«Выбор и расчет технологической схемы обогащения свинцово-цинковой руды»

Таблица 2.
Содержание (%) компонентов в свинцовых концентратах.

Марка концентратов	Свинец не менее	Примеси не более
		Цинк Медь
КС- 0-А	74	2,5	1,5
КС- 0	73	2,5	1,5
КС- 1-А	71	3	1,7
КС- 1	70	3	1,8
КС-2	65	4	2
КС-3	60	6	2,5
КС-4	55	8	3,5
КС-5	50	10	4
КС-6	45	11	5
КС- 7	40	13	6
ППС	30	Не нормируется
ПСМ	20	Не нормируется

ППС- промпродукт свинцовой
ПСМ- продукт свинцово –медный.


1.2 Основные минералы цинка
Цинк активный металл и хороший восстановитель, его нормальный окислительно-восстановителный потенциал равен 0,76 В. Температура плавления 419,5^о С, температура кипения 906⁰ С. Твердость цинка 2,5-2,9 по шкале Мооса.
В природе цинк находится только в виде соединений в различных минералах и не встречается в свободном состоянии. Цинк становится пластичным (ковким, тягучим, вязким) при 100-150⁰ и хрупким - выше 200⁰,
диамагнитен. Загрязнение цинка свинцом или мышьяком вызывают появление хрупкости. Известны многочисленные сплавы цинка с Al, Cu, Sn, Mg, Ca, Ni, Pb, Cd, Fe, Ag, Hg, Au, Pt, W и другие.
На воздухе при температуры до 100⁰ С цинк покрывается пленкой основных карбонатов и тускнеет. Во влажном воздухе в присутствии углекислого газа цинк разрушается с образованием основных карбонатов даже при обычной температуре. Сильные минеральные кислоты хорошо растворяют цинк с образованием солей, а щелочи – растворимых в воде цинкатов.
Цинк входит III аналитическую группу, катионы которой образуют трудно растворимые сульфиды. Сульфид цинка значительно труднее растворим, чем сульфиды других элементов III группы (Ai,Fe,Co,Ni).
Около 40% мировой добычи цинка расходуется на оцинкование, т,е. Нанесение цинка тонким слоем (10 – 50 мкм) на поверхность железа и его сплавов, для предохранения от атмосферной коррозии. Благодаря хорошим литейным качеством низкой температуре плавления цинк широко применяется для изготовления различных сплавов главным образом с алюминием, медью, магнием. Эти сплавы отличаются невысокой температурой плавления, хорошей текучестью, легко обрабатываются под давлением, свариваются и паяются. Применяется цинк для рафинирования свинца от благородных металлов, служит восстановителям в химико – металлургических процессах. Его соединения являются очень важными полупроводниками материалами и люминофорами. Металлический цинк применяется для извлечения серебра из серебросодержащего свинца для получения водорода (HCI 1:1) для вытеснения металлов из растворов К[ Ag (CN)₂], K[Au (CN)₂] или Pb (NO₃)₂ и др. для изготовления гальванических элементов.
Общее количество цинка, добытого из руд по всему миру (1978г) составило 4578 тыс.т. основными производителями его являются Канада (1245 тыс .т.), США, Австралия, Перу, Япония и Мексика, а основными потребителями – США, где в 1978 г. было расходовано 1140 тыс. т. цинка, из которых около 40 % приходится на оцинкование, 32,5% на изготовление сплавов, 11,5% на получению латуни и бронзы. Около 10 % цинка идет на получение окиси цинка.
Добыча и потребление цинка возросло к настоящему времени возросло более 9 млн.т. в год.
В природе известно 66 минералов, в состав которых входит цинк, однако его основными промышленными минералами являются в сульфидных рудах сфалерит, в окисленных – смитсонит и каламин.
Таблица1.2.1
Краткая характеристика основных цинковых минералов

Минерал	Формула	Содержание цинка,%	Плотность, Г/см^3	Твердость
Сфалерит	ZnS	67,1	3,5 – 4,2	3 – 4
Смитсонит	ZnCO3	59,5	3,5 – 3,8	2,5
Каламин	2ZnOxSiO2xH2O	53	3,4 – 3,5	4 – 5
Цинкит	ZnO	80,3	5,7	4
Виллемит	2ZnOxSiO2	59,1	4,1	5 – 6
Франклинит	(Zn,Mn) OxFe2O3	__	5 – 5,2	6

Сфалерит, или цинковая обманка, ZnS – основной промышленный минерал цинка. Он обычно присутствует в гидротермальных залежах всех видов. Содержит в виде изоморфных примесей железо (до 26%), марганец, кадмий, галлий, германий, индий, кобальт, ртуть. Богатая железом разновидность сфалерита – мартит отличается бурым, коричневым или даже черным цветом в зависимости от содержания железа.

Структура сфалерита плотнейшая -кубическая упа­ковка из атомов серы, в тетраэдрических пустотах которой нахо­дятся атомы цинка. В природных кристаллах цинковой обманки возможны чередования кубических и гексагональных разновидно­стей. Блеск сфалерита алмазный.
Сфалерит самый плохой проводник электричества среди обыч­ных сульфидов. Для чистого сфалерита удельное сопротивление составляет 10¹² Ом-м. Наличие некоторой электропроводности у сфалерита объясняется наличием примесей и, прежде всего, же­леза, которое ввиду близости ионных радиусов с цинком может его изоморфно замещать в кристаллической решетке.
Смитсонит ZnCO₃ - типичный минерал зоны окисления месторождений первичных сульфидных руд цинка. Он относится к группе природных карбонатов: содержит в виде примесей железа, марганец, кадмий, кобальт, магний, свинец. Имеет окраску от белой до желтоватой и бурой.
Каламин или гемиморфит, галмей, 2ZnOxSiO₂xH₂O относится к водным силикатом цинка. Образуется в зоне окисления свинцово – цинковых месторождений. Цвет от белого до зеленоватого и голубоватого (с примесью меди).
Запасы медно – цинковых руд сосредоточены в основном с СНГ, Канады, Финляндии, Норвегии и Японии. Они представлены двумя типами вкрапленные (Содержание сульфидов 20 –50%) и сплошные (содержание сульфидов до 90%).
Основной рудообразующий минерал — пирит представлен 3—4 генерациями кристаллических и колломорфных образований различной крупности: 0,001—30 мм. Тремя генерациями представлен халькопирит, имеющий размер выделений 0,001—2 мм и связанный с пиритом и сфалеритом. Сфалерит представлен мелкими изолированными включениями в пирите, а также прожилками и колло­идными образованиями, связанными с халькопиритом и пиритом крупностью зерен сфалерита 0,001—0,5 мм. В халькопирите,. сфалерите и пирите имеются мелкие (включения блеклых руд с размером зерен 0,02-0,5 мм
В верхних горизонтах Гайского и Учалинекого месторождении и в нижних горизонтах Карабашского и других месторождений встречаются борнит, халькозин и -ковеллин, которые образуют тон­кие срастания со сфалеритом и включения в других сульфидах. Размер зерен этих минералов 0,05—3 мм.
Сложные условия образования рудных минералов уральских: месторождений обусловили развитую трещиноватость пирита, на­личие халькопирита и 'Сфалерита между зернами пирита, который находится в тесном срастании с ними. Для раскрытия этих слож­ных по структуре и крупности сростков требуется измельчение до 100% класса —0,02 (0,03) мм, в то время как отделение сульфид­ных минералов от минералов пустой породы происходит при из­мельчении руды до 60—70% класса —0,074 мм.
Наличие в руде различных сульфидов меди, а также сульфатов и окислов меди, присутствие сфалерита, обладающего различной степенью флотируемости, и флотоактивного пирита, неблагоприят­ное соотношение в руде меди и цинке (от 1:2 до 1:0,3) создают значительные трудности в осуществлении селективной флотации и делают медно-цинковые руды Урала труднофлотируемыми.
Цинковые концентраты, получаемые при обогащении цинксодержащих руд, должны удовлетворят техническим требованияй, представленным в таблице 1.2.2

Таблица 1.2.2

Содержание (%) компонентов в цинковых концентратах

Марка концентратов	Цинк не менее	Примеси не более
		Железо	Кремнезем	Медь	Мышьяк
КЦ-1	56	5	2	1	0,05
КЦ-2	53	7	3,5	1,2	0,1
КЦ-3	50	9	4	1,5	0,1
КЦ-4	45	12	5	2,5	0,5
ПЦ-1	40	13	6	3	0,5
ПЦ-2	40	16	10	4	0,6

ПЦ – промпродукт цинковый.
.
Сульфидные более тонковкрапленные руды перерабатываются на фабриках Финляндии. Основные запасы медно-цинковых руд сосредоточены в месторождении Пюхасалми. Рудные минералы— сфалерит, халькопирит и ширит. Нерудные минералы и агрегаты— кварц, гнейсы, барит и серицито-кварциты. Иногда в рудах присутствуют значительные количества вторичных минералов меди Присутствуют арсенопирит, молибденит, золото. Руды отличаются большой абразивностью.
Жильные медно-цинковые руды обогащаются на фабриках Японии. В основном эти руды являются легкообогатимыми, так как пустая порода ib них представлена кварцем. Однако имеются} значительные запасы труднообогатимых так называемых «черных руд», или «Куроко», которые характеризуются тонкой вкраплен­ностью полезных минералов, сложным вещественным составом,) присутствием первичных шламов. В «черных рудах» полезные минералы представлены сфалеритом, галенитом, халькопиритом и тетраэдритом. Минеральный состав руд сложен. Руды отличаются невысоким содержанием меди (0,44—2,3%), цинка (0,33—2,61%) золота (0,2—0,84 г/т) и серебра (10—30 г/т).
Текстура руд от вкрапленной до сплошной массивной. В зоне вторичного обогащения встречаются вторичные минералы меди, а также окисленные минералы меди, свинца, цинка и железа. Вме­щающие породы — риолит, кварц, риолитовая лава, вулканический туф, глины, аргиллиты. Руды отличаются непостоянством вещест­венного состава, лепкой окисляемостью сульфидных минералов. Все это делает руды труднообогатимыми, требует введения опера­ций протирки, промывки, подогрева пульпы и т. п. Эти руды пере­рабатываются на фабриках «Хитачи», «Камикита», «Осоридзава» и др.