استخلاص الكبريت من مخلفات النحاس

أ. منجم النحاس في ووشان

منجم ووشان للنحاس هو رواسب من نوع البيريت عالية الكبريت، حيث يبلغ متوسط محتوى الكبريت في الخام الأولي أكثر من 25%. وتقوم محطة التخصيب بمعالجة الخام الذي ينتقل من منطقة التخصيب الثانوية إلى المنطقة الأولية. تتكون معادن النحاس في الخام بشكل أساسي من كبريتيدات النحاس الثانوية مثل الديجينيت والكالكوسيت (حوالي 55%–60%). هذه المعادن النحاسية الثانوية معرضة للطحن المفرط والأكسدة، مما ينتج عنه أيونات نحاسية تعمل على تنشيط البيريت بقوة. وعلى الرغم من إجراء عملية الغسل، فإن معدل إزالة أيونات النحاس لا يتجاوز عمومًا حوالي 50%؛ أما الباقي فيدخل إلى دائرة الطحن مع الخام المغسول واللب، مما يتسبب في صعوبات كبيرة في فصل النحاس عن الكبريت ويؤثر بشكل مباشر على أداء عملية التخصيب. في التصميم والإنتاج الأصليين، تم اعتماد عملية لتثبيط الكبريت وتعويم النحاس. ولثني البيريت الذي تنشطه أيونات النحاس وضمان درجة تركيز النحاس الذي يتم تعويمه بشكل تفضيلي، تُضاف 15 كجم/طن من الجير أثناء الطحن، مما يرفع الرقم الهيدروجيني لعملية التعويم الأولي للنحاس إلى 12. تحت تأثير القلوية القوية وارتفاع نسبة الكالسيوم، يتم تثبيط البيريت بشدة (كما تتأثر معادن النحاس ذات القابلية الضعيفة للطفو بدرجات متفاوتة). علاوة على ذلك، فإن انخفاض كفاءة التهوية والتحريك في آلة التعويم من النوع A يجعل من الصعب استرداد الجسيمات الأكثر خشونة، والتي تُفقد في المخلفات. ونتيجة لذلك، فإن مؤشرات فصل النحاس والكبريت ليست عالية، ولا تزال مخلفات التعويم تحتوي على كبريت بنسبة تتراوح بين 22% و26%.

بناءً على ظروف الموقع، ومن خلال الاختبارات المختبرية، واختيار المعدات، والاختبارات الصناعية، والممارسات الإنتاجية، تم اعتماد عملية الفصل بالجاذبية لاستخلاص البيريت من مخلفات التعويم. وتتمثل عملية الإنتاج فيما يلي: يتم سحب اللب من خلية التعويم الأخيرة في دائرة تعويم الكبريت، ويتم غربلة رقائق الخشب، ثم يتم ضخ اللب بواسطة مضخة وارمان رقم 3 إلى موزع لب ثابت، والذي يقوم بدوره بتوزيع اللب بالتساوي عبر موزع دوار إلى 20 جهاز تركيز حلزوني. تتدفق مخلفات الجاذبية بفعل الجاذبية إلى نظام أخذ عينات المخلفات ونقلها؛ ويتم ضخ مركزات الكبريت بواسطة مضخة مبطنة بالمطاط رقم 2 إلى نظام أخذ عينات مركزات الكبريت وتجفيفها التابع لخط الإنتاج الرئيسي؛ وتُعاد المواد المتوسطة إلى مضخة وارمان رقم 3. وقد دخل نظام استخلاص الكبريت بالجاذبية حيز التشغيل رسمياً في يونيو 1989، حيث يستخلص ما بين 16,000 و17,000 طن من مركزات الكبريت سنوياً من مخلفات الكبريت الناتجة عن عملية التعويم، مما أدى إلى زيادة معدل استخلاص الكبريت الإجمالي بنسبة تتراوح بين 6.23 و12.24 نقطة مئوية.

ب. منجم نحاس في تشينغهاي

يُعد منجم النحاس الواقع في مقاطعة ماكين، بمحافظة غولوغ التبتية ذاتية الحكم، بمقاطعة تشينغهاي، رواسب كبريتيدية معقدة متعددة المعادن تم اكتشافها في منتصف إلى أواخر الستينيات. ويحتوي على عناصر قيّمة متنوعة مثل النحاس والكوبالت والزنك والحديد والكبريت والذهب والفضة. ويتميز هذا الرواسب بحجمه الكبير، ويُصنف على أنه جسم خام كبير الحجم. كان التصميم الأصلي للمنجم يقتصر على استخراج معادن النحاس فقط، لذا لا تزال المخلفات تحتوي على العديد من العناصر القيمة. وكشفت دراسة علم المعادن العملية للمخلفات عن وجود نسبة عالية من الكبريت والحديد يمكن استخلاصها بشكل شامل. ويرد التحليل الكيميائي متعدد العناصر وتحليل التركيب المعدني لعينة المخلفات في الجدولين 4-39 و4-40.

من أجل الاستفادة الكاملة من الموارد وتقليل تصريف المخلفات، أُجريت اختبارات تعويم مباشرة على المخلفات في ظروف حمضية ضعيفة وقلوية ضعيفة على حد سواء. وبعد دراسة شاملة، تم اعتماد عملية تعويم قلوية ضعيفة في مرحلة الإنتاج لاستخلاص معادن الكبريت والحديد من المخلفات. وتظهر مخطط تدفق العملية في الشكل 4-25.

الجدول 4-39: نتائج التحليل الكيميائي متعدد العناصر لمخلفات التعدين (النسبة الكتلية / %)

الجدول 4-40: التركيب المعدني والمحتوى النسبي (%)

الشكل 4-25: مخطط تدفق العملية لاستخلاص الكبريت والحديد من المخلفات

الشكل 4-25: مخطط تدفق عملية التعويم القلوي الضعيف

تُظهر الممارسات الإنتاجية أن استخدام عملية التعويم القلوي لاستخلاص معادن الكبريت والحديد من مخلفات النحاس في هذا المنجم أمر ممكن تمامًا، وقد تم الحصول على مركزات عالية الجودة من الكبريت والحديد. وترد مؤشرات الإنتاج في الجدول 4-41.

الجدول 4-41: متوسط مؤشرات إنتاج عملية التعويم القلوية الضعيفة (بالنسبة المئوية)