Лекция 7 Практика флотационного процесса

Технология флотационного процесса. Основные факторы, влияющие на процесс флотации.

На процесс пенной флотации, определяющим его течение и технологические результаты, оказывают влияние минералоги­ческий состав полезного ископаемого, характер и размер вкрап­ленности полезных минералов, их содержав в исходном сырье, реагентный режим, плотность и температура пульпы, конструкция флотационной машины, состав исходной воды и др. Значение указанных факторов должно поддерживаться в оптимальных пределах, так как нарушение хотя бы одного из них может привести к нарушению всего процесса.

Свойства полезного ископаемого в значи­тельной мере определяют его флотируемость. Необходимо знать минеральный и химический составы, учитывать особенности образования минералов, их изменения в процессе добычи, транспортирования, хранения и обогащения, сочетание различ­ных минералов и их взаимное прорастание.

Крупность поступающего на флотацию полезного ис­копаемого должна соответствовать оптимальной гранулометри­ческой характеристике, обеспечивающей наиболее полное рас­крытие зерен полезного минерала. Наличие в пульпе тонких шламов (менее 0,01—0,005 мм) ухудшает процесс флотации, а тонкие частицы породы загрязняют концентрат; слишком круп­ные частицы в обычных условиях флотируются плохо и те­ряются с хвостами. Флотация осуществляется лучше всего при некоторой средней крупности частиц, обеспечивающей достаточно полное раскрытие минералов. Оптимальная круп­ность определяется опытным путем, исходя не только из тех­нологических соображений, но и из учета содержания полез­ного минерала в руде и производительности фабрики.

Реагентный режим определяется ассортиментом при­меняемых реагентов, их расходом, порядком подачи в процесс и продолжительностью контакта реагентов с пульпой.

Реагентный режим устанавливается на основании лабора­торных и полупромышленных исследований. Подача реагентов обычно происходит в следующей последовательности: вначале в пульпу добавляются реагенты-регуляторы рН среды, затем подавители или активаторы (в зависимости от характера фло­тируемых минералов), затем собиратели и, в последнюю оче­редь, пенообразователи.

Реагенты-регуляторы, активаторы, подавители обычно вво­дят в пульпу в цикле измельчения (в мельницу или в слив классификатора), собиратели -в контактные чаны, аппараты для подготовки пульпы, насосы, направляющие пульпу на флотацию, или камеры флотационных машин; пенообразова­тели вводят, как правило, непосредственно в начальные каме­ры флотационных машин. Реагенты могут дозироваться сосре­доточенно, т. е. полностью в одно место, или дробно, т. е. час­тями в различные точки процесса.

Дробная дозировка применяется в тех случаях, когда реа­гент быстро исчезает из пульпы в силу тех или иных химиче­ских взаимодействий.

Плотность и температура пульпы имеют раз­ностороннее влияние на флотацию. С увеличением плотности пульпы, при постоянном объеме флотационных машин, произ­водительность их несколько увеличивается, возрастает объемная концентрация реагентов, в ряде случаев увеличивается извлечение. Однако чрезмерное повышение плотности пульпы приводит к ухудшению аэрированности пульпыи флотации крупных частиц, снижению качества концентрата. Флотация разбавленных пульп позволяет получать более чистые кон­центраты, но несколько уменьшает производительность флота­ционных машин. Поэтому основную и контрольную флотацию обычно ведут в более плотных пульпах, а перечистку концент­ратов- в менее плотных. В практике флотации плотность пульпы составляет 15—40% твердого. Так как содержание твердого в пенном продукте флотации выше, чем в исходной пульпе, наблюдается значи­тельное разбавление пульпы от камеры к камере по фронту флотации.

Повышение температуры пульпы (до определенного предела) интенсифицирует процесс флотации. Расход реагентов при этом снижается, что особенно заметно при использовании в ка­честве собирателей жирных кислот. Однако повышение темпе­ратуры одновременно интенсифицирует процесс растворения минералов и приводит к образованию в пульпе ионов, способ­ных нарушить процесс флотации.

Конструкция иразмеры флотационной ма­шины должны обеспечивать оптимальную продолжительность флотации. Аэрированность пульпы и дисперсность воздушных пузырьков во флотационной машине должны быть оптималь­ными при равномерном распределении пузырьков воздуха по всему объему. Уменьшение аэрированности пульпы приводит к снижению производительности флотационной машины, а чрезмерная ее аэрированность ухудшает результаты флотации за счет усиления коалесценции (слияния и укрупнения) воз­душных пузырьков.

Перемешивание пульпы во флотационной машине должно быть достаточно эффективным и более интен­сивным в нижнейзоне машины и более спокойным в верхней — зоне пенообразования.

Состав исходной воды (жидкойфазы пульпы) су­щественно влияет на процесс флотации за счет находящихся в ней различных ионов, растворенных газов, коллоидных иорга­нических примесей и т. п. Взаимодействуя в процессах измель­чения, классификации, флотации с измельченным полезным ис­копаемым, вода дополнительно насыщается содержащимися в них ионами.

Нежелательное влияние на флотацию неизбежных ионов предотвращают и регулируют подбором соответствующих реа­гентов, а изменением рН среды регулируют растворимость са­мих минералов и, следовательно, концентрацию неизбежных ионов в пульпе.

Лит.: 1 осн.[238-256]

Контрольные вопросы:

1. Перечислите условия, влияющие на крупность измельчения руды перед флотацией. Чем определяется крупность измельчения полезных ископаемых перед флотацией при крупной вкрапленности полезных минералов?

2. Какие возможные причины вызывают пониженную флотируемость очень тонких зерен? Какие мероприятия способствуют фло­тации тонких зерен?

3. Какие условия способствуют флотации крупных зерен?

4. В каких случаях дробная загрузка реагентов вызывает су­щественное улучшение технологических показателей?

5. Какое влияние оказывает плотность пульпы па технологиче­ские и технико-экономические показатели флотационного процесса?

6. Как влияет аэрация пульпы на скорость флотации?

7. Как влияют на скорость флотации температура пульпы, про­должительность контакта с реагентами?

8. В каких случаях стадиальные схемы флотации дают значи­тельное повышение технологических показателей?

9. Как влияет скорость протекания пульпы через флотацион­ную машину на технологические показатели флотации?

Лекция 7 Практика флотационного процесса

Медные, медно-пиритные и медно-цинковые руды

Основной метод обогащения - медных руд — флотация. Ус­пешное применение этого метода объясняется хорошей флотируемостью большинства медных минералов.

Из известных в природе минералов меди промышленное зна­чение имеют следующие: сульфидные — халькопирит, борнит, халькозин, ковеллин, энаргит, блеклые руды; окисленные — ма­лахит, азурит, хризоколла, халькантит, куприт. В зависимости от состава рудных минералов различают сульфидные и окис­ленные медные руды. Встречаются также руды смешанного со­става.

Халькопирит CuFeS2 имеет латунно-желтый цвет, металли­ческий блеск и содержит около 35% меди. Он обладает неко­торой природной гидрофобностью. Хорошо флотируется при применении в качестве собирателей ксантогенатов и дитиофосфатов. Депрессирующее действие на халькопирит оказывают цианиды.

Борнит CuFeS₄ содержит 63,3% меди и имеет пеструю окраску — от темно-красной до желто-синей. Так же как и халь­копирит, хорошо флотируется ксантогенатами. Депрессируется борнит комплексными цианидами железа.

Халькозин Cu₂S представляет собой минерал желтого или свинцово-серого цвета с металлическим блеском. Содержит около 80% меди. Хорошо флотируется ксангогенатами и аминами, Депрессируется цианидами при больших расходах в присутст­вии сульфита натрия Na₂SO3, гипосульфита Na₂S ₂O₃. Ковеллин CuS содержит около 65% меди. Цвет ковеллина индигово-синий, блеск металлический. Минерал мягкий и хруп­кий и поэтому при обогащении сильно шламуется. Флотационные свойства его близки к свойствам халькозина.

Энаргит Cu₃AsS₄ представляет собой хрупкий минерал стально-серого или железно-черного цвета. Содержит около 48% меди. По флотируемости близок к борниту.

Блеклые руды — теннантит 3Cu₂S.As₂S3 и тетраэдрит 3Cu₂S.SbS₃—содержат от 22 до 53% меди. Минералы хорошо флотируются в щелочной среде. Депрессируются цианидами.

В сульфидных медных рудах постоянно присутствует пирит FeS₂, который относится к хорошо флотирующимся минералам. Однако из-за быстрой окисляемости флотируемость его резко снижается. Пирит хорошо депрессируется известью и циани­дами.

Из окисленных минералов меди наиболее широко распрост­ранен малахит СиСОз- Си(ОН)₂. Цвет минерала ярко-зеленый, иногда темно-зеленый. Содержит около 57% меди. Минерал, сходный по составу с малахитом, но имеющий ярко голубую или темно-синюю окраску, называют азуритом. Малахит и азу­рит обладают более слабой флотационной способностью, но их также успешно выделяют в воде кондиционного медного кон­центрата. Плохо или совсем не флотируют силикаты меди (хризоколла CuSiO₃-nH₂O).

Из минералов пустой породы в медных рудах широко рас­пространены кварц, кальцит, полевые шпаты. В качестве спутников во многих медных рудах встречаются золото, серебро, цинк, молибден, никель и другие металлы. Медные руды считаются богатыми при содержании меди более 2%, срeднего качества (1—2% меди) и бедными (менее 1% меди).

Разновидностями медных руд являются медистые песчаники, меднопорфировые и сплошные сульфидные или медные колче­данные руды.

Основными рудными минералами медистых песчаников яв­ляются халькопирит, халькозин и борнит. В зоне окисления встречаются малахит, азурит, хризоколла. Пустая порода пред­ставлена песчаниками, кварцем, полевыми шпатами, кальцитом. Содержание сульфидов в руде не более 15%.Меднопорфировые вкрапленные руды содержат до 3—4% сульфидов и почти всегда медные и медно -калчеданные руды.

Медные колчеданные руды содержат до 90% сульфидов, представленных в основном пиритом.

Меднопорфировые вкрапленные руды, содер­жащие только сульфиды меди, обогащаются -по наиболее про­стым технологическим схемам, так как в этом случае необхо­димо только отделить медные минералы от пустой породы с получением медного концентрата и отвальных хвостов.

После дробления и тонкого измельчения до необходимой крупности, которая определяется размером вкрапленности мине­ралов, руду подвергают флотации в слабощелочной среде, соз­даваемой известью. В качестве собирателя применяют ксантогенат. Концентрат основной флотации перечищают один или два раза. При флотации таких руд получают медный концент­рат с содержанием 20—25% меди, степень извлечения которой достигает 95%.

Пример: Балхашская фабрика

На месторождении выделяются руды двух сортов в зависи­мости от содержания меди в виде окисленных -минералов.

Руды I сорта представлены главным образом сульфидными минералами — халькопиритом, халькозином, пиритом, борнитом, молибденитом и нерудными минералами — кварцем, полевыми шпатами. Содержание окисленной меди до 10%.

Руды II сорта являются смешанными с большим содержа­нием окисленной меди (до 35%). Окисленные минералы меди представлены малахитом, азуритом, хризоколлой я купритом. В руде содержится лимонит, гидрогематит, гематит. Нерудные минералы — кварц, полевые шпаты, серициты, коалины. Поле­вые шпаты разрушены с образованием коалинитов и монтмо­риллонитов

Технологическая схема переработки руд включает трехстадиальное дробление без предварительного грохочения в I я II стадиях, двухстадиальное измельчение в стержневых и ша­ровых мельницах, классификацию и флотационное обогащение с доизмельчением продуктов.

Руда измельчается до крупности 60% класса — 0,074 мм и направляется на основную флотацию, в которую подается сер­нистый натрий, смесь бутилового и нзопропилового ксантогена-тов, жидкое стекло, Т-66 и керосин. В перечисленные операции флотации подается жидкое стекло, медный купорос, керосин, ксантогенат и сернистый натрий. При доизмельчении добавля­ется известь для.депрессии пирита. Хвосты основной флотации классифицируются на песковую и шламовую фракции. Песковая фракция подвергается флотации. Шламы с содержанием меди 0,05—0,06% направляются в отвал.

Товарным концентратом обогатительной фабрики является медный концентрат, содержащий 17—19% меди при извлечении в него меди 85—90% и молибдена 45—50%. Содержание мо­либдена в концентрате 0,14—0,15%.

В медно-пиритной руде содержится, креме медных минералов, значительная доля пирита. При обогащении такой руды получают два концентрата — медный и пиритный.

Технические требования к пиритным концентратам приведе­ны в табл.2.

Обогащение медно-пиритной руды проводят следующим об­разом. Руду измельчают до необходимой крупности и подвер­гают коллективной флотации в слабощелочной среде, Сульфи­ды меди и пирит извлекаются в один коллективный меднопиритный концентрат и отделяются при этом от пустой породы. Затем коллективный концентрат перечищают и доизмельчают в шаровой мельнице для разъединения сростков медных мине­ралов и пирита.

После доизмельчения медно-пиритный концентрат подверга­ют селективной флотации для отделения медных минералов от пирита. Для этого (пирит депрессируют известью и он оста­ется в хвостах, а медные минералы переходят в пенный продукт, представляющий собой медный концентрат.. Концентрат основной фильтрации перечищают.

Сплошные медно-пиритные руды обогащаются значительно труднее. Это объясняется большим содержанием пирита, что затрудняет получение высококачественных медных концентра­тов. Эти руды необходимо обычно более тонко измельчать, чем вкрапленные.

При флотации сплошных медно-пиритных руд сначала про­водят медную флотацию в сильно щелочной среде, создаваемой большим избытком извести. Известь депрессирует пирит. В ка­честве собирателя применяют ксантат.

Если в руде мало пустой породы, то хвосты после медной флотации представляют собой готовый пиритный концентрат. Если же в руде пустой породы много, проводят II стадию фло­тации и выделяют пирит в концентрат, а остаток, содержащий минералы пустой породы, удаляется в виде отвальных хвостов.

Так как пирит при медной флотации был подавлен известью, то его необходимо активировать, т. е. вернуть ему флотацион­ные свойства. Это достигается при помощи серной кислоты для создания кислой среды, в которой пирит хорошо флотируется.

При обогащении окисленных и смешанных медных руд (медные песчаники), содержащих медь в виде малахита и азурита, сначала пульпу обрабатывают раствором сернистого -натрия Na₂S. В результате действия сернистого натрия окислен­ные минералы покрываются пленкой сульфида меди. После этого руду флотируют так же, как и сульфидные руды.

Пример: Жезказганская фабрика

Основными рудными минералами в которых являются халькопирит, халькозин и борнит. Соотношение борнита и халь­копирита в рудах в среднем равно 1:1, халькозина в руде зна­чительно меньше, чем борнита и халькопирита. Нерудные ми­нералы представлены кварцем, полевыми шпатами, карбоната­ми, серицитом и хлоритом. Размер вкрапленности медных ми­нералов 0,2-0,01мм мм.

Медная руда подвергается трехстадиальному дроблению с предварительным грохочением перед каждой стадией, измель­чению до 63—65% класса —0,074 мм, классификации и раз­дельной флотации песков и шламов.

Флотация шламов крупностью 85% класса —0,074 мм осу­ществляется с применением сернистого натрия, бутилового ксантогената и пенообразователя Т-66. Песковая фракция об­рабатывается ксантогенатом и подвергается основной и конт­рольной флотации. Медный концентрат после первой перечистной флотации доизмельчается до 90—95% класса —0,074 мм и совместно с концентратом шламовой флотации дважды перечищается с получением 40%-ного концентрата при извлечений меди на уровне 90% исходной руды.

Сплошные сульфидные медные руды наиболее трудно подаются селективной флотации, так как содержащиеся в них сульфиды меди и железа имеют одинаковые флотационные свойства. В частности, разделение пирита и халькопирита возможно только при высокой щелочности пульпы, при которой депрессируется пирит. Наличие в рудах легко переизмельчающихся вторичных мед­ных минералов (халькозин, борнит, ковеллин) затрудняет фло­тацию и предопределяет применение стадиальной флотации. После грубого измельчения (50—60% класса —0,074 .мм) из­влекают наиболее легко флотируемые минералы и после доизмельчения хвостов флотации до крупности 70-80% класса -0,074 мм выделяют тонкозернистые медные минералы.

Пример: Среднеуральская фабрика

Руды содержат 75—80% пирита и незначительную часть нерудных минералов. Медные минералы представлены в основном халькопиритом и ковеллином, содер­жание халькозина и малахита в них незначительное. Цинк представлен сфалеритом. Из нерудных минералов распростра­нены кварц и барит.

Руды характеризуются весьма тонкой вкрапленностью мед­ных и цинковых минералов в пирите и очень тонким взаимо­прорастанием (преобладающий размер медных и цинковых ми­нералов до 0,05 мм).

Перед стадиальной флотацией руда измельчается до круп­ности 50—60% класса —0,074 мм. Основная медная флотация, осуществляется после доизмельчения хвостов стадиальной фло­тации до крупности 85—90% класса —0,74 мм. Концентрат ста­диальной флотации перечищается, а хвосты перечистки направ­ляются на перечистную флотацию концентрата основной мед­ной флотации. Из хвостов основной медной флотации получают пиритный концентрат. По приведенной схеме получают медный концентрат с содержанием меди 10—11% при извлечении 75— 80 о/_о.

Труднее флотируются окисленные медные руды, что связано с большим содержанием в них растворимых солей, изменяющих флотационные свойства минералов. С целью нейтрализации влияния солей руду перед обогащением промывают или под­вергают химической обработке (сульфидизации).

В качестве сульфидизаторов медных окисленных минералов применяется сернистый натрий или сернистый барий. После сульфидизация наиболее легко флотируются малахит и азурит. Хризоколла не поддается сульфидизации и не флотируется.

Не сульфидизирующиеся и не флотирующиеся окисленные медные минералы перерабатываются комбинированным флотационно-гидрометаллургическим методом, сущность которого за­ключается в обработке тонкоизмельченной руды серной кисло­той с переводом меди в раствор и с последующими цементаци­ей меди губчатым железом и флотацией. Медно-цинковые руды перерабатываются по более сложным технологическим схемам с получением медного и цин­кового концентрата.

Технические требования к цинковым концентратам приведе­ны в табл 3.

Основным минералом цинка является сфалерит ZnS, или-цинковая обманка. Плотность сфалерита 3,5—4,3 г/см³, содер­жание, цинка 67,1%. Для обогащения медно-цинковых сульфидных руд применяется несколько вариантов технологических схем среди которых можно выделить две наиболее распространенные:

Схема селективной флотации, когда в голове процесса фло­тируют сульфиды меди, а из хвостов медной флотации флоти­руют сфалерит. Хвосты цинковой флотации могут быть пирит-ным концентратом или из них флотируют пирит;

Схема коллективно-селективной флотации, когда в голове процесса получают флотационный- цинковый или медно-цинково-пиритный концентрат с последующим его медно разделением соответственно на два или три концентрата.

При флотации медно-цинковых руд применяются следующие флотационные реагенты. В качестве собирателей используется бутиловый ксантогенат, или бутиловый аэрофлот. Депрессора­ми сфалерита являются цинковый купорос, сернистый натрий, цианиды, сульфит и тиосульфит натрия, которые позволяют отделять его от медных сульфидных минералов. На ряде фаб­рик в качестве депрессора применяется сернистый натрий в со­четании с цинковым купоросом или сульфит натрия в сочетании с сернистым натрием и цинковым купоросом. Это позволяет отказаться от применения цианидов, которые требуют большой осторожности и точной дозировки, чтобы избежать депрессирующего воздействия также на медные сульфидные минералы.

Пример: Учалинская фабрика

Руда характеризуется очень тонкой вкрапленностью сульфидов меди, железа и цинка.

Технологическая схема включает следующие операции;

измельчение руды до 85-87% класса -0,074 мм; выделение медных минералов в грубый медный концентрат и трехкратную его перечистку;

флотацию медного промпродукта с его доизмельчением, классификацией и разделением при рН 7,8—8,2 (пирит и сфа­лерит подавляют известью, сернистым натрием, сульфитом нат­рия и цинковым купоросом);

отделение цинковых минералов в два приема, их перечист­ку до готового концентрата и промпродуктовую цинковую фло­тацию сростков пирита н сфалерита; доизмельчение и класси­фикацию пенного продукта, трех-четырехкратную его перечист­ку с получением грубого цинкового концентрата; десорбцию и отмывку грубого цинкового концентрата;

пенную медно-пиритную флотацию (основную и контроль­ную) с получением второго готового цинкового концентрата в виде камерного продукта;

.доизмельчение промпродукта медной флотации до 93-95% класса -0,043 мм, доизмельчение промпродукта цинковой фло­тации до 98-99% класса -0,043 мм.

Медно-свинцово-цинковые руды

Эти руды являются полиметаллическими и наиболее трудно поддаются обогащению. Сложность и разнообразие по­лиметаллических руд заключается в том, что в их состав кроме сульфидных минералов (галенит, сфалерит, халькопирит), как правило, входят вторичные сульфидные минералы меди (бор­нит, ковеллин, халькозин), окисленные минералы меди и свин­ца и -пирит. Руды характеризуются весьма тонкой вкрапленно­стью и тесным взаимным прорастанием сульфидов.

При обогащении медно- свинцово-цинково пиритных руд при­меняются технологические схемы трех разновидностей: прямая селективная, коллективно-селективная и частично коллективно-селективная. Наибольшее распространение получили две по­следние технологические схемы. По схеме прямой селективной флотации сна­чала флотируют медные минералы, подавляя сернистой кислотой галенит и сфалерит. Затем флотируют галенит, депрессируя известью и цианидом сфалерит и пирит. Далее сфалерит акти­вируется медным купоросом и подвергается цинковой флота­ции, из хвостов которой флотируется пирит. В качестве соби­рателей используются ксантогенаты.

По коллективно-селективной схеме (сначала получают коллективный концентрат, в который ксантогенатом извлекают галенит, сфалерит, халькопирит и пирит. Коллективный концентрат направляют на медно-свинцовую флотацию, депрессируя сфалерит и пирит цинковым купоросом и цианидом. Затем медно-свинцовый концентрат подвергают селекции, флотируя галенит при депрессии медных минералов либо флотируя медные минералы при депрессии галенита. Хво­сты медно-свинцовой флотации подвергают последовательно цинковой и пиритной флотации с получением одноименных кон­центратов.

При частично коллективно-селективной схеме в коллективный концентрат извлекаются только сульфиды меди и свинца. Из хвостов медно-свинцовой флотации извлекается сфалерит, а затем пирит. Медно-свинцовый концентрат под­вергается селективной флотации.

Наиболее эффективным депрессором медных минералов при разделении медно-свинцового концентрата является цианид, однако при большой его концентрации и при наличии в руде вторичных минералов меди, которые хорошо растворяются в цианистых растворах, в пульпе образуется большое количество ионов меди, которые нарушают селекцию медно-свинцового кон­центрата. Поэтому для стабилизации процесса к цианиду до­бавляют сернистый натрий, сульфит или тиосульфат натрия, снижающие вредное влияние вторичных медных сульфидов. Если необходимо депрессировать галенит, то в качестве депрес­соров используют сернистую кислоту, сульфит и тиосульфат натрия.

В последнее время внедряется бесцианидная технология разделения медно-свинцовых концентратов, по которой коллек­тивный концентрат подвергается десорбции собирателя серни­стым натрием и активированным углем. Затем концентрат пе­ремешивается с сульфитом (тиосульфатом) натрия и железным купоросом. Медные минералы флотируются бутиловым ксантогенатом, а из хвостов медной флотации флотируют сфалерит и получают свинцовый концентрат. Пирит во всех случаях хоро­шо депрессируется известью и ферромарганец.

Пример: -Золотушинская фабрика

Руды Золотушинского месторождения содержат пирит, сфа­лерит, халькопирит, галенит.

Вмещающими породами являются хлорито-серицитовые и серицито-кварцевые сланцы. Руды ха­рактеризуются весьма неравномерным распределением полез­ных минералов и по степени оруденения делятся на сплошные и вкрапленные. Последние, в свою очередь, делятся на богатые полиметаллические руды и убогие.

Фабрика работает по двухстадиальной схеме флотации. Дробление руды осуществляется в три стадии: II и III стадии в замкнутом цикле с грохотами. Измельчение осуществляется в две стадии; II стадия работает на песках рудных и контроль­ных гидроциклонов. Обе стадии измельчения работают в замкнутом цикле со спиральными классификаторами.

Слив классификаторов I стадии направляется на I стадию медно-свинцовой флотации, концентрат которой поступает на селекцию. Хвосты I стадии медно-cвинцовой флотации подаются в рудные гидроциклоны, слив которых поступает на II стадию медно - свинцовой флотации, а пески — в мельницы на доизмельчение. Слив классификаторов мельниц доизмельчения подвер­гается поверочной классификации в гидроциклонах.

Медно-свинцовый цикл II стадии включает основную, конт­рольную и три перечистных операции.

Хвосты медно-свинцовой флотации являются питанием цинкового цикла, который состо­ит нз основной, контрольной и трех перечистных операций. Медно-свинцовый концентрат разделяют цианидным методом с подавлением медных минералов. Цикл селекции включает ос­новную, контрольную и четыре перечистных операции.Цинковый концентрат после сгущения поступает на уста­новку обезмеживания и обезжелезнения. Необходимость полу­чения цинковых концентратов с высоким содержанием цинка и минимальным содержанием вредных примесей (медь, железо) определяется требованием металлургии, так как в этом случае существенно снижается стоимость получения цинка на гидрометаллургических заводах.

Существующими методами повышения качества цинкового концентрата на обогатительных фабриках в цикле цинковой флотации часто не удается получить желаемый эффект или он достигается ценой снижения извлечения. Это часто связано с наличием в руде активно флотирующейся разности пирита, по­давление которой возможно лишь при таком расходе депрессо­ра, при котором заметно депрессируется и сфалерит.

В связи с этим разработан метод повышения качества цин­ковых концентратов, получаемых по обычным схемам, путем последующего удаления из них медных минералов и пирита. В этой технологии обезмеживания и обезжелезнения цинковых концентратов используется метод обратной флотации, при ко­тором осуществляется депрессия ранее сфлотированного сфа­лерита и флотация медных минералов и пирита.

Свинцовые и свинцово-цинковые руды

В зависимости от минерального состава различают свинцо­вые,цинковые и комплексные свинцово-цинковые руды. Руды, первых двух типов встречаются крайне редко. Главную массу свинца и цинка добывают из комплексных свинцово-цинковых руд. Для флотации ми­нерала также необходима предварительная активация серни­стым натрием.

Руды всех типов бывают сульфидными, окисленными и смешанными. Галенит— основной свинцовый минерал сульфид­ных и смешанных руд. Окисленными минералами свинца явля­ются церуссит и англезит.

Из минералов цинка промышленное значение практически имеет только один минерал — сфалерит. Окисленный минерал смитсонит встречается редко и трудно извлекается при обогащении.

Галенит PbS, свинцовый блеск, представляет собой сульфидный минерал, содержащий 86.6% свинца. Цвет галенита свинцово-серый, блеск металлический. Твердость 2-3. Плотность 7.4-7.6г/см³ , хрупок.

Неокисленная поверхность галенита гидрофобна и такой минерал может флотироваться без собирател. Однако из-за быстрой окисляемости минерала для его флотации необходимо подавать собиратель, например ксантогенат. Депрессируется галенит хлорной известью, сульфитом натрия и сернистым натрием.

Церуссит PbCO ₃, сордержит 77.5 % свинца. Цвет минерала обычно белый с сероватым, желтоватьым или бурым оттенком. Блеск алмазный. Минерал мягкий, весьма хрупок. Обладает слабой флотационной активностью и без предварительной активации сернистым натрием не флотируется.

Англезит PbSO₄ содержит 68.3% свинца. Для флотации минерала также необходима предварительная активация сернистым натрием.

Сфалерит ZnS, цинковая обманка, представляет собой ми­нерал коричневого, черного или белого цвета с алмазным бле­ском. Содержит 67% цинка. Флотируется при применении в ка­честве собирателя ксантогенатов. Депрессируется смесью цин­кового купороса с сульфитом натрия. Депрессированная цинко­вая обманка активируется медным купоросом.

Смитсонит ZnCO₃ содержит 52% цинка. Цвет смитсонита белый с зеленоватым, буроватым или сероватым оттенком. Ми­нерал хрупкий.

Руды, содержащие только свинец, в природе встречаются редко. Как правило, в них, наряду со свинцом, присутствуют цинк или цинк и медь. Кроме того, в качестве попутных эле­ментов содержатся висмут, молибден, кадмий, серебро, золото, селен, теллур, германий, таллий, галлий и индий. Эти элементы обычно находятся в рассеянном состояния. Основные полезные компоненты полиметаллических руд — свинец и цинк — встре­чаются в соотношении 1 : 1,5 и более. Очень редко наблюдается превышение содержания свинца над цинком.

Сульфидные руды обогащаются по сравнительно про­стым схемам. Если в руде содержится крупно и мелковкрап­ленный галенит, то применяются гравитационно-флотационные схемы, по которым вначале гравитацией извлекаются крупные зерна галенита, а затем после доизмельчения флотируется мелкозернистый галенит.

Флотация смешанных руд, к которым относятся руды с со­держанием свинца в виде окисленных минералов 15—80%, мо­жет осуществляться подвум схемам. При раздельной флотации сульфидных и окисленных минералов вначале флотируют гале­нит, а затем после сульфидизации церуссит и англезит. Однако чаще всего ведут совместную флотацию всех свинцовых мине­ралов, применяя в качестве сульфидизатора окисленных мине­ралов сернистый натрий. При этом нельзя допускать избытка сернистого натрия, так как в этом случае может депрессироваться галенит.

Свинцово-цинковые руды в основном обогащаются флотацией. Для предварительного обогащения этих руд иногда применяют метод разделения в тяжелых суспензиях. Обогаще­ние в тяжелых суспензиях выгодно применять в тех случаях, когда характер вкрапленности минералов позволяет выделить значительную часть пустой породы при сравнительно крупном дроблении.

Благодаря обогащению в тяжелых суспензиях (по­вышается производственная мощность флотационных фабрик, снижаются расходы на обогащение за счет уменьшения объема руды, поступающей на тонкое измельчение и флотацию, уде­шевляются и упрощаются методы добычи руды.

Полиметаллические свинцово-цинковые ру­ды также перерабатываются по сравнительно простым флота­ционным схемам. Однако схемы флотации и режим процесса значительно усложняются, когда наряду со свинцовыми и цин­ковыми минералами в руде содержатся медные минералы, пи­рит и другие минералы-спутники. В этом случае при обогаще­нии свинцово-цинковых руд получают свинцовые, цинковые, медные и пиритные концентраты.

Обогащение свинцово-цинковых руд осуществляется по схе­мам селективной или коллективно-селективной флотации.

По схеме селективной флотации вначале в пенный продукт выделяют галенит. При этом сфалерит депрессируется смесью цинкового купороса и сульфита натрия. Флотация осуществля­ется в щелочной среде, создаваемой содой или известью. В ка­честве собирателя применяют ксантогенаты. После выделения свинцового концентрата ранее депрессированный сфалерит активируют медным купоросом и проводят цинковую флотацию.

Для отделения сульфидов от пустой породы применяется депрессор минералов пустой породы — жидкое стекло. По схеме коллективно-селективной флотации в коллектив­ный концентрат выделяют сразу галенит и сфалерит. Пустая порода при этом удаляется с отвальными хвостами. Затем кол­лективный концентрат разделяют на свинцовый и цинковый в той же последовательности, как и при селективной флотации. При достаточном содержании меди в руде сначала медьсо­держащие минералы выделяются в коллективный концентрат, : а затем — в медный концентрат.

Флотация окисленных свинцово-цинковых руд осуществля­ется после предварительной обработки их сернистым натрием, в результате которой окисленная поверхность минералов пре­вращается в сульфидную. Схема селективной флотации сульфидной свинцово-цинковой руды включает два цикла: свинцовый и цинковый.

Каждый цикл состоит из основной флотации, трех перечистных и одной контрольной флотации. На флотацию поступает руда, измельченная до крупности 70% —0,074 мм. В цикле свинцовой флотации цинковая обман­ка депрессируется сульфитом натрия и цинковым купоросом. Флотация проводится в щелочной среде, которая создается со­дой. Хвосты свинцовой флотации поступают в цинковый цикл. Для активации ранее депрессированного сфалерита в основную цинковую флотацию подают медный купорос. Туда же загру­жают известь для депрессии пирита. В результате цинковой флотации получают цинковый концентрат и отвальные хвосты.

Свинцовый концентрат содержит около 70% свинца, цинко­вый— 55% цинка. Извлечение свинца в свинцовый концентрат составляет около 90%. цинка в цинковый концентрат 90-92%.

а) Молибденовые руды

Все месторождения молибдена разделяются на несколько промышленных типов.

Кварц-молдибденовые жильные руды представлены жилами небольшой мощности (0.3-0.5м) и содержат 0.3-0.5% молибдена. Вследствие большого разубоживания при

добыче из-за малой мощности жил руды этого типа не оказываюит сколько-нибудь значительного влияния на мировую добычу молибдена и практически не разрабатываются.

Вольфрамо-молибденовые жильные руды имеют незначительное содержание молибдена как попутного компонента и получают промышленную оценку по вольфрамовому оруднению.

Штокверковые руды занимают ведущее место по содержа­нию добываемого молибдена и в зависимости от вещественного состава подразделяются на собственно молибденовые, вольфрамо-молибденовые и медно-молибденовые. Содержание молибде­на в собственно молибденовых рудах 0,3—0,4%, в медно-молибденовых — 0,05—0,1%. Молибденовые штокверковые руды по содержанию полезных компонентов являются сравнительно бедными и разработка их рентабельна только при больших масштабах производства.

Скарновые руды также подразделяются на собственно мо­либденовые, вольфрамо-молибденовые и медно-молибденовые. Последние имеют небольшое промышленное значение. Содер­жание молибдена в собственно молибденовых скарновых рудах составляет 0,2—0,3%.В природе молибден находится главным образом в виде собственных (минералов и в меньшей степени в рассеянном со­стоянии в каменных углях и углистых сланцах. Всего известно более 20 молибденовых минералов, но только три из них имеют в настоящее время промышленное значение.

Молибденит MoS₂ содержит 60% молибдена и 40% серы. Цвет молибденита свинцово-серый, блеcк металлический. Ми­нерал мягкий (твердость 1—1,5), жирен на ощупь, на бумаге оставляет серую черту, по природе гидрофобен и может фло­тироваться без собирателя.

Однако обычно при его флотации применяют дешевые соби­ратели (аполярные масла, керосин). Молибденит является наи­более распространенным молибденовым минералом, на долю которого приходится более 90% всего добываемого молибдена.

Повеллит СаМо0₄ содержит около 48% молибдена. Цвет повеллита бледно-желтый, блеcк алмазный. Минерал хрупок, по­веллит является самым распространенным минералом в зоне окисления молибденовых месторождений. Флотируется значи­тельно труднее, чем молибденит. Для его флотации необходим сильный собиратель — жирная кислота или мыло.

Ферримолибдит ЗМоОз-Ре₂Оз-7Н₂О содержит 39,7% молиб­дена и распространен также в зоне окисления молибденовых руд совместно с оксидами и гидрооксидами железа. Находится в руде в виде тонких прожилок и примазок. Трудно поддается флотации, вследствие чего получаются бедные концентраты.

Собственно молибденовые руды с незначительным содержа­нием сульфидов тяжелых металлов обогащаются по простой флотационной схеме, включающей основную флотацию молиб­дена с применением в качестве собирателя керосина, дизель­ного топлива или трансформаторного масла, несколько (до 6) перечисток .концентрата и контрольную флотацию хвостов. Б ка­честве депрессоров кварца и сульфидов тяжелых металлов ис­пользуют соответственно жидкое стекло и сернистый натрий, вспенивателем служит терпинеол. Флотацию руд ведут в сла­бощелочной среде, создаваемой содой.

Если в руде содержится много сульфидов тяжелых метал­лов (железа, меди, свинца, цинка), то процесс и режим флота­ции усложняются. В этом случае для депрессии сульфидов тя­желых металлов в процесс подают сернистый натрий.

Из окисленных молибденовых руд, содержащих повеллит, получают только бедные концентраты, направляемые на гидро­металлургическую доводку.

Смешенные сульфидно-окисленные руды обогащаются по схеме последовательной флотации молибденита и повеллита.

Медно-молибденовые руды обогащают флотацией с получе­нием коллективного медно-молибденового концентрата - с после­дующим его разделением на медный и молибденовый концент­раты. Медно-молибденовые руды имеют низкое содержание молибдена, однако они являются основным источником получения молибдена. Обычно вначале получают только грубый медно-молибденовый концентрат, который перед селек­тивной флотацией подвергается нескольким перечисткам а иногда и доизмельчается. В качестве собирателей для флотации медных и молибде­новых минералов чаще всего применяют ксантогенаты и аполярные масла, Вепениватели — терпинеол, сосновое масло и Т-66.

Содержание молибдена в коллективном концентрате 0 2— 1%, меди — 10-30%.

Разделение медно-молибденового концентрата чаще всего осуществляют флотацией молибденита с депрессией медных минералов.

Для депрессии медных минералов применяют сернистый натрий, ферроцианид в сочетании с цианидом, перекись водорода с добавками цианида, цинкового купороса и другие депрессоры.

Лит.:1 осн.[260-300]

Контрольные вопросы:

1. Какими флотационными свойствами характеризуются суль­фиды меди: халькопирит, борнит, ковеллин, халькозин. Как влияют на флотируемость этих минералов щелочи, цианиды, сернистый натрий и другие депрессоры?

2. Дайте общую характеристику химико-минералогического со­става вкрапленных медных руд.

3. Какие реагенты, схемы и режимы применяются при обогаще­ния флотацией вкрапленных медных руд?

4. От каких свойств руды зависят качество концентрата и извле­чение в нем меди при обогащении вкрапленных медных руд?

5. Дайте общую характеристику химико-минералогического со­става сплошных сульфидных медно-пиритных руд.

6. Какими флотационными свойствами характеризуются сульфи­ды железа: пирит, пирротин, марказит, как действуют на эти мине­ралы наиболее часто применяемые депрессоры, активаторы, регуля­торы среды?

7. Какие реагенты, схемы и режимы применяются при разде­лении флотацией сульфидов меди от сульфидов железа?

8. Какие реагенты, схемы и режимы применяются для флотации сульфидов железа из хвостов медной флотации при схемах с пря­мой селективной флотацией при обогащении медно-пиритных руд?

8. Начертите варианты принципиальных схем флотации, обеспе­чивающие получение медных и ипритных концентратов при обога­щении медно-пиритных руд, какие относительные преимущества и недостатки имеют эти варианты?

9. В каких случаях необходима предварительная аэрация пуль­пы перед флотацией?