Способ флотационного обогащения медных руд
Владельцы патента RU 2737110:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» (RU)
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к способу флотационного обогащения медных руд. Способ включает шаровое измельчение дробленной медной руды в известковой среде, последующее кондиционирование пульпы с реагентами: собирателем и вспенивателем, флотацию измельченного материала с получением медного концентрата и хвостов. Шаровое измельчение осуществляют медьсодержащими измельчающими шарами пониженной прочности, получаемыми в результате восстановительного плавления шлаков медеплавильного производства. Высвобождающиеся при истирании шаров в процессе измельчения медной руды частицы металлической меди флотируют совместно с минералами медной руды в медный концентрат. Образующийся в процессе измельчения и флотации обезмеженный железный скрап извлекают из хвостов флотации магнитной сепарацией с получением богатого железного концентрата. Технический результат заключается в получении дополнительной товарной продукции и увеличения извлечения меди в медный концентрат при повышении его качества за счет флотации в концентрат богатых частиц металлической меди. 3 ил.
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.
Полученные шары плотностью 7500 кг/м3 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.
Полученные шары плотностью 7500 кг/м3 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.
Способ флотационного обогащения медных руд, включающий шаровое измельчение дробленной медной руды в известковой среде, последующее кондиционирование пульпы с реагентами: собирателем и вспенивателем, флотацию измельченного материала с получением медного концентрата и хвостов, отличающийся тем, что шаровое измельчение осуществляют медьсодержащими измельчающими шарами пониженной прочности, получаемыми в результате восстановительного плавления шлаков медеплавильного производства, высвобождающиеся при истирании шаров в процессе измельчения медной руды частицы металлической меди флотируют совместно с минералами медной руды в медный концентрат, а образующийся в процессе измельчения и флотации обезмеженный железный скрап извлекают из хвостов флотации магнитной сепарацией с получением богатого железного концентрата.
