1М.М.Доспаев, 1А. Баешов, 2И.В.Фигуринене, 1Н.Ю. Лу, Д.М. Доспаев, 1Б.Б.Сыздыкова, 3K.С.Kaкенов, 3Г.А.Есенбаева
1Химико-металлургический институт им. Ж.Абишева
2Карагандинский государственный медицинский университет
3Карагандинский экономический университет
Причиной снижения технико-экономических показателей флотации является вовлечение в переработку окисленных, комплексных, бедных и тонковкрапленных труднообогатимых медных руд Жезказганского, Коунрадского, Актогайского, Бозшакольского месторождений состав которых в основном состоит из таких минералов меди как: хризоколла малахит, азурит, бирюза, халькосидерит, куприт и др. Эти минералы практически не поддаются методам флотационного обогащения, что существенно затрудняет процессы их обогащения традиционными способами.
К одним из наиболее перспективных методов подготовки труднообогатимых окисленных руд относится предварительная электрохимическая обработка руд позволяющая направленно переводить труднофлотируемые окисленные минералы меди в легкообогатимые сульфидные формы.
Для разработки таких высокоэффективных методов в Химико-металлургическом институте им. Ж. Абишева проведены исследования по разработке электрохимических методов сульфидирования таких руд. В основе этих методов лежат исследования, посвященные изучению электрохимического поведения меди, оксидов одновалентной и двухвалентной меди, карбоната меди (малахита), силиката меди (хризоколлы), сульфидов одновалентной и двухвалентной меди, халькопирита и др. в кислых, щелочных, нейтральных растворах, которые позволили установить механизмы образования этих соединений, способствовали определению закономерности перехода их из окисленной фазы в сульфидную. Результаты электрохимических работ привели к созданию принципиально новых методов подготовки труднообогатимых окисленных медных руд к флотационному обогащению.
Исследования по электрохимической обработке труднообогатимой окисленной отвальной медной руды проведены на пробе руды Жезказганского месторождения состава (масс.%): Cuобщ-1,2; Cuокис-0,96; Sобщ-0,16; Fe-1,46; Na2O-0,10; TiO2-0,21; SiO2-76,1; CaO-1,86; Al2O3-8,4; MgO-0,21. Здесь окисленные минералы представлены в основном хризоколлой, малахитом и азуритом.
Содержание класса
Сущность процесса заключается в том, что при катодной поляризации восстановление дисперсных окисленных минералов меди малахита, азурита и хризоколлы до элементной меди может происходить как через стадию восстановления Cu2+ (4), образовавшейся при частичном растворении этих минералов по реакции:
(малахит) CuCO3·Cu(OH)2 + 2H2SO4 → 2CuSO4 + H2CO3 + 2H2O, (1)
(азурит) 2CuCO3·Cu(OH)2 + 3H2SO4 → 3CuSO4 + 2H2CO3 + 2H2O, (2)
(хризоколла) CuSiO3 + H2SO4 → CuSO4 + H2SiO3 , (3)
Cu2+ + 2e → Cu0 , (4)
так и через соударение минералов о катод, т.е электронный разряд твердых частиц:
CuCO3·Cu(OH)2 + 4e + 4H+ → 2Cu0 + H2CO3 + 2H2O, E0 = +0,508В (5)
2CuCO3·Cu(OH)2 + 6e + 6H+ → 3Cu0 + 2H2CO3 + 2H2O, E0 = +0,50В (6)
CuSiO3 + 2e + 2H+ → Cu0 + H2SiO3. E0 = +0,339В (7)
Затем свежеобразованная очень активная медь вступает в реакцию с введенной в качестве сульфидизатора элементной серой вследствие химического сродства образует легкофлотируемый сульфид меди(I):
2Cu0 + S0 ® Cu2S (8)
В оптимальных условиях прирост извлечения меди во флотоконцентрат составляет 20-30%. Метод электрохимического сульфидирования апробирован и испытан в институте «МЕХАНОБР» (г. Санкт-Петербург) в укрупненно-лабораторном масштабе на пробе 3ПП, 5ПП руды Удоканского месторождения. По результатам испытаний в Кольском отделении «СКБ МЕХАНОБР» (Мурманская область г. Апатиты) спроектирован аппарат пульпоподготовки и специальный электролизер объемом 3м3.
Таким образом, нами впервые предложен способ электрохимического сульфидирования окисленных медных руд с использованием в качестве сульфидизаторов - сульфита натрия и элементной серы. Определены оптимальные параметры процесса, обеспечивающие повышение извлечения меди относительно прямой флотации на 25-30%.
Методом многофакторного математического планирования эксперимента изучено влияние плотности тока, концентрации серной кислоты, сульфидизатора – серы, температуры электролита, продолжительности электролиза на степень извлечения меди во флотоконцентрат. Получена математическая модель извлечения меди и рассчитана номограмма, из которой следует, что заданную достаточно высокую степень извлечения меди ³ 95,0 % можно достичь в интервале плотностей тока 25-150 А/м2, с добавлением сульфидизаторов сульфита натрия и элементной серы и продолжительности 60-120 минут. Изучены кинетические параметры процесса, установлено, что процесс формирования протекает в диффузионном режиме.