Флотационное обогащение медно-никелевой руды

Исследование  влияния частоты и амплитуды  вибраций на скорость осаждения проведены  на минеральных частицах плотностью 2.65, 5.1 и 7.6 г/см{3} и крупностью от 0.09 до 0.155 мм; диапазон изменения частоты  вибраций 20-70 Гц, амплитуды - 1.5-3 мм. Величина возникающих дополнительных вибрационных сил, действующих на минер. частицу, зависят не только от частоты вибраций, но и от крупности и плотности  зерен. Значительного снижения скорости осаждения частиц не наблюдается, когда  амплитуда их вибраций примерно равна  амплитуде вибраций жидкой фазы. При  заметном снижении скорости движения частиц амплитуда их вибраций заметно  повышается. Зависимость между скоростью  осаждения частиц в вибрирующей  жидкостной среде и параметрами  виброполя объясняются взаимодействием  между вибрационным движением частиц и движением прилагаемых вибраций [39].

 

Флотационная  машина для сепарации тонкодисперсных  материалов

 

Изобретение относится к области разделения твердых материалов с использованием флотационных процессов, в частности  к способам и устройствам для  сепарации тонкодисперсных минералов  с целью извлечения (концентрирования ценных компонентов). Позволяет повысить степень извлечения ценных компонентов, а также долговечность и надежность машины. Способ состоит в насыщении  минеральной суспензии пузырьками газа размером не менее 50 мкм путем  смешения ее с предварительно приготовленной механическим диспергированием газо-водяной  эмульсией, содержащей от 66 до 70% газа, минерализацию пузырьков газа с  одновременным перемешиванием и  движением в восходящих и нисходящих потоках с получением и отделением минерализованных пузырьков в виде флотоконцентрата.

Машина  содержит аэрационный реактор АР, соединенный с камерой для  отделения минерализованных пузырьков  и генератором газо-водяной эмульсии ГГВЭ. АР выполнен в виде соединенных  между собой вертикально расположенных  труб, часть из которых реализует  восходящие, а остальные - нисходящие потоки минеральной суспензии, смешанной  с газо-водяной эмульсией, при  этом АР и ГГВЭ разделены в пространстве [17].

 

 

Новая концепция  развития и совершенствования колонных флотомашин серии КФМ

 

На основе результатов соответствующих исследований разработана новая концепция  развития и совершенствования флотомашин серии КФМ, основанная на новых методах  их расчета и предусматривающая  кардинальное изменение общепринятых геометрических пропорций промышленных флотоколонн: снижение высоты до 5,5-6 м; увеличение площади пенообразования  и длины разгрузочного порога. Первым шагом на пути повышения эффективности  работы КФМ-1400 явилось снижение их высоты. При этом разработчики флотомашин серии  КФМ исходили из того, что образующиеся в процессе флотации аэрофлокулы (агрегаты, состоящие из воздушных пузырьков  и минеральных частиц) в колонной флотомашине проходят более длинный (чем в механических или пневомеханических  машинах) путь от места образования  до места разгрузки в пенный продукт. Поэтому, чем больше высота камеры машины, тем выше вероятность разрушения аэрофлокулы до того, как она попадет  в желоб разгрузки пенного  продукта.

В процессе промышленных испытаний в декабре 2003 года на _Іукороченной_І флотомашине  КФМ-1400М была достигнута удельная производительность по пенному продукту 0,685 т/ч_·м{3}, что  подтвердило правильность изложенных выше предположений. Исследования в  этом направлении, несомненно, являются перспективными и позволят полностью  пересмотреть в лучшую сторону сложившиеся  представления о возможностях колонных флотомашин и стать основой для  значительного улучшения эффективности  их работы[41].

 

Флотационная  машина для пенной сепарации

 

Используется  в  обогащение полезных ископаемых, а именно - флотации полезных ископаемых, и может быть использовано в угольной промышленности, черной и цветной  металлургии на обогатительных фабриках, а также при обогащении неметаллического сырья. Технический результат - оптимизация  гидро- и аэродинамических условий  флотационного процесса для обогащения крупнозернистого материала и повышения  надежности в работе.

Машина  включает ванну с продольными  желобами для пены, загрузочное устройство, аэролифт с вертикальными перегородками, расстояние между которыми равно 150 мм. Над аэролифтом расположен с  зазором отражатель пульпы, разделяющий  выходящую из аэролифта аэрированную пульпу на два потока, направляя  их на пену во флотационные отделения. Ванная имеет загрузочное устройство и разгрузочный карман, соединенный  с желобом для хвостов. Загрузочное  устройство состоит из дуговых сит, разделяющих питание на два продукта - надрешетный, содержащий крупные частицы +0,5-3 мм, и подрешетный, содержащий мелкие частицы, размером -0,5+0 мм. Надрешетный  продукт поступает на пену в машину, а подрешетный продукт через  прямоугольное отверстие поступает  под пену в объем пульпы в ванне. Аэратор аэролифта расположен под  днищем ванны и состоит из коротких вертикальных воздухоподающих трубок, расположенных по продольной оси  аэролифта, соединенных с бобышками с внутренней резьбой. Трубки своими бобышками входят через отверстия в днище внутрь ванны на небольшую высоту, в них ввинчиваются сопла Лаваля. Зазор между бобышками и днищем ванны уплотняется. Воздухоподающие трубки соединяются с горизонтальной распределительной трубой, которая через воздухопровод соединяется с ресивером[19].

 

Преимущества  современного поколения пневматических машин PNEUFLOT{R}

 

Сегодня пневмофлотационные камеры PNEUFLOT{R} используются с высокими результатами на различных  обогатительных фабриках мира. Время  флотации в этих машинах значительно  сокращается, начиная с процесса аэрации (прикрепления воздушных пузырьков  к гидрофобным частицам), что в  основном происходит во время прохода  пульпы через аэратор. Ранее отмеченные недостатки пневматических камер, особенно постепенное засорение аэраторов, в современных конструкциях полностью  устранены как в аэраторах  с подачей сжатого воздуха, так  и в самовсасывающих аэраторах PNEUFLOT{R}. Это достигнуто благодаря  использованию новых материалов, типа твердой керамики. Опасения в  части высокого изнашивания компонентов  машин, связанного с относительно высокими скоростями пульпы в аэраторах или  в распределителе пульпы, не подтверждаются накопленным опытом длительной эксплуатации PNEUFLOT{R} в промышленных установках[41].

Главное достоинство PNEUFLOT{R} с самовсасывающими аэраторами - очень низкий расход электроэнергии, используемой только насосом-питателем. Так как качество получаемого  пенного продукта намного выше, чем  при флотации в механических флотационных машинах, одна или несколько стадий контрольной флотации, неизбежные для  механических флотомашин при обогащении медленно флотируемых материалов, как правило, устраняются. Это приводит к дополнительному и существенному сокращению расхода энергии. Кроме того, несмотря на значительно меньшее время нахождения твердых частиц во флотационной камере, их выход, как правило, намного выше, чем в механической флотомашине.

Практика  промышленного применения пневмоустановок PNEUFLOT{R} убедительно доказывает их неоспоримые  преимущества перед механическими  флотомашинами: заметно меньший  расход электроэнергии на производство концентрата; существенно меньшая  потребность в производственных площадях на единицу мощности обогатительной фабрики; меньший расход реагентов  и ресурсов для обеспечения эффективного обогащения руд [41].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Отечественные фабрики, перерабатывающие медно-никелевую руду.

 

Фабрика №1 комбината «Печенганикель» (Мурманская область)

 

Рудной  базой фабрики является Ждановское сульфидное медно-никелевое месторождение, представленное в основном бедными  вкрапленными рудами. Для месторождения  характерно большое разнообразие типов  и разеовидностей руд, различающихся  по текстурно-структурным особенностям, характеру вкрапленности, вещественному  составу и обогатимости. Выделяются руды легко-, средне- и труднообогатимые [9].

Основные  рудные минералы: пирротин (гексагональный и моноклинный), пентландит, халькопирит, магнетит; нерудные – серпентин, тальк, оливин, хлорит, актинолит, слюды, кальцит.

Вкрапленность рудных минералов колеблется от эмульсионной (0,005-0,002мм) до крупной (0,1-1,2мм), чаще преобладают  руды с тонкой вкрапленностью (0,1-0,4мм). Для большей части запасов  руд характерно тесное взаимное прорастание  рудных минералов.

Технологическая схема фабрики предусматривает  трехстадиальное дробление в  открытом цикле и двухстадиальное  измельчение. В I  и II стадиях измельчения применяются шаровые мельницы.

После I стадии измельчения (50% класса -0,074мм) предусмотрена межцикловая флотация, хвосты которой доизмельчаются во II стадии до 85-87% класса -0,074мм.

Из песковой части отвальных хвостов магнитной  сепарацией доизвлекают никель. Полученная магнитная фракция доизмельчается до 65-70% класса -0,044мм и подвергается флотации. Бедный (2-2,5% никеля) концентрат присоединяется  к основному концентрату. Предполагается внедрение предварительной  флотации магнитной фракции с  доизмельчением пенного продукта перед  его перечистками.

Немагнитная фракция подвергается флотации, а  полученный пенный продукт перерабатывается совместно с магнитной фракцией. Отдельный промпродуктовцй цикл со сгущением  и доизмельчением промпродуктов  в процессе эксплуатации был исключен, сгустители используются как буферные емкости для концентратов между  обогатительной фабрикой и фабрикой окомкования.

В коллективный медно-никелевый концентрат, содержащий 5-6% никеля и 2-3% меди, извлекается 73-76% никеля 73-75% меди. Этот концентрат подвергается сгущению, после чего перекачивается в цех обжига и окомкования, где  производится окомкование и обжиг  окатышей, отправляемых на комбинат «Североникель» в г. Мончегорск и в плавльный  цех комбината в пос. Никель[9].

 

 

 

 

Рисунок 1.3 –Технологическая схема обогащения фабрики №1 комбината «Печенганикель».

 

 

 

Таблица 1.1 – Реагентный режим фабрики №1 комбината «Печенганикель» [9].

Реагент	Расход г/т руды	Операция
Кальцинированная сода	730, 20	Измельчение I, доизмельчение
Бутиловый ксантогенат	40 – 55; 40 – 50; 0,5 – 1; 6 – 12; 4 – 6; 4 – 7   1 – 2; 0 – 5	Измельчение I, II доизмельчение Цикл основной флотации – I, II контрольные перечистки Песковая флотация; перечистные  концентрата магнитной фракции
Бутиловый дитиофосфат	10 – 19; 6 – 10; 0 – 5; 0 – 3   1,5; 0,3 – 0,8; 0,7	Межцикловая флотация; основная флотация I, II контрольные Песковая флотация; флотация магнитной  – основная, перечистные
Карбоксиметилцеллюлоза	200 – 310; 100 – 170; 35	Перечистные основного цикла  флотации; основная перечистная; перечистные концентрата магнитной фракции
Медный купорос	0 – 5 0 – 5; 3 – 6; 2 – 3   0 – 0,3; 0 – 1; 0,5	Межцикловая флотация Цикл основной флотации - основная; I контрольная; перечистные Песковая флотация; флотация магнитной фракции — основная; перечистные
Полиакриламид	5 - 10	Сгущение концентратов

 

 

Разработка  схемы обогащения пирротиновых медно-никелевых  руд месторождения Шануч

 

Месторождение медно-никелевых руд месторождения  Шануч находится в западной части  Камчатки, запасы никеля составляют около 50тыс. тонн. Руда относится к комплексным  рудам сложного состава. Основные рудные минералы: пирротин (50-60%), пентландит, халькопирит, пирит, минералы группы виоларита. Среднее  содержание металлов в руде – никеля5,9-6,2%, меди 0,6-1,2%, кобальта 0,14-0,25% [45].

Руда  характеризуется тесным взаимным прорастанием минералов и присутствием в кристаллической  решетке минералов атомов других металлов – никеля в пирротине (до 1,5%), кобальта и меди в пентландите, золота в халькопирите и др. пентландит, главным образом, встречается в  сростках с пирротином, в меньшей  мере с халькопиритом. Пирротин имеет  моноклинную структуру и обладает магнитными свойствами.

Требования  к современной технологии переработки  никелевых руд является выделение  концентрата с содержанием никеля не менее 15% и отвальных хвостов  с содержанием не более 0,5%.

Магнитной сепарацией из исходной и обесшламленной руды крупностью от -0,1 до 0,3мм выделяется немагнитная фракция с содержанием  никеля не более ,8% и магнитная – 3,4-4,6%. Гравитационным обогащением исходной руды на концентрационном столе не удается выделить концентрат с содержанием никеля более 15% и получить отвальные хвосты.

Флотационным  обогащением медно-никелевой руды выделяется концентрат с содержанием  никеля около 10% с извлечением до 96,5% и хвосты с содержанием 1,0%. Повышение  содержания никеля в концентрате  влечет повышенные потери с хвостами. При выделении концентрата с  содержанием никеля 12-13% образуется промпродукт с содержанием 5,2-6,2% (извлечение 32%) и хвосты 1,8-2,0% никеля.

Показано, что руда является труднообогатимой, ни один метод не позволяет получить высокое извлечение никеля из руды в концентрат с требуемым содержанием  и отвальные хвосты. Из полученных результатов следует необходимость  использования  комбинированных  схем обогащения.

Использование комбинированных методов обогащения позволяет выделить концентрат с  высоким содержанием никеля, при  этом хвосты не могут быть отнесены к отвальным. Тонкая вкрапленность  и изоморфное замещение никеля в  структуре минералов определяет сложность обогащения руды месторождения  Шануч. Для получения максимального  извлечения металлов из руды необходимо применение технологий с использованием выщелачивания.

На основании  исследований разработана комбинированная  технологическая схема обогащения пирротиновой медно-никелевой руды месторождения Шануч включающая рациональную комбинацию магнитных, гравитационных и флотационных методов обогащения, а также гидрометаллургические  процессы и операции – бактериальное  и химическое выщелачивание и  др [42].