Вопрос 74

Методы и схемы обогащения углей

Уголь сост. из органической (горной) массы и негарючихих компонентов (минеральных примесей и влаги)

В состав. орган.горючей массы входит:углерод, водород, сера, фосфор. К минер-м примесям носят: кварц (песчаный сланец SiO2),глина,гипс, карбонаты СаСО3,MgСО3, долмит,сульфаты СаSО4.Основные показатели качества угля(влага, содержание S, зольность,теплота сгорания, выход летучих в-в на горючую массу от8-55%,толщена пластичного слоя).

В зависимости от марочного состава угли делятся: - коксующейся (газовый, жирный, отощенный спекающ-я)-они более ценные и требования к их кач-ву выше;- энергетические (длиннопламенные, тощий, полуантрацит, антрацит).

Подготовка углей к коксованиюсостоит из составления угольной шихты, в начале уголь измельчают, обог-ют, затем смешивают. Процесс начинается на шахтах и заканчивается загрузкой готовой смеси в угольные башни. Угольноя шихта сост-т из кон-ов О.Ф.и малазольных углей (природных), в рез-те шихта для коксовая предс-ет смесь углей различ.марок.При самост. Кокс-и только коксовые и коксово-жирные угли спос-ы образ-ть кокс необ-ого качества.(миним. толщена пластич-о слоя должна составлять 16-19мм.)

Технология обогащения углей При выборе схемы обогащения угля важный вопрос стоит о глубине обогащения, под которой понимаетсяmaxкрупность зерен мелкого класса угля, который не подвергается обог-ю, а исп-ся в естеств виде. Выбор технол-й схемы обогащения определяется: назначением угля, требованиями предъявляемыми к его качеству. Энергетитч угли об-ся тогда, когда это экономически выгодно. Прим-ся более простые схемы обог-я и менее глубокое об-ние. Малозольные энергетические угли с зольностью менее 10-12% не обог-я.

Для обогащения углей широкое распр-е получили гравитационные процессы и флотация.

Гравитационные процессыприменяют для обог-я углей широкого диапазона крупности от 0,5 до 300 мм. Наиболее широкое распр-е получили обог-е в суспензиях (для обог-я любой категории угля).Отсадку крупных углей прим-ют при круп-ти более 10-13мм. Мелких углей меньше 10-13мм., и широко класиф-ых от 1,5-100;125мм.(схема 2.1;2.2; 2.3; 2.4)Таким образом процесс отсадки явл. универ-ым, т.к.им можно обог ть угли всех категорий обог-ти с широким приделом крупности и высокой влажности. Однако точность разделения угля по плотности в отсадочных машинах ниже, чем в тяжелосредных сепараторах.

Пенная флотация. Применяется для обог-я самого мелкого класса -0,5мм. В качестве собирателей прим-ся аполярные: керосин, машинные масла. Для депрессии вмещающей породы: жидкое стекло, для депрессии пирита-известь(если прим-ся флот-я).Для углей легко флотируемых прим-ся схемы с непосредственным получением кон-та ихв. Из основ. Флотации.(схема 2.5 а), б))Для трудно флотируемых используются схемы с перечисткой концентрата или пром. продукта.(схема 2.6 а), б))

М/р основ. Добыча угля сосредоточена на Украине и в России( Донецком, Кузнецком, Карагандинском, Печерском бассейнах), США, Германия, Великобритания.

Вопрос 75

Обогащение Cu окисленных руд.

Cuокисленные руды нах-ся в верхних горизонтах сульфидных мест-й. Данные руды имеют сложный минер-й состав, в них как правило одновременно присутст-т карбонаты, оксиды, силикаты, сульфаты.

Окисленные минералы харак-ся хрупкостью, землистостью, что способ-ет образованию вторичных шламов.

Основными способами перераб-ки данных руд яв-ся

1Флотация сульфгидрильными собирателями после пред­варительной сульфидизации сернистым натром. С применением этого метода успешно извлекают: малахит, CuCO3*Cu(OH)2,и азурит2CuCO3*Cu(OH)2, характерные для медных окисленных и смешанных руд; церуссит РbСО3 и англезит РbSО4, характер­ные для свинцовых окисленных и смешанных руд

Метод флотации окисленных руд цветных металлов, осно­ванный на предварительной сульфидизации измельченной руды сернистым натром (или каким-либо другим водорастворимым сульфидом), с последующей флотацией сульфгидрильными собирателями и пенообразователями является наиболее типич­ным и распространенным. Этот метод дает наиболее приемле­мые технологические показатели, если применяется для извле­чения карбонатных минералов меди и карбонатных и сульфат­ных минералов свинца (он неприменим для обогащения руд, где цветные металлы представлены силикатными минералами меди и цинка).

Если руда содержит значительное количество первичных шламов и сильноожелезненных пород, возрастают расходы реа­гентов и заметно снижаются технологические показатели.

Сульфидная пленка, образующаяся в результате сульфиди­зации на поверхности частиц окисленных минералов, способна быстро окисляться и не обладает высокой механической проч­ностью. Учитывая это, практикуют в ряде случаев дробную за­грузку сульфидизатора в процессе. Общий расход сульфидизатора большей частью составляет несколько килограммов на 1 т руды и сильно зависит от характера руды, особенно от содер­жания в ней шламов, увеличивающих расход как сульфидиза­тора, так и собирателя. Расход ксантогената 100—200 г/т.

Экспериментальными исследованиями показано, что добав­лением аммонийных солей при сульфидизации окисленных руд цветных металлов создаются благоприятные условия для упроч­нения образующейся на поверхности

окисленных минералов сульфидной пленки и ускоряется процесс ее образования.

При сульфидизации и флотации обычно поддерживают ще­лочную среду (при рН = 9). В случае, если такая щелочность не обеспечивается принятым в процессе количеством сернистого натра, практикуют введение извести в операцию измельчения При флотации смешанных руд возможно два технологических варианта: а) первоначальная флотация сульфидов сульфгидрильными собирателями с последующей сульфидизацией хвостов сульфидной флотации и флотацией окисленных минера­лов цветных металлов; б) совместная флотация сульфидов просульфидизированных окисленных минералов. Выбор опти­мального варианта производят на основе испытаний.

2 Флотация окисленных минералов цветных металлов с при­менением оксигидрильных собирателей (мыла, карбоновые кис­лоты). Этот метод вследствие малой селективности действия ок­сигидрильных собирателей по отношению к окисленным рудамцветных металлов не получил широкого распространения.

3Комбинированный флотационно-гидрометаллургическийметод (метод В. Я. Мостовича). Его применяют для извлечения меди из весьма труднообогатимых окисленных и смешанных медных руд. При этом измельченную руду подвергают серно­кислотному выщелачиванию (например, при рН 3,5-4 и тем­- пературе до 60 °С, условия выщелачивания могут варьировать в зависимости от состава руды), в результате которого медь из окисленных минералов переходит в раствор. Растворенную медь затем цементируют измельченным и губчатым железом или чу­гунной стружкой.

Вопрос № 76

Технология обогащения калийных солей.

Калийные руды представляют собой скопления легкорастворимых в воде природных калийных солей.

Минералы: сильвинKCl; карналлитKCl*MgCl2*6H2O, каинитKCl*MgSO4*3H2O,лангбейнитK2SO4*2MgSO4, шенитK2SO4*MgSO4*6H2O, глазерит 2K2SO4*Na2SO4, полигамитK2SO4*MgSO4*2CaSO4*2H2O

Сопутствующие минералы: галитNa2Cl, сильвинитKCl*NaCl, ангидритCaSO4,гипсCaSO4*2H2O, глины, песок.

При обогащении калийных руд решаются следующие задачи: 1-отделение калийсодержащих минералов от других сопутствующих; 2-разрушение калийсодержащих сульфатов и калийсодержащих хлоридов.

Особенностью обогащения калийных руд является хорошая растворимость в воде, поэтому механическое обогащение должно быть либо сухое, либо в насыщенных растворах солей.

Для обогащения калийных руд могут применяться следующие методы: обогащение в тяжелых суспензиях, электросепарация, флотогравитация, галлургия (этот химический метод основан на том, что при повышении температуры растворимость KClсильно возрастает, в то время как растворимостьNaClостается практически постоянной, он выпадает в осадок). Преимущество флотационного метода: меньшая энергоемкость, меньшая коррозия аппаратуры, упрощенная схема обогащения, получение крупнозернистого продукта.

Особенности: процесс ведется в насыщенных растворах солей. Пенообразователь не применяется, потому что концентрированные растворы способны к пенообразованию. Крупность материала перед флотацией высокая от 0,75 до3 мм. При флотации KClприменяется собиратель октадециламин, при флотации лангбейнита и полигалита применяются карбоновые кислоты, при коллективной флотации применяется смесь собирателей.

Если присутствуют глинистые шламы, которые нарушают селекцию и увеличивают расход собирателей, то их депрессируют различными реагентами (тилоза, крахмал, декстрин) и механически выводят из процесса. Либо флотируют глинистые шламы реагентом ФР-1, предварительно коагулируют шламы полиакриламидом или крахмалом. Для уменьшения потерь хлорида калия и сульфата калия со шламами их подвергают сгущению, слив направляют в оборот, а кек на галлургию, чтобы уловить KCl. Максимально используют оборотные растворы солей. Все продукты, содержащие жидкую фазу, подвергают сгущению и фильтрации. Растворы возвращаются в процесс. Применение: около 90% добычи калийных солей применяются в качестве удобрений, 10% в стеклянной и химической промышленности. Чистые соединения KClиK2SO4 не применяются, а применяются 30-40% растворы. ИзK2SO4 вытягивается оксидK2O– это соединения является основным минеральных удобрений.Массовая доляKClв концентрате 90-98%, массовая доля в концентрате 56-62%. Месторождения: Верхнекамское, Старобинское, Предкарпатское, Желянское, Гаурдакское.

Вопрос № 77

Вещественный состав и технологии обогащения марганцевых и хромовых руд.

Благодаря свойству Mnруд придавать стали вязкость, ковкость и твердость он широко применяется в металлургии, куда идет до 95% всей добычиMnруд, остальная часть используется в химической промышленности и т.д. В металлургии изMnруд выплавляют ферромарганец с содержаниемMn50-80%, для получения высококачественных сталей и зеркального чугуна. Основными показателями качестваMnконцентратов является массовая доляMn, кремнезема (Mn40%,SiO2 не > 9-12 %, фосфора не > 0,2%).

В чистом виде Mnв природе не встречается. В рудах он присутствует в виде оксидов, гидроксидов, карбонатов, силикатов. Месторождения образуются в прибрежных частях морских бассейнов в виде пластовых залежей и линз, сложенных сплошными рудами или конкрециями.

Минералы:пиролюзитMnO2, браунитMn2O3, гаусманитMn3O4, вернадитMnO2*H2O, псиломеланmMnO*MnO2*nH2O, радохрозитMnCO3, олигонит (Mn.Fe)CO3, родонитMnSiO3, манганитMn2O3*H2O.

Классификация Mnруд по минеральному составу:

1.Генетический тип руды– ОСАДОЧНЫЙ;Минеральный тип руды– окисные руды (первичные);Рудообразующие минералы: пиролюзит, гаусманит, нерудные - кварц, глинозем, опал; Характеристика руд: по текстурным особенностям - кусковые, кусковоземлистые; руды легко поддаются обогащению, дроблению, измельчению, промывке, гравитационным процессам; Месторождение – Никопольское, Чиатурское.

2. МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ; окисленныеMnруды; вернадит, пиролюзит, нерудные – кварц, барит, опал; образованы в зоне выветривания первичных месторождений, содержаниеMnдо 50%, рыхлая структура; Чиатурское, Примагнитогорские.

3. ОСАДОЧНЫЙ И МЕТАМОРФИЗИРОВАННЫЙ; карбонатные руды; радохрозит, кварц, опал, глинозем; высокое содержаниеCaOи низкоеSiO2, встречается редко, по текстурным особенностям кусковые, ноздреватоячеистые; Никопольское,Чиатурское.

4.МАГМАТОГЕННЫЙ И МЕТАМОРФИЗИРОВАННЫЙ; окисло-карбонатные; радохрозит, гаусманит, кварц, барит, глинозем; по минеральному химическому составу и физико-механическим свойствам занимают промежуточное положение между окислами и карбонатными; Никопольское, Чиатурское.

Для обогащения Mnруд применяются комбинированные схемы, а именно магнито-гравитационные, магнито-флотационные, включающие дробление и измельчение руды в зависимости от крупности в 2 или 3 стадии, магнитную сепарацию, отсадку, обогащение в тяжелых суспензиях, концентрацию на столах, промывку, иногда флотацию. Различие в схемах ОФ незначительно и объясняется особенностями вещественного состава руд.

Отсадка является основным способом обогащения Mnруд, что объясняется относительно высокой плотностью большинстваMnминералов (> 4 г/ см3.), и достаточно низкой плотностью минералов вмещающей породы < 3 г/см3. Отсадка дает хорошие результаты при обогащении достаточно крупного материала до 50 мм. Магнитное обогащение или магнитная сепарацияMnруд применяется для отделенияFeминералов отMnв слабомагнитном и сильномагнитном поле. Т.же необходимо проводить предварительный обжиг для повышения магнитных свойств и магнитной проницаемости. МинералыMnруды не обогащаются гравитационными процессами, магнитной сепарацией могут быть обогащены после тонкого измельчения, флотации. Лучше всего флотируется пиролюзит и радохрозит.

Флотация Mnруд осуществляется теми же способами, что и флотацияFeруд, но наиболее детально разработаны схемы прямой флотации анионными собирателями по коллективной и селективной схемам. При селективной флотации сначала при небольших расходах талового масла или олеиновой кислоты или олеата натрия с жидким стеклом флотируются карбонаты, затем повышенными загрузками собирателя (до 2 г/т) флотируются окисныеMnминералы в щелочной среде. Добавляют много жидкого стекла, т.к.Mnминералы легко шламуются. Если вMnруде присутствуют сульфиды, то их флотируют раньшеMnминералов ксантогенатами. Однако флотационныеMnконц-ты не удается получать кондиционного качества, поэтому флотация не находит широкого применения. Т.е флотацию необходимо сочетать с химическими процессами. При механическом обогащении тоже не всегда удается получить конденсационные концентраты для ферросплавной промышленности, особенно большие трудности возникают при переработке карбонатных руд.

Для доводки некондиционных концентратов применяются следующие способы:

1.Гаусманитовый способ–окислительный обжиг концентрата приt=950-1000 С для перевода карбонатаMn() в 7-10% азотнокислом растворе в труднорастворимый гаусманит:MnCO3-MnO2- 2O3-Mn3O4. В результате содержание фосфора в концентрате снижается с 0,4-0,5 % до 0,1-0,06%. Получаемые растворы азотно-кальциевые-фосфатные пригодны для производства удобрений. Недостаток – большой расход реагента.

2.Содовый - спекание некондиционного концентрата с кальцинированной содой (Na2CO3) приt=850-920 С.

Характеристика хромовых руд.Общее содержаниеCrв земной коре составляет 0,037%.

Главные добывающие страны: Казахстан, ЮАР, Турция, Индия, Финляндия. Главные промышленные минералы Cr: хромгипенемиды-(Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)2O4. Минералы: алюмохромитFeO(Cr,Al)2O3, магнохромит (Mg,Fe)Cr2O4, хромпикотит (Mg,Fe)(Cr,Al)2O4, хромитFeO*Cr2O3.Качество хромовых руд оценивается соотношением окисловCrCr2O3,FeO,Fe2O3,MgO,Al2O3. Важное значение имеет соотношениеCr2O3:FeO.

Месторождения Crруд подразделяются на магматические и сегрегационные. К промышленным относятся сплошные(Cr2O3-55-63%) и густовкрапленные (45-55%). В металлургии употребляется около 50% мировой добычиCrруд, 40% в огнеупорной промышленности и 10% в химической промышленности.Crдает ценные сплавы сNi,Co,Alи применяется для покрытия или хромирования металлических изделий. Добавка ферроCrк сталям придает им вязкость, повышает твердость, антикоррозийность. БогатыеCrруды сод-т оксидаCrболее 45%, бедные менее32%. БогатыеCrруды и концентраты используются для ферросплавного производства (Cr2O3 не < 45%,P0,005%,Sне > 0,05%) и огнеупоров (Cr2O3 не < 35-40%,CaOне > 0,8%,SiO2 не > 8%)

Богатые руды подвергаются только дроблению и сортировке. Бедные, а так же рядовые подвергаются обогащению (гравитация, включающая обогащение в тяжелых суспензиях, винтовых сепараторах, отсадку, промывку, за рубежом часто прим-т гравитационно-магнитные схемы).

Хромитовые руды (основной минерал – хромит) подвергаются флотации в щелочной и кислой средах жирно-кислотными собирателями (олиновая кислота, олеат натрия, таловое масло). Подавителями вмещающей породы (оливин, серпентин) являетсяся фтористый Naи кремнефтористыйNa(Na2SiF6) и жидкое стеклоnNa2*mSiO2. Для подавления кальцита применяют гексометафосфатNa, возможна обратная флотация.

Вопрос № 78

Обогащение полиметаллических руд. (Флотационное обогащение медно-свинцово-цинковых руд; принципиальные схемы и реагентные режимы).

Cu-Pb-Znполиметаллические руды являются наиболее труднообогатимыми, т.к. явл комплексными, содержащими помимоPbиZn,CuиS. Данные элементы представлены сульфидными минералами (PbS-галенит,ZnS-сфалерит,CuFeS2-халькопирит) которые флотируются одними и теми же собирателями, многие применяемые реагенты действуют на них одинаково. В основном эти руды относятся к колчеданным, содержаниееFeS2 от 10 до 90%. Делятся на:

-сульфидные (10-15% Pbв виде окисленных соединений); - смешанные (10-80%Pbв виде окисленных соединений); -окисленные (40-85%).

Схемы прямой селективной флотации применяются редко, т.к. сульфиды Cu,Zn,Pbблизки по флотационным свойствам и подвергаются окислению практически одновременно; применяется тогда, когда сульфидные минералы поддаются последовательной активации, при этом сначала флотируются легкофлотируемые минералы, затем труднофлотируемыее (рис 1)

Недостатки схемы: большой расход реагентов, большой фронт флотации, затраты на измельчение. Работают по этой схеме Канада, Австралия.

Более широкое распространение получили коллективно-селективная и частично коллективно-селективная схемы флотации. По частично коллективно-селективным схемам флотации в коллективный конц-т извлекаются только сульфиды CuиPbпри подавленииZnSиFeS2 из хвостовCu-Pbфлотации извлекается или одинZnS(рис 2)илиZnSиFeS2. (Зыряновская, Золотушинская о.ф, Швеция).

Применение коллективно-селективных схем наиболее эффективно для бедных полиметалических руд с агрегативной вкрапленностью, когда при грубом измельчении выделяется основное количество отвальных хвостов. Недостатки: применение десорбции (Лениногорская, Белоусовская о.ф., Япония). рис 4.

Методы разделения Cu-Pb к-тов:

Концентраты, содержащие PbSи первичный сульфидCuFeS2:

1)цианидный способ (флотируетсяPbS, подавляетсяCuFeS2). ДепрессорыCuFeS2:Na2CN,KCN, цианиды сZnSO4, цианиды с жид.стеклом и крахмалом.

2)окислительный способ(флотируетсяCuFeS2, подавляетсяPbS). ДепрессорыPbS:Na2Cr2O7,K2Cr2O7, перекись НH2O2.

3)восстановительный (флотируетсяCuFeS2, подавляетсяPbS). Депрессоры:Na2SO3 сFeSO4, сернистый газ или кислота с крахмалом, сернистый газ иNa2Cr2O7 (K2Cr2O7).

4)фосфатный (флотируетсяCuFeS2, подавляетсяPbS). Депрессоры: растворимые фосфатныеH3PO4,Ca(H2PO4)2,NaH2PO4.

Концентраты, содержащие PbSи вторичные сульфидыCu(халькозин, борнит, ковелин):

1. цианидный(флотируетсяPbS, подавляетсяCuминералы). Депрессоры: цианиды сZnOи (NH4)2SO4-сульфат аммония, цианиды сNa2SO3 и др.

2. восстановительный(подавляетсяCuминералы, флотируетсяPbS). Депрессоры: сульфидNaNa2SO3,K2Cr2O7

Вопрос № 79

Практика обогащения медно-молибденовых руд.

Молибденит MoS2, повелитCaMoO4, вульфенитPbMoO4, ферромолибденит 3MoO3*Fe2O3*7H2O.

Moи руды делятся на сульфидные (содержание окисленныхMoминералов < 10-12%), смешанные (10-20%), окисленные (> 20%). Промышленное содержаниеMoвMoрудах колеблется от 0,1до 0,5% и >, вCu-MoиMo-W0,01 и <. В процессе обогащения необходимо получать концентраты с содержаниемMo45-50% и >, это кондиция.

Сульфидные Moруды относятся к наиболее легко обогатимым, причемMoтесно ассоциирует с кварцем и вкраплен очень неравномерно, что требует применения многостадиальных схем измельчения и флотации. Концентрат 1-ой основнойMoфлотации перечищается 3-6 раз, в качестве собирателейMoприменяется керосин, трансформаторное масло, ксантогенат; пенообразователь – сосновое масло, ксиленол; слабощелочная среде, 7,5-8, создаваемой содой. Если содержится значительное количество сульфидовCuиFe, то в цикл доизмельчения концентрата подаетсяNa₂S, в перечистки – цианиды. Если повышенное содержание шламов – то жидкое стекло. Месторождения-США, Югославия, Богодадинское.

Сульфидные Cu-Moруды перерабатывают обычно по схеме коллективной флотации с последующим разделением коллективного концентрата наCuиMo, иногда пиритный. Наибольшее значение имеют порфировыеCu-Moруды, к которым целесообразно применять стадиальные схемы обогащения с выделением коллективногоCu-Moконцентрата и отвальных хвостов при грубом измельчении руды до 45-55% кл – 74 мкм. ЗатемCu-Moконцентрат доизмельчается до 90-95% Кл – 74 мкм и подвергается перечистке.(рис)

Существует ряд методов разделения коллективной Cu-Mo концентратов.

1. Извлечение MoS2cподавлением сульфидовCuиFeметодом “паровой” флотации сNa₂S, т.е.Na₂Sдесорбирует собиратель с поверхности сульфидовCuиFeв подогретой пульпе, не оказывая влияния на флотируемостьMoS2, пульпа подогревается острым паром, резко усиливая десорбцию сульфидовCuиFe, кромеMoS2 и повеллита. ( Балхашская ОФ)

2. Флотация MoS2 и подавление сульфидовCuиFeосуществляется после окисленной пропарки коллективного концентрата в известковой среде в течении 40-60 мин в плотной пульпе (55-60% тв), приводит к снятию пленки собирателя с поверхности сульфидовCuиFeи окислению. Алмалыкская ОФ

3. Флотация MoS2 и подавление сульфидовCuиFeферроцианидами или цианидами (Канада, США).

4. Флотация MoS2 и подавление сульфидовCuиFeперекисью Н и гипохлоридомNa.

Для получения кондиционных Moконц-тов число перечистных операций от 5 до14. Если не удается получить кондиционные конц-ты, то в циклы доводки включаются низкотемпературный обжиги выщелачивание.

Флотация окисленных Mo руд и доводка концентрата.

Основные окисленные минералы-повеллит, ферромолибденит. При наличии повеллита в сульфидных MoилиCu-Moрудах их могут флотировать: 1) вместе сMoS2, получая сульфидно-окисленныйMoконцентрат. Собиратель повеллита олеиновая кислота, которая подается вместе с керосином. 2) из хвостов сульфидно-MoиCu-Moфлотации. Собиратели – жирные кислоты, подаваемые в повеллитовую флотацию при рН=8-9. Депрессоры: жид стекло, пенообразователь – сосновое масло, ксиленол.