СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ СИДЕРИТСОДЕРЖАЩИХ РУД Российский патент 1998 года по МПК B03B7/00 B03B1/00 

Изобретение относится к процессам обогащения руд, в частности к способам разделения минералов и может найти применение на обогатительных фабриках цветной металлургии.

Широко известны флотационные методы разделения сульфидных сидеритсодержащих руд. Существенным их недостаткам является снижение качества флотоконцентрата при наличии в пульпе минералов железа (гепатита, сидерита), так как они тонкодисперсны и извлекаются в концентраты совместно с полезными компонентами, и к тому же являются активаторами пустой породы и хорошими адсорбентами.

Известен способ управления качеством флотоконцентрата магнитными методами, путем предварительного (перед флотацией) отделения минералов железа (Якубайлик Э.К., Волянский Б.М., Малиновская И.Н., Тарасов В.И., Осторожная Е. Е. Повышение качества флотационного медного концентрата магнитными методами.// Тезисы докладов IV Всесоюзного совещания по химии и технологии халькогенов и халькогенидов. Караганда, 18-21 сентября, 1990 г./ Караганда. 1990. - С. 335). Но для сидеритсодержащих руд предварительное отделение минералов железа перед флотацией с помощью магнитной сепарации неэффективно ввиду их слабой магнитной восприимчивости (х=(315-30)•10^-8м³/кг (Справочник по обогащению руд. Основные процессы. - М.: Недра, 1983, - 381 с.).

Известен способ флотационного разделения полиметаллических сульфидных руд, с использованием предварительной обработки пульпы электрическими разрядами (Бабенко С.А., Курец В.И., Каляцкий И.И., Лобанова Г.Л. К вопросу интенсификации селективной флотации сульфидных полиметаллических руд электрическими импульсными разрядами. -ИЗВ. Томского ПИ. 1976, т. 382, - С. 172). При такой обработке происходит частичное окисление поверхности сульфидных минералов, что приводит к изменению их флотационных свойств (депрессия галенита и т.п.). Однако при наличии в пульпе минералов железа (гепатита, сидерита) качество флотоконцентрата в этом случае снижается еще более сильно за счет их частичного растворения и обогащения жидкой фазы ионами трехвалентного железа.

Для эффективного отделения минералов железа необходимо перевести их в сильномагнитную форму. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения сульфидных полиметаллических руд, основанный на предварительной термической обработке руды, отделении магнитной фракции на магнитном сепараторе и последующей флотации сульфидов цветных металлов (Оразалина К.Н., Абишев Д.И., Балтынова Н.З., Кох Н.Л., Абулгазина О. Термомагнитное обогащение руды месторождения Алмыс. - Комплексное использование минерального сырья. 1986. N 11. - С. 22-24). За счет термообработки достигается перевод немагнитных минералов железа (пирита, марказита) в сильномагнитный пиротин с его последующим выделением в магнитный продукт. Недостатком этого способа являются высокие затраты энергии, обусловленные необходимостью нагрева руды до 700^oC и большой продолжительностью процесса (до 120 мин). Кроме того, способ применим только для пиритсодержащих руд. Оксидные формы железа при нагревании разлагаются до слабомагнитного гематита:
FeCO₃ -> Fe₂O₃ + CO₃,
FeOOH -> Fe₂O₃ + CO₃,
который отрицательно влияет на флотационное разделение минералов, и разубоживает флотоконцентрат. Железо в большинстве способов безвозвратно теряется с хвостами обогащения и редко вовлекается в переработку.

Цель изобретения - облегчение переработки сидеритсодержащих руд, улучшение качества концентрата цветных металлов и повышение комплексности использования минерального сырья.

Указанная цель достигается путем перевода немагнитных соединений железа в сильномагнитную форму в процессе электровзрывной обработки пульпы рудных минералов и выделением магнитного продукта в процессе магнитной сепарации. Последующая флотация немагнитной фракции протекает без осложнений. При определенных режимах электровзрывной обработки за счет целого комплекса разрядных и послеразрядных явлений (главные из которых жесткое электромагнитное излучение и высокоамплитудные ударные волны) сидерит, содержащийся в исходной руде, полностью разлагается и переходит в сильномагнитную форсу, основу которой составляют нестехиометрические нитриды железа (типа Fe_xN, где X = 2 - 8). Образование таких соединений подтверждено рентгенографически. Причем условия кристаллизации новой фазы таковы, что выделяются плотные агрегаты и кубические серостального цвета кристаллы в 5-10 раз крупнее исходного материала, которые легко и полно выделяются магнитными методами. Выделенный продукт может быть использован как сырье в черной металлургии. Затраты электроэнергии составляют 0,2-0,3 кВт•ч/т. Более низкие энергии не приводят к разложению сидерита с образованием магнитных соединений.

В отличие от известных способов и от прототипа предлагаемый процесс:
1. Проводится в водной пульпе без значительного нагрева исходного материала (температура изменяется не более, чем на 5-10^oC).

2. Проводится в течение нескольких минут единичными электрическими разрядами и может быть осуществлен в проточном режиме.

3. Известные технические решения применения электровзрывной обработки руды не имеют своей целью перевода немагнитных соединений железа в магнитные.

4. Применение перед флотацией магнитной сепарации, подготовленной электровзрывом руды, позволяет перевести соединения железа в отдельный продукт с высоким содержанием железа, что позволяет использовать его в качестве сырья в черной металлургии, а не терять с хвостами обогащения.

Примеры конкретного выполнения способа.

Исходная проба полиметаллической руды содержала, %: Pb 2,5; Zn 1,5; Cu 0,2; Fe 20-22. По данным рентгенофазового анализа железо находится главным образом в виде сидерита (FeCO) с небольшой примесью пирита (FeS). Электровзрывную обработку осуществляли в контактном чане с электродной системой коаксиальной геометрии, подключенной к генератору импульсных токов. Измельченную руду (до 60% класса крупности -0,074 мм) загружали в контактный чан и при Т: Ж = 1:1 подвергали электровзрывной обработке. После этого пульпу подвергали разделению в магнитном сепараторе с напряженностью магнитного поля 2 кЭ. Выход магнитной фракции составил в среднем около 20% с содержанием железа выше 60%. После этого проводили коллективную свинцово-цинковую флотацию немагнитного продукта. Результаты опытов приведены в таблице.

Как видно из таблицы энергии ниже 50 кДж/дм³ не позволяют перевести сидерит в магнетит и поэтому выделить магнитный концентрат не удается, также как и при термообработке (по прототипу) (опыты 1 и 2). Энергии ЭВО выше 150 кДж/дм³ технически труднодостижимы и требуют дополнительных затрат. Предложенный способ позволяет повысить содержание цветных металлов во флотоконцентрате на 5-6% и дополнительно получать до 125 кг железа с каждой тонны руды в виде магнитного концентрата.

Способ может найти применение при обогащении руд в цветной металлургии. Предварительную обработку сульфидных сидеритсодержащих руд проводят в пульпе электровзрывом при удельной энергии 50 - 150 кДж/дм³. Затем пульпу подвергают магнитной сепарации и флотации. Способ позволяет улучшить качество концентрата цветных металлов и повысить его количество при комплексном использовании минерального сырья. 1 табл.

Способ обогащения сульфидных сидеритсодержащих руд, включающий их предварительную обработку с последующей магнитной сепарацией и флотацией, отличающийся тем, что предварительную обработку проводят в пульпе электровзрывом при удельной энергии 50-150 кДж/дм³.