СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ВЫЛОМОК И ШЛАКОВ
METHOD FOR ENRICHMENT OF METALLIFEROUS SCUM AND SLAG

Изобретение относится к области обогащения минерального и техногенного сырья, в частности к извлечению ценных компонентов из шлаков и выломок металлургических печей методом флотации.
Шлаки металлургических печей, в частности шлаки медеплавильного производства по фазовому составу гомогенны, характеризуются слабой раскристаллизованностью, тонкой вкрапленностью частиц окисленной меди, штейна и корольков металлической меди в стекловидной массе шлакообразующих минералов.
Выломки - пропитанная шлаками и металлом огнеупорная масса футеровки - образуются при периодическом ремонте печи. Выломки, как правило, менее гомогенны, содержат частицы металла различной крупности. Основная масса металла в выломках находится в виде достаточно крупных агрегатов, которые извлекают вручную при демонтаже футеровки.
При экономической целесообразности шлаки и выломки перерабатывают с целью извлечения ценных компонентов.
Особой актуальностью характеризуется проблема извлечения драгметаллов из выломок и шлаков, образующихся при плавке богатого сырья, например шламов электролитического рафинирования меди и никеля. Большую часть металла, выделенного из выломок вручную, возвращают в основной процесс, а измельченные выломки и шлак перерабатывают плавкой на медный или свинцовый коллектор.
Известны способы флотации медьсодержащих шлаков и выломок, включающие дробление, измельчение, основную и контрольную флотацию медных минералов (1. М.А. Фишман и др. Практика обогащения руд цветных и редких металлов, том. V, М.: Недра, 1967 г., с. 69, 2. З.А. Таужнянская. Технология извлечения металлов из шлаков, отвальных хвостов обогатительных фабрик и шлаков металлургического производства за рубежом. М.: Цветметинформация, 1978, с. 42, 45-47). Извлечение меди из шлаков флотацией в традиционных режимах не превышает 60-70%.
Для повышения эффективности флотации шлаки перед обогащением подвергают обработке различными методами, например охлаждают по определенному температурному графику, что обеспечивает образование крупных кристаллов сульфидов и облегчает дальнейшее их извлечение (3. А.С. СССР №163975). С аналогичной целью шлаки (и промпродукты) измельчают в три стадии в сочетании с основной, контрольной и перечистной флотациями (4. Патент РФ №2130808).
Несмотря на обилие предлагаемых методов извлечение металлов из шлаков и выломок в концентраты при использовании указанных приемов флотации на практике недостаточно высокое. Основные потери меди и драгметаллов с хвостами флотации связаны с наличием невскрываемых тонких сростков халькогенидной и металлической фаз с магнетитом, фаялитом, силикатными и керамическими стуктурами.
Известен метод извлечения металлов из огнеупорных керамических выломок и настылей, выбранный прототипом и включающий измельчение выломок и флотацию в слабокислой среде с использованием в качестве собирателей бутилового ксантогената и аэрофлота (А.с. СССР №168449). Флотация в слабокислой среде обеспечивает повышение извлечения металла (меди) в концентрат. Вместе с тем, недостаточное вскрытие зерен извлекаемого металла ограничивает этот показатель.
Настоящее изобретение направлено на повышение степени извлечения металлов из выломок и шлаков при их флотационном обогащении. Технический результат заключается в специальной обработке исходных материалов перед измельчением и флотацией с использованием оригинального реагента.
Указанная цель достигается при использовании способа, включающего измельчение и флотацию с использованием в качестве собирателей бутилового ксантогената и аэрофлота, отличающегося тем, что выломки и шлаки обрабатывают СВЧ-энергией в течение 1-10 минут, измельчают, гравитационными методами извлекают крупные частицы металла, а хвосты гравитации подвергают флотации при рН=8÷9, затем при рН=3,5÷5, при этом в качестве аэрофлота используют диалкилдитиофосфат натрия с расходом 50÷500 г/т.
Обработка, в частности нагрев материалов с использованием СВЧ-энергии, характеризуется важными особенностями:
- воздействие СВЧ-энергии достигается по всему объему обрабатываемого материала одновременно;
- при наличии в материале компонентов с различной электромагнитной восприимчивостью эффект от воздействия СВЧ-энергии крайне неоднороден по объему материала.
Выломки и шлаки в основе своей представлены невосприимчивым к СВЧ-воздействию материалом - керамическим огнеупором и силикатно-оксидным шлаком. Даже при длительной обработке нагрев данных веществ крайне незначителен. Ценные компоненты выломок и шлаков, прежде всего зерна металлических и сульфидных структур, характеризуются исключительной электромагнитной восприимчивостью. В поле СВЧ-энергии эти компоненты очень быстро нагреваются. Установлено, что при некотором сочетании мощности и продолжительности СВЧ-воздействия возможно расплавление капель металла и штейна в массе выломок и шлаков. Однозначно, что в объеме компактного куска огнеупорного кирпича или шлака, остающегося холодным, включения металлических зерен быстро и контрастно нагреваются. Следствием является возникновение термических деформаций на границах металл-огнеупор, сульфид-шлак. Полного разрушения выломок и шлаков не происходит, но при последующем, даже кратковременном измельчении известными механическими методами происходит разделение по деформированным границам и эффективное вскрытие ценных компонентов.
При переработке выломок на первом этапе, в т.ч. после дробления, вручную отделяют видимые крупные куски металла. На последующем этапе материал измельчают до крупности 0,05-0,1 мм. Металлические зерна при измельчении преимущественно расплющиваются и в продукте могут иметь заметно большую крупность. При последующей флотации часть наиболее крупных металлических зерен теряется с хвостами.
После обработки выломок и шлаков СВЧ-энергией продолжительность измельчения, требуемого для достаточного вскрытия ценных частиц, резко сокращается. Вероятность расплющивания и дезинтеграции металлических частиц меньше, а эффективность гравитационных приемов, как предварительного извлечения, возрастает. С этой точки зрения предварительная СВЧ-обработка выломок повышает целесообразность сочетания гравитации и флотации.
Известно, что флотация металлических частиц (меди и благородных металлов), а также халькогенидов (селенида, теллурида и сульфида) серебра, неизбежно присутствующих в шлаках и выломках, достаточно эффективно протекает в слабокислой среде. Этот вывод хорошо согласуется с рекомендациями прототипа. Вместе с тем, некоторые ценные компоненты выломок в этих условиях не флотируются. Как показали опыты, сочетание нейтральной и кислой флотаций обеспечивает более высокое извлечение ценных компонентов из рассматриваемого сырья. Технологически при переработке выломок и шлаков логичнее сначала проводить флотацию в нейтральной среде, затем в пульпу добавлять кислоту до рН 3,5-5 и проводить вторую стадию флотации. Концентраты обеих стадий объединяют и, при необходимости, перечищают. Продолжительность первой и второй стадий флотации подбирают опытным путем для конкретного вида материалов.
При испытаниях различных аэрофлотов, используемых в смеси с ксантогенатом в качестве собирателя, лучшие результаты при флотационном извлечении металлических меди и серебра были получены при использовании разновидности этого реагента - диалкилдитиофосфата натрия (БТФ-1522), производимого отечественной промышленностью (ООО НТЦ «ФРИМ», г. Санкт-Петербург). Оптимальный расход данного собирателя определяется свойствами перерабатываемого материала и находится в диапазоне 50-500 г/т.
Примером реализации предлагаемого изобретения служат результаты следующих опытов.
Выломки отражательной печи, используемой для плавки медеэлектролитного шлама (Уралэлектромедь) после выборки видимых металлических кусков и частиц, содержали 0,063% золота и 1,64% серебра. Большая часть благородных металлов представлена серебряно-золотым сплавом (ССЗ), огнеупорная масса - хроммагнезитом. Крупность дробленых выломок <1 мм.
Навески выломок массой по 100 г обрабатывали СЧВ-энергией с мощностью воздействия 0,5 кВт, после чего измельчали в стержневой мельнице в течение 10 минут. С помощью центробежного концентратора из измельченного материала извлекали в гравитационный концентрат крупные частицы ССЗ. Флотацию проводили в лабораторной флотомашине объемом 0,5 л при Ж:Т=5:1. Сначала проводили нейтральную флотацию (рН=8,2), затем в пульпу добавляли серную кислоту до рН=3,8 и проводили кислую флотацию. В качестве собирателя использовали бутиловый ксантогенат натрия (100 г/т) и диалкилдитиофосфат натрия (БТФ-1522), в качестве вспенивателя - Т-80. В опытах варьировали продолжительность СВЧ-обработки и расход диалкилдитиофосфата натрия (г/т твердого) при флотации.
Провели опыт (7), в котором гравитационное выделение ССЗ не применяли, а также опыты по способу-прототипу. В этом случае выломки измельчали без СВЧ обработки, а флотацию проводили только в кислой среде (рН=4,1) с использованием этой же смеси собирателей (по 100 г/т), а также смеси ксантогената и Erofloat 208 (дитиофосфоновая кислота) с расходом 100 г/т.
Гравитационный и флотоконцентрат объединяли. Анализом продуктов и расчетами определяли качество объединенного концентрата и извлечение в него драгметаллов. Результаты представлены в таблице.
Сопоставительный анализ известных технических решений, в т.ч. способа, выбранного в качестве прототипа, и предлагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного технического решения за счет СВЧ-обработки материала, гравитационного извлечения крупного металла и флотация в две стадии с использованием нового флотореагента дает возможность повысить степень извлечения ценных компонентов в концентрат на 10-15% по сравнению способом-прототипом.