СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СУЛЬФИДОВ Российский патент 2007 года по МПК B03B7/00 

Настоящее изобретение относится, в целом, к способу и устройству для отделения твердой примеси от полезного минерального концентрата. Настоящее изобретение относится, в частности, хотя и не исключительно, к гравитационному отделению минералов оксида магния от концентрата сульфида никеля, такого как руда сульфида никеля низкого качества, содержащаяся в серпентините.

Обычная разработка месторождений руды сульфида никеля низкого качества в серпентинитовых месторождениях, таких как Mt Keith, Western Australia, ограничивается требованием к производству продукта никелевого концентрата, содержащего низкие уровни минералов оксида магния (MgO). Это ограничение упоминается как отношение железа к оксиду магния в концентрате (отношение Fe:MgO). Ограничение на MgO является результатом физического ограничения со стороны следующего далее процесса плавки. Для процесса плавки концентрата, как правило, требуется отношение Fe:MgO, равное примерно 5,5, что соответствует содержанию MgO<5%. Единственным средством повышения отношения Fe:MgO является добавление Fe к концентрату, однако это не является идеальным решением, поскольку это уменьшает содержание никеля и понижает производительность плавильной печи. Поэтому задачей изобретения является достижение отношения Fe:MgO, равного 5,5, посредством удаления MgO.

Обычный способ обработки для этих типов руд включает измельчение и мелкое дробление, с последующим обогащением никеля с помощью множества стадий флотации. Условия в процессе флотации оптимизируются с целью извлечения минералов Ni и удаления минералов MgO. Эта технология применяется в Mt Keith, и значение Fe:MgO для концентрата в среднем составляет примерно 2,9, что соответствует содержанию MgO примерно 10%. Хотя это и не удовлетворяет приемлемому значению отношения Fe:MgO, для плавильной печи является возможным использовать такой концентрат, благодаря смешиванию концентрата Mt Keith с концентратами из других мест. Это смешивание обеспечивает плавку с требуемым отношением Fe:MgO, равным 5,5. Однако требование при плавке к значению отношения Fe:MgO, равного 5,5, ограничивает полученное в будущем количество концентрата Mt Keith, который может быть переплавлен без смешивания с другими концентратами.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения создан способ отделения твердой примеси от флотационного концентрата полезного минерала, включающий гравитационное разделение и, таким образом, удаление большей части примеси из флотационного концентрата.

В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения создано устройство для отделения твердой примеси от полезного концентрата флотационного минерала устройство содержит гравитационный сепаратор, который обеспечивает эффективное отделение и удаление большей части примеси из флотационного концентрата.

Предпочтительно, гравитационный сепаратор представляет собой центробежный сепаратор, выполненный таким образом, что к твердой примеси прикладываются центробежные силы, обеспечивая ее отделение от флотационного концентрата минерала. Более предпочтительно, центробежный сепаратор имеет конструкцию, по меньшей мере, сходную с непрерывной осадочной центрифугой Kelsey.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения создан способ обработки потока минерала, содержащего сульфид никеля и твердую примесь в виде оксида магния (MgO), который включает этапы:

(a) разделения потока минерала на первой стадии на сите по размерам на поток частиц крупнее 110 микрон и поток частиц, меньших, чем 110 микрон,

(b) разделения потока меньших частиц в циклоне на второй стадии и получения потока ультра тонких частиц-шламов со значением р80 меньших, чем 25 микрон, и потока продукта промежуточных размеров со значением р80 больших, чем 25 микрон,

(c) обеспечения флотации потока промежуточных размеров и выделения сульфида никеля, который направляют к конечному концентрату, и удаления или осаждения оксида магния (MgO) в хвосты, и

(d) осуществления обработки хвостов, содержащих удаленный/осажденный оксид магния (MgO), посредством гравитационного разделения и удаления оксида магния (MgO).

При этом гравитационное разделение на этапе (а) осуществляют, по меньшей мере, в две стадии, такие как стадии первичной флотации и перечистной флотации, осуществляемых последовательно.

Предпочтительно, поток крупных частиц с этапа (а) подвергают мелкому дроблению, а затем флотации для дополнительного удаления оксида магния (MgO).

Предпочтительно, поток продукта промежуточных размеров обрабатывают щелочью и/или подавителем для усиления флотации сульфида никеля на этапе (с) к конечному концентрату и осаждения оксида магния (MgO), чтобы затем подвергать его гравитационному разделению.

Поток ультратонких частиц/шламов подвергают флотации на дополнительном этапе для удаления оксида магния (MgO), чтобы получить дополнительное обогащение сульфида никеля.

Предпочтительно, поток ультратонких частиц/шламов обрабатывают кислотой и/или активатором для усиления флотации сульфида никеля к конечному концентрату и осаждения оксида магния (MgO) в поток обогащенной примеси или хвостов.

Оксид магния (MgO) удаляют в поток обогащенной примеси или хвостов, который подвергают флотации на дополнительном этапе для извлечения остатков сульфида никеля из минерального концентрата.

Поток обогащенной примеси или хвостов измельчают для получения в свободном состоянии, по меньшей мере, некоторой части остатков сульфида никеля перед флотацией.

Предпочтительно, осуществляют разделение по размерам, для создания потока продукта промежуточных размеров и ультратонких частиц/шламов, такое разделение осуществляют при так называемом размере отсечки, в пределах от 20 до 50 микрон, при этом диапазон от 25 до 45 микрон является особенно предпочтительным. Более предпочтительно, поток частиц с этапа (а) находится в пределах между 30 и 110 микрон.

Процесс разделения по размерам представляет собой многостадийный процесс. Более предпочтительно, многостадийное разделение по размерам содержит первую стадию, включающую создание потока крупных и мелких частиц, и вторую стадию, включающую разделение по размерам потока мелких частиц, для получения потока ультратонких частиц/шламов и потока продукта промежуточных размеров, с заданным диапазоном размеров.

Предпочтительно, поток минерала или минерального концентрата содержит полезный сульфид металла. Более предпочтительно, полезный сульфид металла представляет собой сульфид никеля, содержащийся в серпентинитовой руде, содержащей минералы оксида магния, в качестве твердых примесей. Для минерала сульфида никеля осуществляют разделение по размерам, где размеры частиц, охватываемые заданным диапазоном размеров, являются меньшими, чем примерно 120 микрон. Обычно, заданный диапазон размеров находится в пределах примерно между 30 и 110 микрон.

Понятно, что большая часть минералов оксида магния содержится во фракции с размерами от 30 до 100 микрон, и они хорошо выделяются в свободном состоянии, обеспечивая возможность физического разделения. Минералы сульфида никеля и оксида магния имеют значительно различающуюся плотность, что делает минералы удобными для гравитационного разделения для достижения удаления оксида магния.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения создано устройство для обработки потока минерала, содержащего сульфид никеля и твердую примесь в виде оксида магния (MgO), содержащее:

средства для разделения по размерам, включающее сито для разделения потока минерала на поток крупных частиц и поток мелких частиц, причем поток мелких частиц преобладает в оксиде магния (MgO),

циклон для разделения потока мелких частиц на поток ультратонких частиц и поток продукта промежуточных размеров, причем поток продукта промежуточных размеров преобладает в оксиде магния (MgO), и

средства для гравитационного разделения для разделения потока продукта промежуточных размеров и таким образом удаления большей части оксида магния (MgO) из потока продукта промежуточных размеров.

Предпочтительно, средства для гравитационного разделения включают центробежный сепаратор, который представляет собой конструкцию, сходную с непрерывной осадочной центрифугой Kelsey.

Устройство согласно изобретению содержит также средства для флотации, расположенные между средствами разделения по размерам и средствами для гравитационного разделения и приспособленные для совместной работы с ними, при этом средства для флотации выполнены для обеспечения флотации концентрата сульфида никеля или продукта промежуточных размеров для извлечения сульфида никеля и удаления оксида магния (MgO), который вводится в средства для гравитационного разделения.

Предпочтительно, устройство дополнительно содержит средства для обработки концентрата сульфида никеля или продукта промежуточных размеров щелочью и/или подавителем для усиления флотации сульфида никеля к конечному концентрату и осаждения оксида магния (MgO) до средств для гравитационного разделения.

Устройство также содержит дополнительные средства для флотации, выполненные для осуществления флотации верхнего продукта циклона или потока ультратонких частиц/шламов для извлечения сульфида никеля и удаления оксида магния (MgO).

Предпочтительно, устройство дополнительно содержит средства для обработки верхнего продукта или ультратонких частиц/шламов кислотой и/или активатором для усиления флотации сульфида никеля к конечному концентрату и осаждения оксида магния (MgO) до потока обогащенной примеси или хвостов.

Для лучшего понимания настоящего изобретения предпочтительные варианты осуществления способа и устройства для обработки потока минерала, содержащего сульфид никеля и твердую примесь в виде оксида магния далее будет более подробно описано посредством примеров, со ссылками на прилагаемые схемы, на которых:

на Фиг.1 изображена блок-схема одного варианта осуществления системы гравитационного осаждения/флотации; и

на Фиг.2 изображена блок-схема другого варианта осуществления системы гравитационного осаждения/флотации.

Системы согласно этим вариантам осуществления настоящего изобретения основываются на исследовании пилотной установки в Mt Keith, Western Australia, на ограниченных диапазонах серпентинитовой руды сульфида никеля низкого качества. Поток минералов, вводимый в систему гравитационного разделения, в этих вариантах, представляет собой флотационный концентрат, имеющий высокую концентрацию никеля, с конечным содержанием MgO, более высоким, чем это допустимо. Флотационный концентрат в этом примере представляет собой либо концентрат после первичной флотации, либо концентрат после перечистной флотации. Необходимо отметить, что никель представляет собой полезный минерал, минералы MgO или оксиды магния являются твердыми примесями.

Поток минерала на фиг.1 подвергают двухстадийному разделению по размерам, где:

i) сито первой стадии создает поток крупных частиц, больших, чем 110 микрон, и поток мелких частиц, меньших, чем 110 микрон; и

ii) поток мелких частиц, меньших, чем 110 микрон, подвергают второй стадии разделения, при которой циклон создает поток ультратонких частиц/шламов со значением р80, меньшим, примерно, чем 25 микрон, и поток продукта промежуточных размеров, со значением р80, большим, примерно, чем 25 микрон.

Поток ультратонких частиц/шламов подвергают флотации при низких значениях рН, которая обеспечивает селективное удаление MgO. Во время флотации потока ультратонких частиц/шламов добавляют кислоту и/или активатор для усиления флотации никеля, в то же время, осаждая оксид магния. Флотационный концентрат направляют в конечный концентрат без дальнейшей обработки, и флотационные хвосты направляют в концентрированную примесь или поток хвостов. Эту флотацию потока и обогащение потока ультратонких частиц/шламов, по существу, выполняют при значении рН, равном примерно 2-5.

Поток крупных частиц, больших, чем 110 микрон, повторно измельчают в башенной мельнице, для отделения сульфида никеля в свободном состоянии от MgO. Поток крупных частиц в свободном состоянии затем подвергают флотации, для извлечения остатков сульфида никеля и удаления минералов MgO, с целью повышения качества конечного концентрата. Это также понижает всю значимую концентрацию MgO в конечном концентрате.

Поток промежуточных продуктов со значениями р80, меньшими, примерно, чем 25 микрон, подвергают флотации для извлечения сульфида никеля, который направляют в конечный концентрат, и для удаления или осаждения оксида магния, который подвергается гравитационному разделению для обогащения MgO. Во время флотации потока продукта промежуточных размеров щелочь и/или подавитель добавляют для усиления флотации сульфида никеля, в тоже время, осаждая MgO. В одном из примеров значение рН потока промежуточных продуктов доводят до рН в пределах между 9 и 11 с использованием кальцинированной соды, и подавитель, гуаровая смола, добавляют при содержании от 0 до 5000 г/тонну входного потока флотации.

Обнаружено, что большая доля минералов MgO в концентрате Mt Keith содержится во фракции с размерами от 30 до 100 микрон, и что они хорошо выделяются в свободном состоянии, обеспечивая физическое разделение. В дополнение к этому минералы сульфида никеля и минералы оксида магния имеют заметно различающиеся плотности, что может быть использовано при применении гравитационного разделения для достижения удаления оксида магния.

В настоящем варианте осуществления хвосты концентрированного оксида MgO в системе флотации продукта промежуточных размеров, вводят для одно- или многостадийного гравитационного разделения.

Концентрат из устройства для гравитационного разделения имеет относительно низкие концентрации MgO и, таким образом, очень высокое отношение Fe:MgO. Хвосты из устройства гравитационного разделения направляют вместе с потоком крупных частиц в башенную мельницу для повторного мелкого дробления.

Предпочтительно, устройство для гравитационного разделения представляет собой центробежный сепаратор, выполненный таким образом, что в нем используются как силы тяжести, так и центробежные силы, для осуществления необходимого разделения. Непрерывная осадочная центрифуга Kelsey, на прилагаемых блок-схемах, представляет собой пример такого центробежного сепаратора и является особенно эффективной при отделении минералов MgO от минералов сульфида никеля.

Хвосты после разделения на непрерывной осадочной центрифуге в обоих вариантах осуществления подают на башенную мельницу вместе с материалом крупных частиц из сита. Таким образом, хвосты измельчаются и подвергаются флотации вместе с материалом крупных частиц, больших, чем 110 микрон, имея в виду удаление большего количества MgO в системе флотации для улучшения качества конечного концентрата. Мелкое дробление и флотация хвостов после непрерывной осадочной центрифуги извлекают дополнительный никель, который, в противном случае, может быть потерян, и, таким образом, повышает извлечение в системе гравитационного разделения. То есть схема объединенной системы гравитационного разделения достигает высокого удаления MgO при минимальных потерях никеля. В настоящем варианте осуществления это обеспечивается путем сочетания флотации, разделения по размерам, гравитационного разделения и мелкого дробления, для селективного удаления минералов MgO, в то же время поддерживая высокое извлечение никеля.

Применение устройства для гравитационного разделения в этом варианте представляет собой трудную задачу для традиционного оборудования, поскольку обрабатываться должны частицы относительно небольших размеров. Традиционные устройства гравитационного разделения, как правило, имеют нижний предел около 100 микрон и, таким образом, не являются особенно хорошо приспособленными для сульфидно-никелевых серпентинитовых руд, таких как те, которые имеются в Mt Keith, Western Australia. В этой системе гравитационного разделения непрерывная осадочная центрифуга Kelsey, в которой используются скорее центробежные силы, чем одна только сила тяжести, является эффективной при разделении частиц в диапазоне меньших размеров частиц. Следует понимать, что обычное использование устройств на основе силы тяжести представляет собой обогащение полезного минерала, например, в минеральных песках и в оловянной промышленности, в противоположность удалению примеси, что представляет собой их предпочтительное применение в настоящем изобретении. Является также понятным, что центробежные сепараторы, такие как непрерывная осадочная центрифуга Kelsey, не используются в промышленности сульфидов металлов.

Следующая далее таблица 1 содержит типичные результаты для пилотной установки системы гравитационного разделения/флотации на фиг.1.

Таблица 1

ПотокКачество Ni, %Качество MgO, %Качество Fe, %Ввод208,626,1Сито, O/S16,110,326,1Циклон, O/F18,19,523,5Циклон, U/F218,326,8Концентрация флотация + осадочная центрифуга Kelsey25,13,029,8Хвост непрерывной осадочной центрифуги Kelsey8,624,217,7Хвост после повторной флотации4,129,719,4Объединенная концентрация22,9527,2

Согласно этому способу увеличивается отношение Fe:MgO в концентрате примерно от 3 до примерно 5,5. Таким образом, способ согласно этому варианту обеспечивает возможность удаления MgO из концентрата Mt Keith, достигая отношения Fe:MgO, равного 5,5, тем самым, обеспечивая возможность плавки конечного концентрата.

Поток минерала для альтернативного варианта на фиг.2 подвергается двухстадийному разделению по размерам, где:

i) циклон для удаления шлама на первой стадии обеспечивает поток ультратонких частиц или шламов со значением р80, меньшим, примерно, чем 25 микрон, и поток крупных частиц со значением р80, большим, примерно, чем 25 микрон;

ii) поток крупных частиц подвергают разделению на второй стадии, при которой сито создает поток ультракрупных частиц, больших, чем 110 микрон, и поток мелких частиц/продукта промежуточных размеров или концентрата полезного минерала с размерами в пределах от 30 до 110 микрон.

Поток ультратонких частиц или шламов пилотной установки направляют непосредственно в конечный концентрат, без обогащения. Однако является предпочтительным подвергать этот поток флотации при низких значениях рН, которая обеспечивает селективное удаление MgO. Поток крупных частиц повторно измельчается в башенной мельнице для отделения сульфида никеля в свободном состоянии. Поток выделенных крупных частиц затем подвергают флотации, для извлечения остатков сульфида никеля и удаления минералов MgO, для повышения качества конечного концентрата. Это также понижает всю значимую концентрацию MgO в конечном концентрате.

В этом варианте поток концентрата сульфида никеля во фракции с размерами от 30 до 110 микрон вводят на двухстадийное разделение с помощью первичной флотации и перечистной флотации. Концентрат после первичной флотации направляют к конечному концентрату, а хвосты после первичной флотации направляют на стадию перечистного разделения, для дополнительного извлечения минералов никеля. Концентрат после первичной флотации имеет относительно низкие концентрации MgO и, таким образом, очень высокое отношение Fe:MgO. Концентрат после перечистной флотации, подобным же образом, направляют к конечному концентрату с особенно высокими отношениями Fe:MgO.

Как показано на блок-схеме на фиг.2, способ, при исследованиях в масштабе пилотной установки, обеспечивает увеличение отношения Fe:MgO в концентрате от 2 до 5,5, при потерях никеля, меньших, чем 3%. Конечные результаты показывают потери никеля, не превышающие 1,5%. Это можно сравнить с потерями при извлечении, когда используют только обычную флотацию, которые являются большими, чем 10%, для увеличения отношения Fe:MgO от 2,9 до 3,8. Ранее, при использовании обычной флотации, такое значение 5,5 не достигалось. Таким образом, способ согласно настоящему варианту осуществления обеспечивает возможность удаления MgO из концентрата Mt Keith с достижением отношения Fe:MgO, равного 5,5, тем самым обеспечивая конечный концентрат пригодным для плавки. Таким образом, способ может применяться для других минеральных руд, устраняя в противном случае недостатки, которые являются значительным препятствием для их разработки.

Следующая далее таблица 2 содержит типичные результаты для пилотной установки системы гравитационного разделения на фиг.2, в серпентинитовых месторождениях, таких как Mt Keith.

Таблица 2

 Ввод в системуПоток шламовКонцентрация после гравитационного разделенияХвост от гравитационного разделенияВычисленная конечная концентрацияМасса1008692287,1Извлечение Mi100885797,2Извлечение MgO1009296250,4Качество Ni222225624,6Качество Fe2824311230,2Качество MgO9104305,4Fe:MgO2,92,47,10,45,5

Теперь, когда несколько предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения описаны более или менее подробно, специалисту в данной области станет ясно, что способ и устройство для обработки потока минерала, содержащего сульфид никеля и твердую примесь в виде оксида магния имеет, по меньшей мере, следующие преимущества:

i) способность к обработке концентрата конкретного минерала без необходимости в смешивании для увеличения отношения Fe:MgO для плавки;

ii) возможность применения способа для других минеральных руд с относительно высокими уровнями примесей, таких как минералы MgO; и

iii) способность к удалению относительно высоких уровней твердой примеси, в то же время сводя к минимуму потери полезного минерала.

Специалист в данной области заметит, что описанное здесь изобретение может применяться и модифицироваться иным образом, чем те, которые конкретно описаны. Например, гравитационный сепаратор не является ограниченным центробежным сепаратором, но скорее будет определяться конкретными размерами частиц минерала и плотностью твердой примеси, которую необходимо удалить. Способ не должен ограничиваться разделением по размерам, но скорее может включать одно только разделение по плотности уже полученного в свободном состоянии концентрата минерала/твердой примеси. Все такие изменения и модификации должны рассматриваться в рамках настоящего изобретения, сущность которого должна определяться из приведенного выше описания.

Необходимо понять, что, если здесь делается какая-либо ссылка на современный уровень техники, такая ссылка не представляет собой признания того, что известные из литературы сведения образуют часть широко известной информации, соответствующей современному уровню техники, в Австралии или в какой-либо другой стране.

Изобретение относится к системе гравитационного осаждения/флотации, где поток минерала, такого как концентрат после предварительной флотации или перечистной флотации, подвергается двухстадийному разделению. Позволяет увеличить отношение Fe:Mg. На первой стадии сито создает поток крупных частиц, больших, чем 110 микрон, и поток мелких частиц, меньших, чем 110 микрон. На второй стадии поток мелких частиц, меньших, чем 110 микрон, подвергается разделению, где циклон создает поток ультратонких частиц/шламов со значением р80, меньшим, чем примерно 25 микрон, и поток частиц промежуточных размеров со значением р80, большим, чем около 25 микрон. Поток частиц промежуточных размеров подвергается флотации для извлечения сульфида никеля, который направляется для конечного обогащения, и для удаления или осаждения окиси магния, которая подвергается гравитационному разделению для обогащения MgO. Минералы сульфида никеля и минералы окиси магния имеют значительно отличающуюся плотность, что может быть использовано для применения оборудования для гравитационного разделения для достижения отделения окиси магния. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Способ обработки потока минерала, содержащего сульфид никеля и твердую примесь в виде оксида магния (MgO), который включает этапы:

(a) разделения потока минерала на первой стадии на сите по размерам на поток частиц крупнее 110 и поток частиц меньше 110 мкм,

(b) разделения потока меньших частиц в циклоне на второй стадии и получения потока ультратонких частиц-шламов со значением р80 меньше 25 мкм, и потока продукта промежуточных размеров со значением р80 больше 25 мкм,

(c) обеспечения флотации потока промежуточных размеров и выделения сульфида никеля, который направляют к конечному концентрату, и удаления или осаждения оксида магния (MgO) в хвосты, и

(d) осуществления обработки хвостов, содержащих удаленный/осажденный оксид магния (MgO), посредством гравитационного разделения и удаления оксида магния (MgO).