тракта для улавливания возгонов цинка и других элементов. После конденсации получали черновой оксид цинка, содержащий 96,8% ZnO, который после сернокислотного растворения подвергали электролизу с осаждением на катоде электролизного цинка.
По окончании плавления силикатную часть расплава вырабатывали в воду в режиме термоудара с многократным увеличением объема в результате вспенивания расплава до пористости более 90%. Полученный пористый пеносиликат является товарной продукцией и может быть использован в качестве фильтрующего, теплоизоляционного материала и в качестве сырья для производства керамических изделий.
Металлическую часть расплава разливали в изложницы в виде шаров диаметром 20 мм, и осуществляли медленное охлаждение шаров в течение 24 часов.
3
Полученные шары плотностью 7500 кг/м содержали 94,02% железа, 3,4% меди. За одну плавку на установке КИТ-25 отливалось восемь шаров массой 31 г. Для требуемой загрузки лабораторной шаровой мельницы 10 кг выполнено 45 плавок.
С помощью полученных медьсодержащих шаров осуществляли измельчение дробленной до крупности минус 1,4 мм медной руды Еленовского месторождения в лабораторной шаровой мельнице. В мельницу загружали медьсодержащие шары массой 10 кг и последовательно измельчали навески руды массой 1 кг при соотношении Ж:Т=1:1 до крупности 65% класса минус 0,071 мм в течение 40 минут и подвергали флотации в течение 10 минут с помощью бутилового ксантогената калия (60 г/т) и вспенивателя Т-92 (50 г/т).
Выполнено 3 параллельных опыта. Полученные концентраты объединили и подвергли измельчению в той же лабораторной мельнице до крупности 85% класса минус 0,071 мм в течение 30 минут. Измельченный концентрат межцикловой флотации после агитации с бутиловым ксантогенатом калия (60 г/т) в течение 1 минуты и агитации со вспенивателем Т-92 (50 г/т) в течение 5 минут подвергли флотации со ступенчатым съемом пенного продукта: за первые 2 минуты (концентрат 1), последующие 3 минуты (концентрат 2) и за следующие 6 минут (концентрат 3). Все полученные пенные продукты сушили, взвешивали и подвергали химическому анализу на медь.
Хвосты первой и второй стадий флотации объединяли, подвергали магнитной сепарации в слабом магнитном поле напряженностью 100 кА/м с получением магнитной и немагнитной фракции, которые сушили, взвешивали и подвергали химическому анализу на железо и медь.
Шары после проведения экспериментов взвешивали, определяли убыль массы шаров и рассчитывали удельный расход шаров на измельчение. Для медьсодержащих шаров удельный расход составил 10 кг/т руды.
Аналогичный эксперимент выполнен при измельчении навесок руды стальными шарами при тех же условиях измельчения и флотации.
Результаты экспериментов по флотационному обогащению после математической обработки приведены в таблицах 1 и 2 в виде баланса по конечным продуктам.
Таблица 1 - Результаты флотационного обогащения медной руды Еленовского месторождения при измельчении стальными шарами (по известному способу)
Наименование продукта
Выход, %
Массовая доля меди, %
Извлечение меди, %
Концентрат 1
6,94
18,54
64,30
Концентрат 2
6,09
9,23
28,10
Концентрат 3
4,51
0,86
1,94
Хвосты
82,46
0,14
5,66
ИТОГО
100,00
2,0
100,00
Таблица 2 - Результаты флотационного обогащения медной руды Еленовского месторождения при измельчении медьсодержащими шарами (по предлагаемому способу)
Наименование продукта
Выход, %
Массовая доля меди, %
Извлечение меди, %
Концентрат 1
6,64
20,25
66,12
Концентрат 2
5,68
10,20
28,49
Концентрат 3
5,15
0,86
2,18
Хвосты
83,52
0,12
4,91
ИТОГО
101,00
2,034
101,7
Анализ результатов, приведенных в таблицах 1 и 2 показывает, что флотация медной руды Еленовского месторождения по предлагаемому способу с измельчением руды медьсодержащими шарами обеспечивает повышение качества пенных продуктов при увеличении извлечения в них меди. Так в концентрате 1 массовая доля меди за счет извлечения металлической меди повысилась с 18,54% до 20,25% при повышении извлечения в него меди с 64,3% до 66,12%.
Хвосты флотации подвергнуты мокрой магнитной сепарации в слабом магнитном поле напряженностью 100 кА/м в лабораторном противоточном магнитном сепараторе.
Полученные магнитный и немагнитный продукты обезвоживали, взвешивали и подвергали химическому анализу на железо и медь.
Результаты магнитной сепарации хвостов приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Результаты магнитной сепарации хвостов флотации руды Еленовского месторождения при измельчении медьсодержащими шарами
Наименование продукта
Выход, %
Массовая доля меди, %
Извлечение меди, %
меди
железа
меди
железа
Магнитный продукт
0,8
0,09
82,7
0,8
65,50
Немагнитный продукт
99,2
0,09
0,35
99,20
34,5
Хвосты флотации
100,00
0,09
1,01
100,00
100,00
Установлено, что магнитная сепарация хвостов флотации в слабом магнитном поле обеспечивает получение в магнитной фракции кондиционного железного концентрата с массовой долей в нем железа 82,7%, меди 0,09%.
Пример 2.
Способ реализован в лабораторных условиях на пробе медной руды Ново-Шемурского месторождения, содержащей 0,4% меди, при измельчении руды медьсодержащими измельчающими шарами пониженной прочности, получаемыми в результате восстановительного плавления гранулированных шлаков медеплавильного производства Красноуральского медеплавильного завода.
Медьсодержащие измельчающие шары получали следующим образом.
Пробу гранулированных шлаков массой 1 кг смешивали с бурым углем в количестве 0,1 кг. Шихту подвергали восстановительному плавлению на индукционном комплексе КИТ-25. Шихту в графитовом тигле нагревали до температуры 1550-1600°С и выдерживали при этой температуре в течение двух часов.
В процессе плавления газовую часть пропускали через водоохлаждающую систему газового тракта для улавливания возгонов цинка и других элементов. После конденсации получали черновой оксид цинка, содержащий 96,8% ZnO, который после сернокислотного растворения подвергал электролизу с осаждением на катоде электролизного цинка.
По окончании плавления силикатную часть расплава вырабатывали в воду в режиме термоудара с многократным увеличением объема в результате вспенивания расплава до пористости более 90%. Полученный пористый пеносиликат является товарной продукцией и может быть использован в качестве фильтрующего, теплоизоляционного материала и в качестве сырья для производства керамических изделий.
Металлическую часть расплава разливали в изложницы в виде шаров диаметром 20 мм, и осуществляли медленное охлаждение шаров в течение 24 часов.
3
Полученные шары плотностью 7500 кг/м содержали 93,50% железа, 3,8% меди. За одну плавку на установке КИТ-25 отливалось восемь шаров массой 31 г. Для требуемой загрузки лабораторной шаровой мельницы 10 кг выполнено 45 плавок.
С помощью полученных медьсодержащих шаров осуществляли измельчение дробленной до крупности минус 1,4 мм медной руды Ново-Шемурского месторождения в лабораторной шаровой мельнице. В мельницу загружали медьсодержащие шары массой 10 кг и последовательно измельчали навески руды массой 1 кг при соотношении Ж:Т=1:1 до крупности 80% класса минус 0,071 мм в течение 40 минут и подвергали флотации с помощью бутилового ксантогената калия (60 г/т) и вспенивателя Т-92 (50 г/т). Схема флотации медной руды Ново-Шемурского месторождения приведена на фиг. 3.
Выполнено 15 параллельных опытов основной и контрольной флотации. Полученные концентраты основной флотации объединяли и подвергали 1-й перечистной флотации, концентрат которой подвергали 2-й перечистной флотации. Хвосты первой и второй перечистных флотаций объединяли с хвостами контрольной флотации в один промпродукт. В результате флотации получен медный концентрат, промпродукт и хвосты. Продукты флотации сушили, взвешивали и подвергали анализу на медь. Хвосты флотации подвергали магнитной сепарации в слабом магнитном поле напряженностью 100 кА/м с получением магнитной и немагнитной фракции, которые сушили, взвешивали и подвергали химическому анализу на железо и медь.
Шары после проведения экспериментов взвешивали, определяли убыль массы шаров и рассчитывали удельный расход шаров на измельчение. Для медьсодержащих шаров удельный расход составил 9 кг/т руды.
Аналогичный эксперимент выполнен при измельчении навесок руды стальными шарами при тех же условиях измельчения и флотации.
Результаты экспериментов по флотационному обогащению после математической обработки приведены в таблицах 4 и 5 в виде баланса по конечным продуктам.
Таблица 4 - Результаты флотационного обогащения медной руды Ново-Шемурского месторождения при измельчении стальными шарами (по известному способу)
Наименование продукта
Выход, %
Массовая доля меди, %
Извлечение меди, %
Концентрат
1,70
17,45
74,28
Промпродукт
4,10
4,06
14,58
Хвосты
94,20
0,047
11,40
ИТОГО
100,00
0,4
100,00
Таблица 5 - Результаты флотационного обогащения медной руды Ново-Шемурского месторождения при измельчении медьсодержащими шарами (по известному способу)
Наименование продукта
Выход, %
Массовая доля меди, %
Извлечение меди, %
Концентрат
1,47
22,05
75,32
Промпродукт
1,52
6,60
23,32
Хвосты
97,91
0,044
9,84
ИТОГО
100,90
0,43
108,48
Анализ результатов, приведенных в таблицах 4 и 5 показывает, что флотация бедной медной руды Ново-Шемурского месторождения по предлагаемому способу с измельчением руды медьсодержащими шарами обеспечивает повышение качества пенных продуктов при увеличении извлечения в них меди. Так в концентрате массовая доля меди за счет извлечения металлической меди повысилась с 17,45% до 22,05% при повышении извлечения в него меди с 74,28% до 75,32%.
Хвосты флотации подвергнуты мокрой магнитной сепарации в слабом магнитном поле в лабораторном противоточном магнитном сепараторе.
Полученные магнитный и немагнитный продукты обезвоживали, взвешивали и подвергали химическому анализу на железо и медь.
Результаты магнитной сепарации хвостов приведены в таблице 6.
Таблица 6 - Результаты магнитной сепарации хвостов флотации руды Ново-Шемурского месторождения при измельчении медьсодержащими шарами
Наименование продукта
Выход, %
Массовая доля меди, %
Извлечение меди, %
меди
железа
меди
железа
Магнитный продукт
0,75
0,044
83,90
0,75
74,5
Немагнитный продукт
99,25
0,044
0,22
99,25
25,5
Хвосты флотации
100,00
0,044
0,84
100,00
100,00
Установлено, что магнитная сепарация хвостов флотации в слабом магнитном поле обеспечивает получение в магнитной фракции кондиционного железного концентрата с массовой долей в нем железа 83,9%, меди 0,044%.
Таким образом, предлагаемый способ флотационного обогащения руд обеспечивает повышение комплексности использования сырья и увеличение меди в медный концентрат при повышении его качества. Чем меньше массовая доля меди в исходном питании, тем выше показатели флотации по предлагаемому способу по сравнению с известным способом.
Источники информации
1. Технология обогащения медных и медно-цинковых руд Урала / Под ред. В.А. Чантурия и И.В. Шадруновой. - М: Наука, 2016 г. - С. 39-99.
2. Патент RU № 2278740, кл. B03D 1/02, опубл. 27.06.2006.