» » Обогащение полиметаллических руд
15.05.2015

Основным методом обогащения полиметаллических руд является флотация. Наиболее дешевые схемы обогащения полиметаллических крупновкрапленных руд, или руд, добываемых системами с повышенным коэффициентом разубоживания, — схемы с предварительным выделением пустой породы обогащением в тяжелых суспензиях. Особенно важную роль предварительное гравитационное обогащение может играть в том случае, если необходимо повысить производительность по руде без больших капитальных затрат на реконструкцию или расширение фабрики.
Например, на фабрике Межица (Югославия) содержание свинца в поступающих рудах упало почти вдвое, и для получения такого же количества концентратов для свинцового завода необходимо было производительность фабрики по руде повысить в два раза (с 1000 до 2000 г). Произведенные испытания и экономические подсчеты показатели, что наиболее целесообразно будет ввести предварительное обогащение руды в тяжелых суспензиях. На обогащение в суспензиях можно направлять материал от —50 мм до —3 мм и получать при этом хвосты с более низким содержанием свинца, чем флотационные (около 0,25—0,3%). Установка тяжелых суспензий поместилась в том же здании фабрики.
На фабрике Сулливан (Канада) обогащение в тяжелых суспензиях дало возможность без расширения, флотационной фабрики увеличить производительность обогатительной фабрики с 8500 т/сутки до 11 000 т. Установка в тяжелых суспензиях выделяет 24% всей руды при крупности 15% +25 мм и 94% +5 мм с меньшим содержанием металла, чем во флотационных хвостах. Тяжелая фракция от обогащения в тяжелых суспензинях вместе с мелкой фракцией измельчается и идет на флотацию.
Однако большинство полиметаллических руд обогащается непосредственно флотацией.
Принципиальная схема обогащения свинцово-цинковых руд, как медно-свинцово-циковых или медно-цинковых, включает циклы флотации свинцово-медной (коллективной), цинковой и пиритной. Свинцово-медный концентрат затем, разделяют на свинцовый и медный. Практически на каждой фабрике схемы отличаются теми или иными особенностями в зависимости от характера руды.
Наиболее высокие показатели получают при обогащении сульфидных свинцово-цинковых руд, не содержащих меди. Цинковая обманка в этих рудах не активирована и не флотирует с этиловым ксантатом. Поэтому галенит, обладающий высокой флотоактивностью, отделяется легко.
Основное условие получения хороших результатов при флотации таких руд — достаточная степень измельчения. К таким рудам в России относятся руды Содонского рудника (Мизурская фабрика); за границей — фабрика Трепча (Югославия), Пенд-Орей (США) и др. Показатели работы некоторых фабрик приведены в табл. 80.
Обогащение полиметаллических руд

В табл. 81 приведены обобщенные данные проф. Рея о расходе реагентов и качестве концентратов для данного типа руд.
Обогащение полиметаллических руд

Наиболее трудно обогатимыми являются свинцово-медно-цинково-пиритные руды, затронутые процессами окисления. В зависимости от содержания сульфидов в руде для обогащения этих руд также применяют два вида схем.
1. Схема коллективной флотации с последующей селективной флотацией при малом содержании сульфидов (не выше 25%). Эта схема тем выгоднее, чем меньше сульфидов и чем грубее необходим помол для отделения сульфидов от пустой породы при относительно тонком взаимном прорастании сульфидов (рис. 36).
2. Схема прямой селективной флотации. При этом может быть два варианта: четырехстадийная селективная флотация, когда последовательно из руды получают свинцовый, медный, цинковый и пиритный концентраты, и трехстадийная флотация, когда сначала ведут коллективную флотацию сульфидов свинца и меди, а затем цинковую и пиритную. Последний вид флотации наиболее распространен.
Обогащение полиметаллических руд

Основное условие успеха селективной флотации — это ведение процесса без всякого избытка реагентов или на так называемой «голодной норме». Для депрессии цинковой обманки в полиметаллических медьсодержащих рудах, как и при флотации медно-цинковых руд, необходимо применять депрессоры; цианид, цинковый купорос; при наличии растворимых солей меди добавляют в измельчение некоторое количество сернистого натрия, причем расход его может достигать 0,5—1,5 кг/т. Соду добавляют для связывания катионов кальция Ca2+ и поддержания щелочности в пределах pH=7,5/9.
Условия цинковой и пиритной флотации для этих руд те же, что и для руд других типов.
Коллективная флотация с последующей селекцией упрощает схему рудной флотации, так как вся масса руды проходит через флотомашину один раз, при прямой же селективной схеме — столько раз, сколько циклов флотации. Ho разделение коллективных концентратов труднее, чем разделение сульфидов при прямой селективной флотации, потому что в селективную флотацию поступают частицы всех минералов, покрытые собирателем и обладающие почти одинаковой флотируемостью.
Имеются два метода ведения коллективной флотации с последующей селекцией.
По первому методу коллективную флотацию ведут при возможно меньшем расходе собирателя и вспенивателя, т. е. при очень жестком контроле. На поверхности минеральных частиц образуется ненасыщенная пленка собирателя, которая с цинковой обманки и пирита относительно легко удаляется или действие ее парализуется при воздействии воды и депрессоров. Перед селективной флотацией коллективный концентрат сгущают и, если необходимо, доизмельчают с добавлением депрессоров, соды, цианида и цинкового купороса с небольшим добавлением сернистого натрия. Часть цианида добавляют перед сгущением. Цианид вытесняет собиратель с поверхности цинковой обманки; вытесненная часть собирателя со вспенивателем уходит со сливом. При доизмельчении концентрата происходит и механическое стирание собирателя с поверхности минеральных частиц. Если сгущение не производят, то перед направлением концентрата на доизмельчение в него добавляют активированный уголь, адсорбирующий избыток собирателя и вспенивателя. Если перед измельчением в мельнице проводят классификацию в гидроциклоне, то в них собиратель также стирается с поверхности минеральных частиц.
Второй метод, разработанный А.С. Коневым, заключается в том, что коллективную флотацию ведут с некоторым избытком собирателя и вспенивателя, чтобы обеспечить наиболее полное извлечение всех сульфидов. Для снятия пленки или десорбции собирателя с поверхности минеральных частиц перед селективной флотацией коллективный концентрат обрабатывают раствором сернистого натрия при энергичном перемешивании в контактном чане без засасывания воздуха. Количество сернистого натрия должно быть таково, чтобы полностью исчезла минерализация пены (чтобы пена стала «пустой»). Затем концентрат дают на классификацию; шламы направляют в сгуститель, со сливом которого уходит десорбированный собиратель и избыток вспенивателя и сернистого натрия. Пески подают на промывку во второй классификатор, чтобы более полно удалить избыток сернистого натрия и парализовать его депрессирующее действие на галенит и медные минералы. Песковую часть доизмельчают с добавлением депрессоров цианида и цинкового купороса.
Расход депрессоров на тонну концентрата в этой схеме очень высокий, но на тонну руды все же меньший чем при селективной флотации руды. Часть цинкового купороса расходуется на связывание оставшегося сернистого натрия в шламовой части, которую после сгустителя смешивают с песками и вместе с ними подают на флотацию. Селективная флотация при этом процессе идет более вяло и длительно, чем при обычном процессе селективной флотации. В некоторых случаях слив сгустителя получается грязным вследствие пептизации шламовых частиц сернистым натрием, что вызывает потери. .
Схема коллективной флотации с десорбцией сернистым натрием ввиду ее сложности более эффективна на фабрике большой производительности; для малых фабрик она мало пригодна.
Результаты флотации по двум рассмотренным методам могут быть одинаковыми, однако при работе на «голодной норме» реагентов, хотя и меньше их расход, требуется большая культура ведения процесса.
В качестве примера работы по схеме с десорбцией можно привести Лениногорскую фабрику, перерабатывающую вкрапленные бедные руды с содержанием 1% Pb, 0,16% Cu, 1,9% Zn.
Свинцовые концентраты содержат 50,5% Pb, 3.4% Cu, 12% Zn; цинковые концентраты 1,7% Pb, 54,3%) Zn; в медном концентрате 3,2% Pb, 14,7% Cu, 4,3% Zn. Извлечение в соответствующие концентраты составляет; 82% Pb, 32% Cu, 69% Zn. Хвосты коллективной флотации содержат 0,12% Pb, 0,02% Cu, 0,2% Zn. Потери в хвостах составляют соответственно 11,8; 17,3 и 14,3%.
B качестве примера работы по первому методу можно привести работу Керджалийской фабрики (Болгария).
Фабрика получает свинцовый концентрат с содержанием 70—72% Pb, 2,8—3,1% Zn, 0,95—1,2% Cu; медный концентрат с 15,5% Cu, 2,5%) Pb, 7—8% Zn; цинковый концентрат с 52—54% Zn, 0,85—1%) Pb, 0,65—0,7% Cu. Извлечение свинца составляет 92,5—95%, меди 39—44%, цинка 83—88%. Кроме того, получается пиритный концентрат с содержанием 40.5% S, 0,75—0,9% Pb, 0,5—0,7% Zn и 0.3% Cu. Хвосты коллективной флотации содержат 0,2% Pb, 0,3% Zn, 0,02—0,03% Cu. Показатели снижаются из-за наличия смешанных руд.
Некоторые результаты обогащения свинцово-цинковых полиметаллических руд см. в табл. 80.
Свинцово-цинковые руды России относительно тонко вкраплены, с более низким содержанием металлов и относительно высоким содержанием меди и пирита, частично охвачены процессами окисления. Тем не менее показатели обогащения примерно такие же, как и на заграничных фабриках. В табл. 82 приведены данные о расходе реагентов.
Сульфидные свинцовые и медные минералы — галенит и халькопирит — обладают примерно одинаковой флотируемостью в условиях отделения от сфалерита и пирита, поэтому они обычно флотируются вместе в коллективный свинцово-медный концентрат, который затем разделяют на свинцовый и медный. По данным американской практики, разделение коллективного концентрата на свинцовый и медный экономично, если отношение %Pb : %Сu 12 : 1. Если отношение содержания свинца к содержанию меди меньше двух и сульфиды не затронуты окислением, то депрессируют медные минералы цианидом и флотируют галенит. Расход цианида в среднем составляет 0,25 кг/г на каждый процент меди в коллективном концентрате. Например, при содержании меди в коллективном концентрате 16% расход цианида составляет 4 кг/т концентрата.
При наличии в руде золота оно при таком расходе цианида частично растворяется, поэтому его улавливают, осаждая активированным углем, который добавляют в хвосты свинцовой флотации, т. е. в медный концентрат перед направлением их в сгуститель. Растворяется также и медь до 0,35 кг/м3 раствора.
Чтобы избежать потерь меди и золота с раствором, целесообразнее применять цианистый комплекс цинка — смесь гидрата или окиси цинка с цианидом и известью — или перемешивать пульпу раздельно (по методу Еропкина): сначала с содой, затем с цинковым купоросом, затем C цианидом из расчета получения цианистого комплекса цинка.
При соотношении %Pb:%Cu≥2,5 применяют схемы с флотацией медных минералов и депрессией свинца.
В данное время за границей распространен метод депрессии свинца с применением SO2. На фабрике «Сан Франциско» в Мексике раствор сернистой кислоты добавляют прямо в насос, подающий коллективный концентрат во флотомашину; сюда же добавляют кипяченый раствор крахмала при pH пульпы, равном 6. Расход серы на получение сернистого газа 2 кг/т и кукурузного крахмала 0,3 кг/т. Примерный состав концентратов при этом методе дан в табл. 83.
Обогащение полиметаллических руд

А.С. Коневым предложено применять вместо SO2 и железного скрапа сернистокислый натрий, серную кислоту и железный купорос. Коллективный концентрат предварительно подвергают десорбции. Испытания дали положительные результаты.
Хроматный метод депрессии свинца применяют, если галенит слегка или частично окислен с поверхности. Расход депрессора составляет до 2 кг/г; флотацию ведут при pH около 8 при низкой температуре и без предварительного кондиционирования, однако в некоторых трудных случаях нагрев пульпы до 75° дает лучшую депрессию галенита.
На фабрике Касапалка (Бразилия) хроматным методом отделяют от галенита медные минералы; теннантит, энаргит, халькозин, ковеллин. Результаты получают на этом заводе положительные.
Успех флотации свинцово-цинковых окисленных руд, как и медных, зависит от характepa соединений свинца и их связи с пустой породой. Относительно хорошо флотируют церуссит, англезит, вульфенит (молибдат свинца) и ванадаты свинца; плохо флотируют крокоит, пироморфит (фосфат свинца), миметизит (арсенат свинца), ярозит и другие соединения, связанные с гидроокислами железа. Руды с высоким содержанием порошковатых гидроокислов железа не обогащаются флотацией, как и руды, в которых свинец связан с гидроокислами марганца и других металлов, и пригодны лишь для пирометаллургической переработки.
Руды, в которых окислов железа мало и пустая порода в основном карбонаты кальция или силикаты, обогащаются относительно хорошо по схеме: измельчение — сульфидизация — флотация высшими ксантатами с добавлением вспенивателя.
Окисленные цинковые минералы при отсутствии гидроокислов железа в руде флотируют двумя методами;
1) сульфидизация при нагреве до 40—70°, активация медным купоросом и флотация амиловым ксантатом;
2) сульфидизация при обычной температуре и флотация катионами собирателями — аминами.
Свинцовые концентраты при флотации окисленных руд получают с содержанием до 65% Pb и извлечением до 80% в зависимости от содержания свинца в руде. Цинковые концентраты содержат до 40% цинка, а после прокаливания — до 50—55% при извлечении цинка около 50— 60%. Если в руде имеются охристые тонкие шламы, то предварительное обесшламливание улучшает результаты флотации.
Как процесс сульфидизации, так и процесс флотации сульфидизированных минералов свинца и цинка (то же и меди) лучше идет при более низких значениях pH — в слабо щелочной среде рН=9,5.
Так как сернистый натрий создает сильно щелочную среду, для сульфидизации лучше применять гидросульфид натрия (NaHS) или понижать pH серной кислотой. Вместо сернистого натрия иногда, например на итальянских фабриках, применяют сульфид бария.
В качестве примера можно привести фабрику Буггери (Северная Африка), перерабатывающую окисленную руду с содержанием 1.66% Pb (церуссит) и 13,0% Zn (каламин). Свинцовые концентраты содержат 63% Pb и 9,9% Zn при извлечении 73,3% Pb. Цинковые концентраты содержат 1,54% Pb и 40,5% Zn при извлечении 86,4% Zn. После обжига содержание цинка в цинковых концентратах повышается.
Смешанные свинцово-цинковые руды, в которых свинец частично находится в виде галенита, а частично в виде церуссита, англезита и др., флотируют как окисленную руду, т. е. добавляют в слив классификатора сернистый натрий и после исчезновения избытка ионов S2-флотируют сульфиды и окисленные свинцовые минералы. Если количество галенита значительно, а окисленных свинцовых минералов меньше, то можно сначала флотировать галенит высшими ксантатами, а затем после добавления сернистого натрия флотировать окисленные соединения свинца.
Если руда очень тонковкрапленная, как например, руда Миргалимсайского месторождения, то измельчение и флотацию ведут в несколько стадий, чтобы уменьшить влияние переизмельчения. На Миргалимсайской фабрике с одностадийного измельчения и флотации перешли на двухстадийное и намечен переход на трехстадийное измельчение и флотацию в результате испытаний, проведенных Уралмеханобром.
При введении двухстадийного измельчения и флотации извлечение свинца повысилось примерно на 5% в результате более тонкого помола. Бедный концентрат второй стадии перечищают в отдельном цикле с получением более бедных концентратов, чем в первой стадии. Общие концентраты содержат около 35% Pb и (повышенное содержание барита, магния (доломитизированные известняки) и пирита. Испытания, проведенные Гинцветметом, показали возможность получать более богатые (более 50% Pb) концентраты при использовании в перечистках цианистого натрия.