Технология и расчет извлечения медного концентрата из руды

2.2 Влияние вещественного состава руд на показатели обогащения

Эффективность работы обогатительных фабрик во многом зависит от качества перерабатываемого сырья. Для получения максимального извлече- ния полезных компонентов при обогащении рудного сырья требуется посто- янство 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 при- меняемому технологическому режиму обогащения. В условиях частой смены химического и минералогического состава перерабатываемого сырья или за- держки 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 концентра- ция металлов или увеличивается количество труднообогатимых разновидно- стей 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 содер- жания в руде. При прочих равных условиях извлечение возрастает с увеличе- нием 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 трудно- флотируемыми или неизвлекаемыми минералами, а в рудах с небольшим содержанием данного компонента – легкофлотируемыми минеральными разностями.
Минеральный состав. Технологические показатели по извлечению ка- ждого компонента из руды и качество получаемых концентратов зависят от минерального состава руды, во-первых, потому, что каждый металл или эле- мент может быть представлен различными минералами, обладающими раз- личной 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 неизвлекаемы- ми при флотации хризоколлой и алюмосиликатами меди. Разные группы ми- неральных форм требуют различных реагентных режимов, и при их совмест- ном присутствии трудно обеспечить оптимальные условия флотации всех минералов. Поэтому в технологической схеме обычно предусматривают раз- дельное флотационное извлечение, например, сначала сульфидных, затем – окисленных минералов. Изменение соотношения минеральных форм в сто- рону увеличения труднофлотируемых разностей извлекаемого компонента приводит к уменьшению его извлечения в концентрат.
Во-вторых, возможность селективной (избирательной) флотации зави- сит от степени близости физико-химических свойств разделяемых минераль- ных компонентов и трудности ее осуществления возрастают при разделении минералов с одинаковым анионом или катионом. Например, если флотацион- ное 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, на- пример, отделение галенита от халькопирита протекает довольно легко, то отделение его от халькозина требует особых условий.
В-третьих, селективная флотация будет осложняться при наличии в ру- дах легкофлотируемых алюмосиликатов, высоком содержании шламистых минералов и пород, обладающих большой поглотительной способностью по отношению к флотационным реагентам. Например, флотационное извлече- ние окисленных минералов свинца из сильно разрушенных руд становится практически невозможным, если в них присутствуют оксиды и гидроксиды марганца. Трудной задачей является также эффективная депрессия флотоак- тивных силикатов, резко понижающих содержание извлекаемого компонента в концентрате.
Влияние генезиса руд. Условия образования полезных ископаемых (ге- незис) определяют их строение, характер кристаллизации, изоморфизм, ско- рость и степень окисления и электронные свойства минералов.
Например, сульфидные руды, образующиеся в результате раскристал- лизации расплавленных магм или осаждения сульфидных минералов из го- рячих водных растворов, отличаются плотностью, крупнокристаллическим строением и не имеют пор. Окисленные же руды, образовавшиеся в процессе окисления и выщелачивания сульфидных руд, обычно характеризуются мел- кокристаллическим строением и большим числом пор, заполненных охристо- глинистым материалом. При измельчении таких руд охристо-глинистый ма- териал образует значительное количество так называемых «первичных» шламов, оказывающих вредное влияние на флотацию.
Генезисом определяется содержание изоморфной примеси в ми- нералах. Широкое изменение содержания изоморфного, например, железа в цинковой обманке, пентландите, молибдена в шеелите, марганца в вольфра- мите 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 элек- тронов и дырок и характер изменения уровня Ферми у полупроводниковых минералов. Исследование влияния их на флотируемость сульфидных мине- ралов показало, что изменение концентрации электронов в поверхностном слое минералов не требует изменения установленных ранее соотношений концентраций реагентов в граничных условиях флотации минералов, но мо- жет существенно повлиять на максимально возможное извлечение минералов в концентрат. Причина этого – нарушение условий образования диксантоге- нида на поверхности при высокой концентрации электронов или, наоборот, дырок в поверхностном слое минерала. Увеличить извлечение минерала при большой концентрации электронов можно, например, применением реаген- тов-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 ок- ремнением, коалинизацией, хлоритизацией и серицитизацией их поверхно- сти. Каолинизация и серицитизация – основные процессы изменения поле- вых шпатов, для железо-магнезиальных минералов наиболее характерна хло- ритизация. В процессе вторичных изменений происходит унификация по- верхностных свойств различных породных минералов при возрастании об- щей степени их гидрофобности и образование большой массы легкофлоти- руемых серицито-хлоритовых шламов, даже при сравнительно крупном из- мельчении. В результате этого возрастают трудности депрессии пустой по- роды, предотвращения вредного влияния шламов и получения богатых кон- центратов.
Вторичные изменения рудных, например, сульфидных минералов свя- заны в основном с их окислением и взаимоактивацией.
Окисление сульфидов в зоне окисления месторождения или в процессе добычи, транспортировки, дробления и измельчения руды приводит к обра- зованию на их поверхности более полярных соединений, чем сами сульфиды. При взаимодействии с собирателем на таких поверхностях образуются рых- лые гидрофобные шламы, затрудняющие флотацию сульфидных зерен. Наи- лучшие результаты в этом случае дает предварительная сульфидизация окис- ленной 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 суль- фидные руды из зон вторичного обогащения, когда поверхность практически всех сульфидов железа, цинка, свинца покрыта пленками вторичных сульфи- дов меди. В этом случае флотируемость всех минералов становится одина- ковой. При ограниченном развитии активирующих пленок на поверхности минералы удается разделить только после очень тонкого измельчения или только после удаления пленок с помощью соответствующих растворителей.