Флотационное обогащение медно-никелевой руды

Перед селективной  флотацией медно-никелевый концентрат доизмельчается. Применение пропарки в известковой среде при температуре 70-80 ^оС значительно снижает расход извести и улучшает показатели селективной флотации.

При обогащении медно-никелевых руд возможно также  выделение в самостоятельный  концентрат никеленосного пирротина  путем его флотации из хвостов  медно-никелевой флотации после  активации медным купоросом или  по комбинированной магнитно-флотационной схеме с применением магнитных  сепараторов с высокой напряженностью магнитного поля.

После селективной  флотации медные концентраты содержат 27-30% меди 1,5-2% никеля, а никелевые  концентраты – 5-10% никеля и до 3% меди.

Коллективные  концентраты, имеющие отношение  меди к никелю менее двух, направляются на металлургический завод, где плавятся с получением файнштейна[6]

 

Комбинированные магнито-флотационные фабрики «Фруд  Стоби», «Кларабелл», «Коппер Клифф»

 

Комбинированные схемы переработки медно-никелевых  руд применяются при наличие  в рудах значительных количеств  никеля и меди, обусловленных выделениями  сильномагнитных (моноклинных) разновидностей пирротина. Магнитная сепарация  может применяться для удаления крупных выделений пирротина  из дробленной руды, разделения исходного  питания флотации на магнитную и  немагнитную части, для переработки  каждой из которых могут быть созданы  наиболее оптимальные условия последующей  флотации[6].

На  фабриках «Фруд Стоби» и «Кларабелл»  удаляют до 70 % пирротина магнитной  сепарацией руды, измельченной до 15 % класса +0,2 мм. Немагнитную фракцию флотируют с получением коллективного медно-никелевого концентрата и концентрата контрольной флотации, который на фабрике «Кларабелл» объединяют с магнитным пирротиновым концентратом и перекачивают на фабрику «Коппер Клифф».

На фабрике «Коппер Клифф» сначала  удаляют магнитный моноклинный пирротин. После повторной магнитной сепарации и доизмельчения немагнитной фракции с целью раскрытия зерен халькопирита и пентландита проводят двухстадиальную флотацию: на 1-й стадии получают коллективный концентрат, а на 2-й, проводимой в известковой среде, — никелевый концентрат, удаляя пирротин с хвостами флотации. На фабрике «Фруд Стоби» имеется свой цикл удаления пирротина.

Во всех случаях комбинирование методов флотации и магнитной сепарации позволяет более эффективно решать проблемы комплексного использования медно-никелевых руд с получением или коллективных медно-никелевых

Рисунок 1.8 – принципиальные схемы обогащения на фабриках «Фруд Стоби», «Кларабел» и «Коппер Клифф»

 

 

концентратов с оптимальным  соотношением содержания меди и никеля в них или одноименных медных и никелевых концентратов или медных, никелевых и пирротиновых концентратов [6].

В качестве собирателей в цикле  коллективной флотации обычно применяют  амиловый или этиловый ксантогенат  калия, или их смеси с дитиофосфатом.

Разделение коллективного медно-никелевого концентрата ведут в сильнощелочной известковой среде (рН =11). Однако депрессирующее действие извести на пентландит оказывается не всегда достаточным для эффективного его отделения от сульфидов меди.Поэтому показатели селективной флотации сульфидов улучшаются при небольших добавках к извести других депрессоров. В последнее время при перечистке медного концентрата используют вместе с известью реагент подавитель никеля № 633 «Цианадамид», изготавливаемого на основе декстрина.

Если часть меди в концентрате  представлена кубанитом и талнахитом, депрессирующимися в сильнощелочной среде, то селективная флотация минералов  меди осуществляется в нейтральной  или слабокислой среде в присутствие  сульфата натрия ( до 700 г/т) после предварительной  аэрации в течении 20 мин. с целью  окисления и депрессии никельсодержащих сульфидов.

Полнота извлечения ценных компонентов  при переработке вкрапленных  медно-никелевых руд определяется не только извлечением сульфидов никеля и меди, но и полнотой извлечения никельсодержащего пирротина, с которым связана также иногда значительная часть сопутствующих металлов и элементов (кобальта, селена, теллура, металлов платиновой группы, серебра, золота и др.). Так, недоизвлечение 40—50 % пирротина на некоторых фабриках России приводит к потерям в хвостах флотации 4,7—5,5 % никеля, 0,9—1,3 % меди, 3,0—7,2 % металлов платиновой группы. Причинами недоизвлечения пирротина являются трудности переработки низкосортных никельсодержащих пирротиновых концентратов наряду с отсутствием эффективной технологии очистки их от примесей легкофлотируемых минералов породы. Применение для этих целей магнитной сепарации осложняется наличием немагнитных (гексагональных) разновидностей пирротина в рудах.

Весьма важным для последующей  технологии обогащения является снижение содержания мелочи в добываемых рудах, усреднение их состава или переработка  по сортам. На фабриках «Фруд Стоби» и «Кларабелл» перерабатывающих руды с повышенным содержанием глинистого материала, используют предварительную промывку руды на грохотах с последующим направлением песковой части шламов в гидроциклоны цикла измельчения [6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор и технико-экономическое обоснование технологической схемы

 

2.1 Вещественный состав медно-никелевых руд

 

Руда  месторождения «Талнах» по технологическим  свойствам делится на два типа:

- вкрапленные  медно-никелевые руды с содержанием  сульфидных минералов 5-6% при соотношении  меди и никеля менее 2:1;

-сплошные  богатые сульфидные медно-никелевые  руды с содержанием сульфидных  минералов более 70% [9].

Особенностью  минералогической характеристики руд  является сложность их состава и  разнообразие минеральных форм, переменное соотношение в них меди и никеля и пирротина, тонкое взаимное прорастание  и наличие нескольких кристаллических  модификаций одного и того же минерала.

Вкрапленные медно-никелевые руды Талнахского  месторождения в зависимости  от характера вкрапленности сульфидных минералов и состава вмещающих  пород по обогатимости делятся на три сорта[48]:

I – руды, характеризующиеся вкрапленностью:

 а)  в виде зерен сульфидных минералов  сросшихся между собой в агрегаты, размером до 1 мм и более (40-45% находящихся в руде сульфидов);

б) тонкие прожилки сульфидных минералов размером 0,02-0,03мм между зернами нерудных минералов (10-20% сульфидов);

II - руды, в которых преобладают следующие виды вкрапленности:

а) сульфидные минералы располагаются в промежутке между довольно крупными                    агрегатами нерудных минералов, а также  заполняют трещины в нерудных минералах (15-20% сульфидов);

б) тонкодисперсные  сульфиды размером 0,001-0,003мм, рассеянные по нерудным минералам (10-15% сульфидов);

III - труднообогатимые руды, из которых извлекается менее 50% никеля. В частности к ним относятся окисленные руды.

Минеральный состав сплошных сульфидных руд более  сложен. В них преобладают пирротин, халькопирит, пентландит, кубанит, талнахит, встречается миллерит. Основной никелевый  минерал – пентландит. Значительная часть пентландита связана с  пирротином и образует в нем эмульсионную вкрапленность.

Пирротин  является одним из наиболее распространенных минералов, определяющих в первую очередь  качество никелевого концентрата.

Главные медьсодержащие минералы представлены халькопиритом, кубанитом, талнахитом и в меньшей степени борнитом. Содержание и соотношение медных минералов и пирротина в руде определяют качество медного концентрата.

В зависимости  от преобладающего содержания того или  иного минерала в основных типах  сплошных сульфидных руд выделяют несколько  разновидностей, значительно влияющих на показатели обогащения. Наибольшее распространение получила пирротиновая разновидность (Ni:Cu=1:1). В кубанитовой разновидности соотношение Ni и Cu колеблется от1:3 до 1:10 (в среднем 1:5).

Никель  в рудах представлен двумя  формами пентландита: в виде самостоятельных  зерен преимущественно размером 0,01-0,08мм,находящихся между зернами  медных минералов и пирротина, в  виде продукта распада твердого раствора сульфидов (мельчайшие включения в  пирротине и других минералах).

Медь  в сплошных сульфидных рудах представлена халькопиритом, кубанитом, талнахитом и моихукитом.

Халькопирит в виде крупных самостоятельных  зерен содержит 30-34,5% меди, 30,5% железа и 35% серы. В зернах халькопирита присутствует тончайшая вкрапленность пирротина, пентландита-I (до 1см) и кубанита.

Талнахит  содержит до 37,15% меди, 29,1% железа и 33,3% серы. В нем вкраплены зерна пентландита-I и тонкие зерна пирротина с пентландитом-II.

Кубанит содержит 23,4% меди, 41,15% железа и 35,43% серы. Крупные зерна кубанита достигают  нескольких миллиметров, мелкие – до 0,01мм. Во всех зернах встречается тонкое прорастание пирротина и пентландита-II.

Моихукит  содержит до 35,91% меди.

Пирротин  представлен тремя разновидностями: гексагональный Fe₂₀S₂₁ (немагнитный), моноклинный Fe₇S₈ (магнитный) и троилит FeS (немагнитный).

Плотность руды талнахского месторождения 4,3-4,8 т/м³, коэффициент крепости 8-10, содержание влаги 3,5-5%[9].

Талнахское  месторождение уникально не только по запасам руд, но и по концентрации в них ценных компонентов. Особенность  состава руд данного месторождения  поставила перед обогатителями  исключительно сложную задачу по изысканию эффективных технологий их переработки. Запасы богатых медно-никелевых  руд Талнахского месторождения  более чем на 90% представлены минеральными разновидностями пирротинового  типа. Особенностью этого типа руд  является высокое содержание сульфидов  группы пирротина и чрезвычайно  тесное взаимопрорастание сульфидных минералов, затрудняющее их разделение традиционными методами обогащения даже при использовании современных  процессов и реагентов-модификаторов  нового поколения. Особенно тесная связь  отмечается между главным никелевым  минералом пентлантидом и пирротином, вплоть до твердого раствора, образующего  никеленосный пирротин. В рудах Талнахского  рудного узла пирротин представлен  двумя модификациями: гексагональной и моноклинной. При этом доля гексагонального  пирротина составляет приблизительно 80% от его общего содержания в руде. Преобладание гексагональной (слабомагнитной) модификации пирротина резко  отличает норильские руды от сульфидных медно-никелевых руд, перерабатываемых за рубежом. Другой важной отличительной  особенностью норильских пирротинов, которая, наряду с тончайшей ассоциацией  минеральных комплексов, существенно  осложнила выбор технологической  концепции переработки богатых  руд, явлются развитый изоморфизм и  высокое содержание металлов платиновой группы, представленных рассеянными формами, на 1-2 порядка превышающие содержание платиновых металлов в пирротинах зарубежных месторождений[48].

 

 

2.2 Обоснование технологической схемы

 

 

Вследствие тонкой вкрапленности сульфидов, как в сплошных, так и вкрапленных рудах, основным способом обогащения медно-никелевых руд является флотация, в процессе которой могут получать медные, никелевые, пирротиновые и никель-пирротиновые концентраты[6,7,9,11,20,22,42,44,45,48].

Для полиметаллических  руд можно применить три принципиальные схемы [6,7,9,22,44,46,47,48]:

- с прямой  селективной флотацией;

- с предварительной  коллективной флотацией;

- с фракционной  коллективной флотацией.

Главное различие между этими схемами  заключается в числе циклов, через  которые проходит основной поток  пульпы (содержащей пустую породу).

В схеме  с прямой селективной флотацией  хвосты выделяются в последнем цикле  обогащения, основной поток пульпы проходит все циклы.

В схемах с предварительной коллективной флотацией основной поток пульпы проходит только один цикл обогащения. Главной целью предварительной  коллективной флотации является удаление в хвосты пустой породы, по возможности  в крупном виде, в первом же цикле  обогащения.

В схеме  с фракционной коллективной флотацией  имеем возможность улучшить результаты обогащения руд, в которых флотационная активность отдельных разновидностей одного и того же минерала различна.

Схемы с  предварительной коллективной флотацией  имеют экономические преимущества по сравнению со схемами с прямой селективной флотацией. Эти преимущества заключаются в следующем:

1. Обычно при схемах с предварительной коллективной флотацией руда измельчается до крупности 45-55% -0,074мм и тонкому измельчению подвергается только коллективный концентрат, выход которого невелик, особенно в случае бедных руд. Тогда, как при схемах с прямой селективной флотацией, необходимо измельчение руды до 60-80% -0,074мм. Вследствие этого достигается экономия на измельчении.
2. Расход депрессоров и активаторов меньше.
3. Количество потребных флотационных машин меньше.

На основании вышеизложенного и ввиду того, что Талнахская обогатительная фабрика перерабатывает сплошные богатые медно-никелевые руды с соотношением меди и никеля больше двух, применяем прямую селективную схему флотации [6,7,9,11,20,22,42,44-48].

Принятая  нами схема флотационного обогащения медно-никелевых руд включает два  цикла медный и никелевый.

Характерное для медно-никелевых руд тонкое прорастание сульфидов меди и  никеля и наличие никеленосного  пирротина обычно не позволяет получать богатых никелевых концентратов, и содержание в них никеля редко  превышает 10%, в то время как медные концентраты удается получать с содержанием меди 20-25%, поэтому сначала флотируют халькопирит[6,7,9,11,20,22,44,45,48].