способ рудоподготовки окисленных и смешанных медных руд для выщелачивания

Формула изобретения

1. Способ рудоподготовки окисленных и смешанных медных руд для выщелачивания, заключающийся в последовательном уменьшении крупности дроблением руды сухим способом в 4 стадии: до крупности минус 300-350 мм, до крупности минус 50-75 мм, до крупности минус 10-20 мм и до крупности, обеспечивающей раскрытие поверхности окисленных минералов меди не менее 50%, грохочении после каждой из первых трех стадий дробления с отсевом и направлением фракций готовой крупности последующей стадии в соответствующую стадию дробления или конечный продукт дробления с осуществлением завершающей стадии дробления центробежно-ударным способом.

2. Способ по п.1, заключающийся в том, что крупность фракций, достаточная для раскрытия поверхности окисленных минералов меди для выщелачивания, составляет 1-4 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии меди, а также металлургии других цветных металлов, в частности к способу рудоподготовки окисленных и сульфидно-окисленных медных руд для выщелачивания.

Извлечение металлов из руд, содержащих окисленные соединения меди, часто производят с использованием процесса выщелачивания, для чего крупность материала предварительно уменьшают дроблением и измельчением.

Известен способ сухого обогащения волластонитовой руды (RU 2142348, В07В 13/00, опубл. 10.12.99), включающий сухое дробление руды, измельчение в конусной инерционной дробилке (КИД) или мельнице самоизмельчения "АЭРОФОЛ" с воздушной классификацией по классам крупности, при этом перед измельчением руды на КИД ее подвергают грохочению с разделением на классы крупности, после чего класс +50 мм направляют на додрабливание, класс -10 мм поступает на КИД, а классы +10, -20 и +20, -50 мм - на рентгенолюминесцентный сепаратор, куски с невысоким содержанием волластонита выводят в хвосты, после чего предобогащенную руду и класс крупности -10 мм подвергают измельчению на КИД до крупности -3 мм, из которой с помощью воздушной классификации выделяют класс крупности -0,1 мм, представляющий первый волластонитовый концентрат, класс крупности +0,1 -3 мм пропускают через магнитный сепаратор.

Достоинством способа является реализация сухой рудоподготовки для выделения концентратов. Недостатком данного способа является ограничение предназначения рудоподготовки для осуществления сухих методов обогащения - крупнокусковой рентгенолюминесцентной предконцентрации и обесшламленного магнитного, а не мокрых методов обогащения, в частности выщелачивания, применение конусной инерционной дробилки на всех стадиях дробления.

Известен способ ударного дробления руд и горных пород (RU 2178589, С22В 3/00, опубл. 10.12.01), включающий деление исходного материала на два потока и разрушение материала.

В способе определен метод ударного дробления, который может быть использован для сухого дробления, но отсутствуют крупность дробления и схема рудоподготовки для выщелачивания медных руд.

Известен способ переработки окисленных медных и смешанных руд (RU 2179589, С22В 3/00, опубл. 20.02.2002), включающий сухую рудоподготовку для выщелачивания, осуществляемую дроблением и измельчением исходного продукта до необходимой крупности фракций, превышающей флотационную для последующего выщелачивания.

Недостатками способа являются отсутствие схемы проведения рудоподготовки и способов дробления для получения материалов нужной фракции и качества, неопределенная конечная крупность руды для выщелачивания.

Наиболее близким аналогом является способ рудоподготовки окисленных и смешанных медных руд для выщелачивания, включающий уменьшение руды сухим дроблением до получения готовой фракции 2-6 мм, достаточной для избирательного раскрытия поверхности окисленных минералов для выщелачивания (SU 45572 В03В 07/00, опубл. 31.01.1936).

Недостатками способа являются отсутствие схемы дробления руды, определяющей затраты энергии на рудоподготовку, методов дробления, влияющих на эффективность последующего выщелачивания, методов определения конечной крупности руды, при которой избирательно раскрываются окисленные минералы меди для выщелачивания.

Технический результат заявленного способа заключается в повышении извлечения меди из дробленой руды при выщелачивании, снижении затрат электроэнергии на рудоподготовку, а также объемов циркулирующих потоков при рудоподготовке, объемов оборудования для дробления руды.

Указанный технический результат достигается следующим образом. Способ рудоподготовки окисленных и смешанных медных руд для выщелачивания, заключающийся в последовательном уменьшении крупности дроблением руды сухим способом в 4 стадии: до крупности минус 300-350 мм, до крупности минус 50-75 мм, до крупности минус 10-20 мм и до крупности, обеспечивающей раскрытие поверхности окисленных минералов меди не менее 50%, грохочении после каждой из первых трех стадий дробления с отсевом и направлением фракций готовой крупности последующей стадии в соответствующую стадию дробления или конечный продукт дробления, с осуществлением завершающей стадией дробления центробежно-ударным способом.

Кроме того, крупность конечной готовой фракции, достаточная для раскрытия поверхности окисленных минералов меди для выщелачивания, составляет минус 1-4 мм.

Достижение вышеуказанного технического результата с помощью вышеперечисленных признаков обеспечивается следующим образом.

Сухое дробление руды позволяет снизить расход воды и электроэнергии на рудоподготовку, размеры хвостохранилища и экономить серную кислоту для последующего выщелачивания.

Последовательное постадийное уменьшение исходной крупности руды (минус 1200 мм) с грохочением и отсевом фракций готовой крупности последующих стадий после первых трех стадий дробления позволяет быстрее, с меньшими затратами энергии и объемов оборудования, производить дробление руды за счет уменьшения циркулирующих потоков, снижения нагрузки на дробилки.

Крупность готовых фракций руды в первых трех стадиях дробления (минус 300-350 мм, минус 50-75 мм, минус 10-20 мм) определяется физико-химическими свойствами руды, характеристиками используемых дробилок.

Фракциями готовой крупности для первой стадии дробления являются минус 300-350 мм, для второй стадии дробления минус 50-75 мм, для третьей стадии дроблений минус 10-20 мм, для четвертой стадии дробления - в зависимости от раскрытия окисленных минералов меди минус 1-4 мм.

После первой стадии дробления грохочением выделяется готовая фракция второй стадии дробления крупности минус 50-75 мм, которая направляется сразу в третью стадию дробления. После второй стадии дробления грохочением выделяется готовая фракция третьей стадии дробления крупности минус 10-20 мм, которая направляется сразу в четвертую стадию дробления.

После третьей стадии дробления грохочением выделяется конечная готовая фракция дробления крупности минус 1-4 мм, которая направляется сразу на склад или бункер конечной продукции дробления, поступающей на выщелачивание.

В результате часть руды не подвергается дроблению в отдельных стадиях дробления, а через стадию сразу поступает на более низшую стадию.

Первые три стадии сухого дробления производятся с неоднократным возвратом крупных фракций на дробление для предотвращения прохождения крупных фракций на более мелкое дробление и работы дробилок в установленном режиме - определенной ширине щели.

Окисленные и смешанные медные руды имеют ряд благоприятных условий для проведения процесса выщелачивания рудных компонентов, таких как минеральный состав, повышенная скважность (пористость) минералов меди и железа, хорошая растворимость окисленных минералов меди и железа в слабых кислотах, что влияет на способ дробления и конечную крупность дробления для эффективного выщелачивания.

Выщелачивание рудных минералов многообразных окисленных фаз меди характеризуется прежде всего долей раскрытых рудных минералов и проводимостью раствора внутрь частиц руды, определяемых минеральным составом и скважностью рудных минералов и сростков.

Основная масса рудных минералов в окисленных и смешанных медных рудах присутствует в сростках. Первичные и вторичные сульфиды меди и магнетит повсеместно находятся в сростках с минералами зоны окисления - малахитом, брошантитом, гидроксидами железа. В связи с развитыми процессами окисления поверхность рудных минералов покрыта гидроксидами железа, малахитом и прочими вторичными минералами.

Характерной особенностью окисленных медных руд является повышенная степень скважности (пористости) сростков рудных минералов. Например, в медной руде Удоканского месторождения средняя скважность сростков окисленных минералов меди составляет 7%, сульфиды меди имеют скважность в среднем 8%, магнетит и гидроксиды железа имеют более высокую степень скважности от 14 до 16%.

Крупность руды минус 1,0-4,0 при степени раскрытия поверхности рудных минералов в дробленой руде около 50%, при закрывающих их минералах большей частью либо вторичными сульфидами меди, либо окисленными минералами меди и железа и в меньшей степени - породообразующими минералами, скважности 5-7% достаточна для проникновения раствора кислоты для выщелачивания окисленных минералов меди. Скважность минералов руды является их физической характеристикой.

Раскрытие минералов меди при дроблении определяется микроскопическим исследованием фракций дробленого материала.

Крупное, среднее и мелкое дробление может осуществляться в дробилках различных конструкций, обеспечивающих сухое дробление - щековых, конусных и центробежно-ударных и др. Додрабливание руды (тонкое дробление) до крупности минус 1-4 мм могут обеспечить дробилки конусно-инерционные (например, КИД) или центробежно-ударные (например, ДЦ), которые имеют требуемую ширину щели.

Применение центробежно-ударного способа дробления на последней стадии рудоподготовки определяется прежде всего повышением раскрываемости минералов в продукте дробления и преимуществами по удельным капитальным и эксплуатационным характеристикам по сравнению с конусно-инерционным дроблением, в том числе:

- повышенная селективность раскрытия минералов вследствие разрушения части сырья по ослабленным связям - по границам срастания минералов, трещинам, дислокациям;

- интенсивный способ дробления - незначительная продолжительность пребывания исходного материала в камере дробления;

- выход фракций требуемой крупности плавно регулируется изменением окружной скорости ускорителя ротора;

- высокая ремонтоспособность и простота обслуживания: время замены изнашиваемых деталей составляет менее 1 часа; эксплуатационные затраты по быстро изнашиваемым деталям невысоки и не превышают 0,8-1,0 рублей на тонну готовой продукции, (конусно-инерционные дробилки имеют очень низкую степень ремонтной пригодности);

- удельная установочная мощность привода составляет 1-1,5 кВт/ч на тонну производительности (по КИД от 2,8 до 4,2 кВт/ч);

- отсутствие в конструкции дробилки маслостанции (КИД и Вачтас комплектуются маслостанцией с объемом 1,8 т и ресурсом 600 часов);

- широкие возможности по используемой руде исходного питания, дроблению подвергается руда с влажностью до 8-15% (для КИД - не более 2%) и без ограничения на содержание в ней глины (для КИД - не более 2%).

Исследования показали, что после дробления смешанной и окисленной медной руды центробежно-ударным способом сернокислотное выщелачивание протекает более интенсивно, с большим извлечением меди, чем после дробления в щековой дробилке при прочих одинаковых условиях.

Примеры реализации способа.

Пример 1

Рудоподготовка пробы окисленной медной руды Удоканского месторождения (72% меди в окисленных минералах) для последующего сернокислотного выщелачивания.

Анализ текстурно-структурных свойств и состава руды определил высокую проводимость растворов в пробах: трещиноватость породы, жильный тип оруденения, развитие окисленных форм меди по трещинам, повышенная скважность гидроксидов железа, присутствие слоев гидрослюд, являющихся водопроводящими каналами. Крупность раскрытия более 53% поверхности минералов меди с учетом средней скважности окисленных минералов меди 7%, а минералов железа 14% составляет минус 4,0+0 мм.

Рудоподготовка включала последовательное постадийное уменьшение крупности руды в первых трех стадиях с использованием щековой дробилки и в 4-й стадии - центробежно-ударной дробилки. Дробление осуществлялось в 4 стадии: до крупности минус 350 мм, до крупности минус 75 мм, до крупности минус 20 мм, до крупности минус 4 мм, грохочение после первой стадии дробления с отсевом фракции крупности минус 75 мм и направление этой фракции в третью стадию дробления, грохочение после второй стадии дробления с отсевом фракции крупности минус 20 мм и направление этой фракции в четвертую стадию дробления, грохочение после третьей стадии дробления с отсевом фракции крупности минус 4 мм и направление этой фракции в бункер мелкодробленой руды для последующего выщелачивания.

Извлечение меди при выщелачивании руды, дробленой по данной схеме, крупностью минус 4 мм серной кислотой концентрацией 20 г/дм³ за 1 час на 10,2% выше, чем по схеме с дроблением на последней стадии в щековой дробилке.

Пример 2

Рудоподготовка пробы смешанной медной руды Удоканского месторождения (45,2% меди в окисленных минералах) для последующего сернокислотного выщелачивания.

Минералогический анализ показал, что крупность раскрытия более 50% поверхности минералов меди составляет минус 1,0 мм.

Рудоподготовка включала последовательное постадийное уменьшение крупности руды в первых трех стадиях с использованием щековой дробилки и в 4-й стадии - центробежно-ударной дробилки. Дробление осуществлялось в 4 стадии: до крупности минус 300 мм, до крупности минус 50 мм, до крупности минус 10 мм, до крупности минус 1 мм, грохочение после первой стадии дробления с отсевом фракции крупности минус 50 мм и направление этой фракции в третью стадию дробления, грохочение после второй стадии дробления с отсевом фракции крупности минус 10 мм и направление этой фракции в четвертую стадию дробления, грохочение после третьей стадии дробления с отсевом фракции крупности минус 1 мм и направление этой фракции в бункер мелкодробленой руды для последующего выщелачивания.

Извлечение меди при выщелачивании руды, дробленой по данной схеме, крупностью минус 1 мм серной кислотой концентрацией 24 г/дм³ за 1 час на 5,2% выше, чем по схеме с дроблением на последней стадии в щековой дробилке.