Флотационное обогащение медно-никелевой руды

 

Фабрика №1 Норильского горно-металлургического комбината

 

В состав Норильского ГМК входят обогатительная фабрика № 1 и вновь введенная в эксплуатацию Талнахская фабрика (фабрика № 2)[9].

Исходным  сырьем обогатительной фабрики №1 являются руды месторождений Норильск-1», Талнахского и Октябрьского. Руды этих месторождений по технологически свойствам разделены на четыре типа: вкрапленные медно-никелевые руды месторождений «Норильск - 1 и Талнахского с содержанием сульфидных минералов 5—6 % при соотношении меди и никеля менее 2 : 1; сплошные богатые сульфидные медно-никелевые руды месторождений Октябрьского и Талнахского с содержанием сульфидных минералов более 70%; медястые руды Октябрьского месторождения с содержанием сульфидных минералов 20—30 % при соотношении меди и никеля более 3 : 1; высокомедистые руды селективной добычи Октябрьского месторождения с пониженным содержанием пирротина, соотношением меди и никеля 8 : 1 и повышенным содержанием моихукита.

Особенностью  минералогической характеристики руд является сложность их состава и разнообразие минеральных форм, переменное соотношение в них меди, никеля и пирротина, тонкое взаимное прорастание и наличие нескольких кристаллических модификаций одного и того же минерала.

Различия в минеральном составе  руд, вкрапленности сульфидных минералов  и их обогатимости обусловили необходимость  применения различных технологических  схем для их переработки. На фабрике  № 1 продолжают действовать технологические  схемы для обогащения вкрапленных  руд месторождений «Норильск-1»  и Талнахское; сплошных медно-никелевых  руд рудника «Комсомольский», а  также рудников «Маяк» и «Октябрьский»; высокомедистых руд рудника «Октябрьский»[9].

Схема подготовки к обогащению вкрапленных медно-никелевых руд открытой добычи предусматривает четырехстадиальное дробление с замкнутым циклом в последней стадии до крупности —13 мм (основной поток) и, кроме того, выделение класса —25 мм (в узлах вывода глинистой мелочи перед складом руды), который присоединяется к готовому  дробленому  продукту.

Для вкрапленных руд подземной  добычи применяют три стадии дробления с общим замкнутым циклом в III стадии для руд открытой и подземной добычи. Дальнейшая подготовка вкрапленных руд к обогащению осуществляется также совместно.

Мелкодробленая руда подвергается двухстадиальному измельчению до 70—75 % класса   — 0,074  мм.

Сплошные сульфидные медно-никелевые руды рудника «Комсомольский» дробятся по двухстадиальной схеме и измельчаются также по двухстадиальной схеме до 80 % и более класса —0,044 мм с доизмельчением продуктов флотационного обогащения.

Дробление сплошных сульфидных медно-инкелевых  руд рудников «Маяк» и «Октябрьский» осуществляется также в две стадии. Дробленые руды направляются в отделение обогащения в тяжелой суспензии для разделения жильной части руды (тяжелая фракция) и вывода в начале процесса вкрапленной руды и бетона, попадающего в руду из горных выработок легкая фракция).

Легкая фракция перерабатывается в измельчительно-флотационном отделении совместно с вкрапленными рудами. Тяжелая фракция после додрабливания измельчается в две стадии до 60 % класса —0,044 мм в I стадии и до 75—85 % класса —0,044 мм во II стадии с доизмельчением пенных продуктов контрольной и перечистной флотации до 9О—95 % класса —0,044 мм.

Для обогащения вкрапленной руды принята коллективная стадиальная схема с промпродуктовой флотацией в отдельном цикле и получением коллективного медно-никелевого концентрата и отвальных хвостов.

Стадиальность флотации обусловлена различной вкрапленностью сульфидных минералов. При измельчении руды в I стадии до 40 % класса —0,074 мм от вмещающей породы освобождается основная масса сульфидных минералов (80 % никеля и 90 % меди) первых двух видов вкрапленности, которые легко извлекаются в черновой коллективный концентрат межцикловой флотации. Для извлечения сульфидов третьего и частично четвертого видов вкрапленности руда доизмельчается во II стадии до 63 % класса —0,074 мм и направляется на  основную  флотацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.4 – Технологическая схема обогащения вкрапленных руд месторождения «Норильск 1» [9]

Для богатых сульфидных руд  принята селективно-коллективная схема  флотации с получением медного концентрата, медно-никелевого продукта и пирротинового концентрата. В начале процесса предусмотрено выделение богатого по меди медного продукта, что позволяет стабилизировать соотношение меди и никеля при последующем обогащении.

По флотационным свойствам  руды рудников «Комсомольский», «Маяк» и «Октябрьский» близки, но руды двух последних рудников отличаются более тонким прорастанием никельсодержащих минералов и пирротина и требуют более тонкого измельчения до 85—90% класса —0,044 мм с доизмельчением промпродуктов до 95 % класса —0,044 мм.

Для флотационного разделения медных и никелевых минералов  богатых руд рудников «Маяк» и «Октябрьский» требуется измельчение до 80 % класса —0,044 мм с доизмельчением промпродукта до 90 % класса —0,044 мм. Медные и никелевые минералы разделяются в результате окисления их поверхности кислородом воздуха и применения селективных для медных минералов собирателей — дитиофосфатов.

Высокомедистая руда рудника  «Октябрьский» дробится в две стадии, измельчается по трехстадиальной схеме и обогащается по схеме селективной флотации с получением медного концентрата и медно-никелевого промпродукта без выделения отвальных хвостов, что обусловлено стремлением исключить возможные потери цветных  к  платиновых  металлов.

Выделение коллективного медно-никелевого концентрата из вкрапленных руд и медно-никелевых промпродуктов из сплошных сульфидных и высокомеднстых руд осуществляется совместно на отдельной «селективной» секции с получением медного и никелевого концентратов. Качество концентратов устанавливается стандартами предприятия [9].

 

Рисунок 1.5 – Технологическая схема обогащения  сплошной руды рудника «Комсосмольский».

 

Талнахская  обогатительная фабрика

 

В настоящее  время на ТОФ перерабатывают богатые  медно-никелевые руды Талнахского  месторождения рудников «Октябрьский», «Таймырский», «Скалистый» по схеме  селективно-коллективно-селективной  флотации (рис.4.4). Продукцией фабрики являются концентраты – медный, никелевый, пирротиновый – и отвальные хвосты, направляемые на складирование в хвостохранилище «Лебяжье». Медные концентраты поступают в производство Медного завода, никелевый и пирротиновый концентраты направляются в переработку на Надеждинский металлургический завод[48].

 

Рисунок 1.6 – Селективно-коллективно-селективная схема флотации

 

Медистые  и вкрапленные руды Талнаха подаются конвейером и через перегрузочный  узел транспортируются на склад для  данного типа руд.

Технологическая схема по переработке шихты богатых  руд Талнаха включает:

- 3-стадиальное  измельчение руды крупностью -200мм (после додрабливания от -350мм) с  процессом полусамоизмельчения   в первой стадии до -8мм (20% класса -0,045мм), шаровое измельчение в  замкнутом цикле с классификацией  во 2-ой и 3-ей стадиях до крупности  80% класса -0,071мм;

- принципиально  новая схема флотации с включением  операций доизмельчения промпродуктов  и черновых концентратов.

Технологическая схема переработки шихты медистых и вкрапленных руд включает:

- 3-стадиальное  измельчение руды крупностью -350мм  с процессом полусамоизмельчения  в первой стадии до -8мм (35% класса -0,071мм), шаровое измельчение в  замкнутом цикле с классификацией  во 2-ой и 3-ей стадиях до крупности  72% класса-0,045мм;

- операции  гравитационного обогащения в  цикле измельчения на 3-ей стадии  и на песковой фракции отвальных  хвостов (хвосты 2-ой контрольной  коллективной флотации и хвосты  первой перечистки) для извлечения  раскрытых минеральных зерен  металлов платиновой группы;

- коллективно-селективная  флотация коллективного концентрата  с доизмельчением промпродуктов  (до крупности 80-95% класса -0,045мм) и  получением медного и никелевого  концентратов по технологии, не  требующей отмывки реагентов  и термообработки коллективного  концентрата[9].

Достижение  проектной производительности  при  действующем производстве без снижения плановых объемов переработки руды возможно только при применении современного высокопроизводительног оборудования, и в первую очередь измельчительного:

- в 1-ой  стадии измельчения принимаются  мельницы полусамоизмельчения объемом  450м³ (10,5х5,4м).

- во 2-ой  и 3-ей стадиях предусматривается  применение шаровых мельниц объемами 308м³ (6,7х10,0м) и 262м³ (5,8х9,8м). Предусмотрено и использование двух существующих мельниц объемом 140м³ (5,5х6,5м);

- в стадиях  доизмельчения применены вертикальные  мельницы;

- в операциях  флотации применены пневмомеханические  флотомашины с объемом камер  100, 50 и 20м³ соответственно. Для обеспечения процесса флотации воздухом приняты к установке воздухонагнетатели производительностью до 700м³/мин;

- в качестве  основного классифицирующего оборудования  приняты гидроциклоны. Для достижения  высокой эффективности классификации  применены гидроциклоны малых  диаметров, объединенные в батареи:  в циклах рудного измельчения  – 660мм, в циклах доизмельчения  – 500мм. Батареи гидроциклонов  и насосы, подающие в них питание,  являются основным оборудованием  классифицирующих установок с  автоматической системой управления[9].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Зарубежные фабрики, перерабатывающие медно-никелевую руду.

 

Фабрика «Линн-Лейк» (Канада)

 

На обогатительных фабриках Канады перерабатываются сплошные, брекчиевидные и вкрапленные  медно-никелевые руды по коллективной схеме флотации. Среднее содержание никеля в этих рудах составляет 1,7%; меди – 1,4%.

На фабрике  «Линн-Лейк» применяется коллективно-селективная  флотация медно-никелевых руд. Основные рудные минералы – халькопирит, пентландит и никеленосный пирротин [6].

Руда  перед измельчением дробится в три  стадии до крупности 6,4мм, после чего измельчается в две стадии до крупности 52% класса -0,074мм. Пентландит, также как  и халькопирит, флотируется довольно быстро, в то время как никеленосный пирротин флотируется значительно  медленнее, что используется при  флотации руды. Перед флотацией пульпа перемешивается с амиловым ксантогенатом (0,018кг/т), маисовым крахмалом (0,018кг/т) для  подавления минералов пустой породы и спиртовым пенообразователем (0,016кг/т). в коллективную флотацию также подаются ксантогенат (0,09кг/т) и пенообразователь (0,09кг/т). В коллективный концентрат при времени флотации 5мин переходят  до 90% меди 55% никеля.

Из хвостов  коллективной флотации извлекается  никельсодержащий пирротин, который  флотируется очень медленно. Получаемый в этой операции никелевый концентрат содержит 9% никеля и 1,5% меди. Перечистная  флотация никелевого концентрата проводится в кислой среде при рН 6,5, так  как в этих условиях увеличивается  скорость флотации пирротина и качество концентрата улучщается. Кислая среда  создается подачей сернистого газа.

Коллективный  медно-никелевый концентрат подвергается селективному разделению в известково-цианистой  среде для подавления пентландита. В эту операцию подаются цианид (0,022-0,044кг/т) и известь (0,771кг/т). селективная медная флотация проводится при температуре 27^оС, что улучшает структуру пены и повышает качесиво концентрата. Получаемый в виде камерного продукта никелевый концентрат содержит 13,88% никеля и 1,52% меди при извлечении никеля 86,35%. Камерный продукт селективной флотации дважды перечищается с получением медного концентрата, содержащего 30% меди и 0,49% никеля при извлечении меди 71,8%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.7 – Технологическая схема обогащения руды месторождения Линн – Лейк [6]

 

Фабрика «Селеби-Пикве» (Ботсвана)

 

На фабрике  «Селеби-Пикве», расположенной в  пустыне Калахари, перерабатываются медно-никелевые руды, содержащие 1% никеля, 0,8% меди и 0,06% кобальта. Отношение  суммы пирротина и пирита к  пентландиту в руде составляет 13,5:1. после трехстадиального дробления  до крупности 13мм и измельчения до 60% класса -0,074мм руда направляется на основную флотацию, концентрат которой перечищается с получением коллективного медно-никелевого концентрата, содержащего 3,8% никеля и 3,7% меди[6].

Никеленосный  пирротин, извлекаемый из хвостов  основной флотации на магнитных сепараторах, направляется в цикл измельчения, а  хвосты магнитной сепарации идут на контрольную флотацию, промпродукт  которой объединяется с хвостами перечистной флотации и перерабатываются после доизмельчения до 85% класса -0,074мм в отдельном цикле. Концентрат этого цикла направляется на перечистку медно-никелевого концентрата основной флотации.

Кроме высококачественного  медно-никелевого концентрата (3,82% никеля и3,75% меди), на фабрике получается низкокачественный  концентрат (0,78% никеля и 0,14% меди). Получаемые концентраты после сгущения и  сушки направляются на металлургический завод.

Коллективный  медно-никелевый концентрат, содержащий не менее 3,5% никеля, при соотношении  меди и никеля более 2 подвергается селективной флотации. При этом пентландит и пирротин подавляются известью (рН 11-12).