обогащать окисленные медные руды

Процессы обогащения для окисленные медные руды а смешанные медно-кислотно-серные руды можно разделить на две основные категории: флотационная и химическая обогатительная обработка. Флотационная обработка, в свою очередь, подразделяется на прямую флотацию, сульфидационно-флотационную обработку и сегрегационную флотацию.

(1) Флотация

① Флотация с сульфидированием

а. Традиционная сульфидирующая флотация
Данный метод предполагает сначала сульфидирование окисленных медных минералов с помощью сульфида натрия или других сульфидирующих агентов (таких как гидросульфид натрия), а затем использование высококачественных ксантатов в качестве собирателей при флотации. В процессе сульфидирования чем ниже pH пульпы, тем быстрее протекает процесс сульфидирования. Однако сульфидирующие агенты, такие как сульфид натрия, легко окисляются и имеют короткое время реакции. Поэтому при использовании сульфидирования для флотации окисленных медных руд лучше всего добавлять сульфидирующий агент поэтапно. Сульфат аммония и сульфат алюминия способствуют сульфидированию окисленных минералов; поэтому добавление этих двух реагентов во время флотации с сульфидированием может значительно улучшить эффект флотации. Минералы оксидов меди, поддающиеся сульфидированию, — это в основном карбонаты меди, такие как малахит и азурит; их также можно использовать для флотации куприта. Однако хризоколла без специальной предварительной обработки демонстрирует низкую эффективность сульфидирования или может вообще не поддаваться сульфидированию.

б. Флотация с гидротермальным сульфидированием: Данный метод фактически представляет собой усовершенствованную версию традиционной сульфидационной флотации. Суть метода заключается в том, чтобы обеспечить химическую реакцию серы с минералами оксида меди в условиях высокой температуры и давления, в результате чего образуются стабильные и легко обогащаемые искусственные сульфиды меди. Затем они извлекаются методом флотации в теплой воде. Особенностью данного метода является усиленная предварительная обработка руды — предварительная сульфидация.

Принцип этого метода заключается в следующем: когда температура суспензии, содержащей сульфидирующий агент, поднимается до определенного уровня, элементарная сера в результате собственной окислительно-восстановительной реакции образует ион S²⁻, который попадает в раствор. При контакте иона S²⁻ с минералами оксида меди происходит химическая реакция, в результате которой образуются минералы сульфида меди. Окислительно-восстановительная реакция элементарной серы в водном растворе имеет следующий вид: 4S + 4H₂O → 3S²⁻ + SO₄²⁻ + 8H⁺. Реакция сульфидирования сначала протекает на поверхности минералов оксида меди, а затем постепенно проникает внутрь частиц минерала. Например, реакция сульфидирования малахита выглядит следующим образом: Cu(OH)₂·CuCO₃ + 8S + 2H₂O → 6CuS + 2H₂SO₄ + 3H₂CO₃. В процессе сульфидирования горячей водой температура сульфидирования, размер частиц руды, содержание серы и время сульфидирования в той или иной степени влияют на степень превращения оксид меди.

Основными недостатками данного метода являются высокие температурные требования, высокий расход топлива и длительное время сульфидирования. Поэтому снижение температуры сульфидирования и сокращение времени сульфидирования являются необходимыми условиями для широкого применения этого метода в промышленности. Китайская академия наук добилась значительного прогресса в этой области. Учёные применили технологию фазового переноса катализа для ускорения реакции диспропорционирования элементарной серы, что позволило значительно снизить температуру сульфидирования и сократить время гидротермального сульфидирования. ② Метод флотации с использованием жирных кислот. Также известный как прямая флотация, метод флотации с использованием жирных кислот применяет жирные кислоты и их мыла в качестве собирателей. Как правило, добавляются ингибиторы пустой породы, такие как жидкое стекло и фосфаты, а также кондиционеры целлюлозы, например карбонат натрия.

Жирные кислоты и их мыла отлично подходят для флотации малахита и азурита. Эксперименты по флотации малахита с использованием жирных кислот с различными углеводородными цепями показывают, что при достаточно большой длине углеводородной цепи способность жирной кислоты к извлечению малахита оказывается весьма высокой. В определённом диапазоне способность реагента к выделению напрямую пропорциональна его количеству. В производственной практике чаще всего используются смеси насыщенных или ненасыщенных карбоновых кислот с длиной цепи от C10 до C₂O. Данный метод подходит только для руд оксидов меди, в которых пустая порода не содержит карбонатов. Если пустая порода содержит большое количество железо- и марганцесодержащих минералов, показатели ухудшаются; кроме того, шлам также деактивирует жирные кислоты, что ограничивает применение данного метода.

130 > Вопросы и ответы о технологиях обогащения металлических и неметаллических руд ③ Аминная флотация: Флотация с использованием аминов в качестве собирателей является распространенным методом переработки руд оксидов цветных металлов (руд оксидов меди, свинца и цинка), подходящим для переработки малахита, азурита и руд хлорида меди.

Амины являются эффективными связывающими веществами для руд оксида меди, однако их селективность низкая, и они также связывают большое количество пустой породы. Поэтому при аминном процессе часто требуется предварительное удаление шлама. Однако в случае глинистых руд оксида меди предварительное удаление шлама может привести к потерям меди. Поэтому ключевым моментом в аминовом процессе является поиск эффективных средств для удаления шлама из пустой породы. В настоящее время к числу эффективных средств для удаления шлама из пустой породы относятся: порошок морских водорослей, сульфонат лигнина или сульфонат целлюлозно-лигнинового комплекса, а также полиакриловая кислота.

④ Эмульсионная флотация: Минералы оксида меди Сначала они подвергаются сульфидированию, затем к ним добавляются комплексообразователи меди для создания стабильной олеофильной поверхности минералов. Затем на поверхность минералов наносится нейтральная масляная эмульсия, что придает им сильные гидрофобные свойства и способствует всплыванию, позволяя минералам прочно прилипать к пузырькам воздуха и всплывать на поверхность.

Суть эмульсионной флотации включает три аспекта: во-первых, использование селективных органических комплексообразователей меди для образования стабильной олеофильной пленки на поверхности минерала. К комплексообразователям меди относятся бензотриазол-толуилтриазол, меркаптобензотиазол и дифенилгуанидин. Во-вторых, добавление неполярных масляных эмульсий для улучшения адгезии между минералами и пузырьками воздуха. К неполярным масляным эмульгаторам относятся бензин, керосин и дизельное топливо. В-третьих, использование селективных ингибиторов, таких как акриловые полимеры и силикат натрия.

⑤ Метод флотации с использованием хелатирующего агента и нейтрального масла: в случае трудноизвлекаемых оксидных медных руд (таких как хризоколла) вышеупомянутые методы флотации характеризуются слабой селективностью и низкими коэффициентами извлечения. Для эффективного извлечения трудноизвлекаемых оксидных медных руд необходимо найти коллекторы с высокой селективностью. Поэтому был предложен метод флотации с использованием хелатирующих агентов и нейтрального масла.

Данный метод предполагает использование коллектора, состоящего из хелатирующего агента и нейтрального масла. Результаты исследований показывают, что использование хелатирующих агентов в качестве коллекторов не только обеспечивает высокую селективность и эффективность сбора, но и гарантирует высокий индекс разделения при одновременном снижении расхода реагентов. Кроме того, хелатирующие агенты обладают селективным ингибирующим действием. Однако из-за высокой стоимости хелатирующих агентов их продвижение и применение в производстве несколько ограничены. В настоящее время в качестве хелатообразующих агентов используются, в частности, октилзамещенные основные красители, такие как малахитовый зеленый, октилоксим калия, бензотриазол, эмульгаторы на основе нейтрального масла, N-замещенные диацетаты иминов, полиамины и конденсаты органогалогенидов.

(2) Метод химической обогащения. Хотя для переработки труднообрабатываемых окисленных медных руд и смешанных окисленно-сульфидных медных руд часто используется флотация, результаты флотации многих окисленных медных руд оставляют желать лучшего. Некоторые окисленные медные руды характеризуются высоким содержанием связанной меди, мелким размером частиц и высоким содержанием глины, что затрудняет флотацию. В последние годы химическая обогатительная обработка (гидрометаллургия) или комбинированные процессы переработки окисленных медных руд, особенно тугоплавких окисленных медных руд, дают отличные результаты, демонстрируя высокую жизнеспособность. Эти процессы обладают такими преимуществами, как простота технологической схемы, низкие инвестиции, низкое энергопотребление, минимальное загрязнение окружающей среды и низкие производственные затраты, что делает их актуальной темой исследований в области переработки окисленных медных руд и обеспечивает их широкое применение в производстве медной промышленности.

Процесс выщелачивания медной руды в основном представляет собой кислотное выщелачивание, при котором в качестве выщелачивающего агента обычно используется разбавленная серная кислота. Данный процесс подходит для руд, содержащих преимущественно кислую пустую породу, и широко применяется для извлечения меди из низкосортных, открытых и остаточных руд. В настоящее время на долю меди, производимой по технологии SX-EW (кислотное выщелачивание — экстракция — электролиз), приходится примерно 22% мирового производства меди. Помимо кислотного выщелачивания, всё большее внимание уделяется аммиачному выщелачиванию; этот процесс подходит для окисленные медные руды содержащие большое количество щелочной пустой породы и глины. При аммиачном выщелачивании в качестве аммиачных выщелачивающих агентов обычно добавляют (NH₄)₂CO₃ или (NH₄)₂SO₄.