O‘zbеkistоn rеspublikаsi

Лекция №16 – Технология чанового бактериального выщелачивания коллективных концентратов цветных металлов.

1.Основными производителями медных и цинковых концентратов России являются горно-обогатительные комбинаты Уральского региона Учалинский ГОК, Райский ГОК, Сибайский медио - серный комбинат, отрабатывающие месторождения, в которых сосредоточено почти 90 % медно - цинковых руд.

Проблема комплексного использования медно - цинковых руд Урала в течение многих лет привлекает внимание научных, проектных и хозяйственных организаций.
В связи с многообразием и сложностью вещественного состава медно-цинковых руд ведётся большая работа в области изучения технологических свойств уральских руд цветных металлов, физических и химических свойств слагающих их минералов, а также изыскания новых прогрессивных схем обогащения, включающих широкое применение, стадийности измельчения и классификации, осуществляемых с учётом особенностей вещественного состава и природных свойств руды. Это позволило за последние годы добиться значительного успеха в области получения высококачественных медных. цинковых и пиритных концентратов при одновременном повышении извлечения меди, цинка и серы.
Медно - цинковые руды месторождений относят к наиболее труднообогатимым. Сложность их обогащения объясняется весьма тонкой, доходящей до эмульсионной, вкрапленностью сульфидов и их тесным взаимным прорастанием, наличием различных мииералов меди (первичных и вторичных), характеризующихся различными флотационными свойствами, а также сульфатной меди (в виде минерала халькантита). существенно усложняющей отделение минералов меди от цинка. Характерным является то, что значительная часть сфалерита активирована медью уже в самом месторождении.
Помимо основных рудных минералов. - пирита, халькопирита и сфалерита, - встречаются теннантит, ковеллин. борнит, халькозин, галенит, барит и др. Сложные структурно-текстурные особенности, тонкое взаимопрорастание минералов, наличие колломорфных структур делает эти руды сложным объектом для раскрытия и последующего разделения на товарные концентраты. Раскрытие сульфидов на 90 % в сплошных медно - цинковых рудах Урала происходит только в классе - 0,043 мм.
Все перечисленные выше особенности приводят к значительным потерям цинка и меди в отвальных хвостах, и некондиционных продуктах, содержащих, кроме меди и цинка, золото, серебро, кадмий, серу и другие элементы, Эти промпродукты, образующиеся в разветвленных доводочных операциях, циркулируют в схеме как оборотные, снижая качество товарных концентратов и увеличивая потери металлов с отвальными хвостами.
Селективное разделение получаемых некондиционных продуктов традиционными методами обогащения является малоэффективным как с технологической, так и с экономической точки зрения. Несмотря на тонкое измельчение (99 % класса -0,043 мм), большая часть минералов цинка и меди находится в сростках между собой и с пиритом, что не позволяет получать селективные кондиционные продукты при флотационном обогащении.
Известно, что основные потери цветных металлов приходятся на процессы обогащения. Они в 1,5-3 раза превышают потери металлов при горном производстве и металлургической переработке.
Более полное извлечение меди и цинка из упорных флотационных промпродуктов возможно только при полном разрушении кристаллической решетки минералов методами пиро - и гидрометал-лургии.
Основным резервом повышения извлечения металлов является переработка минерального сырья с применением комбинированных технологий, обеспечивающих максимальную утилизацию различных видов отходов на всех стадиях переработки при оптимальном сочетании различных методов с учетом технологических особен-ностей сырья.
Комбинированная технология с переработкой некондиционных промиродуктов металлургическими методами в отдельном цикле значительно повышает общее извлечение ценных компонентов и комплексность использования труднообогатимого минерального сырья.
Учалинский ГОК - предприятие общероссийского значения по разработке и обогащению полиметаллических медно-цинковых руд. Средний объем переработки составляет 3,5 млн. т. руды в год. Товарные продукты в: медный, цинковый и пиритный концентраты.
На Учалияской обогатительной фабрике перерабатываются труднообогатимые медно-цинковые руды с содержанием около 1,0 % меди и 4,0 % цинка. Сложные структурно-текстурные особенности, тонкое взаимопрорастание минералов, преобладание колломорфных структур усложняет раскрытие и последующие разделение этих руд на товарные концентраты.
При обогащении по коллективно-селективной схеме флотации после измельчения исходной руды до крупности 85,0 % класса -0,074 мм проводится коллективная флотация сульфидов меди и цинка. Концентрат коллективной флотации подвергается доизмельчению до крупности 95,0 % класса -0,044 мм и поступает в цикл медной флотации с получением товарного медного концентрата. Извлечение меди в товарный медный концентрат составляет около 80,0 %, а потери цинка в медном концентрате около 6,0 %. Камерный продукт контрольной медной флотации поступает в цикл цинковой флотации, где получают грубый цинковый концентрат, который направляется в цикл обезмеживания и обезжелезнения. Товарный цинковый концентрат, содержит 47,0 - 50,0 % цинка при извлечении 75,0 - 80,0 %. Потери меди в цинковом концентрате составляют около 3,0 %. Пенный продукт цикла обезмеживания и обезжелезнения грубого цинкового концентрата направляется на доизмельчение и далее в цикл доводки медно-пиритного концентрата. Медный продукт присоединяется к готовому медному концентрату, а камерный продукт по действующей технологической схеме возвращается в голову основной цинковой флотации.
Хвосты цикла доводки медно - пиритиого концентрата представляют собой некондиционный медно-цинковый промпродукт, выход которого составляет около 6,0 % от руды, содержание цинка в нем колеблется от 10,0 до 14.0 %, меди - от 0,8 до 1,5 %, крупность - 99,0 % класса 0.044 мм. Разделение медно-цинкового промпродукта флотационным методом невозможно. Циркулируя в процессе, данный продукт увеличивает нагрузку на технологическое оборудование и загрязняет товарные концентраты.
Депрессия цинковых минералов при разделении коллективного медно - цинкового концентрата, а также при обезмеживании и обезжелезнении грубого цинкового концентрата достигается за счет применения сочетания гидросульфида натрия с цинковым купоросом.
Показано что образующиеся в процессе бактериального выщела-чивания медно-цинкового промпродукга растворы цинкового купороса могут быть успешно использованы в качестве депрессора сфалерита вместо растворов технического цинкового купороса.
Согласно предлагаемой комбинированной технологии некондицион-ный медно - цинковый промпродукт выводится из флотационной схемы и перерабатывается в цикле чанового бактериального выщелачивания (рис. 1).

Рис.1 Принципиальная схема комбинированной технологии переработки медно-цинковых руд с бактериальном выщелачиванием упорных промпродуктов и использованием бактериального раствора цинкового купороса в качестве депрессора сфалерита.
Вывод труднообогатимого медно-цинкового промпродукта в отдельный цикл и переработка его бактериальным выщелачиванием позволит разгрузить основную схему обогащения, отказаться от закупки технического цинкового купороса – флотационного реагента, применяемого на фабрике, а так же получить прирост извлечения меди и цинка в товарные концентраты.

2. Биогидрометашгургическая технология извлечения металлов чановым бактериальным выщелачиванием является наиболее эффективным и экологически безопасным процессом, позволяющим селективно переработать выделенный медно-цинковый промпродукт в отдельном цикле. Как установлено ранее при бактериальном выщелачивании, из-за различий электрохимических свойств минералов, окислительных условий в пульпе и особенностей электронно-конституционного строения минералов, в первую очередь будет окисляться сфалерит, труднее халькопирит и в последнюю очередь пирит, что обеспечивает высокую селективность процесса.

В качестве исходного продукта для бактериального выщелачивания использовались промышленные хвосты цикла доводки медно-пиритяого промпродукта. В испытаниях использовалась оборотная вода обогатительной фабрики (рН 10,9). Соотношение Т:Ж при выщелачивании составляло 1:5-1:4. рН исходной пульпы 1,5 -1,8 , концентрация железа 0,4-8,0 г/дмЗ, ОВП пульпы 0,600-0,700 В, концентрация клеток 109-1010 кл/мл, температура 27-30 ^оС.
Извлечение цинка в раствор составляет 80,0-85.0 %. Жидкая фаза бактериального выщелачивания -медно-цинкового промпродукта представляет собой раствор цинкового купороса, содержащий 22-25 г/л цинка, 0,5-1.0 г/л меди, 8-12 г/л окисного железа, который может использоваться в качестве флотационного реагента. Бактериальный раствор цинкового купороса может подаваться во флотационные операции как непосредственно, так и после прохождения соответствующей обработки с целью удаления ионов меди и железа.
На основании проведенных исследований разработана техно-логия чанового бактериального выщелачивания медио -цинкового промпродукта с получением раствора цинкового купороса для последующего использования его в качестве реагента при флотации.
Технологическая схема цикла чанового бактериального выщелачи-вания (рис. 2) включает следующие стадии:
1.Чановое бактериальное выщелачивание.
2.Фильтрование, при котором кек, содержащий 2,5-3,5 % цинка и 0,6-0,8 % меди, поступает на нейтрализацию, а фильтрат направляется на осаждение железа.
3.Нейтрализация кека известью. Нейтрализованный кек подшихтовывается к пиритному концентрату фабрики.
4.Осаждение ионов железа известью.
5.Фильтрование пульпы после осаждения железа; кек представляет собой осадок гидроокисей и сульфатов железа, а фильтрат направляется на цементацию меди.
6. Цементация меди цинковой пылью.
7. Фильтрование пульпы цементации. Кек является цементной медью, которая подшихтовывается к товарному медному концентрату фабрики. Фильтрат представляет собой готовый раствор цинкового купороса, который может использоваться в качестве флотационного реагента.