СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ СУЛЬФИДНОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ СУЛЬФИДНО-ОКИСЛЕННОЙ МЕДНОЙ РУДЫ
METHOD OF FLOTATION EXTRACTION OF SULPHIDE CONCENTRATE FROM SULPHIDE -OXIDISED 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.
Медные руды по степени окнсленности 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 более даже с использованием слабых собирателей 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 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 флотируемостыо.
Известные технологии обогащения окисленных и смешанных руд основаны на сульфидизации окисленных минералов меди и флотации их сульфгидрильными собирателями совместно (коллективная флотация) или раздельно (селективная флотация) с сульфидами.
Коллективная флотация окисленных и сульфидных минералов с предварительной сульфидизацией поверхности окисленных минералов проводится только при невысокой степени окисления руды, при содержании окисленных минералов в руде до 30%, в этом случае руда относится к технологическому типу сульфидная. Использование коллективной флотации для смешанных руд (содержание окисленных минералов от 30% до 70%) приводит к выделению коллективного концентрата низкого качества, проблемам при переработке коллективного концентрата, усложнению схем флотации и невысокому извлечению. Низкие технологические результаты коллективной флотации определяются различными флотационными свойствами окисленных и сульфидных минералов меди и, соответственно, невозможностью сочетания одновременно оптимальных условий флотации окисленных и сульфидных минералов меди для получения качественного концентрата. В известных примерах применения коллективной флотации содержание окисленных минералов меди в продуктах, поступающих на флотацию, небольшое (сульфидный технологический тип руды).
Использование коллективной флотации для переработки смешанных руд Удоканского месторождения дает извлечение меди 75%. Кроме того, вследствие нестабильности содержания окисленных минералов в Удоканских рудах возникают серьезные сложности с управлением подачей сульфидизатора - сернистого натрия, избыток или недостаток которого приводит к значительному ухудшению флотируемости минералов меди и к потерям не только окисленной, но и сульфидной меди.
Сложность обогащения смешанных руд обусловлена также непостоянством состава руд, каолинизацией и серетизацией вмещающих пород и различием флотационных свойств разных минералов меди.
Известен также способ извлечения меди из медьсодержащих материалов (WO 1997/003754, опублик. 21.09.1995), включающий флотацию с учетом значения рН и окислительные выщелачивание выделяемых концентратов флотации.
Недостатком способа является невозможность получения высокого извлечения меди флотационным обогащением сложных сульфидно-окисленных медных руд.
Известен способ обогащения удоканских медных руд, включающий измельчение руды до 60% класса -0,074 мм, две основные и одну контрольную флотации, 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 (см. 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 качественного сульфидного концентрата и отвальных хвостов, большой расход реагентов на осуществление процесса флотации сульфидно-окисленных медных руд.
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.
Недостатками способа является отсутствие условий для получения высокого извлечения меди в концентрат и качественного концентрата флотационного обогащения, в частности операций промывки и нейтрализации кека выщелачивания, значения щелочности при флотации.
Наиболее близким к заявленному способу является комбинированная технология извлечения меди из руд Удоканского месторождения, реализующая способ флотационного выделения сульфидного концентрата из сульфидно-окисленной медной руды (Карабасов Ю.С., Панин В.В. и др. Комбинированная технология извлечения меди из руд Удоканского месторождения, Тезисы конгресса обогатителей стран СНГ 2003 г., т.4), включающий сухое дробление руды до крупности минус 3 мм, сернокислотное выщелачивание дробленной руды в агитационных чанах, разделение жидкой и твердой фаз (обезвоживание) фильтрованием и промывку кека одновременно на ленточном фильтре, нейтрализацию и измельчение кека выщелачивания до крупности 90% -0,074 мм, флотацию медных минералов.
Недостатками способа является недостаточно высокие показатели извлечения меди в сульфидный концентрат при флотационном обогащении, повышенные потери меди с хвостами флотации и невысокое качество концентрата.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении устойчивости режимов флотационного обогащения, повышении извлечения меди при флотационном обогащении, снижении потерь меди с хвостами флотации и повышении качества флотационного сульфидного концентрата, а также снижении расхода реагентов на флотацию и продолжительности флотации.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
В способе флотационного выделения сульфидного концентрата из сульфидно-окисленной медной руды проводят сухое дробление руды с использованием центробежно-ударной дробилки до крупности 60-100% класса минус 1,0-4,0 мм. Затем выщелачивают дробленую руду серной кислотой концентрацией 23-40 г/л при содержании твердой фазы 10÷70% в течение 5-120 мин. Обезвоживают, промывают, нейтрализуют и измельчают кек выщелачивания до крупности 60-95% класса минус 0,074 мм. После этого осуществляют флотацию медных минералов при значении рН 8,0-11,0.
При этом выщелачивание дробленой руды осуществляется при перемешивании.
Кроме того, обезвоживание кека выщелачивания дробленой руды осуществляется фильтрованием.
Также промывка кека выщелачивания производится одновременно с обезвоживанием на ленточном вакуум-фильтре.
Также нейтрализация кека выщелачивания перед флотацией осуществляется известью или содой.
При этом для флотации используются реагенты: вспениватель - Т-80, собиратель - бутиловый ксантогенат.
При флотации добавляется реагент сульфидизатор - сернистый натрий.
Применение сухой рудоподготовки позволяет вносить в цикл переработки минимальное количество воды, обусловленное только естественной влажностью руды, снизить расход и повысить концентрацию серной кислоты при выщелачивании, уменьшить сброс жидкой фазы из схемы переработки и соответственно размеры хвостохранилища.
При центробежно-ударном дроблении разрушение происходит преимущественно по естественным дефектам и трещинам, что позволяет максимально раскрыть зерна медных минералов и предполагает значительно большее использование внутренних дефектов материала, чем при дроблении, например, в щековой дробилке. Дробление руды в центробежно-ударной дробилке сульфидно-окисленной медной руды позволяет раскрыть минералы меди и повысить извлечение меди при выщелачивании серной кислотой, существенно снизить содержание окисленных минералов меди в материале, поступающем на флотацию, и в результате значительно повысить показатели флотационного обогащения.
Гипергенные (окисленные) минералы меди малахит, азурит, брошантит, антлерит, хризоколла, содержащиеся в медной руде, при дроблении вскрываются в первую очередь в ряду всех рудных минералов, но при этом имеют очень разнообразную и сложную конфигурацию зерен. Химический состав гипергенных минералов не устойчив и содержит большое количество включений. Окисленные минералы меди характеризуются высокой пористостью (скважностью) и, следовательно, максимальной проводимостью растворов.
Для обеспечения наилучших условий флотационного обогащения производится выщелачивание дробленой руды, обезвоживание, промывка и нейтрализация кека выщелачивания и измельчение до крупности 60-95% класса -0,074 мм. Флотация медных минералов проводится при значении рН 8,0-11,0 с получением медного концентрата и отвальных хвостов.
Предварительное выщелачивание дробленой руды перед флотационным обогащением позволяет перевести в раствор большую часть окисленных минералов меди и осуществлять сульфидную флотацию. В результате снижаются расход реагентов на флотацию, время флотации, повышается устойчивость режимов флотационного обогащения.
Сухое дробление руды до крупности 60-100% класса минус 1-4 мм снижает расход воды и электроэнергии на рудоподготовку, позволяет экономить серную кислоту для последующего выщелачивания, снижает размеры хвостохранилища.
Крупность руды -1-4 мм достаточна для выщелачивания большей части окисленных минералов, в тоже время большая часть кислотопоглощающих минералов пустой породы не потребляет кислоту. Дробленая руда до крупности -1,0-4,0 мм после выщелачивания обезвоживается с высокими кинетическими показателями.
Предварительное выщелачивание дробленой руды перед флотационным обогащением позволяет перевести в раствор большую часть окисленных минералов меди и осуществлять сульфидную флотацию с выделением качественного сульфидного концентрата. В результате снижаются расход реагентов на флотацию, время флотации, повышается устойчивость режимов флотационного обогащения, выделяется сульфидный медный концентрат высокого качества, используемый в пирометаллургии.
Окисленные минералы меди (малахит, азурит, брошантит, антлерит, хризоколла) наименее устойчивы к воздействию на них физических и химических факторов, растворяются при невысокой концентрации серной кислоты.
Вторичные сульфиды меди (халькозин, борнит и ковеллин) менее устойчивы к воздействию на них физических и химических факторов по сравнению с первичными сульфидами, растворяются кислотами средней и низкой концентраций, при дроблении вскрываются в средней крупности в ряду всех рудных минералов. Вторичные сульфиды имеют конфигурацию зерен в виде наслоений. Элементный состав неустойчив, с включениями и примесями. Зерна халькозина, борнита, ковеллина имеют более высокую пористость, чем халькопирит, сложную конфигурацию поверхности с полостями и поднутрениями, что улучшает проводимость растворов при выщелачивании.
Выщелачивание раствором серной кислоты концентрацией 23-40 г/л при перемешивании позволяет получить высокое извлечение меди как из окисленных минералов, так и частичное извлечение меди из вторичных сульфидных минералов меди в течение 5-120 мин. Выщелачивание дробленой руды с содержанием твердой фазы 10-70% позволяет хорошо перемешиваться, обеспечить самоистирание и уменьшить объем аппаратов для реализации процесса. Через 5-10 минут сернокислотного выщелачивания сульфидно-окисленная медная руда переходит в технологический сорт сульфидная, т.е. содержание окисленных минералов в руде снижается менее 30%.
Повышение продолжительности сернокислотного выщелачивания сульфидно-окисленной медной руды до 120 минут позволяет повысить извлечение меди из окисленных минералов меди и в результате повысить извлечение меди при флотационном обогащении, так как при повышении содержания окисленных минералов меди в материале, поступающем на флотацию, показатели обогащения, такие как извлечение меди в концентрат, снижаются.
Для дальнейшей переработки продуктов выщелачивания производится обезвоживание кека. Для обезвоживания продуктов обогащения минерального сырья (руд, концентратов и т.д.) применяется разнообразное фильтровальное оборудование, а также центрифуги (фильтрующие и осадительные), обезвоживающие грохоты, дуговые сита и т.д. Продукты с крупностью 1,0-4,0 мм обезвоживаются на грохотах, фильтрующих центрифугах и ленточных вакуум-фильтрах.
Для наиболее полного извлечения меди кек выщелачивания промывается водной фазой. Промывка может осуществляться одновременно с обезвоживанием кека выщелачивания, в частности на фильтрах.
Использование ленточных вакуум-фильтров для обезвоживания и промывки кека выщелачивания руды крупностью минус 1-4 мм позволяет осуществлять процесс непрерывно и эффективно, не требует дополнительного оборудования для промывки водной фазой.
Измельчение кека выщелачивания для флотационного обогащения проводится до крупности 60-95% класса -0,074 мм, что 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.
Для создания условий, благоприятных для взаимодействия собирателя с поверхностью сульфидных минералов и повышению технологических показателей флотации, осуществляется нейтрализация кека выщелачивания и регулирование рН среды в операциях обогащения (рН 8,0-11) известью или содой.
Реализация данного способа флотационного обогащения обеспечивается применяемыми в металлургической промышленности реагентами: вспениватель - Т-80, собиратель - бутиловый ксантогенат.
Для выделения в концентрат оставшихся после выщелачивания окисленных минералов меди в процессе флотации добавляется сульфидизатор, в качестве которого применяется обычно сернистый натрий.
Примеры реализации способа.
Пример 1.
3
Сульфидно-окисленная медная руда Удоканского месторождения с содержанием меди 1,95%, доля окисленной меди 42% дробилась на центробежно-ударной дробилке сухим способом до крупности 60% класса минус 1 мм, выщелачивалась серной кислотой концентрацией 40 г/дм при перемешивании и содержании твердой фазы 70% продолжительностью 20 минут. Извлечение меди из кека выщелачивания составило 59,6%,
Кек выщелачивания фильтровался с одновременной промывкой водой на ленточном вакуум-фильтре, нейтрализовался добавлением извести, измельчался до крупности 64% класса минус 0,074 мм.
Флотационное обогащение измельченного кека выщелачивания осуществлялось при содержании твердой фазы 30%, значении рН в операциях флотации 8-11, использовании реагентов собирателя бутилового ксантогената, вспенивателя Т-80 и сульфидизатора сернистого натрия. В результате флотационного обогащения извлечение меди из кека выщелачивания составило 87,9% (от меди в кеке выщелачивания) с выделением сульфидного концентрата содержащего 30,6% меди.
Пример 2.
3
Медная руда Удоканского месторождения с содержанием меди 1,95%, доля окисленной меди 42% дробилась на центробежно-ударной дробилке без жидкости до крупности 70% кл. -3 мм, выщелачивалась серной кислотой концентрацией 30 г/дм при перемешивании при содержании твердой фазы 50 мас.% доли. Содержание меди в кеке выщелачивания составило 1,3%, из них в окисленных минералах 0,26%.
Кек выщелачивания фильтровался и промывался на вакуумном фильтре, нейтрализовался добавлением извести, измельчался до крупности 65% кл. - 0,074 мм.
Флотационное обогащение измельченного кека выщелачивания осуществлялось при содержании твердой фазы 30%, добавлении собирателя бутилового ксантогената, вспенивателя Т-80 и сульфидизатора сернистого натрия. В результате флотационного обогащения из кека выщелачивания выделены концентрат, содержащий 28,6% меди, и хвосты с содержанием 0,2% меди.