Брагина В.И., Брагин В.И. Технология обогащения полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

331

концентратов осуществляют различными способами: обжиг-

цианирование, автоклавное выщелачивание-цианирование или бактери-

альное окисление-цианирование.

Большинство зарубежных экспертов в последние годы склоняют-

ся к мнению, что биогидрометаллургическая технология в перспективе

может занять ведущее место среди вышеперечисленных методов метал-

лургической переработки сульфидного золотосодержащего сырья.

Бактериально - химическое вскрытие золотосодержащих руд и

концентратов как метод подготовки их к выщелачиванию относится к

наиболее молодым технологическим разработкам. В мире работает око-

ло 15 промышленных установок чанового биологического вскрытия

производительностью до 1200 т. золотосодержащих концентратов в су-

тки. Этот процесс характеризуется следующими достоинствами: с точки

зрения технологии и применяемого оборудования является простым,

управляемым и не требует применения высококвалифицированного тру-

да; может осуществляться в полностью автоматизированном режиме с

контролем и регулировкой основных технологических параметров; легко

масштабируется и может использоваться при выщелачивании различных

по составу концентратов; высокая эффективность вскрытия золота, что

обеспечивает максимальную степень его извлечения; при переработке

мышьяксодержащих концентратов обеспечивает выделение мышьяка в

труднорастворимой форме и замкнутый водооборот, что делает процесс

экологически чистым. Недостаток процесса − его экстенсивность и нет

комплексности использования сырья.

Помимо биогидрометаллургического метода переработки концен-

тратов ЗИФ необходимо отметить ещё один экологически безопасный

способ доводки флото и гравиконцентратов – выделение тяжёлых фрак-

ций, пригодных для аффинажного производства с использованием цен-

тробежных сепараторов. Этот способ предусматривает выделение час-

ти золота (30…40 %) из концентратов фабрик в продукт, который от-

правляется на аффинажный завод. Тем самым обеспечивается более бы-

стрый возврат денег за сданный металл на фабрику. Легкая фракция се-

параторов по содержанию золота удовлетворяет требованиям МПЗ, где и

может быть переработана.

Кафедрой ОПИ КГАЦМиЗ, совместно с заводом цветных метал-

лов была разработана и внедрена на Артёмовской ЗИФ такая технологи-

ческая схема. Схема включает операцию доизмельчения концентратов и

две операции обогащения. Реализуются они на сепараторах Нельсона 12

и 7,5 дюймов. Тяжелая фракция сепараторов содержит 0,7…1,5 % золота

при извлечении в неё 30…40 % металла.

332

Если месторождения находятся на значительном расстоянии от

обогатительной фабрики, то целесообразно осуществлять предваритель-

ное обогащение руды. Введение в технологическую схему переработки

операции предварительного обогащения позволяет удалить из горной

массы часть руды с отвальным содержанием в ней металла, т. е. на ЗИФ

поступит меньший объем руды, но с более высоким содержанием золота.

Использование этого приема позволяет добывать бедные руды с помо-

щью высокопроизводительных методов отработки месторождений, спо-

собствует соблюдению экологических требований, снижению расходов

на транспортировку руды от рудника к фабрике.

Промышленное применение нашли следующие методы предвари-

тельного обогащения: отсадка, обогащение в тяжёлых средах, покуско-

вая сортировка. Для золотосодержащих руд края имеет в настоящее

время перспективу только покусковая сортировка, т.к. процесс более

универсален, не требует значительных капитальных затрат.

ООО «Радос» (г. Красноярск) предлагает технологию предвари-

тельного обогащения бедных и забалансовых руд на основе рентгенора-

диометрической сепарации (РРС). Эффективность этой технологии за

последние годы испытана, проверена и доказана для самых различных

типов полезных ископаемых и техногенного сырья.

Наиболее низкозатратной и простой в технологическом отноше-

нии, но не менее эффективный вариант этой технологи без отмывки ру-

ды реализуют на основе рудосортировочных комплексов (РСК). Произ-

водительность РСК может достигать от 100 до 1 млн. тонн (и более) в

год по исходной горной массе.

Технологическое оборудование РСК включает в себя узел рудо-

подготовки (дробилка, грохот, конвейеры и др. вспомогательное обору-

дование) и непосредственно сепарационный комплекс на основе рентге-

норадиометрических сепараторов. Все это оборудование может быть ус-

тановлено на открытых (или закрытых) площадках на борту карьеров,

отвалов бедных и забалансовых руд, вблизи шахт, рядом с фабрикой или

размещено в фабрике с использованием имеющегося оборудования.

Срок окупаемости зависит от производительности РСК, качества и типа

перерабатываемых руд и не превышает 0,5…1,0 года. Себестоимость же

самой технологии составляет не более 0,1…0,6 на 1 г золота. Позитив-

ные результаты применения РСК легли в основу проекта строительства

опытно-промышленного комплекса по освоению месторождения «Эль-

дорадо» производительностью по обогащенной руде – 290 тыс. тонн в

год.

Применение предварительной концентрации руд с целью выделе-

333

ния отвальных хвостов перспективно для обогащения убогих коренных

золотосодержащих руд с содержанием золота 1,5…1,8 г/т.

Передвижные фабрики. В мировой практике обогащения руд в

последние годы наблюдается значительный интерес к мобильным и по-

лумобильным модульным установкам, накоплен большой опыт их экс-

плуатации в Южной Америке, Австралии, Северной и Южной Америке.

Они предназначены для работы на малообъемных, удаленных и трудно-

доступных месторождениях. К преимуществам таких фабрик относятся:

низкие капитальные затраты на подготовительные работы и монтаж;

краткие сроки монтажа; возможность доставки в труднодоступные рай-

оны; минимальное отчуждение земельных участков под производствен-

ные площади; небольшой штат обслуживающего персонала; возмож-

ность реализации различных вариантов технологических схем обогаще-

ния; возможность продажи в комплекте или сдачи в аренду после завер-

шения отработки месторождения.

Многие зарубежные и отечественные фирмы: Svedala,

Scott−European Corporation, Intertech Corporation, АОЗТ «ТТД - Балтиец»,

ТулНИГП, АО «Механобр - техника» и т.д.; создают и предлагают золо-

тодобытчикам различные модульные системы предназначенные для

дробления, измельчения, гравитационного и флотационного обогащения,

выщелачивания, сорбции и десорбции производительностью от 25 до

500 т/сут.

Кучное выщелачивание (КВ). Этот способ уже более 30 лет

применяют за рубежом при переработке различного золотосодержащего

рудного сырья. Процесс характеризуется простотой аппаратурного

оформления, относительно низкими капитальными и эксплуатационны-

ми затратами. В технологии кучного выщелачивания используют в ос-

новном низкосортные руды с содержанием золота 1…2 г/т. Вместе с тем

на ряде предприятий США перерабатывают руды с содержанием золота

до 6.4 г/т. Переработка становится нерентабельной, если извлечение ме-

нее 50 % .

Для цианидной технологии КВ вредными примесями в руде счи-

таются: сульфиды и другие соединения меди, сурьмы, железа, мышьяка,

снижающие скорость растворения золота; углистые и органические ве-

щества, способные сорбировать золото - цианистые комплексы; карбо-

наты, вызывающие при повышенных содержаниях цианистых соедине-

ний золота; глинистые и слюдяные минералы, обуславливающие слежи-

вание руды. Кучное выщелачивание характеризуется большой продол-

жительностью.

Следует отметить, что на геотехнологию извлечения металлов оп-

334

ределяющее влияние оказывает температура окружающей среды.

До настоящего времени основным реагентом, применяемым в

промышленном масштабе при кучном выщелачивании, является цианид

натрия. В результате этого образуется целый ряд высокотоксичных ве-

ществ, которые необходимо нейтрализовать. Нейтрализацию цианидов

ведут с помощью хлорной извести, жидкого хлора, железного купороса,

озона. Поиск менее токсичных растворителей золота – актуальная зада-

ча, ей посвящено большое количество исследований. На основе обзора

[59] сделан вывод о перспективности не цианистых растворителей золо-

та: галогенов, малононитрила, тиомочевины, тиосульфата, сульфидов и

полисульфидов. В нашем университете исследована в сравнительных

условиях эффективность выщелачивания золота из различных типов зо-

лотосодержащих материалов, в том числе из руд и лежалых хвостов ЗИФ

Артемовского горнопромышленного узла, Олимпиадинского месторож-

дения (окисленные и коренные), с применением цианидных, бромидных

растворов, содержащих элементарный бром и бромид щелочного метал-

ла в определенном сочетании. Установлено, что в оптимальных режимах

извлечение золота из кварцевых руд с низким содержанием сульфидов

бромидными растворами выше, чем цианистыми, из руд коры выветри-

вания извлечение золота примерно одинаково при использовании обеих

реагентов.

При переработке лежалых хвостов для эффективного бромирова-

ния необходима предварительная подготовка материала, например до-

измельчение с целью вскрытия поверхности за счет удаления пленок.

При этом во всех случаях продолжительность процессов бромирования

составляет не более 1…2 ч. Процесс цианирования для достижения по-

добных результатов должен продолжаться не менее 12 ч. Оптимальные

параметры процесса бромидного выщелачивания зависят от минерало-

гического состава исходного сырья.

Основными преимуществами бромидного выщелачивания явля-

ются более высокая скорость растворения, широкий диапазон рН, более

простая химия растворения, не токсичность реагента и значительное

снижение затрат на природоохранные мероприятия. О не токсичности

реагента свидетельствует тот факт, что бромидные растворы применяют

для очистки питьевой воды. Эта технология особенно привлекательна

тем, что в верховьях Ангары имеются природные источники бромидных

рассолов.

Во ВНИИ химической технологии Минатома РФ разработан спо-

соб кучного сернокислотно - хлоридного выщелачивания (СХВ) благо-

родных металлов из руд и материалов в присутствии гидротированного

335

диоксида марганца. Продолжительность цикла СХВ может составлять

только несколько суток и зависит в основном от проницаемости подго-

товленного рудного материала. В связи с высокой интенсивностью про-

цесса кучное СХВ может успешно применяться для извлечения благо-

родных металлов в районах с малой продолжительностью теплого пе-

риода в году, когда остальное время используется для рудоподготовки.

Преимущества процесса кучного СХВ в сравнении с цианидным:

меньшая экологическая опасность; большая интенсивность процесса;

большая степень извлечения благородных металлов; возможность пря-

мого извлечения благородных металлов из упорных руд, в частности

сульфидно-мышьяковистых; меньшие затраты на природоохранные ме-

роприятия.

Несмотря на большой объем выполненных исследований, в отече-

ственной практике кучное выщелачивание золота еще находится в ста-

дии опытно-промышленных испытаний. Хотя имеется положительный

пример использования технологии кучного выщелачивания в России

(месторождение Майское в Хакасии), существуют серьезные причины,

сдерживающие освоение этой технологии: расположение большинства

месторождений в районах с суровыми климатическими условиями,

сложный вещественный состав руд, жесткие требования к природо-

охранным мероприятиям. Для ряда месторождений Красноярского края

проводились исследования по возможности применения кучного выще-

лачивания, а институтом «Сибгипрозолото» выполнен проект кучного

выщелачивания для руд месторождений «Олимпиадинское» и «Эльдора-

до».

Разработка россыпных месторождений золота в крае ведется

открытым способом в основном с раздельной выемкой пустых пород и

песков. При этом способе, верхняя непродуктивная часть россыпи, не

содержащая золота (торфа) при помощи бульдозеров или экскаваторов

размещаются на бортах разреза и, частично, в отработанном пространст-

ве. Для промывки золотоносных песков используются следующие про-

мывочные установки: бесскрубберные приборы с гидроэлеваторной по-

дачей песков и одностадийной схемой обогащения - ПГШ-30, ПГШ-50 и

ПГШ-75, с двухстадийной схемой обогащения - ПГБ-1-1000; скруббер-

ные приборы с конвейерной подачей песков - МПД-4, ПКС-1-700 и

ПКС-1-1200. Также находят применение промывочные установки с зем-

лесосной подачей песков (ЗГМ-2м). На драгах обогащение производится

на шлюзах мелкого наполнения. Несмотря на то, что объемы добычи зо-

лота дражным и гидромеханическим способами приблизительно равны,

традиционно драги по сравнению с гидромеханическим способом отра-

336

батывают россыпные месторождения золота с небольшим содержанием

металла. Согласно проведенному анализу [60] освоения россыпных ме-

сторождений золота Красноярского края объем перерабатываемой гор-

ной массы при дражном способе разработки составил 85 % и скреперно-

бульдозерном - 15 % от общего объема, а добыча металла, соответствен-

но, 46,6 и 53,4 %. Средневзвешенное содержание золота в песках при

дражном способе составило порядка 153 мг/м

, скреперно-бульдозерном

- 858 мг/м

Ключевыми проблемами при переработке россыпных месторож-

дений Красноярского края являются: нерациональное использование

имеющейся в наличии на горных предприятиях промывочной техники и

ошибочный выбор технологических схем освоения месторождений. Как

результат, в процессе эксплуатации имеют место технологические поте-

ри, которые достигают 80...90 % в зависимости от гранулометрического

состава зерен золота, физико-механических свойств разрабатываемых

рыхлых отложений и структуры россыпного месторождения. Основные

направления в решении этой проблемы:

- разработка технологий извлечения золота с использованием со-

временного оборудования (центробежные концентраторы "Орокон -

МЗО", Нельсона, "Фэлкон", "Супербол", СЦВ АО ТГЗК, ЦВК ОАО

«ГРАНТ», г. Наро - Фоминск, ИТОМАК);

- широкое использование развитых схем обогащения с перечист-

ными и контрольными операциями, а также средств малой механизации;

-разработка и внедрение технологий эффективной подготовки и

обогащения глинистых россыпей.

В заключение следует отметить, что рост добычи золота в Крас-

ноярском крае, в первую очередь, будет зависеть от эффективной работы

действующих золотоизвлекательных фабрик и скорейшего ввода

строящихся предприятий.

13. ТЕХНОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

13.1.Типы железных руд и их месторожде-

ния

Лекция 31

План лекции: 1. Типы железных руд и их месторождения [10 с 214-219]

337

2. Технические требования к концентратам [61 с 147-152]

3. Методы обогащения железных руд [10 с 216-238]

4. Схемы обогащения [10 с 237,61 с 159,164,170,175 ]

Железорудные месторождения формируются в различных геоло-

гических условиях, что естественно ведет и к разнообразию минерально-

го облика железных руд. Принадлежность конкретных месторождений

железа к той или иной генетической группе в большинстве случаев оп-

ределяется достаточно уверенно. Однако генезис ряда месторождений

часто дискуссионен.

Месторождения железных руд образовались в результате магма-

тогенных, седимитационных (экзогенных) и метаморфических процес-

сов. Они характеризуются исключительным разнообразием по геологи-

ческому возрасту, генетическим и морфологическим типам, размерам и

условиям залегания, а также по вещественному составу, обогатимости и

металлургическим свойствам руд.

Из всех разведанных запасов железных руд на долю магматоген-

ных месторождений приходится 25%, на долю экзогенных месторожде-

ний – 45%, на долю метаморфизированных месторождений – 30%.

Экзогенные месторождения

В группы седиметационных (экзогенных) объединяются месторо-

ждения железных руд, возникшие в результате разнообразных гиперген-

ных процессов. Основными генетическими типами этих месторождений

являются остаточные, инфильтрационные и осадочные (континенталь-

ные и морские). Из них наиболее важное промышленное значение имеют

остаточные месторождения.

Остаточные месторождения представлены сидерито-мартитовыми

и гидрогематито-мартитовыми рудами. Характерными представителями

этого подтипа являются месторождения богатых руд КМА (Яковлевское,

Гостищевское, Лебединское, Михайловское и др.).

Из зарубежных следует отметить весьма крупные скопления бога-

тых мартитовых руд США.

Инфильтрационные (элювиально-метасоматические) месторожде-

ния (Зыряновское, Алапаевское и Верхне-синятихинское) представлены,

в основном, окисленными (гидрогетитовыми и стриговит-

гидрогетитовыми) рудами.

Осадочные месторождения железных руд пользуются очень ши-

роким распространением. Наибольший практический интерес представ-

ляют Лисаковское месторождение, приаральская группа месторождений

и месторождения Северо-западной Германии, Англии и др.

338

Метаморфизированные месторождения

К метаморфизированным относятся железорудные месторожде-

ния первично-осадочного происхождения, сформировавшиеся в докем-

брийских морских бассейнах и представленые мощными толщами квар-

цево-магнетитовых и кварцево-гематитовых полосчатых пород, извест-

ных под общим названием железистых кварцитов. Путем длительного

выщелачивания кремнезема из метаморфизированных железистых пород

образовались остаточные залежи богатых, преимущественно мартитовых

руд. Более 80% от общих запасов богатых руд находится в пространст-

венно и генетически связанных с ними остаточных месторождениях.

Наиболее крупные месторождения находятся в Криворожском бассейне,

в районах КМА (Михайловское, Корооковское, Салтыковское и др.) и в

районе Верхнего Озера (США).

Железные руды

Железные руды отличаются большим разнообразием слагающих

их минералов текстур и структур. Однако главные рудообразующие ми-

нералы железа немногочисленны и по ним выделяются небольшие коли-

чества следующих основных типов промышленных руд: титано-

магнетитовые, магнетитовые, гематитовые, бурожелезняковые, сидери-

товые и силикатные.

Титаномагнетитовые руды содержат основные минералы (маг-

нетит, титаномагнетит и ильменит), второстепенные (мартит, гематит,

рутил и хромит) и примеси (пирит, халькопирит, кобальтирит-пиротин,

пентландит, сфалерит, гетит, гидрогетит, малахит, азурит и др.). Из не-

рудных минералов присутствуют роговые обманки, пироксены, полевые

шпаты, кварц, биотит и др.

Магнетитовые руды содержат рудные минералы: магнетит, мар-

тит, гетит, гидрогетит и примеси (сульфиды железа, меди и других цвет-

ных металлов). Нерудные минералы, главным образом, представлены

силикатами из групп гранатов, пироксенов, амфиболов, полевых шпатов.

Гематитовые руды. Важное значение имеют гематито-

мартитовые руды месторождений КМА, Атасуйской группы, Криворож-

ского бассейна и Белозерского. Из зарубежных следует отметить место-

рождения США, Бразилии и Индии.

Бурые железняки являются самым распространенным типом в

экзогенных железорудных месторождениях.

Руды осадочных месторождений, как правило, оолитовые. Глав-

ными рудными минералами в них являются: гидрогетит, шамозит, сиде-

рит, гетит, гематит, а примесями – пирит, пиротин псиломелан. Неруд-

339

ные минералы представлены, в основном, кварцем, хлоритом, каолини-

том. Из наших месторождений необходимо отметить Тульское, Камыш-

бурунское, Алапаевское, из зарубежных–месторождения Франции, Ис-

пании.

Сидеритовые руды образовались в гидротермальных осадочных

инфильтрационных месторождениях. Промышленное значение имеют

Березовское, Ахтенское и Бакальская группа месторождений.

Силикатные железные руды, как промышленный тип руд могут

рассматриваться только в природных смесях с бурыми железняками

13.2.Технические требования к железным

концентратам

Требования к железным концентратам определяются способами

производства из них металла (чугун, сталь) или готовых изделий (по-

рошковые изделия, аккумуляторные массы, и др.).

Требования к концентратам для производства передельного чугу-

на ограничиваются в основном содержанием железа, составом пустых

пород и наличием вредных примесей в концентрате, таких как сера и

фосфор. Цель этих требований–организация рационального производст-

ва металла за счет использования железорудного сырья с оптимальным

содержанием железа (таблица 13.1.).

Таблица 13.1

Кондиции на железорудные концентраты

Сорт руды

Содержание, %

Гранулометрический со-

став

Fe, не

менее

S, не

более

P, не

более

Допол-

нитель-

ные по-

казатели

Влаги

Круп-

ность,

мм

Содержание

класса, %

Агломера-

ционные

53-

61,7

0,4

0,1

–

2,5-

10,5

-6(10)+0

25(35)+2

+25

Не более 10

Не менее 80

Не более 10

Доменант-

ные желе-

50-53

0,5

0,1

Zn 0,25

1-2

-10+0

Не более 10

340

зорудные

-35+10

-28+12

+28(35)

Не менее 80

Не более 10

Магнети-

товые

63-68

–

9,35-

11,5

–

-8+0

-60+8

+60

–

не более 8

не менее 87

не более 5

Сидерито-

вые обож-

женные

0,2

–

Mg не

более 14

-60+8

+60

Не менее 87

Не более 5

Буроже-

лезняко-

вые

0,08

0,8

–

5-12

–

Обжиг-

магнетито-

вые

64,5

–

12,5

–

При использовании железорудных концентратов для прямого по-

лучения металла предъявляются более жесткие требования по содержа-

нию пустых пород и вредных примесей таблица (13.2).

Таблица 13.2

Требования к химическому составу концентратов

Назначение железо-

рудных концентра-

тов

Содержание, %

SiO

Сумма примесей

не менее

не более

Для производства

трубчатого железа

70 2 3,3

Для производства

порошков высшего

сорта

72,1 0,15 0,4

I сорта

72,0

0,31

0,6

II сорта

71,7

0,38

1,0

Для аккумуляторов

71,4

1,07

1,4