автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Разработка технологии обогащения с сегрегационым обжигом пиритных медьсодержащих руд с целью повышения извлечения металлоа

Министерство металлургии СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧН0-41ССад0ВАШЬСКИЙ И ПРОЕКТНШ ИНСТИТУТ ШШЧЕСКСЙ ОБРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ М Е X А Н О Б Р

Для служебного пользования

Экз, й_ Ь О

На правах рукописи

БАЛАХНИН Алексей Юрьевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩАЙ С СЕГРЕГАЦИОННЫМ ОБНИГОМ ПИРИТНЫХ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ РУД С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ , ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Специальность 05.Г5.08 - "Обогащение полезяшс

ИСКОПавМЫХ"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград - 1991

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском и проектном институте механической обработки полезных ископаемых Мвханобр.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ПЛ.ТАВДШКО

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Л.М.ШМЫШ - кандидат технических наук Л.А.СТРЕДЬСКАЯ

Ведущее предприятие - Рязанский опытно-экспериментальный

металлургический завод

Защита состоится " 14 " марта 1991 г. в 15— часов на заседании специализированного совета Д 139.СЙ.Ш при Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском и проектном институте Механобр по адресу: 199026, Ленинград, 21-я линия» д.8а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " 14 " Февраля. 1991 г.

Ученый секретарь алязированного со кандидат технических наук У ¿Г') --^Н.П.Хоботова

специализированного совета, , г

- 3 -

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Проблема ухудшающейся сырьевой баш цветной металлургии, повышенна требований к экологической ¡езопасности обогатительного и металлургического переделов визы-шют необходимость разработки принципиально новых, экологически шстых, ресурсосберегающих технологий, направленных на повышение увлечения полезных кошонентов и комплексного использования ирья.

Особое значение это имеет при переработке, модных и медно-[инковых ттритных руд, при традиционных методах обогащения кото->ых не удается селективно разделять сульфиды цветных металлов, Еелеза, вследствие чего потери с отвальными хвостами, пиритными юнцентратами и промпродуктами, а такне. е разноименными концент->атами цветных металлов, достигают: для меди - 30%, цинка - 35$, юлота и серебра - 60-80?. Только с пиритными концентратами в ¡оветском Союзе в год потери составляют: около 23-40 тыс.т меди, 15-50 тыс.т цинка, 160-200 т серебра, 6-9 т золота.

Эффективным способом решения данной проблемы, позволяющим, ¡ущественно повысить извлечение цветных и особенно благородных ¡еталлов, а также весьма перспективным с точки зрения энергоем-;ости, является сегрегационный обжиг с последующим обогащением )гарка. Сегрегационный обжиг направлен на изменение физико-хими-[еских свойств полезных компонентов, перевод их в более легкоиз-шекаемуга форму за счет хлорирования окислов меди, переноса ла-'учих хлоридов к поверхности кокса и восстановлении до металлинского состояния.

Исследования по сегрегационному обжигу огарков пиритных шдьоодержащих продуктов проводили в соответствии с Отраслевой

программой IX, гл.2, п.З, приказ J8 405 (пршг.2) от 31.03.83 г. т> 'Повышении извлечения цветню; и благородных металлов и ti 330 от 04.C37.8S г. о мероприятиях по техническому перевооружению Красноуральского медеплавильного комбината.

Цель работы. Физико-химические исследования и изучение особенностей процесса сегрегации меди применительно к огаркам окислительного обжига пяритного сырья. Разработка технологии обогащения пиритных медьсодержащих руд с применением сегрегационного обжига и нетрадиционного способа выделения высокосортны: концентратов.

Научная новлзна. Впервые проведен термодинамический анал! процесса сегрегации меди с учетом количественного и качоственш го состава шихты и параметров обстга. Выявлена роль кокса', как носителя воды в процессе, и его добавки, как фактopa,влияющего на количество хлорирующих газов. Предложен новый механизм, оби нявдий ухудшение сегрегации меди при увеличении добавки хлорирующего агента. Выявлены особенности формальной кинетики проце< са сегрегации меди и причины его прекращения, связанные с изменением структуры пленки металлической меди, покрывающей кокс. ИсслеДовано поведение золота и серебра в процессе сегрегациошк го обжига огарков пиритных продуктов. Выявлен механизм укрупнения агрегатов сегрегированной меди при обжиге в нестационарном слое.

Практическая ценность. Разработана новая технология переработки пиритных медьсодержащих руд с применением сегрегационн го обжига и обогащением огарка путем классификации его по круп ности. Оптимизированы параметры обжига, позволяющие получать

высокосортные медные концентраты, которые могут перерабатываться по бесштейновым технологиям. Ожидаемый экономический эффект за счет повышения извлечения ивди и благородных металлов составляет 258,0 тыс.руб. на условную производительность 1,0 млн.т.

Апробация работы. Материалы работа доложены и обсуздены на научно-технической конференции "Новые направления совершенствования технологий производства цветных металлов на 7рале" (г. Свердловск, 1987г.) и на Всесоюзном совещании 'Применение химико-металлургических методов в схемах обогащения полезных ископаемых" (г. Караганда, 1987г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 работы, получено I авторское свидетельство, Г положительное решение о выдаче авторского свидетельства.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии из 107 наименований и приложений, изложена на страницах машинописного текста, включая

рисунков и таблиц.

Работа выполнена в институте Механобр, сотрудников которого автор благодарит за внимание и помощь.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИСШДОВАНИЯ.

Анализом существующих способов переработки медно-пиритных а медно-цинковых пириишх руд выявлено, что из-за минералогических особенностей данного сырья при его флотационном обогащении теряется до 30^ меди, 35$ давка и около 60-80? благородных металлов, Введение в схемы обогащения гидрометаллургических способов 18 обеспечивает утилизацию благородных металлов, их применение

к промпродуктам или фчотоконцентратам более энергоемко, чем применение пироматаллургическюс способов. Сравнительным анализом различных комбинированных схем обогащения с точки зрения полноты извлечения полезных компонентов и энергоемкости определено, что весьма перспективной являетоя схема с использованием окислительно-сегрегационного обжига (ОСО), позволяющая повысить извлечение меди на 4-7$, благородных металлов - до и снизить энергозатраты на 15-25% по сравнению с существующими схемами переработки.

Внедрение сегрегационного обжига для переработки руд данных типов сдерживается отсутствием технологий, направленных на получение высокосортных концентратов, перарабатнваэшх по басштей-новым технологиям, а также недостаточная изученность процесса применительно я огаркам лиритных продуктов.

На основании проведенного анализа сформулированы следующие задачи исследования:

- разработка технологии с сегрегационным обжигом окисленных пи-ритных 1гедьсодерхащих1[родуктов"и"обогащанием-ога11ка-сегрега-— ции нетрадиционными методами обогащения с получением высокосортных меднах ¡концентратов, годных я переработке по бесштейно-

вой технологии;

- физико-химические исследования процесса, включающие теоретический термодинамический анализ состояния сегрегационной системы, его экспериментальную проверку, изучение особенностей формальной кинетики и механизма процесса применительно к огаркам пириг-ных продуктов.

2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Б исследованиях использовали огарки окислительного обжига

ладно-цинкового 'ипритного продукта Красноуральского медеплавиль-того комбината ( Си. _ I?,0-18,555, 2л. _ 4,1-5,1^, *5" - 0,8^) и коллективного медно-пиритного концентрата Маднеульского ГОКа ( 5,6$, £ - 0,4$), в качестве реагентов для сегрегации -металлургический коксик и хлористой натрий.

Была разработана методика определения качества сегрегацион-юго обжига. Исследования п разработку технологии сегрегационного обжига проводили в лабораторных условиях для стационарного и нестационарного слоя. Отработку технологии в полупромышленном ласштабе проводили во вращающейся печи с внешним обогревом.

Исследования выполняли с привлечением методов: масс-спектро-летрии, микроскопического анализа, термогравиштрического, шк-¡юзондового, химического, фазового химического, пробирного, атом-ю-адсорбционного, рентгенофазового анализов, а также использо-зали для термодинамических расчетов программный комплекс (ПК) 'Селектор".

3. Э13Ж0 - ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СЕГРЕГЩШ МЕЛИ.

Физико-химические исследования включали в сабя теоретическую оценку процесса сегрегации меди, основанную на термодинаш-' 10ском расчете конечного состояния сегрегационной системы с учетом реального состава исходного материала и параметров обжига; экспериментальную проварку данных расчета; а также изучение особенностей формальной кинетики и механизма процесса.

Термодинаг.игческиИ расчет проводили применительно к окислен-юму медно-цинковому пиритному продукту КУШа с использованием Ш"Селактор", сущность которого заключается: термодинамически -в минимизации энергии Гиббса система, математически - в ранении

задачи выпуклого программирования. При этом делали следующие допущения: считали, что изучаемая система закрытая, однако ограничения по объему не накладывали, т.к. это приводит к неизобарным условиям, которые в реальных условиях не имеют места. Давление в системе задавали равным I атм. Исходный массив данных включает в себя 12 независимых и 95 зависимых компонентов, выявленных в исходном материале и в огарках предварительно проведенных опытов, а также которые априори могут являться продуктами реакций зависимых компонентов исходного материала. Воду и водород в систему задавали пропорционально добавкам кокса и хлористого натрия.

Оценке подвергали влияние добавок кокса и хлористого натрия а также температуры обжига в интервале 700 - 900°С.

Исследуемыми функциями являлись: I) распределение основных ценных компонентов системы - меди и цинка по различный фазам; 2) распределение по различным фазам яелаза, содержание которого в исходном материале значительно и фазовые переходы которого могут быть весьма энергоемки; 3) поведение серы с точки зрения возможности участия в химизме процесса сегрегации. Параллельно анализировали состав парогазовой фазы системы.

Цинк, согласно термодинамическому расчету, в исследуемых условиях переходит в виде паров металла в газовую фазу системы весьма незначительно, не отмечено образования хлорида цинка. Опытным путам подтверждены данные расчета, переход цинка в сегрегированные продукты, происходящий в основном через газовую фазу, составляет 0,7-3,5/5. Это подтверждает .возможность эффективного разделения цинка и меди в процессе. В сегрегированных продуктах цинк идентифицируется как 3-п, , £п. ¿> , Си,? .

На рис.1 показаны зависимости влияния добавки кокса на

ъг

| 75 §

50 25 0

со н и

оз

Р Щ

§

со К

, I Ои

2

/к \ 3 4 ~ \ '

// \ N

О 5 10

добавка кокса, %

добавка кокса,

Рис. I Влияние добавки кокса на распределение моди по фазам сегрегационной системы: а) расчетное, б) экспериментальное. ¿азш I - металлическая (в той числе 5 - сегрегированная), 2 - окисленная, 3 - сульфидная, 4 - газовая.

распределение меди по различным фазам сегрегационной системы, полученные расчетным и экспериментальны!,! путем. Качественный характер распределения меди по фазам весьма схоя, Ъ% кокса достаточно для достижения наибольшей металлизации меди в исследуема условиях. Причем расчетное и экспериментальное значение наибольшей металлизации меди в спстзме весьма незначительно разнится и составляет 90,8 и-89,6$ соответственно. Увеличение добавки кокса свшо приводит к снижении степени сегрегации меди за счет более интенсивного восстановления её окислов до металлического состояния в зернах исходного материала без переноса к поверхности кокса и является нежелательным для процесса.

Повышение температуры обкига, согласно расчету, с 700°С до 900°С не изменяет качественное и количественное распределение меди по фазан системы, а приводит лишь к увеличению 'Количес-

- 10 -

гва сульфидной фазы за счет металлической ( в интервале 0-5$ кокса), что свидетельствует о сульфидировашш металлической меди. Сульфкдироввние меди происходит серосодержащими газами, об-разугазшися при обжиге, что подтверждается:

1. Наличием в расчетной парогазовой фазе сегрегационной системы мнкроколлчеств серосодораащпх газов, взаимодействие которых с медью и образованием Си.й£ термодшшмически возможно, -зто sb , COS , № .

2. Данными масс-спектрометрических исследований, зафиксировавших наличие указанных газов в парогазовой фазе, образующейся при обжиге.

3. Увеличением извлечения серы в сегрегаровашые продукты с повышением температуры обжита.

4. Развитием СЦ/'по зернам меда, имеющим контакт с парогазово! фазой, и сохранением образующимся халькозином структуры зерен медп.

В реальных условиях сульфидирование металлической меди зна> чительного развития не имеет из-за диффузионных затруднений, Максимальное извлечение меди в сульфидную фазу не превышает 4-5$ (на рис. 16 объединена с сегрегированной фазой).

Качественный характер распределения железа от добавок кокса и УсьС£ мазду магнитными и немагнитными фазами в расчете и эксперименте совпадает. Извлечение железа в сегрегированные про дукты не превышает Ъ%, что позволяет весьма эффективно отделять медь от железа.

Повышение добавки //юСС* ухудшает сегрегацию меди за счет более интенсивного восстановления в зернах исходного материала (табл. I). При этом также повышается переход железа в магнитные

- II -

фазы (с 87,2 до 94,0^) при аналогичном изменении добавки хлористого натрия.

Таблица I

Влияние добавки хлористого натрия на распределение меди по фазам сегрегационной системы.

Добавка .Л^С^ 0,25 0,5 1,0 2,0 3,0

Сегрегированная фаза, % 84,0 83,2 80,7 81,4 77,9

Металлизированная фаза в зернах исходного мат-ла, % 1,0 1 1,0 3,0 4,2 7,7

Газовая фаза, % 7,7 9,1 7,7 6,8 7,7

Это происходит за счет активизирующего действия хлористого натрия на дегазацию кокса, приводящему к большему выделению СО и, как следствие, к более интенсивному восстановлению окислов металлов.

Результаты термодинамического расчета совпадают в основном с экспериментальными данными, добавки кокса и -Мх.С& являются основными факторами, влияющими на процесс сегрегации меди. Температура, согласно расчету, не оказывает при этом значительного влияния.

С цельо издания механизма процесса проводили масс-спектро-метрические исследования парогазовой фазы, образующейся над тройными (исходный материал - кокс - хлористый натрий) и бинарными смесями (с участием исходного материала), а также индивидуальными составляющими. Над тройными смесями зафиксировано

наличие паров воды, газов - & , «Г , COS , , tfCt, fa и лак основных газовых компонентов - CClg и СО, наличие воэх которых прогнозируется термодинамическим расчетом. Подтверждено расчетное возрастание количества СО и уменьшение COg при увеличении температуры свыше 700°С.

Отмечен ряд особенностей течения процесса:

- при температуре 500-550°С наблвдавтся десорбция из кокса -COg, СО и паров вода, с последними связано улучшение гидролиза хлористого натрия и повышение объемного содержания HCl при увеличении добавки кокса (рис. 2);

- транспорт меди из зерен исходного материала к поверхности кокса осуществляется как в виде хлоридов меди (основными составляющими возгонов обжита являются агакамит -

эриохальцит - Cv^Ct^ *4H±.0)t так в в виде медьнатрийхлорсо-держащих комплексов, ионы которых (Л^CL*, Sfa Си- + и другие) фиксируются ври температуре свыше 550-600°С,

200 300 400 500 600 Температура, град.С

Рис. 2 Изменение содержания паров HgO и HCl в парогазовой .фазе от добавки кокса ( I - 1%, 2 -

Для прогнозирования технологического режима обжига в ста-[щонарном слое и изучения особенностей механизма сегрегации меде исследовали формальную кинетику процесса при оптимальных до-Завках - 0,5^ и кокса - 5,0$ для крупности последнего

3,1-0,2 ми.

Регрессионным анализом кинетических кривых дл# времени об-шга свыше 7,5 мин. и температур 700-1000°С получена следующая швисимость:

<€ = -565,3 + 1.183-Т+ 3,67-С - 0,0006-Г1- 0,033-<Пг (I),

:оторая адекватна опытам с надежностью более 95$, значение кри~ ■ерия Фшэра - 73,0 (при табличном значении - 3,0).

Обработка кинетических кривых по известному уравнению !.В.Еро$евва показала, что условная кажущаяся энергия активации роцесса, определенная по уравнению Аррениуса, в интервале тем-ератур 700~900°С составляет 73,1 кДл/ыоль я соответствует Е^^ лорирования окиси меди при содержании Си. в исходном материала 17,0-18,5$. Поэтому хлорирование в данном интервале темпера-ур является лимитирующей стадией процесса. При 500-1ООО°С услов-ая кажущаяся энергия активации составляет 20,0 кДж/моль, т.е. тадия,лимитирующая процесс, протекает в диффузионной области рис. 3).

-2,5

-3,5

Рис. 3 Зависимость условной константы ско-

рости процесса от обратной темпера-

7 8 9 10

4/г ,'<о\ к1

туры.

- 14 -

Одной из причин выявленного автокаталитического характера процесса в исследуемых условиях: является появление зародышей и рост суммарной поверхности вновь образующейся фазы - металлической меди. Это подтверждается данными микроскопических наблюдений и повышением расчетного содержания меда в исходном материале, учитывающего баланс меди в конденсированных фазах система, с течением времени и после установления изотермически условий.

Анализ кинетических данных в координатах <£ ~ г

по уравнению, выведенному из обобщенного уравнения константы

скорости гетерогенной химической реакции:

/-«с

/Со = ( / -об )• ¥ / (С

(2),

показывает, что происходит смена режима течения или лиштирукь щэй стадии процесса во времени. Повышение температуры с 700 до 1000°С приводит к увеличению сегрегации меди в кинетическом режиме с 63 до 85/2. Общая степень сегрегации возрастает при этом с 81 до 93$ соответственно, после чего процесс прекращает--ся.-хотя-сегрегация-меди-возмолна-далеа-пра-ноЕых-добавйах-реа--

гентов.

с

2,5 3,0 3,5

&

<п о

й и

О)

К о ь

О

100

75 50

25 О

0,5

Рис. 4 Кинетика

сегрегации меди.

15 30 45 60 Время, <Г , мин.

Таблица 2

Результаты макроскопического исследования роста пленки металлической ыэяи на частицах кокса в зависимости от продолжительности сегрегационного обжига.

Время обшга, мин. 2,5 7,5 15,0 30,0 60,0 120,0

Степень сегрегации меди, % 9,6 26,2 71,8 85,0 82,9 83,Г

Качество покрытия металлической медью частиц кокса появление отдельных зерен мада фрагментарное покрытие планкой меди губчатой структуры полное покрытие планкой меда частиц кокса

губчатая структура и начало уплот нения пленки на поверхнос та отдельных частиц кокса уплотнение пленки меди у поверхности большинства частиц кокса, остальная структура планки - губчатая

Толщина пленки меди, шил зерна 3-5, реже ~ 10 15-25 25-32 25-40

Дополнительные исследования кинетики проводили с привлечением микроскопических исследований, которые показали {табл. 2, рис. 4), что смена режима во времени и прекращение процесса связаны о уплотнением пленок меди у поверхности частиц кокса за счет собирательной кристаллизации зерен меди. Это, по-видимому, приводит к прекращению циркуляции газов, участвующих в процессе.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОШИ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОСОРТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ.

Флотацией огарка сегрегационного обжига пиритншс продуктов не'удается получать высокосортные медные концентраты, годные для переработки по бесштейновым технологиям, без снижения извлечения полезных компонентов. Данный раздел посвящен разработке технологии обогащения продукта КУМКа, позволяющей высокоэффективно наделять сегрегированную медь путем классификации огарка по крупности._

Для этого применительно к обжигу в стационарном слое использовали кокс узких классов крупности, больших чем максимальная крупность исходного материала. Методаш планируемого эксперимента и крутого восхоадения определено, что добавка кокса 4-82 независимо от его крупности обеспечивает получение наиболее богатых концентратов. Извлечение меди зависит при этом от крупности кокса.

Для получения концентратов с содержанием: Ссс - 75-78$, & - 1.8-3,2*. - 0,2-0,7%, Л - ¿V .. ¿Шг

& 2,5-5,1$ при извлечении меди - 88-93%' реког..евдован следующий режим обжиг?: температура - 90С-1000°0; добавки кокса

Рис. 5 Частные зависимости извлечения (ё ) полезных компонентов в концентрат от добавок кокса (а), остаточного содержания (/3 ) Ди , Ду в исходном материале от добавки (в).

и , обеспечивающие соотношения указанных добавок к'

содержанию меди в исходном материале 0,25-0,30 л 0,01-О,Ой соответственно, продолжительность обжига - 20-30 минут.

Одновременно исследован характер поведения золота и серебра при сегрегационном обкиге в изучаемых условиях. Показано, что извлечение золота и серебра в концентрат (степень сегрегации) качественно совпадает при изменении добавки кокса с характером извлечения меди(рис. 5). Минимальные добавки Ма. СО. обеспечивают наилучшую сегрегацию серебра. Увеличение хлорирующего агента, по-видимому, приводит к диффузионным затруднениям из-за образования и накопления жидкого ЛвСЯ* на зернах серебра. Подтверждением

- 18 -

этому может служить ¿-образная форма зависимости изменения остаточного содержания серебра в исходном материале. Золото при этом удаляется из исходного материала весьма интенсивно, однако извлечение в концентрат падает (рис. 5).

Данные микрозоццового анализа сегрегированных продуктов, показывающие значительна колебание содержания золота в зернах меди (от О до 400 г/т) в отличие от постоянного содержания -для серебра, а также значительное удаление (до 40-60$) золота из сегрегационной системы в виде возгонов, - говорят об отличном механизме сегрегации для золота, чем для меди и серебра.

Применительно к сегрегационному обжигу во вращающейся печи оптимизация его параметров позволяет укрупнить часть огарка с перераспределением в нее значительного количества полезных компонентов: до 87,7$ Си. , 6В£ Ли. , В6% . Укрупненная часть огарка - агрегаты сегрегированной меди эффективно выделяются грохочением и представляют собой концентрат состава: 45-66$ -меди,-6-9$-Еелвза^до-375$-серыг"до"1$"ц1шкаТ~дб_20^' органичес-" кого углерода. Основной механизм укрупнения агрегатов сегрегированной меди - коалисценция частиц кокса при перемешивании шихты за счет роста металлической меди на их поверхности.

Мелкую часть огарка подвергали флотации по схеме с основной и двумя контрольными флотацияш и тремя перочистками чернового концентрата при постоянном реагентиом режиме.

Определено, что основными факторами, влияющими на извлечешь ценных компонентов в укрупненные агрегаты, являются - температура обжига и добавка Л'а.О. (оптимальные параметры 900-950°С и 5-10? соответственно). Повышение добавки кокса свыше 5-8^ приводит к разубоживаншо укрупненных агрегатов и снижению со-

- 19 -

держания меди ниже 40$.

В таблице 3 представлены сравнительные показатели обогащения с предварительным выделением укрупненных агрегатов в сравнении о базовым вариантом - флотацией всего огарка.

Таблица 3

Показатели обогащения огарка сегрегационного обжига.

Температура

Содержание,$ / Извлечение,¡¡5

обжига, град. С укрупненные агрегаты концентрат промпро-дукт хвосты

850 53,2/44,4 16,4/21,0 28,2/65,3 4,5/18,1 7,5/14,7 5,2Д5,6 5,3/20,0'

900 5°, 2/69,1 18,7/16,9 33,0/83,0 3,4/ 8,4 2,6/ 6,8 1,0/ 5,6 2,1/10,2

950 66,5/87,7 7,9/ 6,4 35,2/88,5 1,2/2,1 2,3/ 4,2 , 1,7/ 3,8 2,2/ 7,3

Повышение извлечения меди в случае предварительного выделения укрупненных агретатов связано с уменьшением её количества, теряемого при флотации из-за уплощения во время измельчения ковких зерен металлической меди до значительных размеров.

Полученные данные свидетельствуют о целесообразности введения операции классификации огарка по крупности после сегрегационного обжига в стационарном слое о реагентами контролируемой крупности (для получения 75-78$ медных концентратов), а также для повышения качества выделяема продуктов и извлечения меди на 3,0-5,6/? при обжиге в нестационарном слое (вращающейся печи).

- 20 -

5. ПШПРОШШННШ ИСПЫТАНИЯ ПО СКИСЛИТЕЛЬНО-СЕГРЕГАЦИ Offfl 01ИУ 0Ш1У.

Результаты полупромышленных испытаний по отработке технологии сегрегационного обнига в нестационарном слое (вращащей-ся ивча) с укрупнением части огарка и перераспределением в неё

о

значительного количества полезных компонентов представлены в таблице 4. Испытания проводили на установке Рязанского опытно-экспериментального металлургического завода производительностью до 2,0 т/оут. на коллективном медно-пиритном концентрате Ыадне-ульского ГОКа. Температура сегрегационного обкига составила 750-850°С, продолжительность устойчивой работы установки - более 120 часов. Флотации подвергали двухчасовые пробы мелкой части огарка по схеме с основной и контрольной флотацией и объединением концентратов. Общий расход собирателя - бутилового ксанто-гената составил - 470 г/т, пенообразователя - Т-80 - 70 г/т.

Таблица 4.__

Усредненные показатели обогащения при полупромышленных испытаниях по окислительно-сегрегационному обжигу.

№ Произво- Расход,%/% //hCS/ro кс . Содержание меди, % Извлечение, $

дительность, кг/ч укрупн. агрегаты концентрат хвосты укрупн. агр. и конц-т. хвосты

I. 68 1,5/3,0 38,0 22,1 0,4 94,1 5,9

2. 69 1,0/2,0 42,0 22,7 0,7 86,6 13,4

3. 66 1,5/4,0 27,0 27,8 0,8 88,6 11,4

4. 61 2,0/4,0 26,0 30,6 0,8 86,2 13,7

Полупромышленные испытания убедительно показывают возможность более масштабной реализации технологии обжига с укрупне-

нием части огарка.

В сравнении с существующей технологией переработки повше-ние извлечения полезных компонентов для оптимального режима сегрегации составляет: для меди - 4$, золота - около 16%, серебра -35,2$. Качество полученных флотационных хвостов (60-62% железа, не более 0,05$ серы и не более 0,4$ меди) делает возможным вх использование в шихте для производства передельных чугунов. Ожидаемый экономический эффект от повышения извлечения меди и благородных металлов составляет 258,0 тыс. руб. на условную производительность 1,0 млн.г руды.

Испытания по ОСО мадно-щшкового продукта КШКа таюте показали возможность направленного укрупнения части огарка сегрегаци-, онного обжита. Наилучше результаты достигнуты при добавке кокса . - 8%, хлористого натрия - 1$. Выход укрупненных агрегатов составляет - 18$ при среднем содержании меди - 45$ и извлечении - 38$, что удовлетворительно совпадает с данными лабораторных исследований.

Выводы.

1. При существующих промышленных способах переработки пиритных медьсодержащих руд потери меди на стадиях обогащения составляют до 30$, благородных металлов - до 60-80$. Комбинированная схема обогащения с применением ОСО, последующим обогащением огарка весьма эффективна с точки зрения повышения извлечения полезных компонентов, экологичности и комплексного использования сырья.

2. Термодинамический анализ процесса сегрегации, учитывающий состав шихты и параметры обжига, и его экспериментальная проверка с привлечением комплекса различных методов показывают прин-

- 22 -

циниальную возможность прогнозирования результатов обжига в виде расчета конечного состояния сегрегационной системы, основанного на методе минимизации энергии Гиббса.

Выявлен незначительный перенос (до 3,5-5,0%) цинка и железа в сегрегированные продукты, что позволяет селективно отделять от них медь, которая извлекается в данные продукты на 88-935?.

3. Предложен механизм, объясняющий ухудшение сегрегации меди с повышением количества хлорирующего агента в сегрегационной системе за счет более интенсивного восстановления меди до металлического состояния в зернах исходного материала без переноса к поверхности твердого восстановителя.

Термодинамическим анализом, масс-спектрометрическими и микроскопическими исследованиями подтвержден механизм переноса серы в сегрегированные продукты за счет сульфидирования металлической меди серосодержащими газами.

4. Выявлены следующие особенности процесса: I) увеличение НС1

—в-системе~с~повыиеш1ам добавки кокса, обеспечивающей за счет

десорбции при температуре 450-600°С большее количество паров воды; 2) перенос меди из зерен исходного материала к поверхности кокса в вида также и медьнагрийхлорсодержащих комплексов.

5. Выявлен автокаталитичаский характер процесса, одной из причин которого является рост суммарной поверхности вновь образующейся фазы - металлической меди. Подтверждено, что стадия хлорирования в интервала температур 700-900°С является лимитирующей для процесса. Выявлено, что смена во времени режима течения процесса с кинетического на диффузионный и его превращение связано с уплотнением плэнок меди вокруг частиц кокса

- 23 -

за счет собирательной кристаллизации зерен меди. Выявлен характер извлечения благородных металлов в сегрегированные продукты от добавок реагентов. Показано, что золото извлекается в сегрегированные продукты по.иному механизму, чем серебро и медь. Наилучшая сегрегация серебра происходит при использовании минимальных добавок хлорирующего агента, что обеспечивает извлечение в концентрат свыше 90$!.

, Разработана новая технология обогащения о классификацией огарка сегрегационного обжига по крупности. Получаны 75-78$ медные концентраты (извлечение - 88-93,1) посла обжига в стационарном слое о добавками кокса контролируемой крупности. Оптимизированы параметры обжга в нестационарном слое (вращающейся печи) для укрупнения части огарка с перераспределением в нее значительного количества полезных компонентов (температура обяига - 900-950°0, добавка хлористого натрия - 5-10$). Выделение части огарка грохочением позволяет получить надрешетный продукт с содержанием меда 45-6б£, общее извлечение меди повышается на 3,0-5,6% по сравнении о флотацией всего огарка. , Результаты полупромышленных испытаний по сегрегационному обжигу подтверждают данные лабораторных исследований. Ожидаемый экономический эффект от внедрения данной технологии за счет повышения извлечения меди, золота и серебра по сравнению с существующей составляет для Маднеульского ГОКа -258,0 тыс.руб. на условную производительность 1,0 мпн.т РУДИ.

Основное содержание диссертации изложено в следующих аботах:

1. Тациенко П.А., Красавцев И.Н., Валахнин А.Ю,, Титова З.П., Ковтун В.А., Ковган П.А. Вопроси промышленного применения комбинированнах схем обогащения медных и медно-никелавых руд и концентратов с использованием окислительно-сегрегационного обжига,- В кн.: Применение химико-металлургических методов в схемах обогащения полезных ископаемых: Тез.докл. Всес. совещания (Караганда, 26-28 мая 1987). Караганда, 1987, с. 66-68.

2. Тациенко П.А.,'Слугина И.Т., Балахнин А.Ю. Термохимические методы обогащения труцнообогатимых руд и перспективы их внедрения.- В кн.: Новые процессы в комбинированных схемах обогащения полезных ископаемых: Сб. научн. трудов. ИПКОН АН СССР, U., 1989, с. 27-37.

3. Красавцев И.Н., Балахнин А.Ю., Прикуль В.Б. Испытания по окислительно-сегрегационному обжигу коллективных медно-пи-ритных концентратов. - Обогащение руд, 1988, К 4, с. 13-15.

4. Балахнин А.Ю., Петрова Л.В. Изучение роста пленки металли-

_ческой-кеди-в-процессе"сегрегации. - Обогащение руд, 1989,

Jk 3, с. 23-26.

б. A.c. I4769I6 (СССР). Способ окислительно-сегрегационного обжига сульфидных медно-никелевых материалов/ Авт.изобрат. П.А.Тациенко, В.Е.Прикуль, А.Ю.Балахнин, А.А.Езерский, И.Н.Красавцев. - Заявл. 27.05.87, Положит, решение 25.02.83 МКИ С 22 £ 1/04,, Цуйлккацпи в открытой печати не подлежит.

6. Еолсцщешшшв ¡решение по заявке 4458711/27-02/108866 от 05.10.89. Способ переработки медьсодержащих материалов/ П.А.Тациенко, А.Ц,Балахнин, И.Т.Слугияа, И.Н.Красавцев,

- 25 -

В.Б.Прикуль, А.А.Езерский. Заяви. II.CT7.88. МКИ С 22 В 1/08 Пуйгакащга в открытой печати не подлежит.

Условные обозначения:

степень сегрегации, %, доли ел.; Т - температура, град.С; Т - время, глин., с.;

К - условная константа скорости процесса (вычисленная иэ уравнения Б.В.Ерогфеава) кажущаяся энергия активации, кЦж/мояь; К0 - условная константа скорости гетерогенной химической реакции;

оС - коэффициент, определяемый механизмом реакция, температурой и шщиввдуальннми свойствами реагирующих фаз, доли ад. $0 уд- начальная удельная поверхность взаимодействия фаз, сг/т'г;

£ - извлечение, - содержание, г/т.

3.3 г. 100 5/2—91 г. М ехан обр.

Беспявтяв.