Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние технологии обогащения сульфидных медно-молибденовых руд 5
1.1. Технологические схемы и реагентные режимы коллективной флотации 6
1.2. Способы разделения коллективных медно-молибденово-пиритных продуктов 8
1.3. Реагенты-депрессоры при разделении медно-молибденово-пиритных концентратов 8
Выводы 11
2. Технология обогащения руд месторождения "Эрдэнэтийн-ОВОО" 13
2.1. Вещественный и минеральный состав руды 14
2.2. Технологическая схема обогатительной фабрики СП "Эрдэнэт" 25
2.3. Анализ исследовательских работ по совершенствованию технологии обогащения на Эрдэнэтской фабрике 39
2.4. Технологические показатели работы обогатительной фабрики и постановка исследований 49
3. Исследования по совершенствованию схемы и реагентного режима с целью повышения технико-экономических показателей производства молибденового концентрата 57
3.1. Поиск эффективных по отношению к молибдениту реагентов 57
3.2. Разработка и внедрение схемы коллективной флотации с отдельным промпродуктовым циклом 63
3.3. Внедрение "азотной" технологии в цикле селекции 72
Выводы 81
4. Разработка технологии разделения коллективного концентрата обогатительной фабрики коо "эрдэнэт" с применением МФТК 82
4.1. Изучение флотационных свойств реагента МФТК на сульфидных минералах 82
4.2. Изучение флотационных свойств сочетания 0-этил-К-(п-сульфофенил тиокарбамата и натриевой соли тиогликолевой кислоты 85
4.3. Отработка реагентного режима молибденовой флотации 88
4.4. Отработка реагентного режима медной флотации 90
4.5. Сравнительные испытания различных схем разделения коллективного концентрата 106
4.6. Полупромышленные испытания технологии разделения коллективного концентрата с применением МФТК 110
4.7. Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения технологии разделения коллективного концентрата с МФТК 115
Выводы 116
Общие выводы 117
Список использованных источников 119
Приложения 128
- Способы разделения коллективных медно-молибденово-пиритных продуктов
- Реагенты-депрессоры при разделении медно-молибденово-пиритных концентратов
- Анализ исследовательских работ по совершенствованию технологии обогащения на Эрдэнэтской фабрике
- Разработка и внедрение схемы коллективной флотации с отдельным промпродуктовым циклом
Введение к работе
Эрдэнэтская обогатительная фабрика производительностью 25 млн. т руды в год, перерабатывает медно-молибденовые руды месторождения "Эр-дэнэтийн-Овоо". По мере отработки месторождения, помимо снижения содержания меди в руде с 0,69% в 1999 г. до 0,588% в 2005 г. изменился и её минеральный состав. Содержание меди в виде халькопирита в настоящее время составляет 50% относительных и более.
Ранее проведенные исследования и практика работы фабрики показывают резкое снижение эффективности разделения медно-молибденово-пиритного концентрата по технологии окислительной пропарки в известковой среде.
В связи с этим в 2000 г. была разработана и внедрена "беспропарочная" технология с применением селективных по отношению к пириту собирателей и получением медного концентрата камерным продуктом молибденовой флотации. Перевод фабрики на новую технологию с применением селективных собирателей: S-703G (США), ВК-901В (Китай), Берафлот - 3026, Бераф-лот - 3035 (Россия) позволил в значительной мере снизить негативное влияние на флотационный процесс увеличения доли первичных сульфидов меди в перерабатываемой руде и позволил получать кондиционные медный и молибденовый концентраты, а также исключить пропарку.
При работе фабрики с применением селективных собирателей в 2006 г. (первое полугодие) достигнуто извлечение меди - 85,37% по сравнению с 82,5% в 1999 г., при снижении содержания металла в руде с 0,695 до 0,593%. В процессе эксплуатации разработанной технологии выявлено:
снижение извлечения молибдена на 6 10%;
увеличение расхода сернистого натрия с 350 до 500 г/т руды;
увеличение расхода извести на 20-30%.
Перевод фабрики на новую технологию предопределил снижение извлечения молибдена как в коллективном цикле за счет уменьшения выхода
4 коллективного концентрата в 1,5 раза, так и в цикле разделения этого продукта за счет частичной депрессии молибденита известью при проведении медно-молибденовой флотации (концентрация СаО = 600-1000 мг/л).
В связи с этим в настоящей работе проведены исследования по повышению извлечения молибдена. Основными направлениями работ в реализации этой задачи являются: изыскание эффективных флотореагентов, совершенствование технологических схем флотации, разработка новой технологии разделения медно-молибденово-пиритного концентрата для повышения эффективности этой операции и снижения расхода сернистого натрия.
На основании анализа работы фабрики с различными селективными
собирателями показана эффективность применения в качестве коллектора
композиции диалкилдитиофосфата с тионокарбаматом (реагент Берафлот -
3035).
л За счет внедрения схемы с отдельным промпродуктовым циклом по-
вышено извлечение металлов в коллективной флотации, меди на 1,4%, молибдена на 5%.
Внедрение "азотной" технологии позволило снизить ежегодный расход сернистого натрия на 3000 т без ухудшения технологических показателей.
Разработана и прошла полупромышленные испытания технология разделения коллективного концентрата с применением органического депрессора МФТК, позволяющая повысить извлечение молибдена на 6-10% от операции и снизить удельные затраты на реагенты и пар на 1 млн. долларов США. Предложен новый депрессор сульфидов меди и пирита - смесь МФТК и ти-огликолята натрия.
Способы разделения коллективных медно-молибденово-пиритных продуктов
Наибольшее распространение получили технологические схемы с открытым циклом основной флотации и отдельным промпродуктовым циклом (схема "Cleaner-Scavenger"), которая внедрена более чем на 20 фабриках /9-11/. Применяют сравнительно простые схемы получения "чернового" концентрата: - без доизмельчения концентрата основной флотации с одной или двумя перечистками; - с доизмельчением концентрата основной флотации; - без доизмельчения питания основной промпродуктовой флотации; - с доизмельчением песковой фракции питания основной промпродуктовой флотации. На фабрике "Куажоне" /12,13/ при переработке шламистых руд применяют схему с раздельной флотацией песков и шламов. На большинстве обогатительных фабрик коллективную флотацию проводят в известковой среде (рН 10-10,5), а на ряде фабрик - при рН 8,5-9,0 ("Артур и Магна" в США, "Бетлехем" в Канаде). Лишь на двух фабриках флотацию проводят в кислой среде (рН 4,2-4,5) в связи с наличием кислой породы /14/. В качестве собирателя все обогатительные фабрики СНГ и около 60% зарубежных применяют ксантогенат или смесь ксантогенатов с различной длиной углеводородного радикала /15,18/. В качестве коллектора часто используют комбинацию сильного собирателя со слабым, при этом в качестве 7 сильного собирателя применяют ксантогенат, а слабого - аэрофлоты и тио-карбаматы /19/. За последние годы отмечается применение более селективных по отношению к пириту собирателей: дитиофосфатов, диалкилтионокар-баматов (НТК, Z-200), аллиловых эфиров ксантогеновых кислот (S-3302) /20-22/. На Эрдэнэтской обогатительной фабрике, начиная с 2000 года, испытаны в промышленном масштабе селективные по отношению к пириту собиратели: S-703G (США), ВК-901К (Китай), Берафлот-3026 и Берафлот-3035 (Россия) /23-27/. В настоящее время фабрика работает с применением ВК-901В. Эти реагенты представляют собой композицию диалкилсульфидов, диалкилдитиофосфатов и вспенивателя МИБК.
Для повышения извлечения молибдена на большинстве фабрик используют аполярные масла (индустриальное масло, трансформаторное масло, нефтяное масло, дизельное топливо, керосин и др.) при их расходе 10-15 г/т руды /28,29/. В качестве пенообразователей применяют соединения на основе спиртов, пенообразующее действие которых изменяется незначительно в присутствии аполярных собирателей. В странах СНГ наибольшее распространение получил реагент "оксаль" /20/, в капстранах - МИБК, Доуфрос-250. Весьма часто используют смесь пенообразователей. При наличии в руде окисленных минералов меди на медно-молибденовых фабриках применяют в качестве сульфидизатора сернистый или гидросернистый натрий (расход 50-200 г/т). В качестве депрессоров при флотации шламистых руд используют жидкое стекло, гексаметафосфат натрия и др. На новых фабриках флотацию в рудном цикле проводят во флотокаме-рах большого объема от 38 до 140 м3, что позволяет снизить удельный расход электроэнергии на 20-25% и уменьшить производственные площади на 30-35%/30/. Выбор способа разделения зависит от многих факторов, основными из которых являются: содержание минералов меди, молибденита, пирита, соотношение первичных и вторичных сульфидов меди, содержание окисленных минералов меди, наличие легкофлотируемых минералов пустой породы (хлорит, серицит, тальк и др.), реагентный режим коллективной флотации (расход и тип собирателя, вспенивателя, рН пульпы), качество и стоимость получаемых концентратов, энергетические затраты, стоимость, расход и токсичность реагентов-депрессоров. На большинстве обогатительных фабрик применяют способ разделения медно-молибденово-пиритных продуктов, включающий: - депрессию пирита с получением кондиционного по меди медно-молибденового концентрата; - флотацию молибденита при депрессии минералов меди и пирита с получением медного концентрата камерным продуктом; - доводку пенного продукта основной молибденовой флотации /31-36/. На ряде фабрик (Каджаран, Сора, Жирекен) применяется способ с предварительной флотацией молибденита при депрессии минералов меди и пирита и последующей флотацией меди из камерного продукта /37-40/. В настоящее время не применяется способ разделения с предварительной депрессией молибденита высокомолекулярными органическими депрессорами/41,42/.
Реагенты-депрессоры при разделении медно-молибденово-пиритных концентратов
Известь (СаО) применяется как для депрессии пирита при флотации минералов меди и молибденита из медно-молибденово-пиритного продукта с получением кондиционного по меди медно-молибденового концентрата (Балхаш, Алмалык), так и для депрессии минералов меди и пирита (способ окислительной пропарки в известковой среде ранее применялся в Эрдэнэте) с последующей после отмывки флотацией молибденита, из камерного продукта которой флотируют минералы меди в известковой среде /43-45/. Этот способ позволяет получать высокие показатели при разделении концентратов с высоким содержанием вторичных сульфидов меди /46/. Сернистый натрий (Na2S) применяется для разделения медно-молибденово-пиритного концентрата на Каджаранской, Сорской и Жирекен-ской фабриках как депрессор сульфидов меди и пирита. Пенный продукт молибденовой флотации подвергается перечисткам в среде сернистого натрия. Камерный продукт молибденовой флотации после аэрации пульпы с целью окисления сернистого натрия поступает на флотацию минералов меди в известковой среде /37,38,47/. Рентабельность работы этих фабрик при расходах сернистого натрия от 20 до 30 кг на тонну медно-молибденово-пиритного концентрата объясняется достаточно высоким содержанием молибдена в руде (0,05-0,07% - Сора, Каджаран; 0,13% - Жирекен) и низким содержанием меди (0,05% - Жирекен, Сора; 0,23% - Каджаран). Следует отметить, что даже аэрация пульпы не позволяет полностью восстановить флотируемость минералов меди, что приводит к значительным потерям металла с пиритным продуктом и не позволяет получать высококачественные медные концентраты.
В институте Тинцветмет" синтезирован ряд органических соединений с различными функциональными группами. Результаты флотационных опытов с применением синтезированных соединений, а также зарубежных патентов (ксантогенат холин, псевдотиогидантоин, тиоглиголят) показали, что более эффективными депрессорами являются производные тиокарбаминовой кислоты. В результате изучения влияния строения синтезированных соединений на флотационные свойства (длина углеводородного радикала у атомов кислорода и азота, природа и положение заместителя в фенильном радикале) установлено, что наиболее эффективными депрессорами являются соединения с низшим О-алкильным радикалом, N-арильным радикалом и сульфоза- местителем в N-арильном радикале. Институтом Тинцветмет" /48-52/ разработан способ селекции медно-молибденово-пиритных и медно-молибденовых концентратов с применением 0-этил-№(пара сульфофенил) тиокарбамата (МФТК - C2H5OCSNHC6H4S03Na) Технология разделения медно-молибденово-пиритного концентрата включает следующие операции: - агитацию пульпы (10-15 мин) с МФТК (100-150 г/т продукты); - флотацию молибденита аполярным собирателем (200-500 г/т продукта); - доводку пенного продукта основной молибденовой флотации с применением сернистого натрия; - флотацию минералов меди из камерного продукта молибденовой флотации в известковой среде сульфгидрильным собирателем и перечистку пенного продукта. Эта технология освоена в промышленном масштабе на Балхашской обогатительной фабрике /53-55/. Следует отметить, что все исследования /56, 57/ проводились на концентратах при применении в рудной флотации сульф-гидрильных собирателей. На большинстве обогатительных фабрик селекцию кондиционного по меди для данного предприятия медно-молибденового концентрата проводят с применением депрессоров сульфидной группы. В Российской Федерации и странах СНГ применяют сернистый натрий, на фабриках США, Канады, Чили - гидросульфид натрия или Ноукс (P2S5 + NaOH). В литературе достаточно полно описан механизм действия реагентов этой группы /58-63/. Расход сернистого натрия при селекции составляет 5-20 кг на тонну питания. Для снижения расхода депрессора применяют следующие технологические приемы: сгущение, подогрев, аэрацию, обжиг, фильтрацию продуктов селекции, сочетание с другими депрессорами. Одним из радикальных направлений по снижению расхода сернистого натрия является "азотная" технология /64-67/.
Применение азота вместо воздуха позволяет снизить скорость окисления сернистого натрия в 2-3 раза и, соответственно, во столько же раз сократить расход депрессора без снижения технологических показателей. Впервые азот был применен на фабрике Куажоне (Перу),- где расход депрессора "Ана-мол-Д" был снижен на 50% /66/. Помимо реагентов сульфидной группы при селекции медно- молибденовых концентратов применяют ферро- и феррицианиды - Na4Fe(CN)6, Na3Fe(CN)6. Применение этих реагентов (фабрика "Моренси" и др.) эффективно при разделении продуктов с высоким содержанием вторич ных сульфидов меди /68, 69/. При увеличении в разделяемых продуктах доли халькопирита применяют сочетание ферроцианида с окислителями (гипохло- рит натрия, перекись водорода). На ряде фабрик для усиления депрессии ми нералов меди и пирита дополнительно подают цианид (NaCN) /70-74/. В настоящее время медно-молибденовая обогатительная фабрика КОО "Эрдэнэт" работает по "беспропарочной" технологии с применением в коллективной флотации селективных по отношению к пириту собирателей (S-703G, Берафлот-3026, ВК-901В). Переход фабрики на новую технологию позволил исключить негативное влияние на показатели флотации по меди (особенно в цикле разделения медно-молибденово-пиритного концентрата) увеличения доли халькопирита в перерабатываемой руде, но привел к снижению извлечения молибдена, как в цикле рудной флотации, так и в цикле селекции. В связи с этим целью настоящей работы является разработка мероприятий по повышению извлечения молибдена за счет совершенствования реагентного режима и схемы флотации и разработка альтернативной технологии разделения коллективного концентрата с применением МФТК.
Анализ исследовательских работ по совершенствованию технологии обогащения на Эрдэнэтской фабрике
Обогатительная фабрика совместного Монголо-Российского предприятия "Эрдэнэт" проектировалась на переработку Ібмлн.т. руды в год с возможностью дальнейшего наращивания мощности до 20млн.т в год. Конструктивно-компоновочные решения и принятое в проекте оборудование позволяло наращивать мощность фабрики секциями по 4 млн.т руды в год. Первая секция была введена в эксплуатацию в IV квартале 1978 года, проектная мощность достигнута в 1982 году. Предусматривалось, что фабрикой будет выпускаться 338тыс.т в год медных концентратов при содержании в них меди 35% и молибденового концентрата 2,7-3,0 тыс.т с содержанием молибдена 47%. Технологическая схема Ленинградского института "Механобр", принятая в проекте, разрабатывалась на основе комплекса лабораторных исследований /75-76/ и полупромышленных испытаний /77-79/, проведенных в 1972-1978гг., и включала трехстадиальное дробление руды от 1000мм до 12-15мм с замкнутым циклом в третьей стадии, одностадиальное шаровое измельчение до крупности 65% класса минус 0,074мм, коллективную флотацию сульфидов, селекцию молибдена и меди, сгущение, фильтрацию и сушку готовых концентратов. Схема разработана с учетом оборотного водоснабжения (80-90%). Реагентный режим флотации предусматривал применение бутилового ксантогената, сернистого натрия, соснового масла, керосина, извести, жидкого стекла, медного купороса. По рекомендованной технологии на полное развитие фабрики из руды с содержанием меди 0,96-0,84%, молибдена 0,017-0,016% в проекте было заложено извлечение меди в готовый концентрат-86%, молибдена-50%. На пусковой период (1979-1984гг.) извлечение меди в концентрат принято 81,5%.
К окончанию пускового периода (1982г.) были достигнуты следующие показатели (в скобках -в сравнении с проектными показателями): переработка руды-15,13 млн.т (94,5%); извлечение меди-80,95% (99,3%), в том числе из сульфидной руды-82,19%, из окисленной-70,1% извлечение молибдена 54,41% (100,8%); содержание меди в медном концентрате-33,35%, содержание молибдена в молибденовом концентрате-52,33%. В ходе эксплуатации технологического оборудования не были подтверждены проектные показатели дробилок мелкого дробления КМДЗОООТ. В целях облегчения условий эксплуатации оборудования и удешевления затрат на обогатительный передел были допущены некоторые отклонения от проектной технологии рудоподготовки: - загрубление крупности дробленой руды с 15 (12) мм до 20мм; - увеличение размера сит грохотов до 25мм. В связи с этим, для поддержания проектных параметров по гранулометрическому составу питания флотации коллективом предприятия была разработана и внедрена на всех 4-х секциях фабрики схема двухстадиального измельчения руды с использованием мельниц МШЦ 3,2x4,5 для доиз-мельчения грубого слива трехпродуктового гидроциклона, созданного специалистами СП "Эрдэнэт" на базе гидроциклона ГЦ-1400. Внедрение этих схем позволило при увеличении часовой производительности мельниц улучшить ситовую характеристику питания коллективной флотации, повысить содержание класса-0,074мм до 65%, а самое главное снизить содержание класса+0,2мм с 12% до 10-8%, с наличием которого, в основном, связаны потери металлов в коллективном цикле флотации /80-84/. В этот же период претерпела значительные изменения схема коллективной флотации: были ликвидированы операции классификации второй контрольной флотации, дополнительной флотации и второй перечистки коллективного концентрата; устранена вторая коллективная флотация, а высвободившиеся флотомашины использовали для перечистки.
Ликвидация операции дофлотации и второй контрольной флотации сделала ненужным доизмельчение промпродуктов и позволила высвободить четыре мельницы МШЦ 3,2x4,5. Постоянная работа по совершенствованию и освоению двухстадиальной схемы измельчения позволила фабрике достичь в 1983 году проектной мощности и планомерно наращивать переработку руды. Производительной работе основного технологического оборудования способствовало широкое применение систем автоматики. Все технологические процессы обогащения управляются от промышленных контроллеров фирмы "Honenwull", которые подключены к единой компьютерной сети с центральным производственным сервером. Большое внимание на фабрике уделяется освоению комплексной автоматизации- внедрению низовых систем. В дробильном отделении функционирует система оптимизации загрузки дробилок по мощности двигателя, в главном корпусе-системы автоматизации регулирования величины рН, расхода реагентов, уровня пульпы и количества воздуха, подаваемого во флотомашины. Особое место занимает автоматизированная система пробоотбора, прободоставки и анализа продуктов обогащения. В 1985 году Госпланом и Госкомитетом по экономическому сотрудничеству Монголии было принято Постановление №139/155 от 13.07.85г. о развитии СП "Эрдэнэт". Началась планомерная работа в этом направлении. Были разработаны принципиальные решения по реконструкции, модернизации и увеличению мощности комбината. Во исполнение комплексного технического проекта в 1989 году введена в эксплуатацию V-я очередь предприятия, включающая корпус самоизмельчения и флотационную секцию объемом 4 млн.т руды в год. Были установлены мельницы мокрого самоизмельчения объемом 160м3 и флотомашины с объемом камер 40м3.
Разработка и внедрение схемы коллективной флотации с отдельным промпродуктовым циклом
Наиболее часто в проектах новых технологий действующих фабрик применяется так называемая схема "cleaner-scavenger", т.е. схема с открытым циклом основной флотации и доработкой промпродукта основных операций в отдельном флотационном цикле зачастую с доизмельчением. Данная схема имеет преимущество стабилизации питания основного цикла при достаточно грубом помоле (до 80% класса - 0,2мм). Промпродукт основной флотации при этом не заворачивается в голову, а дорабатывается в самостоятельном цикле (при необходимости с доизмельчением) с получением отвальных хвостов. Анализ результатов опробований продуктов коллективной флотации VI секции при ее работе по фабричной схеме с собирателем ВК-901В показал (рис. 3.2, табл. 3.7): - низкое извлечение молибдена в коллективный концентрат, особенно при проведении перечистки в известковой среде; - извлечение молибдена в концентрат основной флотации ниже, чем в концентрат основной промпродуктовой флотации; - потери молибдена с хвостами контрольной промпродуктовой флотации при выходе 4-6% сопоставимы с потерями металла с хвостами контрольной флотации (выход 90%); - объединение концентратов основной флотации (содержание меди 12-16%) и основной промпродуктовой (содержание меди 2-3%) приводит к значительному обеднению питания перечистки; - объем пенного продукта основной промпродуктовой флотации в 2-4 раза больше, чем объем концентрата основной флотации при низкой плотности первого, что приводит к обводнению питания перечистки и уменьшению продолжительности флотации в данной операции; - соотношение содержаний железа к меди в концентрате основной промпродуктовой флотации в 2-3 раза выше, чем в концентрате основной флотации (табл. 3.8), при этом тонкие классы первого обогащены пиритом. Таким образом, увеличивается количество шламистого пирита в питании перечистки, что отрицательно влияет на эффективность этой операции.
На основании вышеизложенного, а также, учитывая простоту организации отдельного промпродуктового цикла из-за наличия свободных флото-камер (2-е камеры ОК-16), было принято решение о проведении промышленных испытаний. При работе секции по схеме с отдельным промпродуктовым циклом (рис. 3.3) объем пульпы, поступающей на перечистку концентрата основной флотации, по сравнению с фабричной схемой снизился в 3 раза, содержание меди повысилось в 1,5 раза. Эффективность перечистки концентрата основной флотации при работе без подачи извести в питание этой операции составила по меди - 98,3%, молибдену - 90,8% (по фабричной схеме - 94,8 и 77% соответственно). Эффективность перечистки концентрата основной промпродуктовой флотации составляет по меди - 84%, молибдену - 79%. Подача извести в питание перечистки концентрата основной флотации позволяет повысить содержание меди в коллективном концентрате на 5-6% абсолютных при снижении извлечения на 1-3%), но при этом значительно снижается извлечение молибдена (табл. 3.9). Сравнительные результаты работы секции с доизмельчением промпро-дуктов и без него по данным опробований (табл. 3.10) показали, что введение этой операции позволяет повысить эффективность перечистных операций по извлечению молибдена. На показатели по извлечению меди доизмельчение промпродуктов никого влияния не оказало.
В целом эффективность перечистных операций по новой схеме выше на 1,5% по меди и на 5,5% по молибдену. Где, Є\ - извлечение металла в коллективный концентрат 2 - извлечение металла в концентрат флотации з - извлечение металла в концентрат контрольной флотации Обработка сменных показателей работы VI-ой секции коллективной флотации показала возможность повышения извлечения металлов при работе Разделение медно-молибденового концентрата, готового по содержанию в нем меди, производится в среде сернистого натрия с получением медного концентрата камерным продуктом флотации. Из практики флотации известно, что депрессирующее действие реагентов сульфидной группы (сернистого натрия) носит кратковременный характер. Продолжительность устойчивой депрессии различных сульфидных минералов определяется критической остаточной концентрацией сульфид (гидросульфид) - ионов, ниже которой флотируемость минералов меди и пирита восстанавливается. По мнению ряда авторов /60, 96, 97/, снижение концентрации сульфид-и гидросульфид - ионов в пульпе связано с их каталитическим окислением на поверхности сульфидных минералов. Этот процесс протекает в две стадии.
