Технологии обогащения руд цветных металлов

Обновлено: 07.01.2025

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ДОБЫЧА И ОБОГАЩЕНИЕ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Extraction and refining of non-ferrous metals

Введение

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям "Добыча и обогащение руд цветных металлов" (далее - справочник НДТ) является документом по стандартизации, разработанным в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых при добыче и обогащении руд цветных металлов.

В соответствии с положениями Федерального закона от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" [1], объекты, оказывающие воздействие на окружающую среду, подразделяются на четыре категории.

Предприятия первой категории обязаны получать комплексные экологические разрешения на осуществление своей деятельности.

Общая цель комплексного подхода к экологическому нормированию хозяйственной деятельности заключается в совершенствовании регулирования и контроля производственных процессов с целью обеспечения высокого уровня защиты окружающей среды.

Хозяйствующие субъекты должны осуществлять все необходимые меры, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов, в частности, посредством внедрения НДТ, обеспечивающих выполнение экологических требований.

Краткое содержание справочника НДТ

Введение. Представлено краткое содержание настоящего справочника НДТ.

Предисловие. Указана цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.

Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется настоящий справочник НДТ.

Раздел 1. В разделе 1 представлена информация о состоянии и уровне развития добычи и обогащения руд цветных металлов в Российской Федерации. Описаны основные предприятия-производители и потребители цветных металлов, географическое расположение горно-обогатительных предприятий, вещественный состав и характеристика руд цветных металлов, качество товарной продукции. Также в разделе 1 приведен краткий обзор экологических аспектов добычи и обогащения руд цветных металлов.

Раздел 2. В разделе 2 представлено описание типовых процессов добычи и обогащения руд и россыпей цветных металлов, управления отходами горного производства, очистки сточных и кондиционирования оборотных вод.

Приведены сведения о химических и физических методах интенсификации процессов разделения минералов, методах обработки реагентов перед флотацией и их дозирования в процесс с целью сокращения расхода, методах энерго- и ресурсосбережения в процессах рудоподготовки и обогащения, мероприятиях по снижению потерь металлов с отвальными хвостами, уровне потребления основных и вспомогательных производственных материалов, контроле и управлении процессами обогащения руд цветных металлов и отходов горно-металлургических производств.

Раздел 3. В разделе 3 приведена информация о регламентируемых и фактических уровнях эмиссий в окружающую среду для существующих технологических процессов и дана оценка потребления сырья, топлива, вторичных сырьевых и энергетических ресурсов, характерных для добычи и обогащения руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств в Российской Федерации, с указанием применяемых методов определения.

Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями РФ в рамках разработки настоящего справочника НДТ, а также различных литературных источников.

Раздел 5. В разделе 5 приведено краткое описание НДТ для процессов добычи и обогащения руд, в том числе технические и технологические решения и методы минимизации негативного воздействия на окружающую среду при процессах добычи открытым способом, подземным способом, процессах рудоподготовки и обогащения. Описаны технологии обращения с отходами и побочными продуктами производства, обеспечивающие рост ресурсосбережения и энергоэффективности, снижение уровня эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду.

Раздел 6. В разделе 6 приведены доступные сведения об экономических аспектах реализации НДТ на горно-обогатительных предприятиях Российской Федерации.

Раздел 7. В разделе 7 приведены сведения о перспективных технологических и технических решениях (не применяемых в России на момент подготовки настоящего справочника НДТ, но находящихся на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ или опытно-промышленного внедрения), позволяющих повысить эффективность производства и снизить влияние на окружающую среду эмиссий загрязняющих веществ и отходов горно-обогатительного производства. Указаны условия, при которых перспективные технологии станут доступными экономически и технически.

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения о членах технической рабочей группы (ТРГ 23), принимавших участие в разработке настоящего справочника НДТ. Даны рекомендации горно-обогатительным предприятиям по дальнейшим исследованиям экологических аспектов их деятельности.

Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных при разработке настоящего справочника НДТ.

Предисловие

1 Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Настоящий справочник НДТ разработан технической рабочей группой "Добыча и обогащение руд цветных металлов" (ТРГ 23), состав которой утвержден приказом Росстандарта от 28 декабря 2016 г. N 2026 "О создании технической рабочей группы "Добыча и обогащение руд цветных металлов".

Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке настоящего справочника НДТ, приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".

3 Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание применяемых при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, потребление воды и сырья, повысить энергоэффективность. Из числа описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов определены решения, являющиеся НДТ. В справочнике НДТ установлены технологические показатели НДТ, где это необходимо и возможно.

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Справочник НДТ разработан в соответствии с Федеральным законом [1] (статья 28.1, пункт 7) на основе результатов анализа отрасли в Российской Федерации и с учетом материалов проекта справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям по обращению с отходами и пустыми породами горнодобывающей промышленности (BREF for the Management of Waste from the Extractive Industries)* [3].

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств в Российской Федерации, собрана в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Минпромторга России от 18 апреля 2017 г. N 1234.

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Область применения

Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие основные виды деятельности:

- добычу и обогащение руд и россыпей цветных металлов;

В соответствии с кодами ОКВЭД (см. Приложение А).

- добычу и обогащение отходов горно-металлургических производств;

- технологические процессы, применяемые при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов их переработки.

Справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий и (или) масштабы загрязнения окружающей среды:

- производственные процессы добычи (подготовительные работы - проходка и крепление выработок, очистная выемка и вспомогательные процессы - транспортировка и управление качеством руд, доставка людей, материалов и оборудования, содержание выработок в рабочем состоянии, вентиляция, водоотлив и др.) и обогащения (подготовительные - дробление, измельчение, классификация в воздушной и водной средах, основные - гравитационное обогащение, магнитное обогащение, электрическое обогащение, специальные - усреднение руд, рудосортировка, избирательные методы раскрытия минералов, комбинированные процессы, вспомогательные - сгущение, фильтрование и сушка, химические процессы в комбинированных схемах обогащения руд) руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств;

- методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов;

- хранение и транспортировка продукции, пустой породы и хвостов обогащения.

Общие процессы и методы, относящиеся ко всей горнодобывающей промышленности, описаны в справочнике НДТ ИТС 16-2016 "Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы".

1 ИТС 3-2015 "Производство меди";

2 ИТС 11-2016 "Производство алюминия";

3 ИТС 12-2016 "Производство никеля и кобальта";

4 ИТС 13-2016 "Производство свинца, цинка и кадмия";

5 ИТС 14-2016 "Производство драгоценных металлов";

6 ИТС 24-2017 "Производство редких и редкоземельных металлов".

Добыча руд и песков драгоценных металлов (золота, серебра и металлов платиновой группы) описана в ИТС 49-2017 "Добыча драгоценных металлов". Описание добычи и обогащения железных руд приведено в ИТС 25-2017 "Добыча и обогащение железных руд".

Дополнительные виды деятельности при добыче и обогащении руд цветных металлов приведены в таблице.

Соответствующий справочник НДТ

Методы очистки сточных вод, направленные на сокращение сбросов металлов в водные объекты

Промышленные системы охлаждения (например, градирни, пластинчатые теплообменники)

ИТС 20-2016 "Промышленные системы охлаждения"

Хранение и обработка материалов

ИТС 46-2017 "Сокращение выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов)"

Обращение с отходами

ИТС 15-2016 "Утилизация и обезвреживание отходов (кроме обезвреживания термическим способом (сжигание отходов)"

Выработка пара и электроэнергии на тепловых станциях

Методы производства цветных металлов

ИТС 12-2016 "Производство никеля и кобальта";

ИТС 13-2016 "Производство свинца, цинка и кадмия";

ИТС 14-2016 "Производство драгоценных металлов"

Повышение энергетической эффективности

Общие процессы и методы горнодобывающей деятельности

ИТС 16-2016 "Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы"

Методы добычи драгоценных металлов

ИТС 49-2017 "Добыча драгоценных металлов"

Раздел 1 Общая информация о рассматриваемой отрасли промышленности

1.1 Добыча руд

1.1.1 Медные руды

Россия располагает значительной сырьевой базой меди - запасы металла составляют почти 98 млн т, из которых 70 млн т подсчитаны по категориям . Запасы меди высоких категорий разрабатываемых и осваиваемых месторождений составляют 58 млн т, что сопоставимо с сырьевой базой меди США и уступает лишь чилийской и перуанской. Российская Федерация имеет перспективы наращивания сырьевой базы меди, однако прогнозные ресурсы категории составляют всего 12,6 млн т, а большая часть прогнозных ресурсов оценена по категориям и (см. таблицу 1.1).

Обогащение руд цветных металлов

Рассмотрены современные технологические схемы рудоподготовки и комплексной переработки руд цветных металлов с учетом особенностей их вещественного состава. Описана технология обезвоживания в условиях полного водооборота, изложены особенности организации производства и управления процессами с применением современных средств. Приведены экономические показатели обогащения на фабриках. Показаны перспективы развития техники и технологии комплексной переработки руд.

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Обогащение полезных ископаемых».

Среди дисциплин, изучаемых студентами специальности «Обогащение полезных ископаемых» особое значение имеет технология комплексной переработки и обогащения различных типов минерального сырья, в том числе руд цветных металлов.

Руды цветных металлов являются комплексным сырьем и источником получения не только цветных, но и редких, благородных, редкоземельных металлов, серы, барита, флюорита, кварца, полевых шпатов и других элементов и минералов, крайне необходимых различным отраслям народного хозяйства. Они перерабатываются на многих обогатительных фабриках. Комплексность и экономическая эффективность их использования определяются эффективностью технологии их обогащения, совершенствованию и интенсификации которой в СССР и за рубежом уделяется большое внимание.

Однако в отечественной и зарубежной литературе не приводится обобщенных данных по обоснованию выбора технологии рудоподготовки и обогащения руд цветных металлов с учетом особенностей их вещественного состава, достижений в области обогатительного машиностроения и влияния крупности измельченного материала на эффективность обогащения, осуществлению автоматического контроля и регулирования технологических процессов, обеспечению получения высокого качества продукции, снижению потерь цветных компонентов с отходами производства и повышению комплексности использования сырья в условиях полного водо-оборота и охраны окружающей среды.

При подготовке учебника авторский коллектив попытался решить эти задачи.

В книге обобщены и систематизированы опубликованные к настоящему времени материалы по технологии обогащения руд цветных металлов с учетом современных достижений обогатительной науки и техники, опыта работы лучших предприятий по комплексной переработке и обогащению руд цветных металлов, современных тенденций совершенствования и оптимизации существующей технологии обогащения на обогатительных фабриках. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологии обогащения различных типов первичных, окисленных и смешанных руд цветных металлов, даны анализ и теоретическое обоснование наиболее эффективных технологических режимов и схем обогащения, рассмотрены пути совершенствования технологии рудоподготовки, предконцентрации, обогащения руд и их оптимизации средствами автоматизации, а также условия повышения комплексности использования труднообогатимых руд применением комбинированных схем переработки. Приведены новые комбинированные схемы, включающие обжиг, выщелачивание, экстракцию или сорбцию, позволяющие существенно повысить комплексность использования сырья, улучшить технологические показатели и экономику его переработки и обогащения.

Учебник составлен в соответствии с учебной программой дисциплины «Технология обогащения руд цветных металлов» для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 0903 «Обогащение полезных ископаемых».

Предисловие и гл. 1—11 написаны проф., д-ром техн. наук А. А. Абрамовым, гл. 12—15 — проф., д-ром техн. наук С. Б. Леоновым.

роизводство цветных металлов (медь, свинец, цинк, никель) непрерывно растет и ожидается, что в 2000 г. оно превысит уровень 1970 г. в 2,5—3 раза, а масса добываемой руды, с учетом ее обеднения, увеличится в 4—5 раз. Развитие производства цветных металлов обеспечивается запасами их руд, по которым Советский Союз занимает одно из первых мест в мире.К важнейшим промышленным типам медных руд относят медистые песчаники, медно-порфировые и медно-колчедаиные руды.Большая часть мировых запасов меди сосредоточена в медно-норфировых месторождениях, руды которых отличаются низким содержанием полезных компонентов (меди и молибдена), но имеют большую промышленную ценность в связи со значительными масштабами минерализации, крупными размерами рудных тел и возможностью разработки их открытым способом. Эти руды обеспечивают основную часть мировой выплавки меди и значительную долю производства молибденовых концентратов. Помимо меди и молибдена они являются также важным источником получения золота, серебра, селена, теллура и рения. В СССР медно-порфировые месторождения расположены в Казахстане (Коунрадское, Бощекульское и др.), Западном Тянь-Шане (Алмалыкская группа), Армении (Каджаран, Агарак, Джиндара). За рубежом медно-порфировые месторождения сконцентрированы в основном в Западно-Американском медно-порфировом поясе Кордильер и Анд. Наиболее крупные месторождения медно-порфировых руд сосредоточены в Чили (Чукикатама, Эль Тениенте) и южной части Перу. Медно-порфировые месторождения известны также в других странах Латинской и Центральной Америки, США и Канаде, Филиппинах и Малайзии, Индонезии, Папуа-Новой Гвинее, Ираке, Болгарии, Югославии, Испании и других странах.Большое промышленное значение имеют медистые песчаники и сланцы. Стратиморфные месторождения медистых песчаников в СССР представлены Джезказганским месторождением в Центральном Казахстане и Удоканским месторождением в Восточной Сибири. Руды Джезказганского месторождения кроме меди содержат также свинец, цинк и другие примеси. Руды Удо-канского месторождения — практически мономинеральные (медные). Перспективы развития этого месторождения связаны с эксплуатацией Байкало-Амурской магистрали. Месторождения медистых песчаников известны также в Средней Азии, Алтае-Саянской области, на Мангышлаке и в других районах. За рубежом одним из крупнейших в мире районов развития медистых песчаников является меденосный пояс в Африке, протянувшийся вдоль границ Заира и Замбии. Стратиморфные месторождения меди известны также в Польше, Германии, США, КНР.Важный промышленный тип — м ед но - к о л ч е д а н н ы е месторождения. Главные их компоненты — медь, цинк и сера. Обычно колчеданные месторождения характеризуются менее крупными масштабами минерализации меди, но их доля в разведанных запасах и добыче меди, особенно в СССР (на Урале) и Канаде,, значительна. Разработка медно-колчеданных месторождений рентабельна, так как попутно с медью из руд извлекаются цинк* золото, серебро, сера, железо и многие другие компоненты, стоимость которых в несколько раз превышает стоимость меди„ В Канаде из медно-колчеданных месторождений получают !/з всех цветных металлов.Уникальное скопление медно-колчеданных руд известно под названием Иберийского пиритового пояса. Здесь известны около> 300 колчеданных месторождений. Среди них — крупнейшие колчеданные месторождения Рио-Тинто, Тарсис и Ля-Царца в Испании,. Санто-Доминго, Алжуштрел и Луцелло в Португалии, Бор в Югославии. Медно-колчеданные месторождения развиты также в США, на Кубе и Кипре.Месторождения свинца и цинка характеризуются тем, что в состав их руд могут входить также медь, олово, сурьма, висмут, кадмий, селен, теллур, таллий, индий, золото, серебро. В связи с этим руды свинца и цинка называют полиметаллическими. Различают скарновые, метасоматические, жильные, колчеданные, стратиформные и метаморфизованные полиметаллические месторождения.Скарновые месторождения свинца и цинка выявлены на Дальнем Востоке (Дальнегорское), Центральном Казахстане (Кызыл-Эспе, Аксоран и др.), в Средней Азии (Алтын-Топкан, Кансай и др.), а метасоматические — в Средней Азии и Восточном Забайкалье (Благодатское, Екатерино-Благодатское). Известен ряд жильных месторождений. Наиболее значительными из них являются месторождения Садон и Згид в Горной Осетии (Кавказ). На территории Рудного Алтая, Центрального Казахстана, Узбекистана, Бурятии, Восточного Кавказа находятся колчеданные полиметаллические месторождения. Ряд месторождений в Казахстане (Каратау), Узбекистане, Киргизии относятся к стратиморфным, а Горевское месторождение в Енисейском кряже, Холодинское и другие в Северном Прибайкалье — к метаморфизованным месторождениям.Свинцово-цинковая промышленность СССР основана на комплексной переработке разных по составу полиметаллических руд. Существенные их запасы сосредоточены в Казахстане, где производится более 70 % свинца и 50 % цинка в стране. За рубежом уникальными по запасам и качеству руд метаморфизованными свинцово-цинковыми месторождениями являются месторождения Брокен-Хилл в Австралии, Сулливан и Пайн-Пойнт в Канаде. Б Японии основные запасы меди сосредоточены в колчеданных полиметаллических рудах типа «куроко». Различные по запасам месторождения свинца и цинка известны также в США (Ред-Дог), Мексике, Перу, Испании, Польше.Основу никелевой промышленности составляют сульфидные м ед но-н икел ев ы е руды, приуроченные к ультраосновным и основным породам, и силикатные руды, связанные с латерит-ной корой выветривания ультраосновных пород. Советский Союз является одной из немногих стран, в которых развито производство никеля. Сырьем являются сульфидные медно-никелевые руды Кольского полуострова и Восточной Сибири. На Украине, Урале и в Казахстане известны месторождения силикатных никелевых руд. Ценность сульфидных медно-никелевых и силикатных никелевых руд велика в связи с попутным извлечением из этих руд кобальта, платины и других металлов. За рубежом основная часть разведанных запасов сульфидных медно-никелевых руд находится в Канаде, тде расположено одно из крупнейших месторождений — Садбери. Небольшие сульфидные медно-никелевые месторождения известны в ЮАР и Австралии. В странах, расположенных в тропических и субтропических зонах, более 95 % запасов никеля заключено в силикатных рудах коры выветривания (Новая Каледония, Индонезия, Бразилия, Колумбия, Доминиканская Республика и др.)

Методы обогащения руд:

применяются с для п овышения содержания металла в руде. Это достигается путем удаления большей части пустой породы, а так же селективного обогащения с последующим получением концентрата. Если в руде присутствуют вторичные элементы представляющие интерес и имеющие экономическую ценность, то данную задачу решает коллективное обогащение (коллективная флотация) с последующим выделением каждого металла в отдельный продукт, пригодный для дальнейшего обогащения или обработки. Например, для руд цветных металлов характерен многокомпонентный состав, в результате обогащения таких руд, получают до 5-6 концентратов различных элементов. Условно способы обогащения можно разделить на следующие стадии:

  • Измельчение руды. Измельчение производится для наиболее полного раскрытия сростков, в следствии чего ценные компоненты руды максимально отделяются от пустой породы, однако, измельчение довольно наукоемкий процесс, так как требует тщательного анализа руды, для выбора необходимой крупности измельчения. Переизмельчение может сильно ухудшить процессы последующего обогащения.
  • К процессам, которые используются в основном для первичного обогащения можно отнести процессы магнитной сепарации, гравитационное обогащение и др.
  • Наибольшее распространение и хорошую эффективность обогащения обеспечивают процессы флотации.

Предварительное обогащение рудного сырья обеспечивает следующие преимущества:

  1. Повышает комплексность использования исходного сырья за счет выделения ценных компонентов в отдельные концентраты, пригодные для дальнейшей самостоятельной металлургической обработки.
  2. Удешевляет стоимусть последующих металлургических оперций и снижает себестоимость конечного продукта в первую очередь за счет сокращения объема перерабатываемых материалов.
  3. Позволяет перерабатывать бедные руды, не пригодные для прямой металлургической переработки.

Флотацией называется способ обогащения, основанный на избирательном прилипании минеральных частиц, взвешенных в пульпе, к пузырькам воздуха. Плохо смачиваемые водой частицы минералов прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя на поверхности пульпы минерализованную пену. Частицы, которые хорошо смачиваются водой остаются во внутреннем объеме пульпы. Однако такое разделение возможно только с применением флотационных реагентов – органических и не органических соединений. Реагенты, в зависимости от своего назначения, делятся на собиратели, пенообразователи, депрессоры, активаторы и регуляторы среды.

Собиратели – реагенты, избирательно уменьшающие смачиваемость определенных минеральных частиц водой. К ним относятся калиевые (реже натриевые) ксантогенаты.

В качестве пенообразователей чаще всего используются алифатические спирты, фенолы, крезол и ряд других синтетических соединений на основе оксидов пропилена и этилена. Основное действие вспеневателей – уменьшение межфазного натяжения на границе жидкость – воздух, в следствии чего образуются более мелкие пузырьки воздуха в пульпе, что, в свою очередь, приводит к образованию прочной и устойчивой пены.

Депрессоры, задерживают флотацию какого – либо минерала, как бы подавляют его. Они способствуют образованию на минерале хорошо смачиваемой поверхности.

Противоположное действие депрессорам, оказывают активаторы, которые восстанавливают флотируемость депрессированных материалов.

Регуляторы среды используются для создания среды с определенными физическими и химическими свойствами.

Флотацию проводят в устройствах называемых флотационными машинами.

Каждому элементу в руде, можно сопоставить реагент который либо усиливает флотируемость данного элемента, либо ухудшает ее. Весь спектр реагентов и их основные свойства можно найти в специальных справочниках по флотации.

Технологии обогащения руд цветных металлов

Статьи

    Вы здесь:
  1. Обогащение руд цветных металлов

Обогащение руд цветных металлов

Объектами для процессов обогащения являются, как правило, твердые полезные ископаемые, добываемые из недр или с поверхности земли.

В результате обогащения происходит:

  • концентрация ценного компонента увеличивается в десятки, сотни раз;
  • удаление вредных примесей из концентратов, что облегчает металлургический или другой последующий передел;
  • сокращение затрат на перевозки потребителю;
  • увеличение производительности последующего передела, уменьшение расхода топлива и электроэнергии, снижение потерь ценного компонента

Целесообразность обогащения перед металлургическим переделом показана в табл. 1.

Содержание свинца в концентрате

Относительная производительность завода, %

Расход кокса на 1т свинца, т

Тоже самое происходит и при выплавке медного, цинкового, оловянного концентратов. Кроме того, руды, как правило, полиметаллические и для осуществления плавки необходимо разделить концентраты на стадии обогащения, например, если в свинцовом концентрате содержится много цинка, то извлечь его обычным металлургическим методом нельзя.

Руды цветных металлов обладают рядом характерных особенностей, которые определяют не только выбор технологии их переработки и обогащения, но и технология разработки месторождений. Разработка месторождений осложняется необходимостью выдачи руд по технологическим сортам. Промышленные типы руд выделяются по содержанию в них основных и сопутствующих компонентов, а так же по форме рудных тел и генезису. Различный характер минерализации перерабатываемых руд требует разработки более совершенной технологии рудо подготовки, применения более сложных стадиальных схем обогащения. Оптимальную конечную и промежуточную (по стадиям) крупность измельчения выбирают на основании зависимостей показателей обогащения от крупности руды. Условно различают крупное (45-55%, т. е. – 0.074 мм), среднее (55-85 %) и тонкое (более 85 %) измельчение.

Типичная схема обогащения руды представлена на рис. 1.

Рисунок 1. Процесс обогащения руды

Эффективность работы обогатительных фабрик во многом зависит от качества перерабатываемого сырья. Для получения максимального извлечения полезных компонентов при обогащении рудного сырья требуется постоянство его состава во времени, по крайней мере, в течение смены. В условиях частой смены химического и минералогического состава перерабатываемого сырья или задержки информации о них обогатители не в состоянии оперативно изменять режим переработки руд. Эта проблема может быть устранена, путем внедрения в промышленный процесс обогащения, поточных анализаторов, таких как АРП-1Ц, работающих в онлайн режиме. Такие анализаторы позволяют отслеживать изменения концентраций элементов в руде на потоке в реальном времени, что дает возможность обогатителям применять быстрые и своевременные решения об изменениях в процессе обогащения, без каких либо задержек во времени. Помимо этого, приборы типа АРП-1Ц, позволяют вести непрерывный контроль других, не интересных с точки зрения извлечения элементов, влияющих на условия проведения процесса флотации. Например, флотационное извлечение окисленных минералов свинца из сильно разрушенных руд, становится практически невозможным, если в них присутствуют оксиды и гидроксиды марганца.

В общем случае стадии процесса обогащения руд цветных металлов включает в себя следующие стадии:

  • Дробление и измельчение руды.
  • Грохочение и классификация (разделение по классам крупности).
  • Основные обогатительные процессы.
  • Заключительные операции.

К основным обогатительным процессам относятся всевозможные процессы такие как:

  1. Флотационные методы, основанные на различие в смачиваемости компонентов руды водой.
  2. Методы электрической сепарации, в основе которых лежат различия в электропроводности компонентов, либо в способности приобретать различные заряды под действием тех или иных факторов.
  3. Методы, основанные на использовании различий в форме зерен и коэффициентов трения компонентов руды.

Таким образом, решающим фактором в определении необходимого процесса обогащения руды, а так же условий проведения этого процесса, является достоверная и своевременная информация о компонентном составе руды, что и является задачей поточных анализаторов вещества типа АРП-1Ц.

    Вы здесь:
  1. Технология обогащения медных руд

Технология обогащения медных руд

Руды, в которых основным металлом является медь, на 90-95% перерабатываются флотационным методом и лишь 5-10% руд подвергаются металлургической переработке или другим методам обогащения.

Флотация (франц. flottstion, от flotter - плавать на поверхности воды) - это метод обогащения, основанный на различии физико-химических свойств поверхности материалов, их способности смачиваться водой. Одни минералы (гидрофобные) в тонкоизмельченном состоянии в водной среде не смачиваются водой, прилипают к вводимым в воду пузырькам воздуха и всплывают с ними на поверхность, другие минералы (гидрофильные) смачиваются водой не прилипают к пузырькам воздуха и остаются в объеме пульпы.

Из ста семидесяти известных на данный момент медьсодержащих минералов в промышленных масштабах используется около семнадцати (таблица 1). Практически во всех медьсодержащих рудах, так же как и в полиметаллических, имеются сульфиды железа (таблица 2).

Таблица 1. Характеристика основных медных материалов

Таблица 2. Характеристика основных сульфидных минералов железа

Для легкообогатимых руд с равномерной вкрапленностью медных минералов на фабриках небольшой производительности применяют обычно одностадиальные схемы, которые включают операции измельчения и классификации, основную флотацию, контрольную и одну–три перечистные.

На фабриках большой производительности получили распространение двухстадиальные схемы, по которым после I стадии измельчения до крупности 45–60 % класса –0,074 мм выделяются грубый медный концентрат и пиритсодержащие хвосты. Грубый медный концентрат доизмельчается до 85–95 % класса –0,074 мм и поступает на перечистные операции.

При переработке руд с высоким содержанием первичных шламов и растворимых солей флотацию целесообразно осуществлять в двух циклах – песковом и шламовом. При раздельной флотации создаются наиболее благоприятные условия для флотации крупных и мелких частиц – шламов (отходов продукта, составляющих пылевые и мелочные его части, получаемые в виде осадка при промывке какого-либо рудного материала), которые обычно повышают общий расход реагентов, подавляют флотацию крупных частиц, налипая на них, создают обильную и прочную пену. Схема с раздельной флотацией применяется, например, на Джезказганской фабрике (Казахстан), на фабриках «Бьютт» и «Твин-Бьюттс» (США).

Вкрапленные медные руды (медно-порфировые, медистые песчаники и жильные руды), отличающиеся невысоким содержанием пиритной серы и меди (0,4–2,0 %), в зависимости от содержания пирита могут перерабатываться с получением только медного концентрата или медного и пиритного концентратов. В первом случае применяется коллективная флотация, а во втором – коллективно-селективная или прямая селективная.

По текстурным особенностям медьсодержащие руды подразделяются на массивные, или сплошные, и вкрапленные.

Сплошные руды обычно более богатые, характеризуются высоким содержанием серы, представленной пиритом, в срастании с которым находятся сульфиды меди и цинка. Соотношение меди, цинка и серы, например, в сплошной медно-колчеданной руде достигает 1:1:20 (25). Такими сплошными рудами являются медные и медно-цинковые руды Урала, относящиеся к труднообогатимым рудам.

Вкрапленные руды являются более бедными по содержанию цветных металлов, которое в рядовых рудах не превышает 1–2 %, а в бедных – 0,4–1,0 %. В зависимости от содержания меди в перерабатываемой руде медные руды условно подразделяются на богатые (более 2 % Cu), средние (0,8–2,0 % Cu), бедные (0,5–0,8 % Cu) и забалансовые (менее 0,3 % Cu). Богатые сульфидные руды, содержащие 2–3 % Cu, с высоким содержанием серы (35–42 %) могут иногда направляться непосредственно на плавку в шахтных печах. Однако в мировой практике в настоящее время 80 % Cu извлекается из концентратов, получаемых при обогащении медных руд.

Сульфидные минералы меди (хальелпирит – CuFeS2, халькозин Cu2S, ковеллин CuS, борнит Cu5FeS4) хорошо флотируются сульфгидрильными собирателями (твердые кристаллические вещества имеют характерный запах, не обладают пеноообразующими свойствами, что позволяет регулировать их расходы в широких пределах без нарушения процесса пенообразования) на основе двухвалентной серы в довольно широком диапазоне рН, так как они обладают высокой сорбционной способностью, которая зависит от степени окисленности сульфидной поверхности и содержания меди. По флотируемости ксантогенатами (солями ксантогеновой кислоты ROC(=S)SH) медные минералы можно расположить в такой последовательности: халькопирит < борнит < ковеллин < халькозин.

Месторождения медно-порфировых руд по запасам меди являются самыми крупными. На их базе работают крупнейшие медно-обогатительные фабрики производительностью до 90 тыс. тонн руды в сутки и более. В основном к первичным медно-порфировым рудам относятся молибденит-халькопиритовые с невысоким содержанием (2–5 %) пирита. Основные технологические особенности обогащения этих руд:

– одностадийное измельчение до крупности 60–65 % класса –0,074 мм перед коллективной медно-молибденовой флотацией;

– доизмельчение черновых концентратов до 85–90 % класса –0,074 мм с получением богатых медных концентратов;

– создание в коллективной флотации поддерживается рН 10–12 подачей извести для подавления пирита (хотя для флотации молибденита оптимальное значение рН = 7,5–8,0).

Наибольшее распространение для этих руд получила схема с доизмельчением промпродукта и переработкой его в отдельном цикле. Пиритный концентрат из таких руд, как правило, не выделяется (за исключением фабрики «Чукикамата», Чили). Медно-порфировые руды (пирит, халькопирит, халькозин) перерабатываются на Алмалыкской и Балхашской фабриках (Узбекистан, Казахстан).

Для медных руд со средним содержанием пирита применяют как коллективно-селективные, так и прямые селективные схемы. При обогащении по коллективно-селективным схемам отделение медных минералов и пирита от минералов пустой породы происходит при грубом измельчении (до 45–50 % класса –0,074 мм), когда возможно получение хвостов с отвальным содержанием меди. Тогда по схеме коллективно-селективной флотации после измельчения до вышеуказанной крупности проводится коллективная флотация сульфидов меди и железа при рН не выше 7,5 (концентрация свободной СаО не превышает 20–50 г/м3). Получаемый коллективный медно-пиритный концентрат после доизмельчения до 80–95 % класса –0,074 мм перемешивается с известью при рН 12,0–12,5 (400–500 г/м3 свободной СаО) и цианидом для подавления пирита и направляется на медную флотацию. Хвосты контрольной медной флотации вкрапленных руд, как правило, содержат не более 30–35 % S, поэтому направляются на пиритную флотацию, которая проводится после удаления избыточной щелочности до рН 5–7.

Читайте также: