Влияние основных технологических факторов на процесс получения медного концентрата из полиметаллических руд месторождения Актогай Республики Казахстан

АННОТАЦИЯ

Рассмотрено состояние медной промышленности в республике Казахстан, а так же путь ее развития в последние годы на примере горно-обогатительного комплекса Актогай. Рассмотрено влияние на процесс получения медного концентрата таких факторов как: крупность измельчения руды, плотность пульпы, количество и качество используемых при флотации реагентов, аэрация и перемешивание пульпы, кинетика флотации, интенсивность съема пены, температурный режим, поток пульпы. Были выбраны факторы технологического режима, для изучения их влияния на обогатительные свойства руды Актогайского месторождения в лабораторных условиях.

ABSTRACT

The state of the copper industry in the Republic of Kazakhstan is considered, as well as the way of its development in recent years based on the example of the Aktogay mining and processing complex. The influence of such factors as partition size of ore reduction, pulp density, quantity and quality of reagents used in flotation, aeration and mixing of pulp, kinetics of flotation, foam removal rate, temperature regime, pulp flow on the process of obtaining the copper concentrate is considered. Factors of the technological regime have been chosen to study their effect on the enrichment properties of Aktogay deposit in laboratory conditions. 

Экстенсивный путь развития промышленности в Республике Казахстан привел к значительному снижению запасов богатых медных руд, и уже к 2005 году сложилась тревожная ситуация с сырьевой базой меди, особенно в промышленно развитых районах республики [1]. Появилась задача поиска нового сырья.

Выход из данного положения предложила компания «Казахмыс». Компания выполнила значительный объем геолого - разведочных работ и подтвердила новые запасы руды на месторождении Актогай со средним содержанием меди 0,35%.

Актогай – месторождение, находящееся на востоке озера Балхаш и по запасам меди занимает 4 место в мире. Месторождение Актогай включает в себя два вида руды: окисленную и сульфидную. Резервы окисленных рудсоставляют 119 млн. тонн с содержанием меди около 0,37 %, а резервы сульфидных руд составляют 1,27 млрд. тонн с медным содержанием 0,38 % [2]. Причем корпорация увеличила запасы меди в несколько раз за счет снижения содержания меди в руде в сравнении с предыдущими исследованиями.

При снижении содержания меди в руде ее переработка усложняется. Необходимо вводить в технологическую схему этап обогащения. Что и было реализовано на горно-обогатительном комплексе Актогай.

Для переработки сульфидных руд построена обогатительная фабрика, которая была запущена в декабре 2016 года. Фабрика выпускает концентрат с минимальным содержанием меди 20 – 25 %. Для повышения содержания меди в концентрате ведутся исследования влияния различных факторов на флотационные свойства данной руды. Совокупность всех этих факторов и является технологическим режимом производства.

Для разработки технологического режима обогащения в первую очередь необходимо рассмотреть каждый фактор и сделать вывод о том, каким образом мы можем повлиять на процесс флотации, изменяя его в ту или иную сторону. А так же выбрать те факторы, изменения которых в большей степени влияли на процесс флотации.

Основные технологические факторы, влияющие на процесс – степень измельчения руды, плотность пульпы, аэрация и перемешивание пульпы, время флотации, рН, поток пульпы, интенсивность съема пены и так далее.

Степень  измельчения руды перед флотацией

Для эффективной флотации крупность частиц должна соответствовать следующим требованиям:

1. Для надежного закрепления частиц флотируемого минерала, его размеры должны быть достаточно мелкими;

2. Основная масса полезного минерала должна быть высвобожденной из сростков с пустой породой перед коллективной флотацией и сростков друг с другом – перед селективной флотацией.

Известно, что круп­ные зерна флотируются медленно, и с уменьшением крупности скорость флотации увеличивается до определенного предела, после чего начинает снижаться. Самые тонкие зерна флотируются очень медленно. Оптимальная же крупность флотируемых зерен зависит от условий флотации и свойств флотируемого минерала.

Шламистые частицы не только плохо флотируются сами, но затрудняют флотацию более крупных частиц. Шламы пустой породы могут налипать на более крупные частицы флотируемого минерала, понижая их флотируемость.

 Влияние плотности пульпы на результаты флотации

В очень плотных пульпах, когда содержание твердого близко к 100 %, флотация невозможна из-за отсутствия непрерывной жидкой фазы. При очень малых плотностях извлечение флотируемого минерала понижается, так как в этих условиях снижается прочность пены. Плотность пульпы влияет и на такие технико-экономические показатели как: расход реагентов, производительность флотомашин, удельный расход энергии, воды и др.

При увеличении плотности пульпы производительность флотомашин по твердому возрастает до определенного предела, а затем понижается. Оптимальное разбавление пульпы зависит главным образам от крупности и плотности флотируемого полезного ископаемого, назначения операции флотации, требуемого качества пенного продукта и некоторых других условий.

Аэрация и перемешивание пульпы

Аэрация пульпы обязательное условие флотации, она необходима для образования пузырьков газа. В процессе аэрации часть воздуха растворяется в воде пульпы - в зо­нах с повышенным давлением (в соответствии с законом Генри), напри­мер впереди лопаток импеллера. В зонах с пониженным давлением, например позади лопаток импеллера, растворенный воздух выделяется в виде мельчайших зародышевых пузырьков, которые образуются преиму­щественно на поверхности флотируемых зерен. Мелкие пузырьки облегчают закрепление частиц на более крупных "транспортирующих" пузырь­ках.

С другой стороны, кислород растворенного воздуха оказывает окисляющее действие и тем самым влияет на процесс взаимодействия минералов с реагентами, а, следовательно, и на результаты флотации.

Кинетика флотации

На качество концентрата так же влияет время флотации. При увеличении времени флотации качество концентрата снижается. Оптимальное время флотации определяется экономическими пока­зателями, обычно это от 5-10 до 40 минут. В зависимости от требуемого времени флотации различают легко-, средне-, труднофлотируемые руды, продолжительность флотации легкофлотируемых руд меньше, чем труднофлотирумых. Процесс флотации подчиняется закону действующих масс, и при прочих постоянных условиях скорость флотации прямо пропорциональна массе флотируемого минерала.

Интенсивность съема пены

Изменяя скорость съема пены, возможно корректировать время флотации.  При интенсивном съеме пены время флотации, необходимое для достижения заданного извлечения, уменьшается, а при постоянном времени флотации увеличивается извлечение. В обоих случаях содержа­ние флотируемого минерала в пенном продукте снижается. В пенном слое происходит процесс обогащения за счет разрушения пузырьков выпадения зерен пустой породы, механически увлеченных в пену. Содержание полезного компонента в пульпе и в пенном слое меняется по высоте.

Оптимальный поток пульпы

Скорость флотации зависит от объема пульпы, подаваемого во флотационную машину в единицу времени. При увеличении потока пульпы скорость флотации возрастает, а требуемое для получения определенного извлечения время флотации уменьшается. Зависимость скорости флотации от потока пульпы для каждого вида флотомашин различна. Для аэролифтных и механических прямоточных машин она характеризуется монотонно возрастающей, но постепенно выполаживающейся кривой, а для камерных механических машин - кривой, имеющей максимум, соответствующий оптимальному для данной машины потоку [3].

Рассмотрев основные факторы технологического режима флотации медно-сульфидных руд, мы можем сказать, что в большей степени на процесс обогащения влияют рН среды, степень аэрирования пульпы и время флотации. Именно эти факторы будут изучены в исследовательской лаборатории горно-обогатительного комбината Актогай.