7.2.4 Обогащение Окисленные медные руды
Запасы окисленной медной руды невелики, как правило, они расположены на участке окисления в верхней части месторождения, а физико-химические условия, в которых они находятся, чрезвычайно сложны, поэтому и свойства руды также чрезвычайно сложны. В последние годы разделение окисленных медных руд постепенно развивается в направлении тугоплавких окисленных медных руд с низким содержанием, высокой степенью зашлакованности и высокой степенью окисления.
7.2.4.1 Плавучесть окисленных медных минералов
Малахит (Cu₂(OH)₂CO₃) содержит 57,5% Cu и обладает хорошей плавучестью. Он может быть непосредственно собран жирными кислотами (такими как олеиновая кислота и т.д.) и их мылами или гидроксамовой кислотой. Малахит также можно обрабатывать сульфидизационной флотацией, при которой минерал активируется сульфидом натрия, а затем собирается высокосортным ксантатом. Добавление сульфата аммония может способствовать сульфидированию.
Куприт (Cu₂O) содержит 88,8% Cu и обладает плавучестью, сходной с плавучестью малахита.
Азурит (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) содержит 55,3% Cu и имеет схожую с малахитом плавучесть. Единственное различие заключается в том, что он обладает лучшей, чем малахит, плавучестью, когда его собирают жирные кислоты и их мыла, но требует более длительного времени активации при сульфидизационной флотации.
Хризоколла ((Cu,Al)₂H₂Si₂O₅(OH)₄-nH₂O) содержит 36,2% Cu и обладает плохой плавучестью из-за своей сильно гидрофильной поверхности. Основная причина заключается в том, что они являются коллоидными минералами с нестабильным составом и не всегда встречаются. Адсорбционная пленка коллектора может образовываться только в порах поверхности минерала и является весьма нестабильной.
Пентагидрат медного купороса (CuSO₄-5H₂O) и атакамит (Cu₂(OH)₃Cl) являются растворимыми минералами, легко растворяются в пульпе и полностью теряются в хвостах при флотации. Растворение этих минералов может увеличить концентрацию ионов меди в пульпе и нарушить селективность процесса флотации, увеличивая расход реагентов.
Брошанит (CuSO₄-3Cu(OH)₂) обладает низкой растворимостью и трудно всплывает, теряясь в хвостах.
Флотация является первым выбором для обогащения окисленной медной руды, в которой различные флотационные реагенты являются ключевыми. Поскольку плавучесть большинства окисленных минералов, как правило, плохая, трудно добиться хороших результатов прямой флотацией. Тогда используется сернистая флотация. Однако флотация некоторых минералов, таких как азурит, атакамит и хризоколла, не дает удовлетворительных результатов. Для минералов, которые не могут быть извлечены одной флотацией, в основном используется сочетание химического обогащения и флотации. Однако этот метод приводит к сильному загрязнению окружающей среды и высокому потреблению энергии, поэтому его развитие ограничено.
Методы обогащения окисленной медной руды описаны следующим образом:
(1) Флотация с использованием ксантата в качестве коллектора
В этом методе для активации окисленных минералов используется сульфид натрия или другие сульфурирующие агенты (например, гидросульфид натрия), а ксантатные собиратели отличаются высоким качеством. Этот метод применяется к карбонатам меди, таким как малахит, азурит, и т.д., или куприт. Хризоколла трудно поддается сероочистке без предварительной обработки.
(2) Прямая флотация с использованием жирной кислоты в качестве собирателя
При использовании жирных кислот и мыла в качестве собирателей обычно требуются такие депрессанты ганглия, как водное стекло и фосфат, и регуляторы рН, такие как карбонат натрия. Этот метод может применяться только для руды с оксидом меди, гангнезия которой не является карбонатом. При наличии большого количества минералов железа и марганца в ганге результаты флотации будут ухудшены.
(3) Выщелачивание и осадительная флотация
В этом методе используется кислота, обычно серная, для выщелачивания оксидов меди, которые трудно всплывают, но легко растворяются. Затем медь заменяется железным порошком и выпадает в осадок в виде металла, после чего проводится флотация для извлечения меди. Этот метод применяется к тугоплавким минералам, таким как хризоколла, или другим тугоплавким оксидам меди с высокой степенью шлихования, но низким индексом разделения.
(4) Сегрегация и флотация
Этот метод заключается в смешивании дробленой руды с 0,1%-1,0% соли и 0,5%-2,0% пылевидного угля, и обжиг их при температуре около 900℃, что приводит к выделению меди в виде металла на поверхности частиц угля. Обожженные пески измельчаются после охлаждения и собираются флотацией для получения медного концентрата. Этот метод применяется к тугоплавким оксидным минералам меди с большим количеством шлихов и может дать удовлетворительные результаты.
(5) Биологический метод
В этом методе используется микробное выщелачивание, при котором некоторые компоненты металлических минералов окисляются или восстанавливаются бактериями и их метаболитами, а полезные компоненты отделяются от сырья в растворимой или осажденной форме. Этот метод позволяет полностью использовать минеральные ресурсы, работая с низкосортной медной рудой или даже хвостами. Этот метод может снизить инвестиционные затраты, так как он может непосредственно выщелачивать низкосортную медную руду размером менее 20 мм, снижая соответствующие затраты на транспортировку, дробление и измельчение. Его преимуществами также являются незначительное загрязнение окружающей среды и отсутствие сброса сточных вод, а полученная сера может быть использована для приготовления серной кислоты. Одним из его недостатков является длительный период окисления минералов бактериями, а также сложность быстрого крупномасштабного культивирования бактерий, что ограничивает его промышленное использование.
7.2.5 Извлечение меди
7.2.5.1 Пирометаллургия
Пирометаллургия - это традиционный метод выплавки меди, который в основном используется для обработки сульфидной меди. Более 80% всей меди в мире выплавляется огнем. Пирометаллургический процесс показан на рис. 7.2, где штейн - это расплав, состоящий в основном из меди, железа и серы.
7.2.5.2 Гидрометаллургия
Гидрометаллургия - это новый метод выплавки меди, который в основном используется для обработки окисленных медных руд. Процесс является мягким, но ограничен ценой растворителя, коррозионной активностью, составом минералов и так далее. Его процесс показан на рис. 7.3.
(1) Расторжение: сырье медной руды выщелачивается кислотой или обрабатывается бактериями для получения растворимой соли меди. Чтобы улучшить эффект и скорость кислотного выщелачивания, иногда руду предварительно обжигают для активации.
(2) Электролиз: очищенную растворимую соль меди подвергают прямому электролизу для получения продуктов электролитической меди.
