Технология обогащения медно-цинковых руд

1.

Технология
обогащения
медно-цинковых руд

2.

В природе известно 66 минералов, в состав
которых входит цинк.
Промышленное применение нашло всего шесть
минералов.

3.

Минерал
Содержание Плотность,
Формула
Твердость
Zn, %
г/см3
Сфалерит
ZnS
67,1
3,5 – 4,2
3–4
Смитсонит
ZnCO3
59,5
3,6 – 3,8
3,5
Каламин
2ZnO·SiO2·
·H2O
53,0
3,4 – 3,5
4,5
Цинкит
ZnO
80,3
5,7
4
Вилимит
2ZnO·
·SiO2
59,1
4,1
5–6
Франклинит
(Zn,Mu)·
·Fe2O3
–
5,0 – 5,2
6

4.

Имеется ОСТ на цинковые концентраты. В
зависимости от марки концентрата он должен
содержать цинк не менее 40 – 59 (60) % .
Лимитирующими примесями, ограничивающими
сортность концентрата, являются: Fe (10 – 5 %),
SiO2 (6 – 2 %), Cu (3,5 – 1 %), Ms (0,5 – 0,05 %).
Отдельно оговариваются между поставщиком и
заказчиком содержание фтора. Концентраты
обязательно анализируются на содержание в них
редких металлов (кадмий, германий, индий) и
благородных металлов.

5.

Медно-цинковые руды – комплексные руды.
Распространенным
компонентом
является
железо, а из благородных металлов – золото.
По содержанию пирита и сульфидов руды
различают как сплошные (пирита в них более
90%) и вкрапленные (сульфидов в них не более
50%).

6.

Сложности обогащения медно-цинковых руд
1.
Тонкое взаимное прорастание сульфидов
между собой. Для вскрытия ценного
компонента требуется толщина помола: для
вкрапленных руд: 90 – 96 % класса -0,074
мкн.; для сплошных руд: 90 – 94 % класса 0,044 мкн.

7.

Сложности обогащения медно-цинковых руд
2. Близкие флотационные свойства разделяемых
компонентов в силу активации ионами меди
сфалерита.

8.

Сложности обогащения медно-цинковых руд
3.
Разная флотационная активность медных
минералов (халькозин флотируется одним
пенообразователем и т.п.); аналогична
картина и для цинковых минералов.
Неодинаковая
флотируемость
сильно
осложняет
процесс
из-за
различных
состояний поверхностей минералов.

9.

Сложности обогащения медно-цинковых руд
Сфалерит, в зависимости от изоморфных
примесей, имеет различные флотационные
свойства. Без примесей его называют клейофан
(чистый сфалерит). Если в кристаллической
решетке большое количество железа – это
марматит или черный сфалерит. В составе
сфалерита может находиться до 2,5 % кадмия, в
значительных количествах индий, галлий. Если
кадмия значительно больше, то сфалерит
называют ПРШБРАМИТ.

10.

Сложности обогащения медно-цинковых руд
4. Высокая флотационная активность пирита,
особенно если имеются свободные ионы
меди, которые активируют эту поверхность.
Пирит активируется H2SO4 и ионами меди.

11.

Медно-цинковые руды в России в основном
представлены Уральским регионом. Руды
отличаются сложным минеральным составом (в
них присутствует около 130 минералов) с
разнообразной текстурой (от массивной до
колломорфной),
структурой
и
степенью
метаморфизма. Один и тот же минерал может
быть представлен генерациями, различающимися
формой,
размером
зерен,
содержанием
микропримесей
и
включениями
других
минералов.

12.

Значительные запасы медно-цинковых руд
сосредоточены в Канаде, Финляндии, Норвегии,
Японии. Медно-цинковые руды Канады в
основном вкрапленные. Соотношение меди и
цинка (от 1:1,5 до 1:6) благоприятно их
извлечению.

13.

Флотационные свойства цинковых минералов
Наиболее полно изучены флотационные свойства
сфалерита. Его флотационное поведение зависит
от количества железа в кристаллической
решетке. Чистый сфалерит флотируется лучше,
чем ожелезненный. Это зависит не только от
содержания, но и от формы (в виде изоморфной
примеси
или
в
виде
эмульсионной
вкрапленности пирротина).

14.

Реагенты депрессоры для сфалерита:
Цинковый купорос
Сочетание цинкового купороса с цианидами
(Шеридана-Гризвальда)
Щелочное значение pH=7,5 – 9; подача CN:
ZnSO4 в соотношении от 1:10 до 1:2
Цинковый купорос с известью или содой
(кальцинированной
Na2CO3
или
каустической NaOH)
Сульфосоли

15.

Особенностью данного типа руд является
применение сочетания реагентов депрессоров
вместе с купоросами. Снижение интенсивности
цианидов происходит во всей практике
переработки данного типа руд. Эффективность
сочетания
депрессоров
определяется
оптимальным расходом реагентов собирателей,
которые используются в обогащении.

16.

Реагенты собиратели, использующиеся при
переработки цинковых руд:
Ксантогенаты, как сильные, так и слабые.
Например:
на
канадских
и
финских
обогатительных фабриках амиловый КХ +
аэрофлот (до 30 г/т), реже этиловый и бутиловый
КХ; на американских обогатительных фабриках
расходы этилового КХ достигают 160 г/т,
изоприлового КХ до 65 г/т; этиловый аэрофлот +
R404 (суммарно 77 г/т); бутилового КХ 14 г/т.

17.

Основным реагентом является медный купорос
CuSO4 . Его количество на поверхности зависит
от значения pH. Зависимость имеет резко
параболический характер. Сорбция CuSO4 на
поверхности сфалерита необратима. Это связано
с близкими радиусами ионов меди и цинка (Zn –
0,83·10-10 ; Cu - 0,80·10-10). Дозировать нужно в
таком количестве, чтобы 25% поверхности
сфалерита было в виде CuS.

18.

Г мг/ч
0,018
0,009
pH
2
4
6
8
10
12

19.

Cu++ + KX → KХCu + KМеталлы Na или K, в зависимости от того, какой
ксантогенат
был
использован.
Расходы
ксантогената и медного купороса завышены.

20.

Данный тип руд флотируется и по селективным, и
по коллективно-селективным схемам обогащения.
Выбор схемы зависит не только от размера и
характера вкрапленности, а в первую очередь от
состояния поверхности минерала. Если руда
подкислена
или
присутствуют
вторичные
минералы меди, то используется коллективноселективная схема.

21.

Схемы имеют относительно простые циклы:
Цикл Cu флотации – 1 основная, 1 контрольная,
максимум две перечистки.
Цикл Zn флотации – 1 основная, 2 контрольных,
3 или 4 (или 5) перечистки.
Организация промпродуктовых циклов мало
характерно. Измельчение 2-х стадиальное.

22.

В скандинавских странах применяется рудногалечное измельчение.
Отечественные медно-цинковые руды более
труднообогатительные
из-за
большого
количества пирита в руде. Канадские руды в этом
плане
более
благоприятны.
Японские
предприятия перерабатывают относительно
сложные руды (черные руды курока).

23.

Сибайская обогатительная фабрика
Na2SO3 – 50г/т
ZnSO4 – 50г/т
CaO – 400г/м3
Бутиловый КХ – 90-150г/т
Основная Cu
Классификация
Контрольная Cu
Основная Zn
I-II перечистки
I контрольная Zn
Cu концентрат
βCu=20% εCu=80%
II контрольная Zn
I-V перечистки
Zn концентрат
Подвергается
обезжелезнению и
обезмеживанию
Py концентрат
βS=46% εS=75%

24.

В медный цикл подается бутиловый КХ,
аэрофлот, флотомасло в суммарном количестве
до 150 г/т. Для депрессии ZnS и пирита подается
известь до 400 г/м3. Медный купорос ZnSO4 +
сульфоксидное соединение Na2S2O3 – 100 г/т при
соотношении 1:1.

25.

В цинковый цикл подается для активации ZnSO4
– CuSO4 (до 400 г/т); известь для депрессии
пирита (до 800 – 900 г/м3); КХ (до 140 г/т);
пенообразователь – по ходу процесса.
Полученный
цинковый
концентрат
не
удовлетворяет
требованиям
и
поэтому
направляется в цикл обезжелезнения и
обезмеживания. Хвостов нет, так как руда
сплошная.

26.

Сибайская обогатительная фабрика
Zn концентрат
Na2S – 4,7-5 кг/т
Сгущение
Основная Cu-Py
I-II перечистки
Слив
Zn концентрат
βZn=51-52% εZn=50%
Cu-Py концентрат

27.

Этот цикл обязательно включает операцию
сгущения, которая вводится для выведения из
технологической схемы десорбированного КХ и
других реагентов сернистым натрием, расход
которого составляет 4,7 – 5 кг/т. Так же
обязательна основная операция. Количество
перечисток: 1 – 2. Иногда вводится контрольная
операция.
Для депрессии ZnS используется сочетание
кальцинированной соды и цинкового купороса:
Na2CO3 – 230 (400) г/т; ZnSO4 – 1100 – 1300 г/т.

28.

Полученные концентраты:
Cu концентрат – содержание меди 18 – 20 %, при
извлечении в 84 %
Zn концентрат – содержание цинка 51 – 52 % при
извлечении в 50 %
Py концентрат – содержание пирита 45 – 46 %
при извлечении 74 – 75 %

29.

30.

Cu-Zn-Py флотация
Хвосты
Cu-цикл
Cu концентрат
Zn-цикл
Zn концентрат
Py концентрат

31.

Коллективный цикл
CuSO4
Коллективная
флотация
Cu-цикл
Cu
концентрат
Хвосты
Zn-цикл
Zn
Py
концентрат концентрат

32.

Cu-цикл
Cu концентрат
Zn-Py
флотация
Цикл селекции
Zn концентрат
Хвосты
Py концентрат

33.

Cu флотация
Cu-Zn-Py цикл
Хвосты
Цикл селекции
Cu концентрат
Py концентрат
Zn концентрат

34.

Принципиальное отличие второй схемы от
первой заключается в том, что она позволяет
использовать минимальное количество медного
купороса, а, следовательно, будет минимально
образование искусственно гидрофобных шламов
и более благоприятный режим в цикле селекции.

35.

Схемы с «Cu головками» позволяют вывести
природные гидрофобные медные минералы из
технологической
схемы
в
ее
голове:
осуществляется одним пенообразователем и при
голодном режиме собирателя. Часто это
используется для халькозин содержащих руд.
Возможно использование этих схем при
халькопирит содержащих рудах, в которых
сфалерит
и
пирит
обладают
плохими
флотационными свойствами.

36.

Чтобы убрать ксантогенат натрия из пульпы,
вводят операцию сгущения, уголь, десорбенты.
Na2S – 150 г/т. Все реагенты по схеме подаются
на исходную руду.
Цинковый купорос работает от 0,2 до 1,5 кг/т
Везде высокое значение pH. Известь является
регулятором среды и депрессором пирита.

37. Гайская обогатительная фабрика

Na2S – 100г/т
ZnSO4 – 250-400г/т
Классификация
КХ – 10г/т
до 60% -0,074мкн
CaO
Cu флотация
pH≈9
Cu концентрат
CaO
КХ – 60г/т
Cu-Zn-Py флотация (осн.1)
CaO
I Cu-Zn перечистка
КХ – 60г/т
Cu-Zn-Py флотация (осн.2)
pH≈12
II Cu-Zn перечистка
pH≈12
Na2S – 3000г/т
уголь – 300г/т
Классификация
80% -0,074мкн
Сгущение
Na2S – 400г/т
ZnSO4 – 1500г/т
96% -0,074мкн
Контрольная
Слив
Осн.промпродуктова
я
Контрольная
Классификация
Осн. Cu флотация
Py концентрат
pH≈9
βS=40-41% εS=35-38%
Контрольная
Zn концентрат
I перечистка
II перечистка
βZn=49% εZn=50%
Cu концентрат
βCu=18% εCu=88%
Хвосты

38.

Cu-Zn-Py (основная) – подать CuSO4 для
активации.
Если пирит природно-гидрофобный, то медный
купорос не подается.
Если идет аэрация – окисление медных
минералов, то медный купорос не подается.
Если пирита много, то уровень pH нужно
повысить.
Если pH будет понижаться, будет кислое
значение pH.
Если присутствует серная кислота, то ничего не
мешает образованию медного купороса.

39.

I и II Cu-Zn перечистки: pH=12, в сгущение Na2S=3000 г/т . Собирателя и пенообразователя
нет. Процесс идет на остаточной концентрации.
Особенностью этой схемы является
организация промпродуктового цикла, а также
две операции перечистки коллективного
концентрата. Это позволяет отказаться от
организации цинкового цикла и получать
цинковый концентрат в виде камерного продукта
медного цикла.

40.

На схеме не показан расход пенообразователя, а
так же реагента активатора CuSO4 . Скорее всего
CuSO4 необходимо дозировать, т.к. природная
активация сфалерита, если даже она и была, ее
уменьшили, подав в голову схемы ZnSO4 в
количестве 250 – 400 г/т. Хотя некоторая
активация будет иметь место по схеме аэрация
пирита – образование серной кислоты –
растворение серной кислоты медных минералов,
т.к. …?… флотации 1 основная и 2 основная –
контрольная – велик

41.

Комплексность использования сырья при
переработке медно-цинковых руд
Комплексность использования сырья при
переработке медно-цинковых руд предполагает
получение не только основных концентратов CuZn-Py , но и извлечение благородных металлов
(золота). По данным Механобр комплексность
использования медно-цинковых руд Уральского
региона составляет около 60%. Она может быть
повышена в результате увеличения извлечения
основных рудных минералов и снижению их
потерь с отвальными хвостами.

42.

С отвальными хвостами теряется: 40 – 52 %
селена; 60 – 62 % теллура; 30 – 72 % талия; 30 –
76 % индия; 96 % германия; 20 % галлия. Все
редкие
вышеперечисленные
металлы
ассоциируют с сульфидными минералами, и
поэтому, чем полнее извлечение основных
компонентов, тем выше комплексность сырья.
Если золото свободное, то его целесообразнее
извлечь в голове схемы, т.к. все реагенты
депрессоры, использующиеся в технологии
обогащения медно-цинковых руд, являются
депрессорами и для золота, и потом уже
отдельно сфлотировать невозможно.

43.

Известь – главный реагент-депрессор на золото.
Если известь подать раньше, то с хвостами мы
теряем золото. Если подать руду как показано на
схеме, то золото идет в Cu-концентрат.

44. Cu-Au руда

Отсадка
Классификация
Гравитационный концентрат
Концентрация на шлюзах
КХ – 50г/т
Сосн.масло – 25г/т
Гравитационный концентрат
I кол. флотация
Классификация
II кол. флотация
Контрольная
флотация
I перечистка
Хвосты в
отвал
Сгущение
CaO до 20 г/м3
Слив в отвал
Основная Cu
I-II Перечистки
Контрольная Cu
Py ???
Cu-Au Концентрат
βCu – 3-9% εCu – 90-91%
Отсадка
Гравитационный
концентрат