Minereurile de cupru-zinc din zonele de îmbogățire primară și secundară reprezintă un complex complex de cupru, zinc, sulfuri de fier și minerale din rocile gazdă.
11.11.2019 Subiect: Minereuri de metale neferoase Autor: Paxey
În acest articol:
Conținut
Compoziția minerală și provocările tehnologice ale îmbogățirii minereurilor de cupru-zinc
Minereurile de cupru-zinc din zonele de îmbogățire primară și secundară reprezintă un complex de sulfuri de cupru, zinc, fier și minerale ale rocilor gazdă. Sulfurile de cupru în ele sunt de obicei reprezentate de calcopirita, calcosina, covelita și bornita; sulfurile de fier — de pirită, marcasită și pirhotită; sulfuri de zinc — diverse varietăți de sferită (decepție de zinc), de exemplu, cleiofan (fără impurități), marmatit (cu impuritate de fier), wurtzit (cu impuritate de mangan), pshibramit (bogat în cadmiu), mineralele de rocă din minereuri pot fi cuarț, calcit, clorit, sericit, talc, granat, fluorit, apatită și multe altele. Componentele valoroase de interes industrial din minereurile de cupru-zinc sunt cuprul, zincul, sulful, fierul, metalele nobile (aur, argint) și rare (cadmiu, germaniu, indiu etc.), elementele diseminate și uneori mineralele însoțitoare nesulfurate. Sarcinile principale în îmbogățirea minereurilor de cupru-zinc sunt legate de obținerea unor concentrate de cupru, zinc și pirită de înaltă calitate, cu o recuperare ridicată a cuprului, zincului și sulfului din pirită, respectiv.
Scheme de îmbogățire
La prelucrarea minereurilor de cupru-zinc-pirita, în uzine sunt utilizate atât scheme de flotare selectivă directă, cât și scheme de flotare colectivă.
Schema de flotare selectivă directă cu separare secvențială a concentratelor de cupru, zinc și pirită este utilizată pentru îmbogățirea minereurilor primare diseminate și solide, caracterizate printr-o cantitate mică de sulfuri secundare de cupru, o activare nesemnificativă a sulfurilor de zinc și posibilitatea de a deschide mineralele fără măcinare fină excesivă (de obicei la 60-70% din clas a-0,074 mm).
Dacă minereurile de cupru-zinc conțin cantități semnificative de sulfuri secundare de cupru (ca în majoritatea minereurilor din zăcămintele CSI), cele mai bune rezultate de îmbogățire se obțin, de regulă, la utilizarea diferitelor variante ale schemei de flotare colectivă-selectivă (fig. 3.8).
La activarea „naturală” puternic exprimată a sulfurilor de zinc, cantitatea mare și variabilă de săruri de cupru solubile și material nămolos în minereu, creșterea complexă a sulfurilor separabile, schema cu flotarea colectivă preliminară a tuturor mineralelor sulfurate este cea mai rațională (Fig. 3.8, a). Principalul dezavantaj — dificultatea de separare a mineralelor sulfurate, a căror suprafață este acoperită cu colector, este depășit prin desorbția preliminară a colectorului și a excesului de agent de suflare de către cărbune activ și sulfură de sodiu înainte de flotarea selectivă a concentratului colectiv.
O variantă a schemei cu două etape de flotare colectivă (fig. 3.8, b) este utilizată (de exemplu, la uzina Hitachi), atunci când zincul se găsește în minereu sub forma a două varietăți: ușor flotabil sau activat natural și dificil de flotat, necesitând pentru flotare o activare preliminară. Toate sulfurile de cupru, o parte semnificativă a piritei și o parte ușor flotabila a sulfurilor de zinc trec în concentratul primei etape de flotare colectivă fără adaosuri de activator. În a doua etapă de flotare colectivă, sulfurile de zinc și fier rămase sunt extrase după activarea lor cu cuprat de cupru. Absența preactivării în prima etapă a flotării colective facilitează semnificativ separarea ulterioară a concentratului de cupru-zinc-pirita rezultat. La rândul său, absența depresorilor în ambele etape ale flotării colective crește semnificativ recuperarea sulfurilor de zinc și fier din minereu.
Destul de des se utilizează schema cu flotarea selectivă preliminară a sulfurilor de cupru și flotarea colectivă ulterioară a sulfurilor de zinc și fier (fig. 3.8, c). Avantajul acesteia față de varianta flotării colective a tuturor sulfurilor este că sferita rămâne neactivată în timpul flotării sulfurilor de cupru.
La diseminarea neuniformă a sulfurilor de cupru, raportul nefavorabil dintre cupru și zinc (2 : 1), conținutul crescut de sulfuri secundare de cupru în minereu, schema (Fig. 3. 8, d) cu separarea preliminară la începutul ciclului minereului a unei părți („flotare activă”) a mineralelor de cupru în concentratul finit cu pierderi minime de zinc în acesta, obținerea unui concentrat colectiv de cupru-zinc din reziduurile primei flotări a cuprului și selecția ulterioară a acestuia în concentrate de cupru și zinc.
O trăsătură caracteristică a tuturor variantelor de scheme de îmbogățire a minereurilor de cupru-zinc este măcinarea și flotarea în mai multe etape. În cazul în care în minereu sunt prezente cantități semnificative de nămol, se utilizează spălarea preliminară, urmată de îmbogățirea separată a fracțiunilor de nisip și nămol (de exemplu, la uzinele Mikohata și Hitachi). La o serie de concentratoare din Japonia (Kawayama, Yoshino, Motoyama etc.), îndepărtarea sărurilor solubile și a nămolului se realizează în cadrul procesului de îmbogățire preliminară a minereurilor în suspensii grele. Unele minereuri se caracterizează prin intercreșteri atât de strânse de sulfuri încât nu pot fi prelucrate decât prin scheme combinate care includ flotarea și operațiuni de hidro sau pirometalurgie.
Moduri de flotare
Flotarea colectivă a sulfurilor de cupru, zinc și fier în fabrici se realizează cu xantogenați și aeroflot în medii neutre, alcaline și la valori naturale ale pH-ului pulpei (pH 7,2-7,7). Activatorul sulfurilor de cupru este utilizat ca activator al sulfurilor de zinc. Pentru a elimina cantitățile excesive de colector și de agent spumant din pastă și pentru a îmbunătăți condițiile de separare ulterioară a concentratelor colective, se utilizează cărbune activ, sulfură de sodiu sau încărcarea lor comună.
Separarea concentratelor colective și flotarea selectivă a minereurilor se bazează de obicei pe depresurizarea sulfurilor de zinc și fier și pe flotarea sulfurilor de cupru în condiții de cianură sau fără cianură.
Modurile de cianurare se bazează pe utilizarea cianurii singure sau a combinațiilor de cianură cu sulfat de zinc, sulfit de sodiu sau dioxid de sulf. Separarea cea mai ușoară (cu o singură cianură) a mineralelor sulfurate de cupru și zinc se realizează dacă sulfurile de cupru din minereuri sunt reprezentate în principal de calcopirita, a cărei prezență nu determină, de obicei, activarea puternică a sulfurilor de zinc. În acest caz, de regulă, se utilizează o schemă de flotare selectivă directă sau o variantă de flotare colectivă-selectivă, prin care calcopirita este extrasă înainte de activarea și flotarea sulfurilor de zinc (a se vedea fig. 3.8, b, d). În cazul în care o parte considerabilă a cuprului din minereuri este reprezentată de sulfură secundară și minerale oxidate care determină o activare puternică a sulfurilor de zinc, atunci pentru separarea sulfurilor de cupru și zinc (de exemplu, la fabricile din Japonia etc.) se utilizează un amestec de cianură cu sulfat de zinc la valori ale pH-ului pulpei de 7,4-7,9 create de var. Pentru a crește depresiunea sulfurilor de fier la un conținut ridicat de pirită și pirhotită în minereuri, se utilizează aerarea pulpei înainte de flotare în aeratoare care funcționează în ciclu închis cu morile (la uzina Mattagami etc.).
Esența modurilor fără cianuri de flotare selectivă a minereurilor și concentratelor de cupru-zinc constă în utilizarea diferitelor combinații de sulfură de sodiu, compuși sulfoxidici (sulfit de sodiu, bisulfit de amoniu, tiosulfat de sodiu etc.), sulfat de zinc și var la valori strict definite ale alcalinității pulpei în ciclurile de măcinare și flotare. Alcalinitatea optimă a pulpei la măcinare este de 10-20 mg/l de CaO liber (pH 7-8), iar la flotarea bazică a cuprului — 100- 250 mg/l de CaO liber (pH 9-10). Mult mai rar, în selectarea mineralelor de cupru și zinc, se utilizează regimuri bazate pe flotarea depresivă a sulfurilor de cupru cu ferocianură la moară (de exemplu, Prince Leopold).
Pentru a activa sulfurile de zinc, se încarcă sulfat de cupru (0,1-0,3 kg/t) din reziduurile ciclului de cupru în timpul flotării. Creșterea recuperării zincului și a calității concentratelor de zinc obținute este favorizată de
- aerarea pulpei cu var (pH mai mare de 11) înainte de flotarea zincului timp de aproximativ 10 min;
- încălzirea pulpei în cuve de contact sau cu aburi în timpul flotării până la 40-65 °C;
- introducerea în schema tehnologică a operațiunii de măcinare suplimentară a concentratelor grosiere de zinc sau a produselor intermediare din ciclul zincului;
- utilizarea unor colectori și agenți de spumare mai selectivi și mai eficienți (aeroflot hidrolizat, xantogenat de etil etc.) care reduc flotabilitatea sulfurilor de fier în flotarea sulfurilor de zinc.
Extracția sulfurilor de fier din reziduurile de flotare a zincului este precedată de neutralizarea acțiunii varului. Ca și în cazul flotării minereurilor de cupru-pirita, se utilizează acid sulfuric, sodă, sodiu sulfuric și silicios, gaze de ardere, îngroșarea cu diluarea ulterioară a pulpei cu apă proaspătă pentru activarea piritei deprimate de var.
Reflotarea reziduurilor de flotație cu conținut de pirită cu aplicarea diferiților reactivi-modificatori în ciclul de flotație a piritei permite obținerea de concentrate de pirită cu un conținut de sulf de 49-50 % și o recuperare a sulfului de 97-98 %.
Complexitatea utilizării materiilor prime
Concentratele de cupru produse în prezent în uzine conțin 17-31 % cupru, cu o recuperare de 73-97 %; concentratele de zinc conțin 45-62 % zinc, cu o recuperare de 67-95 %. Pentru a crește gradul de recuperare a aurului, uzinele Kawayama și alte uzine utilizează scheme mai complicate, aparate gravitaționale în ciclurile de măcinare și flotare, introduc operațiuni de pre-flotație a sulfurilor și a aurului din concentrate de pirită sau cenușă etc. Elementele rare și diseminate, de regulă, sunt asociate cu mineralele sulfurate, prin urmare problema utilizării complexe a materiilor prime în ciclul de îmbogățire se reduce la creșterea recuperării acestor minerale în concentratele respective și la reducerea pierderilor lor în reziduurile de flotare. Extracția elementelor rare și diseminate în produse independente este posibilă numai într-o etapă ulterioară de prelucrare a concentratelor. Recuperarea germaniului ca produs separat la Prince Leopold se realizează prin separarea magnetică a concentratului de cupru. La Kawayama se utilizează separarea magnetică pentru a produce concentrat de pirhotită.
La uzina Mikohata, îmbogățirea minereului cu conținut de staniu (0,26 % staniu) se realizează în conformitate cu schema de flotare-gravitație, obținându-se concentrate de flotare de cupru și zinc și două concentrate gravitaționale de staniu cu granulație grosieră și fină pe mese de concentrare din reziduurile flotării de control a zincului. Recuperarea totală a staniului este de 59, 61 %.
Extracția baritei din reziduurile de flotație colectivă a fost efectuată la uzina Yoshino, în timp ce reziduurile de la uzina Hitachi sunt utilizate la mină ca umplutură.
