Современные проблемы гидрометаллургии (стр. 3 )

Л Е К Ц И Я 3

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ДОБЫВАЕМЫХ РУД

План лекции

3.1. Влияние вещественного состава руд на показатели обогащения [3, 15].

3.2. Технологические требования к качеству руд, поступающих на обо-

гащение [3, 15, 16].

3.1. Влияние вещественного состава руд на показатели обогащения

Эффективность работы обогатительных фабрик во многом зависит от качества перерабатываемого сырья. Для получения максимального извлечения полезных компонентов при обогащении рудного сырья требуется постоянство его состава во времени, по крайней мере в течение смены. Это требование объясняется тем, что высокие показатели переработки руд могут быть получены только при полном соответствии их качества применяемому технологическому режиму обогащения. В условиях частой смены химического и минералогического состава перерабатываемого сырья или задержки информации о них обогатители не в состоянии оперативно изменять режим переработки руд. Между тем еще на многих обогатительных фабриках можно наблюдать, как в течение смены несколько раз изменяется концентрация металлов или увеличивается количество труднообогатимых разновидностей в поступающей на флотацию руде. Мероприятия по усреднению качества руды и продуктов обогащения, обеспечивая стабилизацию технологического процесса на относительном уровне и эффективную работу систем автоматизации, позволяют повысить производительность фабрики (на 5–8 %), извлечение металлов (на 0,5–5,0 %) и снизить расход реагентов (на 10–15 %). К основным характеристикам вещественного состава руд цветных металлов, определяющим технико-экономические показатели обогащения, относят: содержание ценных компонентов; минеральный состав; характер вкрапленности и срастания минералов; наличие в них изоморфных примесей; вторичные изменения минералов вследствие окисления, выветривания и взаимоактиваций.

Содержание ценных компонентов.

Руда – смесь ценных компонентов, каждый из которых может найти применение в народном хозяйстве. Степень извлечения каждого из них в отдельные концентраты зависит от его содержания в руде. При прочих равных условиях извлечение возрастает с увеличением содержания данного компонента в руде. Это обычно обусловлено тем, что содержание его неизвлекаемой части в руде более или менее одинаково и с увеличением общего содержания флотируемого компонента повышается доля его извлекаемой части. Однако при переработке на фабрике различных сортов руд такой связи может и не быть, если окажется, что в рудах с более высоким содержанием извлекаемого компонента он представлен труднофлотируемыми или неизвлекаемыми минералами, а в рудах с небольшим содержанием данного компонента – легкофлотируемыми минеральными разностями.

Минеральный состав. Технологические показатели по извлечению каждого компонента из руды и качество получаемых концентратов зависят от минерального состава руды, во-первых, потому, что каждый металл или элемент может быть представлен различными минералами, обладающими различной флотируемостью. Например, медь в рудах может быть представлена легкофлотируемыми сульфидными минералами (халькопиритом, борнитом, халькозином и ковеллином); гораздо хуже флотирующимися окисленными минералами (малахитом, азуритом, купритом) и практически неизвлекаемыми при флотации хризоколлой и алюмосиликатами меди. Разные группы минеральных форм требуют различных реагентных режимов, и при их совместном присутствии трудно обеспечить оптимальные условия флотации всех минералов. Поэтому в технологической схеме обычно предусматривают раздельное флотационное извлечение, например, сначала сульфидных, затем –окисленных минералов. Изменение соотношения минеральных форм в сторону увеличения труднофлотируемых разностей извлекаемого компонента приводит к уменьшению его извлечения в концентрат. Во вторых, возможность селективной (избирательной) флотации зависит от степени близости физико-химических свойств разделяемых минеральных компонентов и трудности ее осуществления возрастают при разделении минералов с одинаковым анионом или катионом. Например, если флотационное отделение сульфидных минералов от несульфидных является обычно простой операцией, то разделение сульфидов протекает гораздо сложнее. Трудности селективной флотации минералов с одинаковым катионом или анионом обусловлены еще и тем, что разные минеральные формы одного и того же металла или элемента обладают различными свойствами. Если, например, отделение галенита от халькопирита протекает довольно легко, то отделение его от халькозина требует особых условий. В-третьих, селективная флотация будет осложняться при наличии в рудах легкофлотируемых алюмосиликатов, высоком содержании шламистых минералов и пород, обладающих большой поглотительной способностью по

отношению к флотационным реагентам. Например, флотационное извлечение окисленных минералов свинца из сильно разрушенных руд становится практически невозможным, если в них присутствуют оксиды и гидроксиды марганца. Трудной задачей является также эффективная депрессия флотоактивных силикатов, резко понижающих содержание извлекаемого компонентов концентрате.

Влияние генезиса руд. Условия образования полезных ископаемых (генезис) определяют их строение, характер кристаллизации, изоморфизм, скорость и степень окисления и электронные свойства минералов. Например, сульфидные руды, образующиеся в результате раскристаллизации расплавленных магм или осаждения сульфидных минералов из горячих водных растворов, отличаются плотностью, крупнокристаллическим строением и не имеют пор. Окисленные же руды, образовавшиеся в процессе окисления и выщелачивания сульфидных руд, обычно характеризуются мелкокристаллическим строением и большим числом пор, заполненных охристоглинистым материалом. При измельчении таких руд охристо-глинистый материал образует значительное количество так называемых «первичных» шламов, оказывающих вредное влияние на флотацию. Генезисом определяется содержание изоморфной примеси в минералах. Широкое изменение содержания изоморфного, например, железа в цинковой обманке, пентландите, молибдена в шеелите, марганца в вольфрамите оказывает существенное влияние на необходимые условия активации и депрессии изоморфных разновидностей минерала. Изоморфизм – основная причина наличия в рудах легко - и труднофлотируемых разностей одного и того же минерала. От генезиса месторождения зависят соотношение концентраций электронов и дырок и характер изменения уровня Ферми у полупроводниковых минералов. Исследование влияния их на флотируемость сульфидных минералов показало, что изменение концентрации электронов в поверхностном слое минералов не требует изменения установленных ранее соотношений концентраций реагентов в граничных условиях флотации минералов, но может существенно повлиять на максимально возможное извлечение минералов в концентрат. Причина этого – нарушение условий образования диксантогенида на поверхности при высокой концентрации электронов или, наоборот, дырок в поверхностном слое минерала. Увеличить извлечение минерала при большой концентрации электронов можно, например, применением реагенов-окислителей, а при высокой концентрации дырок – использованием реа-__гентов-восстановителей, понижающих их концентрацию в поверхностном слое до оптимальной.

Вторичные изменения минералов. Вторичным изменениям могут быть подвергнуты как рудные минералы, так и минералы вмещающих пород. Наиболее важные изменения минералов пустой породы связаны с окремнением, коалинизацией, хлоритизацией и серицитизацией их поверхности. Каолинизация и серицитизация – основные процессы изменения полевых шпатов, для железо-магнезиальных минералов наиболее характерна хлоритизация. В процессе вторичных изменений происходит унификация поверхностных свойств различных породных минералов при возрастании общей степени их гидрофобности и образование большой массы легкофлотируемых серицито-хлоритовых шламов, даже при сравнительно крупном измельчении. В результате этого возрастают трудности депрессии пустой породы, предотвращения вредного влияния шламов и получения богатых концентратов. Вторичные изменения рудных, например, сульфидных минералов связаны в основном с их окислением и взаимоактивацией. Окисление сульфидов в зоне окисления месторождения или в процессе добычи, транспортировки, дробления и измельчения руды приводит к образованию на их поверхности более полярных соединений, чем сами сульфиды. При взаимодействии с собирателем на таких поверхностях образуются рыхлые гидрофобные шламы, затрудняющие флотацию сульфидных зерен. Наилучшие результаты в этом случае дает предварительная сульфидизация окисленной поверхности сульфидных минералов. Наибольшие трудности при селективной флотации может вызывать взаимоактивация минералов как в самом месторождении, так и в процессе подготовки руды к флотации. Особенно трудно поддаются селекции сульфидные руды из зон вторичного обогащения, когда поверхность практически всех сульфидов железа, цинка, свинца покрыта пленками вторичных сульфидов меди. В этом случае флотируемость всех минералов становится одинаковой. При ограниченном развитии активирующих пленок на поверхности минералы удается разделить только после очень тонкого измельчения или только после удаления пленок с помощью соответствующих растворителей.

3.2. Технологические требования к качеству руд, поступающих на обогащение

Вовлечение в эксплуатацию все более бедных и труднообогатимых руд приводит к наращиванию объемов горных работ. Высокопроизводительные системы разработки и оборудование большой единичной мощности, применяемые с целью снижения себестоимости добычи, обуславливают повышение разубоживания, еще большее ухудшение качества полезного ископаемого, возрастание трудностей в обогатительном переделе и резкое падение технологических, экономических показателей обогащения и комплексности использования сырья. Жесткая связь циклов добычи и обогащения полезных ископаемых обеспечивает получение максимальной общей эффективности горно-обогатительного комплекса только при соблюдении следующих обязательных условий по качеству руд, поступающих на обогащение: максимально возможное удаление породы из крупнокусковой и дробленой горной массы, чтобы снизить бесполезные энергетические, капитальные и эксплуатационные затраты на дробление, измельчение и обогащение, обеспечить более полное раскрытие сростков минералов и за счет этого повысить качество концентратов, извлечение в них ценных компонентов и комплексность использования сырья; раздельная добыча и переработка технологически несовместимых сортов руд. Совместная переработка различных по вещественному составу (например, соотношению содержаний ценных компонентов и их минеральных форм, характеру вмещающих пород, текстурно-структурным особенностям и др.) сортов руд приводит к резкому падению технологических и технико-экономических показателей обогащения. На большинстве горно-обогатительных предприятий перерабатывают руды двух–трех сортов, на некоторых 8–10 («Сартори» в Италии, «Сулливан» в Канаде и др.). Результаты изучения строения отечественных месторождений также показали, что в большинстве (в том числе на Белоусовском, Салаирском и других рудниках) технологические сорта руд достаточно четко обособлены в пространстве и по горно-техническим возможностям могут быть добыты раздельно. Раздельная добыча и переработка технологических сортов руд позволяет резко повысить показатели обогащения, комплексность использования сырья, в том числе извлечение благородных металлов: золота и серебра – из медных, медно-цинковых и полиметаллических руд (например, Миргалимсайского, Риддер-Сокольного месторождений), платины и платиноидов – из медно-никелевых руд; постоянство содержаний ценных компонентов, вредных примесей и физико-механических свойств, близких к проектным показателям каждого технологического сорта руды, для которых и предназначена разработанная__технология комплексной переработки и обогащения, с целью получения максимально возможных технологических и технико-экономических показателей. Выполнение перечисленных условий по качеству руд, поступающих на обогащение, может быть достигнуто на основе взаимодействия геологов, горняков и обогатителей. Сущность такого взаимодействия – изучение технологических свойств руды еще в недрах, формирование технологических потоков руды, однородных по составу, выделение в поточном, порционном режимах и на сепарационном комплексе (операциями предконцентрации) отвальных крупнокусковых хвостов, обеспечение оптимальной схемы дезинтеграции руды с минимизацией энергозатрат в системе взрывание–дробление измельчение (самоизмельчение) и получение заданного гранулометрического состава материала на выходе из измельчения. Таким образом, соответствие качества планируемой к переработке («проектной») руды, оптимальной для выбранных схем рудоподготовки и обогащения и фактически поступающей на обогащение, обеспечивается предварительным технологическим изучением руд месторождения, в результате которого должно быть осуществлено его технологическое картирование, перспективным планированием и оперативным управлением качеством руды в процессе горно-транспортных работ, рудничным и фабричным усреднением руды.