Флотационное обогащение медно-никелевой руды

В медном цикле принимаем две операции основной медной флотации, две операции контрольной медной флотации и три операции перечистной медной флотации.

В результате основной флотации обычно не удается  получить кондиционный концентрат и  отвальные хвосты из-за близости флотационных свойств разделяемых минералов, недостаточного раскрытия их сростков, совершенства флотационных аппаратов и технологий.

Хвосты  основной флотации направляются на контрольную  флотацию с целью доизвлечения ценного  компонента и получения бедных по содержанию хвостов.

Концентрат  первой контрольной медной флотации крупностью 72% класса -0,045мм подвергается измельчению до крупности 80-95% класса -0,045мм с последующей классификацией с целью раскрытия сростков. Классификация необходима для контроля крупности измельченного продукта. Слив классификатора направляется на вторую основную медную флотацию с целью флотации раскрытых сростков медных минералов.

Полученный  некондиционный концентрат направляется на перечистные операции с целью  повышения его качества до необходимого по содержанию основных компонентов и загрязняющих примесей.

Хвосты  второй основной флотации отправляются на вторую контрольную флотацию с  целью получения еще более  бедных хвостов по меди.

Хвосты  контрольной флотации бедные по меди отправляются в цикл никелевой флотации.

В цикле никелевой флотации принимаем одну операцию основной никелевой флотации, одну операцию контрольной никелевой флотации и 2 операции перечистной никелевой флотации.

В основной флотации происходит максимальное извлечение никеля в концентрат. Но так как  хвосты основной флотации содержат еще  довольно большое количество никеля, то они поступают на операцию контрольной  никелевой флотации с целью доизвлечения никеля и уменьшения потерь никеля с хвостами.

Концентрат основной флотации идет на перечистную никелевую флотацию с целью доведения концентрата до требуемого качества по содержанию никеля и загрязняющих примесей.

Требования  к никелевым и медным концентратам определяется в каждом конкретном случае в зависимости от соотношения  металлов, их общего содержания, состава  породообразующих минералов, наличия сопутствующих компонентов.

Конечным  продуктом фабрики является медный концентрат марки КМ3 (ОСТ 48-77-74) [9] и никелевый концентрат, так как технические условия на никелевые концентраты не существуют, то содержание никеля в концентрате принимаем с фабрики аналога 10,5% [9].

За основу принят реагентный режим действующей  Талнахской обогатительной фабрики  и была проанализирована научная  литература по новым перспективным  реагентам [6,7,9,25-27,31,35,43,48] поэтому принимаем следующие реагенты:

В цикле  медной флотации:; сульфит натрия; СЭЦ и ЭСЦ; бисульфат кальция.

В цикле  никелевой флотации медный купорос  и бутиловый ксантогенат калия.

Новые реагенты: собиратель в цикле медной флотации SF – 239, и вспениватель ФРИМ – 2ПМ.

В медном цикле в качестве реагента-собирателя применяем новый эффективный  собиратель SF – 239, который представляет собой смесь трис(пропенил)фосфинооксидов, специально разработанный для флотации медно-никелевых руд. Использование реагента  SF – 239 в качестве собирателя взамен бутилового ксантогената позволяет увеличить извлечение меди  в концентрат на 1,82% потери никеля с хвостами на 0,55%. Отношение меди к никелю (медное отношение) в бедном концентрате по сравнению с базовым возросло с 12,75 до 16,03, что показывает о повышении селективности медной флотации [35].

В качестве вспенивателя принимаем реагент ФРИМ – 2ПМ, который представляет собой смесь спиртов нормального и изостроения. Реагент был испытан на медно-никелевых рудах и по селективности не уступает МИБК, причем  дает повышение извлечения меди в концентрат до 0,32% и имеет меньший расход, чем применяемый МИБК вместо 20 г/т до 10 – 15 г/т, что делает его более предпочтительным [27].

Реагентный  режим проектируемой фабрики  представлен в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2  – Реагентный режим

Операция	Реагенты	Расход, г/т
Медная флотация	Сульфит натрия СЭЦ и ЭСЦ Бисульфат кальция SF – 239 ФРИМ – 2ПМ	до 700 150 – 400 100 – 200 50 – 100 15
Никелевая флотация	Ксантогенат калия бутиловый Медный купорос	100 – 200   До 50

 

Готовый флотационный никелевый концентрат направляется гидротранспортом в цех  обезвоживания а дальше на никелевый завод расположенный в 2 км от фабрики.

Медный  концентрат гидротранспортом подается в цех обезвоживания и дальше идет в цех медеплавильного завода, расположенного в 7 км от фабрики. В данной схеме обезвоживание связано с технологией металлургической переработки. Металлургическая переработка на ГМК «Норильский никель» представлена пирометаллургическими процессами (плавка на штейн, плавка на шлак, плавка на файнштейн, плавка Ванюкова) и концентраты должны содержать влаги не более 10 – 8%. Поэтому для обезвоживания применяем схему, которая включает сгущение, фильтрование и сушку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет качественно-количественной схемы

3.1 Расчет принципиальной схемы

 

Для расчета качественно-количественной схемы обогащения медно-никелевых  руд Талнахского месторождения  необходимо произвести расчет принципиальной схемы обогащения(рис. 3.1). Для расчета принципиальной схемы обогащения всю схему разбиваем на два цикла (медный и никелевый) и далее производим расчет этих циклов, принимая значения содержания и извлечения в одноименных продуктах.

Определение необходимого и достаточного числа исходных показателей для  расчета схемы Талнахского месторождения по формуле (3.1):

N=с·(1+n_р-а_р)-1,       (3.1)

где N – общее число исходных показателей;

с – число расчетных компонентов;

n_р=4 – число продуктов разделения;

а_р=2 – число циклов разделения.

Из технологической схемы переработки  руды

с=3 (число расчетных компонентов).

N=3·(1+5-2)-1=11

Определение необходимого и достаточного числа исходных показателей, относящихся  к продуктам обработки, рассчитано по формуле (3.2):

N_n=с·(n_р-а_р)        (3.2)

N_n=3·(5-2)=9

Определение числа исходных показателей относящихся  к руде (N_р):

N_р= N- N_п        (3.3)

N_р= 11-9=2

Определение максимально возможного числа показателей  извлечения, задаваемых по схеме для  расчета продуктов обработки  по формуле (3.4):

     N_изв.max=n_р-а_р      (3.4)

N_изв.max=5-2=3

Число показателей содержания в  продуктах обработки определено по формуле (3.5):

N_b= N_n-N_изв.max       (3.5)

    N_b=9-3=6  

Исходные данные для расчета:

- содержание меди в исходной  руде 3,3 %;

- содержание никеля в исходной  руде 3,0 %;

- производительность обогатительной  фабрики по руде 5000 т/сут.

Принятые показатели для расчета:

- содержание меди в медном  концентрате 25,3 %;

- извлечение меди в медный  концентрат 42,4 %;

-содержание никеля в медном  концентрате 2,7%;

-содержание никеля в никелевом концентрате 10,3 %;

-извлечение никеля в никелевый  концентрат 66,0%;

-содержание меди в никелевом  концентрате 4,7%.

-содержание никеля в пром. продукте 1,23%

-извлечение никеля в пром. продукт  27,8%

-содержание меди в пром. продукте 1,3%

 

 

При расчете значений выходов, содержаний и извлечений пользуемся следующими формулами:

             (3.6)

100·α= γ_к·β_к+γ_хв·β_хв,                                 (3.7)

100=    (3.8)

где γ – выход продукта;

β – содержание металла в продукте;

ε – извлечение металла в продукт;

α – содержание в исходной руде.

 

Таблица 3.1 – Баланс металлов

Продукты	Выход, %	Содержание, %		Количество металла		Извлечение, %
		Cu	Ni	Cu	Ni	Cu	Ni
Cu к-т	5,36	25,30	2,70	136,61	14,47	42,40	4,82
Ni к-т	19,22	4,70	10,30	90,33	198,00	28,20	66,00
Пром. продукт	67,80	1,30	1,23	88,14	83,40	27,54	27,80
Хвосты	7,62	0,65	0,54	4,92	4,13	1,86	1,36
Исходная руда	100,00	3,20	3,00	320,00	300,00	100,00	100,00

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 –Принципиальная схема обогащения

 

 

На Талнахской обогатительной фабрике получают медный и никелевый концентрат. Технические  условия на медный концентрат приведены  в таблице 3.2, на никелевый концентрат технические условия не предусмотрены.

 

Таблица 3.2 – Технические требования к медному концентрату(ОСТ 48-77-74)[9].

Концентрат	Марка	Содержание, %
		меди, не менее	цинка, не более	свинца, не более
Медный	КМ 0	40	2	2,5
Медный	КМ 1	35	2	3
Медный	КМ 2	30	3	4,5
Медный	КМ 3	25	5	5
Медный	КМ 4	23	9	7
Медный	КМ 5	20	10	8

 

 

 

 

2. Расчет выходов и массы продуктов

 

3.2.1. Медный цикл

 

Расчёт выходов  и веса продуктов осуществляется на ЭВМ с помощью программы  SYSTEM в следующей последовательности:

1. Осуществляем разбивку схемы на 2 цикла: медный и никелевый;
2. Нумеруем продукты обогащения;
3. Составляем уравнения выходов;
4. Составляем матрицу коэффициентов неизвестных.

 

 

 

 

Рисунок 3.2 – Схема медного цикла.

 

Уравнения цикла медной флотации:

1. x₁₅ – x₁₂ – x₈ – x₁=0
2. β₁₅ γ ₁₅ – β₁₂ γ ₁₂ – β₈ γ ₈– β₁ γ ₁=0
3. x₃ – x₂ – x₁=0
4. β₃ γ ₃– β₂ γ ₂– β₁ γ ₁=0
5. x₆+ x₂ – x₄ – x₃=0
6. β₆ γ ₆ + β₂ γ ₂ – β₄ γ ₄ – β₃ γ ₃=0
7. x₉ + x₄ +х₁₄ – x₆– x₅=0
8. β₉ γ ₉ + β₄ γ ₄+ β₁₄ γ ₁₄ – β₆ γ ₆ – β₅ γ ₅=0
9. x₁₀ – x₇ – x₈=0
10. β₁₀γ ₁₀ – β₇ γ ₇ – β₈ γ₈ =0
11. х₁₁ + х₅ + х₇ – х₉ – х₁₀=0
12. β₁₁ γ ₁₁ + β₅ γ₅ + β₇ γ ₇ – β₉ γ ₉ – β₁₀ γ ₁₀=0
13. x₁₃ – x₁₁ – x₁₂ =0
14. β₁₃γ ₁₃ – β₁₁ γ ₁₁ – β₁₂ γ₁₂ =0
15. x₁₅=100

Матрицу коэффициентов неизвестных  приводим в виде таблицы 3.3

Таблица 3.3– Матрица коэффициентов (медный цикл)

№	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	Х7	Х8	Х9	Х10	Х11	Х12	Х13	Х14	Х15	В
1	-1							-1				-1			1	0
2	-25,3							-1,56				-1,96			3,2	0
3	-1	-1	1													0
4	-25,3	-20,6	24,3													0
5		1	-1	-1		1										0
6		20,6	-24,3	-18												0
7				1	-1	-1			1					1		0
8				18	-12,3	-23,5			20,5					21,45		0
9							-1	-1		1						0
10							-10,8	-1,56		6,02						0
11					1		1		-1	-1	1					0
12					12,3		10,8		-20,5	-6,02	13,9					0
13											-1	-1	1			0
14											-13,9	-1,96	2,36			0
15															1	100