Особенности извлечения цинка при флотации руд месторождения «Юбилейное»

© H.H. Орехова, M.H. Сабанова, Е.А. Заварухина, 2012

УЛК 622.7.017.24

H.H. Орехова, М.Н. Сабанова, Е.А. Заварухина

ОСОБЕННОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦИНКА ПРИ ФЛОТАЦИИ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ЮБИЛЕЙНОЕ»

Задача повышения селективности процесса разделения труднообогатимых тон-ковкрапленных медно-цинковых руд, несмотря на непрерывно ведущиеся исследования в этом направлении, сохраняет актуальность и в настоящее время. Для совершенствования технологии обогащения тонковкрапленных медно-цинковых руд месторождения «Юбилейное» и поиска параметров, обеспечивающих повышение качества медного концентрата и наименьшие потери цинка, проведены исследования закономерностей флотации руды. Изучены закономерности извлечения цинка в медный концентрат при проведении флотационных опытов с изменением следующих факторов: тонины помола, щелочности пульпы, расхода собирателей и депрессоров. Проведено сравнение результатов экспериментов, поставленных на двух пробах руды, отличающихся содержанием ценных компонентов. Установлены зависимости извлечения цинка в медный концентрат от изученных параметров. Ключевые слова: флотация, медно-цинковые руды, извлечение, медь, цинк, разделение, селекция.

В настоящее время значительно возросла доля добычи руд цветных металлов, отличающихся низким качеством и тонким взаимным прорастанием минералов. Существующие технологии и реагентные режимы не позволяют эффективно перерабатывать такие руды и получать требуемые показатели.

Зачастую наиболее полное раскрытие тонковкрапленных руд наблюдается при измельчении до класса -40+20 мкм. При флотации тон-коизмельченной руды происходят высокие потери ценных компонентов с хвостами и снижение качества концентратов. Труднообогатимый характер большинства медно-цин-ковых руд приводит к потерям цинка до 15- 45 % с медным концентратом и дальнейшей потере его со шлаками медеплавильного производства. [1] В связи с вышесказанным, актуальным является поиск методов эффективного обогащения

комплексных руд с тонким прорастанием минералов.

Несмотря на совершенствование режимов, схем измельчения и флотации, методов рудо- и пульпоподго-товки, использование новых селективных реагентов, осуществленные за последние годы [2—8], проблема комплексного использования этих руд до настоящего времени не решена.

Не исключением являются и руды месторождения «Юбилейное» в Хай-буллинском районе, в ста километрах от города Сибай. Месторождение открыто в 1965 году и считается одним из богатейших медно-цинковых месторождений в России. Руды месторождения «Юбилейное» весьма различны по вещественному и химическому составу, текстурным и структурным особенностям. В условиях исследовательской лаборатории получение высококачественного медного концентрата из медной руды значительных трудностей не вызывает. Но

Таблица 2

Результаты рационального анализа медьсодержащих минералов

Таблица 1

Вещественный состав технологических проб

Наименование компонента

Содержание компонентов в первой пробе, %, г/т

Содержание компонентов во второй пробе, %, г/т

Си

2,22

гп

1,89

Ре

20,10

Б

19,24

БЮ2

29,07

Аи

5,14

Содержание глинистых частиц - 18, 50 %

2,45

35,40

38,66

7,32

1,30

Содержание глинистых частиц - 2,60 %

Ад

60,70

7,40

Содержание, % Мель вторич ная Мель окис ленная Мель сульфат ная Мель первичная Мель общая

В первой Абсолютное 1,71 0,19 15,50x10" 4,07 5,98

пробе 3

Относительное 28,54 3,11 0,26 68,09 100

Во второй Абсолютное 0,30 0,05 0,45х10"3 1,87 2,22

пробе Относительное 13,52 2,16 0,02 84,30 100

повышение содержания сфалерита в медной руде более 0,5 % ведет к снижению качества медного концентрата, так как сфалерит, по результатам минералогических анализов, находится в основном в эмульсионных включениях в халькопирите и флотируется в медный концентрат. Наличие высокоактивированного сфалерита является отличительной особенностью руд месторождения «Юбилейное», что позволило прогнозировать ухудшение качества медного концентрата и значительные потери цинка при поступлении в переработку мед-но-цинковой руды.

В работе приводятся результаты изучения обогатимости двух проб медно-цинковой руды месторождения «Юбилейное» и зависимости извлечения цинка в медный концентрат от изменяемых факторов.

Метолика эксперимента

Эксперименты проводились в исследовательской лаборатории Сибай-ского филиала ОАО «УГОК» на двух пробах медно-цинковой руды месторождения «Юбилейное» с различным содержанием меди и цинка. Исследования заключались в постановке флотационных опытов с применением традиционных реагентов на лабораторных флотомашинах «Механобр». Подготовка материала проводилась в барабанных мельницах с шаровой загрузкой.

Определен химический состав исходных проб и конечных продуктов обогащения, проведен фазовый анализ соединений меди и цинка в рудных пробах по стандартным методикам. Изучены закономерности извлечения цинка в медный концентрат при проведении флотационных опы-

, % 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Зависимость извлечения цинка в концентрат "медной головки" от содержания класса минус 74 мкм

св. СаО. г/м3

ß - 74 м

16.8

165

308

£

85

90

95

%

Рис. 1. Зависимость извлечения

тов с изменением ряда факторов. Проведено теоретическое сравнение результатов экспериментов, поставленных на двух пробах руды.

Эксперимент

Исследования на первой (I) исследуемой пробе проводили в следующем порядке: серия на оптимальный помол для максимального раскрытия тончайших сростков халькопирита со сфалеритом и вмещающими; серия на оптимальный щелочной режим, при котором максимально извлекается медь, а цинк умеренно активен; серия на расход и соотношение депрессоров в измельчении; серия на определение оптимального расхода собирателя — ксантогената бутилового калия; опыт с учетом оптимальных изучаемых параметров. Эксперименты, проводимые на второй (II) исследуемой пробе: две серии на оптимальный щелочной режим в измельчении и в основной медной флотации; серия на расход депрессоров, подаваемых на медную флотацию; серия на определение оптимального расхода собирателя — ксантогената бутилового калия. Также проведен опыт с частич-

ной заменой ксантогената на новый реагент фирмы «БУТЕС».

Результаты эксперимента

Результаты вещественного состава исследуемых проб приведены в табл. 1.

Результаты обогащения I пробы мелно-цинковой рулы месторождения «Юбилейное» с соотношением мели и цинка 3:1

Из результатов изучения вещественного состава пробы руды следует: 1. Высокое содержание вторичных минералов меди, что способствует активации цинка еще в процессе измельчения. 2. Высокое содержание глинистых частиц представленных серицитами, что способствует увеличению вязкости пульпы.

При переработке данной руды как медной с получением медного концентрата и отвальных хвостов получены показатели: содержание меди в медном концентрате 19,15 %, при извлечении меди в него 94,44 %, содержание цинка в медном концентрате 9,86 %, при извлечении цинка в него 95,95 %.

Результаты серии опытов на оптимальный помол и щелочной режим представлены на рис. 1. Получено, что для наиболее полного раскрытия сростков необходимо измельчение руды до 96-99 % класса - 74 мкм. Увеличение щелочности пульпы до 165 г/м3 приводит к увеличению извлечения цинка в медный концентрат. Наблюдается срыв селекции уже на «медной головке». Оптимальной щелочностью является: 16,8 г/м3 св. СаО — в измельчении и 28 г/м св. СаО — на флотации.

Зависимость извлечения цинка в концентрат "медной головки" от расхода депрессоров

, %

24 т

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0 0

1000

1500 2000

расход депрессора, г/т

Рис. 2. Зависимость извлечения цинка в концентрат «медной цинка в концентрат «медной головки» от изменяемых факторов головки» от расхода депрессоров

При увеличении расхода депрессора НаИБ до 1500 г/т (которому соответствует 3000 г/т 2пБ04) извлечение цинка в концентрат «медной головки» уменьшается, а далее при увеличении расхода наблюдается некоторый рост. Оптимальными являются расходы депрессоров, г/т: сульфо-гидрат натрия — 1500, цинковый купорос — 3000 (рис. 2).

Повышение расхода собирателя с 70 до 100 г/т привело к повышению извлечения меди на 33 % и цинка на 39 % в суммарный медный концентрат.

По результатам проведения флотационного эксперимента с учетом оптимальных изучаемых параметров (содержание класса - 0,074 мм 99 %, расход депрессоров 1500/3000 г/т, щелочность пульпы 70 г/м3) можно

сделать вывод о необходимости извлечения меди с головы процесса, так как действие депрессоров заканчивается на второй минуте флотации, при этом извлекается 63,06 % меди при содержании 22,8 %, а извлечение цинка в медный концентрат составляет 28,39 %.

Результаты обогащения II пробы мелно-цинковой рулы месторождения «Юбилейное» с соотношением мели и цинка 1:1

Изучение влияния щелочности пульпы на извлечение цинка показало, что при увеличении св. СаО в измельчении от 5,6 до 11,2 г/м извлечение цинка в концентрат «медной головки» повышается на 8,42 % при двухпроцентном увеличении содержания цинка в нем; при увеличении св. СаО на медной флотации (с целью повышения скорости флотации халькопирита) от 19, 6 до 53 г/м3 наблюдается снижение извлечения цинка в грубый медный концентрат на 5,8 % при стабильном содержании в нем цинка (4,5 %). Таким образом, можно предположить, что с целью получения более качественных показателей щелочность пульпы при измельчении должна быть минимальной (до 5 г/м3), а при флотации медных минералов ее можно несколько повышать (до 53 г/м3).

Результаты серии опытов на расход депрессоров показывают, что наблюдается заметное снижение извлечения цинка в грубый медный концентрат (на 8,4 %) при добавлении депрессоров на медную флотацию при постоянном расходе их в измель-

к

, %

100 -

80 -

Зависимость извлечения цинка в грубый медный концентрат от расхода собирателя

0 50 расход

депрессора

1 1 №Ш, г/т

60 -

40 -

20 -

10

105 120

общий расход ксантогената, г/т

Рис. 3. Зависимость извлечения цинка в грубый медный концентрат от расхода реагентов

чении 300/600 г/т. Добавлялось 50 г/т депрессора НаИБ, которому соответствует 150 г/т депрессора 2пБ04. Это привело к незначительным уменьшениям содержания цинка в грубом медном концентрате (рис. 3).

При проведении серии опытов на общий расход ксантогената получено, что увеличение расхода собирателя с 95 г/т до 105 и 120 г/т не ведет к улучшению качественных и количественных показателей флотации.

Наиболее перспективным и доступным является направление повышения эффективности собирателей, подбор оптимальных сочетаний и соотношений реагентов. Попытка применения смеси собирателей (с частичной заменой ксантогената новым реагентом фирмы «SYTEC» «ЛБНО-3418») при флотации данной пробы руды также не привела к увеличению селекции минералов меди и цинка. 230

Таким образом, проведенные на данный момент эксперименты на II пробе руды не обеспечивают получение качественного медного концентрата с низкими показателями по цинку. При снижении извлечения цинка в медный концентрат ухудшается извлечение и содержание в нем меди. Выводы

Представленные закономерности флотации двух проб медно-цинковой руды позволяют сделать вывод о том, что:

1. Сфалерит в рудах месторождения «Юбилейное» высокоактивированный и легко флотируется в медный концентрат. В медный концентрат извлекается до 54 % цинка при селективной флотации и до 96 % цинка извлекается в концентрат при переработке руды как медной.

2. Щелочность пульпы при измельчении должна находиться на минимальном уровне - следы (при повышении св. СаО в пульпе наблюдается значительное увеличение извлечения цинка в концентрат «медной головки»); дополнительная подача в процесс собирателя также не приводит к улучшению качественных и количественных показателей. Данные зависимости являются характерными для двух исследуемых типов руд.

3. Проба, в которой содержится меди 5,98 % и цинка 1,89 %, характеризуется большим расходом депрессоров. Это связано, прежде всего, с большим количеством вторичных минералов меди, катионы которых способствуют активации сфалерита, а также с повышенным содержанием глинистых частиц.

к

90

70

50

30

0

95

4. По результатам опытов с применением нового реагента фирмы «БУТЕС» с целью повышения селективности разделения минералов меди и цинка на данный момент исследований однозначных выводов сделать нельзя. В связи с чем, в дальнейшем необходимо исследовать действие данного реагента в смеси с ксантогенатом в различных соотношениях.

5. При обогащении первой пробы руды с соотношением меди и цинка 3:1 получен медный концентрат с содержанием меди 22,8 %, в который извлекается 63,06 % меди и 28,39 % цинка. Максимально достигнутые показатели при флотации второй пробы руды с соотношением меди и цинка 1:1 составляют: содержание меди в медном концентрате 7,26 % при извлечении в него 85 % меди и 27,8 % цинка.

1. Козицын A.A. «Цветная металлургия Урала вступает в свой четвертый век», «Металлы Евразии», №5, 2001.

2. Зимин A.B., Арустамян M.A., Ягудин P.A., Калинин Е.П., Хамидуллина Ф.Г. «Совершенствование технологии обогащения мед-но-цинковых руд на обогатительной фабрике Учалинского горно-обогатительного комбината», «Обогащение руд», №1, 2003 г., с. 14 - 16.

3. Acomw K.M., Полькин B.H., Репина H.B., Рябой В.И., Старостин Ю.И. «Повышение качества медного концентрата при флотации медно-цинковых руд Гайского месторождения», «Обогащение руд», №6, 2006. - С. 7 - 9.

4. Рябой В.И., Acomw K.M., Полькин B.H., Полтавская Л.М., Репина H.B. «Применение селективного собирателя при флотации медно-цинковых руд», «Обогащение руд», №3, 2008. - С. 20 - 22.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Arnmw K.M., Рябой BM., Полькин B.H., Трубечкова Н.С., Aкcенoва Г.Я. «Разработка технологии обогащения медно-цинковой руды с получением медного концентрата высокого качества», «Обогащение руд», №1, 2009 г.

6. Лапшина ГЛ., Бочаров B.A., Карбов-ская A.B., Херсонская И.И., Ar-афонова Г.С. «Испытания новых собирателей в технологии флотации сульфидных руд», «Цветные металлы», №10, 1997. - С. 8 - 10.

7. Бочаров B.A., Лапшина ГЛ., Херсонская И.И., Карбовская A.B. «Использование новых собирателей при обогащении медно-цинковых руд», «Обогащение руд», №4, 2000. - С. 29 - 31.

8. Бочаров B.A., Bигдергауз B.E. «Флотация сульфидных тонкодисперсных минеральных систем», «Цветные металлы», №3, 1997. -С. 8-11. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Орехова Наталья Николаевна — доцент, кандидат технических наук, nn_orehova@mail.ru, Заварухина Екатерина Александровна — аспирант,

Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова, mgtu_opi@e-mail.ru

Сабанова Маргарита Николаевна — начальник исследовательской лаборатории СФ ОАО «УГОК», margo@ufamts.ru.

А