ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД ХАНДИЗЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО КОНЦЕНТРАТА

АННОТАЦИЯ

В статье представлен анализ научных изысканий, сфокусированных на оптимизации методики обогащения рудных материалов, добытых на полиметаллическом месторождении Хандизы. Исследование базируется на материалах научных трудов, охватывающих период с 1970 по 2002 год, подготовленных различными научно-исследовательскими организациями и профильными лабораториями.  Проанализированы сведения о минеральном составе руд месторождения, их технологических параметрах, а также о реагентах, применявшихся в ходе обогатительного процесса.  Особое внимание уделено анализу эффективности различных вариантов флотационного обогащения, предлагавшихся в рамках различных этапов научных исследований. На основе полученных данных выработаны научно-практические рекомендации для улучшения результативности извлечения медного концентрата.

ABSTRACT

The article presents an analysis of scientific research focused on optimizing the methodology for enriching ore materials extracted from the Xondizapolymetallic deposit. The research is based on the materials of scientific works covering the period from 1970 to 2002, prepared by various research organizations and specialized laboratories.  Information on the mineral composition of the deposit's ores, their technological parameters, and the reagents used in the beneficiation process were analyzed.  Special attention was paid to the analysis of the effectiveness of various flotation enrichment options proposed within the framework of various stages of scientific research. Based on the obtained data, scientific and practical recommendations have been developed to improve the efficiency of copper concentrate extraction.

Ключевые слова: полиметаллические руды, концентрат, медь, месторождение Хандиза, результативность обогащения.

Keywords: polymetallic ores, copper concentrate, Khandiza deposit, beneficiation efficiency.

Введение

Месторождение полиметаллических руд Хандизы находится в центральной части горных районов Сурханата, входящих в состав Гиссарского хребта. Расстояние до административного центра Сариасия – около 50 км, до г. Денау, расположенного в Республике Узбекистан, – примерно 50 км.

Полиметаллическое оруднение было известно с 1957 года. Однако проведенные геологоразведочные работы не дали положительных результатов по оценке месторождения. В дальнейшем работы, выполненные Хандизинской ГРЭ, показали перспективность использования месторождения.

Содержание основных компонентов в утвержденных запасах составило, %,: меди 0,85, свинца 3,29, цинка 6,61, кадмия 0,041, золота – 0,35г/т, серебра 114г/т. Начиная с 1997 года, технологические исследования проводили зарубежные фирмы "Лейкфилд" и "Минтек", включая промышленные испытания пробы массой 1200 тонн по определению измельчаемости и рабочих параметров процесса полусамоизмельчения в замкнутом цикле с циклонами [5].

Цель данного исследования – описать оптимизацию методики обогащения рудных материалов, добытых на полиметаллическом месторождении Хандизы, применяя результаты, опубликованные в научных трудах. 

Материалы и методы

Методом сканирующей электронной микроскопии были установлены структурно-морфологические характеристики и минералогический состав полиметаллических руд цинко-свинцово-медной минерализации. Опыты проводили по схеме прямой селективной флотации и коллективно-селективной схемы с получением Сu-Рb концентрата с последующим его разделением.

Результаты и их обсуждение

Изначально пробы подвергались химическому анализу на содержание в них ценных компонентов. Анализ, проведенный на четырех образцах руд, показал присутствие в них следующих полезных компонентов, в процентном выражении: Сu 0,35-2,35, Pb 1,7-6,6, Zn4,8- 15,5, S5,6-22,4, SiO₂ 22,8-71,8. Основные рудные минералы халькопирит, галенит, сфалерит, пирит, породообразующий кварц.

Рисунок 1. Снимки исходных руд СЭМ полиметаллических руд Хандиза (увеличение х15000)

Изучаемые исходные пробы подготовлены в виде таблетки для электронно-микроскопических исследований на  сканирующем микроскопе марки СЭМ-Thermo Fisher Scientific Apreo 2 S LoVac.

Изображение на рисунке 1 показывает, что в спектре 01 наблюдается высокая концентрация цинкового и медного минерала, сопровождаемая примесями кварца и сульфидными минералами железа. Металлические соединения ярко отражаются под сканирующим электронным микроскопом благодаря своей высокой плотности и отличаются от рыхлых пород. Диапазон исследования руды составляет около 50 мкм, а микроскопическое исследование проводилось при увеличении в 15 000 раз.

Рисунок 2. Диаграмма исходных полиметаллических руд Хандиза

Количества основных и примесных металлов, а также соединений, приведенные в виде спектра изображения 01 на рисунке 1 представлены в количественном виде и продемонстрированы на диаграмме рисунка 2.

Из результатов исследования энергодисперционного элементного состава, показанных на приведенной выше диаграмме, полученной с помощью сканирующей электронной микроскопии, видно, что на верхнем пике исследуемого образца обнаруживается до 12,3 % серы, причем основным включением являются сульфидные минералы сфалерита, галенита, ковеллина и пирита в сочетании с алюмосиликатами.

Таким образом, исследуемые пробы представляют собой труднообогатимую полиметаллическую руду. При разделении коллективного концентрата использовались реагенты: цинковый купорос, цианид, гидросульфит натрия. Одноименные селективные концентраты меди, свинца и цинка получить не удалось [1].

По обеим схемам депрессорами цинковых минералов служили ZnSO₄, депрессором свинцовых хромпик. Расход цианида составил 300 г/т, хромпика 6000 г/т. Опыты проведены только в открытом цикле с получением следующих результатов:

Медный концентрат с содержанием меди 22 % и извлечением 59 %, в котором содержание свинца и цинка составило 11,4 %, 12,9 % соответственно, т.е. не кондиционный концентрат по примесям.

Свинцовый некондиционный концентрат с содержанием свинца 41 % и извлечением 69,6 %;

Цинковый концентрат (кондиционный) с содержанием цинка 56,6 % и извлечением 37 %;

Крупность измельчения руды по схеме прямой селективной флотации составила 80 % класса – 0,074 мм, по коллективно-селективной – 55 %, – 0,074 мм с доизмельчением Сu-Рb концентрата до 92 % класса – 0,074 мм.

Таким образом, в результате исследований получен только Медный концентрат с извлечением меди 67 %.

Рисунок 3. Диаграмма изменения состава руд по показателям их вкраплённости, а также влиянием содержания основных компонентов

В условия АО АГМК в ЦАЛ Центрально-аналитической лаборатории проведены исследования на 3 пробах вкрапленных руд, содержащих, %: Сu-0,5, Pb-2,3, Zn-4,5, S-10,0, SiO₂-60-73%, Au 0,25 г/т, Аg 21-42 г/т и пробе (№ 10) колчеданных руд с содержанием: Сu-0,37, Pb-1,67, Zn-6,6, S-23, SiO₂-25,6, Au-0,1 г/т, Ag-21 г/т.

В результате проведенных исследований рекомендована коллективно- селективная схема, включающая: измельчение руды до крупности 75 % класса – 0,074 мм, получение Сu-Рb концентрата и доизмельчение его до 100 % класса – 0,044 мм; разделение Сu-Рb концентрата с применением гидросульфита натрия (Na₂S₂O₄, расход 1500 г/т руды); химическую (H₂SO₄) доработку промпродуктов медной и свинцовой флотации; извлечение цинка из хвостов медно-свинцового цикла [2].

Опыты по указанной схеме проводили в открытом цикле и получили следующие показатели:

Медный концентрат с содержанием меди 28 % и извлечением 67 %;

Свинцовый концентрат с содержанием свинца 40 % и извлечением 81 %;

Цинковый концентрат с содержанием цинка 47 % и извлечением 47 %.

Рисунок 4. Диаграмма изменения содержания ценных компонентов по расходу реагентов и их влиянию на извлечение металлов

С учетом разассигнованных промышленных продуктов при проведении опытов в замкнутом цикле по расчетным данным: ожидаемое извлечение меди может составить около 70 %, свинца около 90 %, цинка до 70–80 %.

При обогащении пробы колчеданных руд по схеме замкнутого цикла можно ожидать извлечение меди до 70 %, свинца 60 %, цинка 80 %.

Для подтверждения расчетных показателей рекомендуется проверка разработанной схемы в замкнутом цикле на непрерывной установке [3].

В результате проведенных исследований, разработана следующая схема обогащения для обоих типов руд: измельчение руды до 90 % класса – 0,074 мм; получение Сu-Рb концентрата (расход реагентов, г/т: Na₂S-2000, ZnSO₄-1400, KCN-300); 30-ти минутная десорбция сернистым натрием (5 кг/т руды) и разделение коллективного концентрата сульфитом натрия (Na₂SO₃ 1700 г/т) в сернокислой среде (H₂SO₄ 1500 г/т) с получением медного и свинцового концентратов (после его доводки цианидом (100 г/т) в содовой среде (1000 г/т); из хвостов медно-свинцового цикла в слабощелочной известковой среде (содержание св. СаО 100 мг/л) после активации сфалерита медным купоросом (300 г/т) получают цинковый концентрат [7].

По схеме замкнутого цикла из вкрапленной руды с содержанием меди –  0,56, свинца –  2,55, цинка – 5,2 % получены:

Медный концентрат  – содержание меди 23,5 %, извлечение 79 %;

Свинцовый концентрат – содержание свинца 48,2 %, извлечение 83,4 %;

Цинковый концентрат – содержание цинка 47 %, извлечение 84,3 %.

Из всех вышерассмотренных исследований только последняя научная работа имеет законченный вид с рекомендованной обогатительной схемой и высокими показателями обогащения, а также с применением в цикле селекции режима функционирующего в промышленности.

Следует отметить, что приведенные выше результаты получены в условиях применения значительного (400 г/т руды) количества цианида [7].

Для проведения испытаний на Центральном участке отобрана проба (№ 13) массой 1,5 тонн. Содержание меди, свинца и цинка составило: 0,52, 2,52, 5,39%, соответственно.

Испытания проводили по схеме, рекомендованной ранее [2], которая включала в себя: двухстадийное измельчение руды до крупности 80 % – 0,074 мм, медно-свинцовую флотацию с доизмельчением концентрата до 96 % – 0,044 мм и применением Na₂SO₃ (500г/т), Na₂S₂O₄ (550г/т), ZnSO₄ (2300г/т), Na₂S (100г/т), угля (850 г/т), цианида и хромпика по 15 г/т. Разделение Сu-Рb концентрата, после десорбции реагентов активированным углем (500 г/т), проводили с применением H₂SO₄ (500 г/т), Na₂S₂O₄ (150 г/т), FeSO₄ (300 г/т). Из хвостов Сu-Рb флотации получали цинковый концентрат с подачей реагентов, г/т: СаО 2000, CuSO₄-600, бутиловый ксантогенат 90, Т-66 60. В результате проведенных полупромышленных испытаний были получены показатели, представленные ниже (таблица 1) [4].

Таблица 1.

Средние результаты флотации полиметаллической руды в оптимальном режиме

Полученный свинцовый концентрат с высоким содержанием цинка переработан в печи с получением высоких технологических показателей [6].

Заключение

Руды Хандизинского полиметаллического месторождения обладают сложным минералогическим составом, что требует совершенствования технологии их обогащения. В результате корректировки технологических параметров и подбора оптимальных реагентных режимов была достигнута более высокая степень разделения металлов. Исследования позволили определить оптимальные условия для получения цинкового концентрата с высокой степенью извлечения. Полученные результаты представляют собой научно-практическую ценность и могут быть использованы в промышленном производстве для повышения эффективности технологического процесса.

Список литературы:

1. Туресебеков А.Х. Медно–рудные формации Узбекистана // Металлогения золота и меди Узбекистана. – Т.: ИГиГ АН РУз, 2012. – С. 101-195.
2. Умарова И.К. Технологические исследования на обогатимость полиметаллических проб руды месторождения Чинарсай // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности: сб. ст. XII–й междунар. конф. – Тула–Минск–Донецк, 2016. – С. 332–338.
3. Хакимов К.Ж., Каюмов О.А.У., Эшонкулов У.Х.У., Соатов Б.Ш.У. Техногенные отходы-перспективное сырье для металлургии узбекистана в оценке отвальных хвостов фильтрации медно-молибденовых руд // Universum: технические науки. – 2020. – № 12-1 (81). – С.  54–59.
4. Хасанов А.С., Санакулов К.С, Юсупходжаев А.А. Рангли металлар металлургия си // Ўқув қўлланма. «Фан» нашриёти. – Тошкент, 2009. – Б.19–24.
5. Чантурия E.Л., Иванова Т.А., Зимбовский И.Г. О повышении селективности флотации сульфидов колчеданных руд // ФТПРПИ. – 2012. – № 1. – С. 146–152.
6. Якубов М.М. Теоретические и технологические основы производства черновой меди.  – Ташкент: Фан, 2005. – 127 с.
7. Khasanov A.S., Eshonqulov U.X., Khojiev Sh.T. Technology for the Reduction of Iron Oxides in Fluidized Bed Furnaces // Technology, (2022). – Vol. 6(12). – Pp. 23–29.