К сложным сульфидным рудам, рассматриваемым здесь, относятся медно-серная руда, медно-серная железная руда, медно-молибденовая руда и медно-никелевая руда.
7.2.3.1 Флотационное разделение сульфидной медной руды
Сульфидные месторождения меди - один из основных типов медных месторождений в Китае. В основном это месторождения пиритов и скарнов меди, которые широко распространены. Они могут быть плотными массивными или вкрапленными. В плотной массивной руде больше пирита, чем во вкрапленной. Характеристики плотной массивной медной пиритной руды заключаются в том, что пирит является основным минералом с содержанием до 50%-95%, с небольшим количеством гангренозных минералов. Для этого вида руды хвосты представляют собой пиритовый концентрат после флотации сульфидного минерала меди. При высоком содержании посторонних примесей также должны производиться хвосты. Что касается вкрапленного медного пирита, то в нем имеется относительно небольшое количество сульфидов меди и железа, которые вкраплены в ганге.
Процесс селективной флотации
Сначала проводится флотация меди, затем - флотация серы. В случае плотной массивной руды для флотации меди с серной депрессией обычно используется высокощелочная пульпа со свободным CaO более 600-800 г/м³ и высокой дозировкой ксантата, что позволяет получить серный концентрат в качестве хвостов флотации. В случае вкрапленной руды серная флотация хвостов медной флотации необходима, и при медной флотации по возможности используется низкощелочная пульпа, чтобы снизить расход серной кислоты и обеспечить более безопасную работу при серной флотации.
B Процесс флотации сыпучих материалов
Для медно-серной руды с низким содержанием серы и легко флотируемыми медными минералами объемная флотация проводится в слабощелочной пульпе, а затем медь и сера в объемном концентрате разделяются в пульпе с высокой щелочностью путем добавления извести.
Процесс селективной и объемной флотации
Коллекторы с хорошей селективностью, такие как Z-200 или OSN-43 и эфир-105, используются для селективной флотации медных минералов с хорошей флотируемостью, при которой получают часть медного концентрата. Затем проводится объемная флотация с разделением меди и серы в объемном концентрате путем всплытия меди и отжатия серы. Этот процесс позволяет избежать возможного угнетения медных минералов большим количеством извести и не требует большого количества серной кислоты для активации пирита.
Реагентный режим для медная серная руда можно сделать следующие выводы:
(1) Следует использовать высокоселективные собиратели, такие как липид, обладающий хорошей селективностью, но слабой прочностью для сбора пирита.
(2) Известь обычно используется для создания сильной щелочной среды и подавления пирита. pH или содержание свободного CaO в пульпе могут существенно повлиять на разделение. Общее правило заключается в том, что при работе с плотной массивной рудой, содержащей больше пирита, следует добавлять большое количество извести, чтобы содержание свободного CaO в пульпе достигало примерно 800 г/м³ для подавления пирита. Для вкрапленной руды с меньшим содержанием пирита контроль pH пульпы с помощью извести на уровне 9-12 может способствовать флотации меди и подавлению серы. Недостатком этого метода является то, что липкая пена легко может привести к проливу концентрата через отмывочную машину и может вызвать накопление кальция в оборудовании и трубопроводах.
(3) Известь в сочетании с серной кислотой - широко используемый метод подавления пирита без применения токсичных цианидов, который подходит для медной сульфидной руды с высоким содержанием серы или шлама, или с активным пиритом, который нелегко подавить известью. Главное - контролировать pH пульпы на уровне 6,5-7 и количество серной кислоты, а также усилить аэрацию и перемешивание. По сравнению с методом, использующим только известь, он имеет преимущества стабильной работы, хорошего медного индекса и низкого потребления активаторов, таких как серная кислота.
(4) Известь в сочетании с органическим депрессантом также является методом, обеспечивающим хорошее депрессирование пирита.
(5) Известь вместе с цианидом подходит для пирита с высокой плавучестью. Подавленный пирит можно флотировать после снижения pH путем добавления серной кислоты.
(6) Нагревание также может быть использовано для ускорения поверхностного окисления пирита и его осаждения.
7.2.3.2 Разделение Медь Сера Железная руда
Медные серножелезные руды - это в основном медные месторождения скарнового типа, которые обычно имеют небольшие запасы и низкое содержание, содержащие в основном халькопирит, а также немного магнетита, пирита и пирротина.
Селективная флотация или насыпная флотация с последующей сепарацией часто применяется для меди и серы, а низкоинтенсивная магнитная сепарация используется для извлечения магнетита. Флотация может предшествовать магнитной сепарации или наоборот. Если магнитная сепарация проводится сначала, содержание серы в железном концентрате может быть выше, чем требуется, поскольку пирротин может повлиять на качество железного концентрата. Очень важно улучшить флотационное извлечение пирротина как для повышения извлечения серы, так и для снижения содержания серы в железном концентрате.
Одним из примеров медно-серной железной руды является Daye Iron Mine. Это крупный железный рудник, содержащий медь, серу и кобальт, перерабатывающий 10000 тонн ROM-руды в день. Руда дробится в трехступенчатом открытом контуре и измельчается в двухступенчатом закрытом контуре. Для получения медно-серного концентрата проводится крупнотоннажная флотация с двумя черновыми и двумя очистными машинами, при этом кобальт, золото и другие сопутствующие компоненты также поступают в крупнотоннажный концентрат. Затем проводится флотация меди путем осаждения серы в высокощелочной пульпе при pH>12 с помощью извести, где получают медный и серный концентрат. Золото, серебро и другие ценные компоненты переходят в медный концентрат, а кобальт переходит в серный концентрат и может быть продан как серно-кобальтовый концентрат. Хвосты насыпной флотации подвергаются низкоинтенсивной магнитной сепарации для извлечения железа и получения железного концентрата.
7.2.3.3 Флотационное разделение медно-молибденовой руды
Медно-молибденовое месторождение находит наибольшее промышленное применение в порфировых месторождениях сульфидной меди. Порфировое месторождение сульфидной меди имеет большие запасы и является важным ресурсом для добычи меди. Оно характеризуется низким содержанием меди: Cu 0,5%-1%, Mo 0,01%-0,03%.
В этом виде руды медь в основном встречается в виде халькоцита (Cu₂S) и халькопирита (CuFeS₂), а молибден в основном встречается в виде молибденита (MoS₂). Существует три вида процесса обогащения медно-молибденовой руды.
(1) Флотация насыпного концентрата с последующим повторным измельчением и отделением молибдена от меди - наиболее широко используемый процесс, особенно для порфировых медных руд, где сульфидные минералы встречаются в виде крупных зерен и обладают хорошей флотируемостью. Они могут быть собраны с помощью обычных собирателей, таких как ксантат и пенообразователи.
При одностадийном первичном измельчении более 90% хвостов может быть отброшено методом объемной флотации, что снижает стоимость измельчения. Первичный насыпной концентрат подвергается повторному измельчению, а насыпной медно-молибденовый концентрат может быть получен путем гашения серы известью. Медно-молибденовый концентрат далее разделяется флотацией для получения молибденового концентрата и медного концентрата. Первичный серный концентрат может быть очищен флотацией или гравитационным обогащением для получения конечного серного концентрата.
(2) Объемная флотация меди и молибдена и сепарация серной депрессии используется для медно-молибденовой руды, которая имеет мелкозернистую структуру, низкое содержание пирита и общую флотируемость.
(3) Пульсирующая высокоградиентная магнитная сепарация медно-молибденового концентрата использует слабый магнетизм халькопирита, в то время как молибденит является немагнитным. Недостатком является то, что размер частиц медных и молибденовых минералов очень мелкий, а медные минералы имеют довольно слабый магнитный эффект, что приводит к относительно плохому извлечению и низкому коэффициенту обогащения.
Реагентный режим для осаждения меди и флотации молибдена включает: Na₂S, включая NaHS и сульфид аммония, Na₂S с паровым нагревом, один цианид, цианид с Na₂S, реагент Нокса, окислитель NaClO или H₂O₂, и органические депрессанты, такие как меркаптоуксусная кислота. Na₂S, цианид или реактив Нокса эффективны для угнетения халькопирита и борнита, а сульфид аммония, феррицианид и ферроцианид, окислитель гипохлорит натрия и перекись водорода эффективны для угнетения вторичного сульфида меди. Меркаптоуксусная кислота и другие органические депрессанты являются новыми разработанными депрессантами сульфида молибдена, не токсичными и высокоэффективными, и все еще находятся в стадии продвижения.
Для усиления разделения меди и молибдена можно использовать следующие методы:
(1) Перед разделением сыпучего концентрата необходимо провести денсификацию и удаление агентов, чтобы удалить избыток агентов в сыпучем концентрате и обеспечить перемешивание и разделение при соответствующей концентрации.
(2) Нагрев насыпного концентрата паром до 85-90℃ используется в некоторых странах для десорбции и разрушения коллекторной пленки на поверхности насыпного концентрата, иногда с добавлением некоторого количества извести и введением кислорода или воздуха. Этот метод дает хороший эффект, но требует больших затрат и приводит к сложному процессу.
(3) Процесс деактивации, при котором суспензия помещается в банки для хранения на длительное время с подачей воздуха, используется для того, чтобы поверхность халькопирита окислилась и стала гидрофильной. Это также может сделать ксантат неэффективным, поскольку ксантат на поверхности халькопирита и в пульпе может окисляться и разлагаться при низком pH и при нагревании или аэрации в течение длительного времени. Таким образом, этот метод может снизить плавучесть халькопирита.
(4) Поэтапное добавление сульфида натрия помогает использовать тепло, выделяемое при растворении сульфида натрия. Часть раствора сульфида натрия добавляется в резервуар для перемешивания, а другая часть добавляется в твердом виде в камеры грубой и чистой очистки, используя тепло растворения для повышения температуры пульпы и улучшения процесса осаждения халькопирита.
(5) Флотация с азотом может предотвратить окисление реагентов, снижая дозировку, и используется в США, Канаде и других странах. При разделении меди и молибдена проводится от 6 до 8 операций очистки, что приводит к длинной рабочей линии, в результате чего депрессанты легко становятся неэффективными. Введение азота помогает предотвратить окисление и сэкономить расход Knox на 50%-70%.
(6) Для очистки можно использовать флотационные колонны, которые имеют толстый слой пены и эффективны для очистки, что позволяет сократить количество операций по очистке.
7.2.3.4 Флотационное разделение Медно-никелевая руда
Никель встречается в виде пентландита ((Fe,Ni)₉S₈), миллерита (NiS), никелита (NiAs) и никельсодержащего пирротина в медно-никелевых рудах. Плавучесть пентландита и миллерита находится между халькопиритом и пирротином, и они могут быть собраны с помощью высококачественных ксантатов, таких как бутиловый или амиловый ксантат, в слабой кислоте или слабой щелочной пульпе. Купоросный сульфат является активатором пентландита, а известь - его депрессантом. Разделение меди и никеля происходит в основном с помощью флотации, а магнитная сепарация и гравитационное обогащение обычно используются в качестве дополнения.
Существует два процесса флотационного разделения медно-никелевой руды:
(1) Валовый концентрат меди и никеля получают флотацией, а затем плавят для получения никелевого штейна, который затем отливают и кристаллизуют при соблюдении температурных условий для получения искусственной богатой руды. Затем богатая руда дробится и измельчается для проведения флотации в среде с высоким содержанием NaOH. Этот метод дает относительно высокое извлечение, но требует больших затрат. Он используется во многих странах для получения медного концентрата и никелевого концентрата с последующей раздельной плавкой.
(2) Селективная флотация проводится для получения медного концентрата и никелевого концентрата соответственно. Это происходит в том случае, если меди в руде гораздо больше, чем никеля, и можно получить медный концентрат с низким содержанием никеля. Желательно, чтобы медь переходила в никелевый концентрат, но никель не должен переходить в медный концентрат. Это связано с тем, что никель будет сильно теряться при выплавке меди, в то время как никель в медном концентрате может быть полностью восстановлен при выплавке.
Процесс флотации медно-никелевого концентрата характеризуется простотой процесса, длительным временем флотации, меньшим количеством очистителей и ранним извлечением медно-никелевых минералов. Содержание никеля в медно-никелевом концентрате обычно составляет 4%-8%. Удаление пирротина является ключом к улучшению качества медно-никелевого концентрата, поэтому часто используется комбинированный процесс флотации с магнитной сепарацией. Удаление магнитного ганглия, такого как тальк и хлорит, имеет решающее значение для улучшения качества никелевого концентрата.
