Флотационное обогащение медно-никелевой руды
Тема: Флотационное обогащение медно никелевой руды
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшая
роль в развитии тяжелой индустрии
и всего народного хозяйства
принадлежит цветной
Рост производства цветных металлов, в свою очередь, связан с увеличением добычи руд цветных металлов, то есть с их обогащением.
Руды
цветных металлов являются комплексным
сырьём и источником получения не
только цветных, но и благородных, редких,
редкоземельных металлов, серы, барита,
флюорита, кварца, полевых шпатов и
других элементов и минералов. Из
полученных в процессе обогащения концентратов
и продуктов в настоящее время
организовано промышленное производство
74 элементов периодической
Сплошные и вкрапленные сульфидные медно-никелевые руды – основной источник получения никеля. Помимо основных ценных компонентов (меди, никеля и серы) они часто содержат такие сопутствующие элементы, как золото, серебро, платину, палладий, селен, теллур и другие редкие и рассеянные элементы тесно связанные с сульфидами основных металлов. Сульфиды никеля обычно представлены пентландитом (Fe, Ni)9S8, миллергитом NiS и никеленосным пирротином; сульфиды меди – халькопиритом CuFeS2, кубической разновидностью его – кубанитом и иногда талнахитом [7].
Никель, медь и их сплавы имеют огромное значение во многих отраслях народного хозяйства.
Никель по большей части является
составным компонентом
При изготовлении сердечников электромагнитов
широкое применение находят сплавы под
общим названием пермаллои. Эти сплавы,
кроме железа, содержат от 40 до 80% никеля.
Из никелевых сплавов чеканяться монеты.
Общее число различных сплавов никеля,
находящих практическое применение, достигает
нескольких тысяч.
Различные металлы никелируют, что позволяет
защитить их от коррозии. На металл наносится
тонкий никелевый слой, обладающий высокой
коррозийной стойкостью. Вместе с этим
никелирование придает изделиям красивый
внешний вид.
Никель широко используют при изготовлении
различной химической аппаратуры, в кораблестроении,
в электротехнике, при изготовлении щелочных
аккумуляторов, для многих других целей.
Специально приготовленный дисперсный
никель находит широкое применение как
катализатор самых разных химических
реакций. Оксиды никеля используют при
производстве ферритных материалов и
как пигмент для стекла, глазурей и керамики;
оксиды и некоторые соли служат катализаторами
различных процессов. Производство железо-никелевых,
никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных
аккумуляторов[7].
Благодаря своим свойствам медь широко используется в электротехнике, радиотехнике, приборостроении и различных отраслях машиностроения. Среди цветных металлов по объему потребления медь занимает второе место (после алюминия), причем около половины производимой меди используют в электро- и радиотехнике, а вторую половину — для получения медных сплавов.
Цена одной тонны никеля на Лондонской бирже состовляет 182600$. Производство рафинированного никеля в 2008 году составила 1,47 млн т. Крупнейшими странами-производителями первичного никеля по итогам последних лет стали Россия, Япония, Австралия, Канада и Китай [22].
Обогащение жильных медно-никелевых руд Талнахского месторождения Норильского промышленного района с самого начала проводили по технологии селективной флотации с последовательным выделением медного, никелевого и пирротинового концентратов. Применение селективной флотации основано на заметной разнице в флотируемости медных и никелевых минералов, преимущественном содержании первых, а также относительно небольшом количестве породообразующих составляющих.
Учитывая
важное значение флотационного процесса
изучению его в целях усовершенствования
и интенсификации уделяется большое
внимание. На основе исследований формируются
новые представления о
В курсовой работе предложено рассмотреть технологию обогащения медно-никелевых руд Талнахского месторождения. Целью данной курсовой работы является отыскание наиболее оптимального режима обогащения руды, отыскания наиболее оптимального реагентного режима Талнахского месторождения, стабилизация технологического процесса одновременно с сохранением качественных показателей на высоком уровне.
- Краткий обзор по обогащению медно-никелевых руд
- Технология обогащения медно-никелевых руд
Своеобразие
технологических схем обогащения медно-никелевых
руд обусловлено особенностями
их вещественного состава, необходимостью
комплексного использования сырья
и извлечения в соответствующие
продукты обогащения, кроме никеля
и меди, других ценных компонентов (золота,
серебра, кобальта, платины и др.),
возможностями последующей
На фабриках применяют в основном три группы схем:
- схемы
флотации с получением
- схемы
коллективной флотации
- комбинированные магнито-флотационные схемы с получением как коллективных, так и одноименных концентратов.
Трудности селективной флотации сульфидов меди и никеля и удаления железа из никелевого концентрата обусловлены:
- широким изменением степени изоморфного замещения никеля железом ( от 10 до 42%) и кобальтом в пентландите и железа никелем ( до 3%) в пирротине, что приводит к изменению поверхностных и флотационных свойств основных никельсодержащих минералов;
- изменением соотношения кристаллических разновидностей пирротина (моноклинного и гексагонального) и сульфидов меди (халькопирита и кубанита), обладающих различными флотационными свойствами;
- трудность активации никельсодержащих минералов после их депрессии в цикле медной флотации;
- тонкой неравномерной вкрапленностью и тесным взаимопрорастанием ценных компонентов;
- наличием в рудах легкофлотируемых слоистых алюмосиликатов (талька, хлорита, оталькованного серпентинита и других подобных им минералов)
Вследствие перечисленных
Схемы коллективной флотации минералов меди и никеля из исходной руды без последующего разделения коллективного концентрата применяются обычно, если отношение содержаний меди и никеля в концентрате не превышает 2. Разделение металлов осуществляется при металлургическом переделе концентрата, который подвергается плавке на файнштейн, затем направляется на флотационное разделение по методу И. Н. Масляницкого [6]. Файнштейн состоит из халькозина Cu2S и хизлевудита Ni3S2 b и небольшого количества сплава меди и никеля. После измельчения его примерно до 50 мкм, загрузки ксантогената (1 – 1,3 кг/т файнштейна) и пенообразователя в сильнощелочной среде (рН ~ 12), создаваемой едким натром, сульфид меди флотируется, а в камерный продукт переходит сульфид никеля с небольшим количеством меди. Процесс характеризуется высокой эффективностью и является ярким примером решения трудной проблемы применения комбинированной схемы. При использовании таких схем легче преодолеть трудности обогащения, обусловленные особенностями вещественного состава медно-никелевых руд, устранить загрязнение концентратов тугоплавкой породой, повысить комплексность использования сырья за счет попутного извлечения металлов платиновой группы, золота, серебра и кобальта в цикле коллективной флотации благодаря использованию сильных реагентов-собирателей без применения какого-либо специального оборудования или с использованием его (например, шлюзов для улавливания крупных зерен металлов платиновой группы). По ней легче осуществить стадиальное обогащение с межцикловой флотацией в рудном цикле и раздельную флотацию песков и шламов при переработке шламистых медно-никелевых руд. По этим причинам схемы, предусматривающие получение коллективных медно-никелевых и медно-никелево-пирротиновых концентратов, получили в настоящее время широкое распространение на фабриках.
Получаемые коллективные концентраты содержат не менее 3,5% никеля и не более 15-20% окиси магния, входящей в состав силикатов породы[7]
Схема коллективной флотации с последующим разделением коллективного концентрата применяется обычно, как и схема прямой селективной флотации, например, сплошных медно-никелевых руд, в тех случаях, когда отношение содержаний меди и никеля в концентрате (или исходной руде) превышает 2. в процессе селективной флотации получают медный, никелевый, никель-пирротиновый и иногда самостоятельный пирротиновый концентраты. Предварительная коллективная флотация при этом позволяет несколько усреднить вещественный состав подлежащего дальнейшему разделению сульфидного продукта[7].
Схема коллективной
флотации всех сульфидов с последующим
их разделением является эффективной
и рациональной, когда все (или
почти все) никелевые минералы в
руде обладают более или менее
одинаковой флотируемостью. Однако чаще
никель в рудах представлен
При разделении
коллективного концентрата
Рисунок 1.1 –Технологические схемы обогащения медно-никелевых руд на фабриках «Печенганикель» (а) и «Манибридж» (б) [9].
Рисунок 1.2 - Принципиальные схемы обогащения медно-никелевых руд на фабриках «Крейтон» и «Фруд-Стоби» (а), «Томпсон» (б)
Комбинированные магнито-флотационные схемы переработки медно-никелевых руд применяются при наличии в рудах значительных количеств никеля и меди, тесно связанных с выделениями сильномагнитных (моноклинных) разновидностей пирротина.
Магнитная
сепарация может применяться
для удаления крупных выделений
пирротина из дробленой руды, разделения
исходного питания флотации на магнитную
и немагнитную фракции, для переработки
каждой из которых могут быть созданы
наиболее оптимальные условия
- Способ флотации сульфидных минералов меди из халькопиритаубанитовых пирротинсодержащих медно-никелевых руд
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом пенной флотации, в частности к флотационному выделению сульфидных минералов меди из халькопириткубанитовых пирротинсодержащих медноникелевых руд, и может быть использовано при флотации других руд и промпродуктов, содержащих минералы меди, никеля и железа. Позволяет выделить качественный готовый медный концентрат с более высоким соотношением массовых долей меди и никеля при одновременном повышении извлечения в него меди[21]. Способ включает измельчение руды до кондиционной крупности, аэрацию пульпы в присутствии сульфгидрильного собирателя, селективную флотацию сульфидных минералов меди в присутствии пенообразователя с выделением чернового медного концентрата, доизмельчение последнего и последующую его перечистку в присутствии сульфоксидного реагента-депрессора с получением готового медного концентрата. Получение медного концентрата проводят, используя в качестве сульфоксидного реагента-депрессора бисульфит-ионы, поддерживая массовое соотношение ионов железа, тиосульфат-ионов и бисульфит-ионов в жидкой фазе пульпы при ее аэрации, равным 1:(50-300):(25-150). Оптимальное соотношение данных ионов обеспечивают путем обработки пульпы бисульфитом натрия или диоксидом серы[21].
- Аэрозольная колонная флотация Cu-Ni руд и россыпного золота
Разработана методика, позволяющая с опорой на данные седиментоволюметрических измерений рассчитать силу в контактах между частицами. Доказана зависимость прочности контактов от поверхностных сил структурного происхождения и установлена их параболическая зависимость от размера анизометричных частиц [46].
Взаимодействие струи аэрозоля с жидкостью состоит в формировании в ней пульсаций, которые разрывают струю при конечных значениях амплитуды колебаний. При равенстве импульса газа действию архимедовых сил струя изгибается и образует барботажную зону - факел.
Главные причины, определяющие механизм процесса аэрозольной колонной флотации: высокий уровень извлечения обусловлен: перераспределением пузырьков по размерам в сторону мелких, вероятность столкновения частиц с которыми выше; высокой скоростью прилипания частиц за счет роста поверхностных сил структурного происхождения; упрочнением контакта частицы с пузырьком, которое тем значительней, чем больше предварительно снижено поверхностное натяжение в зоне контакта. Стабилизация толщины смачивающей пленки потоком жидкости под действием градиента поверхностного натяжения и отрыв недостаточно гидрофобных частиц под действием увеличивающейся с уменьшением размера пузырьков вибрацией их стенок и капиллярных сил отталкивания заметно повышают селективность процесса.
Практическое значение работы. Разработан способ флотации с применением в качестве носителя газовой фазы аэрозоля, в том числе на основе азота. Разработана и испытана в промышленных условиях линия для извлечения россыпного золота аэрозольной колонной флотацией. По-новому решен вопрос получения и подачи аэрозоля в колонну через вынесенное боковое донное устройство с внутренним соприкосновением потоков паровоздушной смеси и пенообразователя в конфузор-диффузорном канале. Получены новые данные о струйном истечении аэрозоля в жидкость. Определены технологические режимы аэрозольной колонной флотации гравиоконцентрата, содержащего металлы платиновой группы, и норильских вкрапленных медно-никелевых руд [46].
- Новая технология обогащения руды месторождения Норильск-1
Испытана новая схема обогащения руды, в которой использован принцип повышения содержания металлов в голове процесса за счет флотации в два приема. Его сущность заключается в струйном противоточном движении чернового коллективного концентрата и рудного питания. Флотация в два приема повышает эффективность основной флотации и позволяет выделять во II струе флотации быстрофлотируемую фракцию (БФ) в виде Cu-Ni головки. Для повышения интенсивности и избирательности извлечения частиц в БФ использован способ управления прилипанием, основанный на изменении баланса между поверхностными силами притяжения и отталкивания [48].
- Интенсификация флотации вкрапленных медно-никелевых руд путем оптимизации пульпоподготовки
В результате
комплексного анализа промышленной
технологии и исследований кинетики
флотации вкрапленных Cu-Ni-руд установлена
целесообразность введения в нее
предварительной
- Исследование, разработка и внедрение селективно-колекти
вной технологии обогащения богатых медно-никеливых руд ме сторождений Норильского промыш ленного района
Свободные зерна халькопирита обладают естественной флотируемостью, усиливающейся при минимальных дозировках аполярных реагентов. Каждый из рудообразующих минералов (халькопирит, пентландит и пирротин) обладает равнофлотируемостью зерен флотационной крупности. Установленные зависимости позволили обосновать загрубление помола руды, обеспечивающее получение селективного медного концентрата, а также коллективного никель-пирротинового продукта и породных хвостов [45].
Экспериментально подтверждено, что органические флотационные реагенты (дитиокарбаматы), подавляющие флотируемость пирротина, активируют флотацию пентландита. Установлено усиление собирательного действия к пентландиту диэтилдитиокарбамата натрия, обладающего большей длиной углеводородных радикалов, чем диметилдитиокарбамат натрия, дальнейшее увеличение числа атомов углеводородного радикала понижает селективность отделения пентландита от пирротина.
Снижение
флотоактивности пирротина при действии
лигносульфоната несмотря на наличие
на поверхности минерала элементной серы.
Лигносульфонат активно сорбируется пирротином,
улучшая селекцию никель-пирротинового
продукта. Практическая значимость работы
состоит в разработке селективно-коллективно-
- Способ флотационного обогащени
я сульфидных медно-никелевых медистых руд
Способ
флотационного обогащения сульфидных
медно-никелевых медистых руд, включает
измельчение материала, селективную
флотацию минералов меди в одноименный
концентрат с использованием сульфгидрильного
собирателя, с последующим выделением
из пульпы минералов никеля в пенный
продукт, а минералов пустой породы
– в отвальные хвосты, кондиционирование
материала проводят в слабощелочной
среде с аэрацией пульпы кислородсодержащим
газом в присутствии
- Новые реагенты
На основании
литературного обзора для прямой
селективной флотации медно-никелевых
руд с последовательным выделением
медного, никелевого и пирротинового
концентрата применяется
Селекция
медно-никелевой руды основана на довольно
эффективной депрессии
Пентландит
и пирротин окисляются значительно
быстрее, нежели другие сульфиды. При
окислении на поверхности этих минералов
образуется труднорастворимая пленка
гидроксида трехвалентного железа, которая
предотвращает адсорбцию ионов
ксантогената. Поэтому в щелочной
среде при аэрации пульпы создаются
условия для успешного
Флотируемость
этих минералов значительно
При наличии в минералах легкофлотируемых минералов пустой породы – алюмосиликатов – для их подавления применяются органические соединения, среди которых наибольшее распространение получила карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ), впервые примененная для этой цели при флотации медно-никелевых руд Кольского полуострова. На ряде зарубежных фабрик применяется декстрин, гуарек и гуаревая смола, а также сочетание КМЦ с жидким стеклом. Подавление пустой породы КМЦ лучше проходит в содовой среде при рН 7,5-9,5. иногда подавление силикатных минералов осуществляется в кислой среде при рН 3-3,5 в присутствии серной или сернистой кислоты. При активации пирротина обычно подается медный купорос (35-50г/т)[6].
Отечественные потенциально промышленные реагенты-собиратели нового поколения
Проводимые
исследования по изучению флотационных
свойств анионных, катионных, амфолитных
и нейтральных промышленных ПАВ,
являющихся потенциальными собирателями,
анализ возможных областей их применения
и объемов их потребления направлены
на решение конкретных задач селективной
флотации руд, стоящих перед отечественными
ГОКами. В результате проведенных
работ предложены новые эффективные
собиратели для флотации руд различного
минерального состава. Преимущество этих
реагентов состоит в том, что,
имея стоимость ниже, используемых
промышленностью аналогов, они по
флотационной эффективности превосходят
их и могут выпускаться
В частности,
разработаны анионные фосфорсодержащие
собиратели БОСС-1 и БОСС-2, имеющие
невысокую стоимость для
Особое
место среди собирателей
Разработаны
специальные приемы его перевода
в водорастворимую форму. ААТМ - собиратель
катионного типа - вязкая однородная непрозрачная
жидкость темно-коричневого цвета,
растворимая в воде. ААСЖК(7-9) - собиратель
катионного типа - вязкая однородная жидкость
янтарного цвета, хорошо растворимая
в воде. Весьма интересны катионные
реагенты серии ЭКОФОМ. Применение
новых собирателей обеспечивает
высокую эффективность при
Данные
реагенты способны обеспечить высокую
скорость флотации и оптимальное
ценообразование, удовлетворяют требованиям
экологической безопасности, удобны
для перевозки, хранения, приготовления.
Способы промышленного
Применение
более эффективных реагентов-
Было
синтезировано и испытано при
флотации медномолибденовой руды семь
образцов реагентов, различающихся
по своим значениям ГЛБ и
В качестве
примера приведены результаты испытаний
двух типов реагентов ФРИМ-9с-1 и
ФРИМ-10с. В качестве основного собирателя
использовали берафлот, а стандартного
пенообразователя - метилизобутилкарбинол
(МИБК). Реагент ФРИМ-9с-1 имел комбинацию
донорных атомов S/S, а ФРИМ-10с - S/N. Кроме
того, реагент ФРИМ-9с-1 имел заметно
большую поверхностную
Применение такого типа собирателей в качестве дополнительного к основному собирателю при сохранении или исключении стандартного пенообразователя в зависимости от поверхностно-активных свойств добавляемого реагента может обеспечить заметное повышение показателей флотации сульфидных руд цветных методов[31].