Окислені мідні руди належать до складних об’єктів збагачення. Їх переробка часто потребує комбінованих технологічних схем, оскільки мідьвмісні мінерали можуть мати різні фізико-хімічні властивості, різну крупність вкраплення і складний зв’язок з мінералами породи.

У більшості випадків мідні руди збагачують флотаційними методами. Флотація дозволяє отримувати мідні концентрати, але потребує реагентів, води, спеціальної підготовки пульпи і контролю хвостового господарства.

Для окремих родовищ і виробничих умов застосування мокрих методів може бути ускладненим. У таких випадках практичний інтерес становлять сухі методи збагачення, зокрема суха магнітна сепарація.

Об’єкт досліджень

Лабораторні дослідження проводилися на пробі окисленої мідної руди з родовищ Мідного поясу Африки.

Мідний пояс Африки охоплює рудні райони Демократичної Республіки Конго і Замбії. У цьому регіоні зосереджена значна кількість стратиформних міднорудних об’єктів, частина яких представлена окисленими рудами.

Для таких руд важливим є вибір технології, яка дозволяє ефективно вилучати мідьвмісні мінерали і одночасно враховує місцеві виробничі обмеження: доступність води, складність реагентного господарства, екологічні вимоги та умови експлуатації обладнання.

Задача досліджень

Основною задачею досліджень було визначити можливість сухого збагачення окисленої мідної руди методом магнітної сепарації.

Вимога замовника полягала у застосуванні саме сухої технології, оскільки реалізація мокрої схеми в конкретних умовах була ускладнена.

Цільовим показником було отримання мідного концентрату з вмістом міді не менше 30 %. Такий показник мав підтвердити принципову придатність сухої магнітної сепарації для попереднього або основного збагачення досліджуваної руди.

Чому розглядалася суха магнітна сепарація

Суха магнітна сепарація розглядалася як альтернатива або доповнення до традиційних методів переробки мідних руд.

Перевага сухого процесу полягає у відсутності водного середовища, реагентів флотації і складної системи оборотного водопостачання. Це може бути важливим для віддалених родовищ, підприємств з обмеженим водозабезпеченням або об’єктів, де необхідно зменшити екологічне навантаження.

Магнітний метод може бути ефективним тоді, коли мідьвмісні мінерали або супутні мінеральні асоціації мають відмінності за магнітною сприйнятливістю. У такому випадку розділення можна виконувати не хімічним, а фізичним методом.

Підготовка проби та магнітний аналіз

Перед проведенням магнітного аналізу проба окисленої мідної руди була попередньо обесшламлена за класом −0,063 мм.

Це необхідно для стабілізації сухої сепарації, оскільки тонкі шлами погіршують сипкість матеріалу, ускладнюють розділення зерен і можуть механічно забруднювати продукти сепарації.

Після обесшламлення матеріал досліджували на бар’єрному магнітному сепараторі «Туркенич». Мета магнітного аналізу — визначити, як мідьвмісні, залізовмісні та породні мінерали розподіляються між продуктами при зміні індукції магнітного поля.

Мінеральний склад проби

Основним мідьвмісним мінералом у досліджуваній пробі був малахіт. Також у пробі були присутні куприт, аурихальцит, хризокола і самородна мідь.

Серед залізовмісних мінералів відзначалися магнетит, гематит і гідрооксиди заліза. Породна частина була представлена переважно кварцом, кальцитом, баритом та аморфною речовиною.

Особливість цієї руди полягає в тому, що малахіт і хризокола мають слабомагнітні властивості. Тому їх можна вилучати в магнітний продукт у полі достатньої інтенсивності, тоді як частина породних мінералів залишається у немагнітній фракції.

Схема магнітного розділення

За результатами магнітного аналізу була запропонована схема сухого магнітного збагачення, яка включала три основні технологічні операції.

Перша операція — обесшламлення матеріалу за класом −0,063 мм. На цьому етапі з процесу вилучали тонкий клас, який погіршує умови сухого розділення.

Друга операція — скальпувальна магнітна сепарація при зниженій індукції магнітного поля. Її задача — вилучити залізовмісні мінерали з високою питомою магнітною сприйнятливістю.

Третя операція — виділення малахіту на бар’єрному магнітному сепараторі при індукції магнітного поля 1,1 Тл.

Запропонована схема збагачення:

вихідна руда −1,0 мм;

обесшламлення за класом −0,063 мм;

виділення сильномагнітної фракції у скальпувальному режимі;

виділення слабомагнітної мідьвмісної фракції на бар’єрному сепараторі;

одержання немагнітної фракції з пониженим вмістом міді.

Продукти розділення

У результаті сухого магнітного розділення були отримані чотири основні продукти:

шлами класу −0,063 мм;

сильномагнітна фракція;

слабомагнітна мідьвмісна фракція;

немагнітна фракція.

Сильномагнітна фракція містила підвищену кількість залізовмісних мінералів і вилучалася перед основною операцією виділення малахіту.

Слабомагнітна фракція була основним мідним концентратом. Саме в ній концентрувалася основна частина малахіту та інших мідьвмісних компонентів.

Немагнітна фракція містила переважно породні мінерали і характеризувалася значно нижчим вмістом міді.

Результати хімічного аналізу

Усі продукти сухого магнітного розділення були піддані хімічному аналізу.

Результати аналізу показали істотне перерозподілення міді між продуктами сепарації. Основна частина міді перейшла у слабомагнітну фракцію, яка була прийнята як мідний концентрат.

Сильномагнітна фракція містила підвищену кількість заліза і вилучалася перед основним виділенням мідьвмісної фракції. Немагнітна фракція характеризувалася низьким вмістом міді і була віднесена до хвостового продукту.

Основні результати сухого магнітного збагачення:

кількість шламів класу −0,063 мм — 18,2 %;

вміст міді у шламах — 11,3 %;

вміст міді у сильномагнітній фракції — 13,2 %;

вихід слабомагнітної мідьвмісної фракції — 29,3 %;

вміст міді у слабомагнітній фракції — 36,7 %;

вилучення міді у слабомагнітну фракцію — 68,8 %;

вихід немагнітної фракції — 37,1 %;

вміст міді у немагнітній фракції — 2,1 %.

Мідний концентрат

Слабомагнітна фракція була основним цільовим продуктом досліджень.

Її вихід становив 29,3 % від вихідного матеріалу. Вміст міді у цьому продукті досягав 36,7 %, що перевищувало початкову вимогу замовника — отримати концентрат з вмістом міді не менше 30 %.

Вилучення міді у слабомагнітну фракцію становило 68,8 %. Це підтвердило принципову можливість сухого магнітного збагачення досліджуваної окисленої мідної руди.

Немагнітна фракція

Немагнітна фракція мала вихід 37,1 % і містила 2,1 % міді.

Низький вміст міді у цьому продукті показує, що значна частина породних мінералів була виведена з процесу без переходу у мідний концентрат.

Основними компонентами немагнітної фракції були породні мінерали, зокрема кварц та інші слабкоцінні компоненти. Це підтверджує можливість використання сухої магнітної сепарації не тільки для вилучення мідьвмісної фракції, але й для ефективного відділення частини пустої породи.

Кобальт у продуктах розділення

Окремо у роботі відзначено перерозподіл кобальту між продуктами розділення.

У шламах класу −0,063 мм вміст кобальту становив 1,6 %. У сильномагнітній фракції — 2,4 %. У слабомагнітній мідьвмісній фракції — 1,8 %. У немагнітній фракції вміст кобальту знижувався до 0,3 %.

Ці дані показують, що суха магнітна сепарація впливала не тільки на розподіл міді, але й на поведінку супутніх компонентів.

Схема ланцюга апаратів

Для реалізації запропонованої технології була розроблена схема ланцюга апаратів сухого магнітного збагачення окисленої мідної руди.

Схема передбачає підготовку вихідного матеріалу, його дроблення, подрібнення, контрольне грохочення, виділення сильномагнітної фракції і подальше вилучення слабомагнітної мідьвмісної фракції на бар’єрному магнітному сепараторі.

Така побудова схеми дозволяє послідовно підготувати матеріал до сухої сепарації, вилучити залізовмісні мінерали в скальпувальному режимі та сконцентрувати мідьвмісні слабомагнітні мінерали в окремий продукт.

До складу запропонованої схеми входять:

накопичувальний бункер вихідної руди;

віброживильник;

щокова дробарка;

віброгрохоти;

стрічкові конвеєри;

центробіжний млин;

система знепилення;

елеватор;

барабанні магнітні сепаратори з індукцією магнітного поля до 0,7 Тл;

бар’єрний магнітний сепаратор «Туркенич»;

склад готового концентрату.

Технологічне значення результатів

Отримані результати показали, що суха магнітна сепарація може бути використана для збагачення окремих типів окислених мідних руд.

Головний практичний результат — можливість отримання мідного концентрату з вмістом міді 36,7 % при вилученні 68,8 %. Це перевищує початкову вимогу отримати концентрат з вмістом міді не менше 30 %.

Технологія не потребує флотаційних реагентів і водного середовища. Тому вона може бути цікавою для родовищ, де мокре збагачення ускладнене або економічно небажане.

Водночас результати досліджень слід розглядати як лабораторне підтвердження принципової можливості процесу. Для переходу до промислового застосування необхідні додаткові дослідження з уточненням оптимальної крупності розкриття мідьвмісних мінералів і технологічних показників бар’єрного сепаратора.

Висновки

Лабораторні дослідження підтвердили можливість сухого магнітного збагачення окисленої мідної руди з родовищ Мідного поясу Африки.

Після обесшламлення за класом −0,063 мм і послідовної магнітної сепарації було отримано слабомагнітну мідьвмісну фракцію з вмістом міді 36,7 %.

Вихід цієї фракції становив 29,3 %, а вилучення міді — 68,8 %. Немагнітна фракція мала значно нижчий вміст міді — 2,1 %, що підтверджує ефективне відділення частини пустої породи.

Схема збагачення включає скальпувальне вилучення сильномагнітних залізовмісних мінералів і подальше виділення мідьвмісної слабомагнітної фракції на бар’єрному магнітному сепараторі «Туркенич».

Для уточнення промислових параметрів процесу необхідно провести додаткові дослідження з визначення класу крупності, при якому відбувається розкриття мідьвмісних мінералів, а також з оцінкою технологічних показників сепаратора в безперервному режимі.

Джерело

Підготовлено за матеріалами статті:

Рудицкий А. В., Левченко К. А., Богданов В. М., Дементьев В. В., Шатова Л. А. Технология сухого магнитного обогащения окисленных медных руд // Збагачення корисних копалин: наук.-техн. зб. — 2014. — Вип. 58(99)-59(100).

Розділ: Магнітна і електрична сепарація.