Медные руды

Алан-э-Дейл       20.10.2022 г.

Комбинированные схемы с предварительным кислотным выщелачиванием меди

Комбинированные схемы с предварительным кислотным выщелачиванием меди широко применяются в следующих случаях:

  • переработка труднообогатимых руд, в которых медь представлена в основном «связанной» медью, в виде хризоколлы, фосфатов и алюмосиликатов меди, а также медью, связанной с гидроксидами железа и марганца или пропитывающей пустую породу, когда флотация не обеспечивает удовлетворительного ее извлечения;
  • наличие в рудах минералов породы, исключающих возможность селективного отделения их от медных минералов, или растворимых минералов меди, не позволяющих без значительного усложнения технологической схемы получать приемлемые показатели обогащения;
  • вовлечение в эксплуатацию бедных или забалансовых руд, вскрышных пород и хвостовых отвалов, сложный вещественный состав которых и низкое содержание меди делают практически невозможным применение для их переработки традиционных схем и процессов обогащения.

Предварительное кислотное выщелачивание во всех этих случаях обеспечивает вполне удовлетворительное извлечение меди в раствор, если исходная руда или материал не содержат значительных количеств карбонатных и других кислоторастворимых минералов породы. Основным: растворителем при  выщелачивании окисленных медных минералов является серная кислота (1,5-15 кг/кг меди). Выщелачивание осуществляется подземным, кучным или чановым способами.

Для выделения меди из растворов выщелачивания при переработке окисленных и смешанных руд по комбинированным схемам используют: электролиз; цементацию железом; осаждение известью в виде гидроксида меди или сернистым натрием в виде сульфидов меди; сорбцию на твердых ионообменных смолах; жидкостную экстракцию с последующим электролитическим осаждением меди. Наиболее часто в настоящее время применяют цементацию железом и жидкостную экстракцию с последующим электролизом меди.

Рис. 3.2. Технологическая схема переработки руд на медном комбинате «Лейкшор»

Примером комплексного использования сырья при одновременной переработке сульфидных и окисленных руд на предприятии является технология, принятая, например, на комбинате «Лейкшор» (рис. 3.2).

Технология извлечения металла

Для отделения породы, не содержащей ценный компонент, используют метод флотации. Только незначительное количество сырья, содержащего медь в повышенной концентрации, подвергается непосредственной плавке. Выплавка металла предполагает сложный процесс, включающий такие операции:

  • обжиг;
  • плавка;
  • конвертирование;
  • рафинирование огневое и электролитическое.

Плавка сырья.

В процессе обжига сырья содержащиеся в нем сульфиды и примеси превращаются в оксиды (пирит превращается в оксид железа). Газы, выделяющиеся при обжиге, содержат оксид серы и используются для производства кислоты.

Оксиды металлов, образованные в результате влияния температурного градиента на породу, при обжиге отделяются в виде шлака. Жидкий продукт, полученный при переплавке, подвергается конвертированию.

Из черновой меди извлекают ценные компоненты и удаляют вредные примеси путем огневого рафинирования и другие металлы путем насыщения жидкой смеси кислородом с последующим разливом в формы. Отливки используются в качестве анода для электролитического способа очистки меди.

Сырье, в котором находятся медь и никель, подвергается обогащению по схеме выборочной флотации с целью получения концентрата металлов. Железомедные руды подвергаются магнитной сепарации.

Руды медистых песчаников и сланцев, жильных пород и самородного металла перерабатываются с целью извлечения медного концентрата. Обогащение производится гравитационным способом.

Метод флотации применяется для смешанных и окисленных руд, но чаще используется химический способ и бактериальное выщелачивание.

Высокое содержание меди характерно для концентратов, извлеченных из халькозина и борнита, а низкое — для халькопирита.

Обогащение руды с незначительным содержанием меди могут проводить гидрометаллургическим способом, состоящим в выщелачивании меди серной кислотой. Из полученного в результате процесса раствора выделяют медь и сопутствующие металлы, в том числе драгоценные.

Гидрометаллургическая добыча

Сульфидные руды

Вторичные сульфиды, образующиеся при вторичном обогащении гипергеном , устойчивы ( огнеупорны ) к серному выщелачиванию

Эти руды представляют собой смесь минералов карбоната, сульфата, фосфата и оксида меди, а также вторичных сульфидных минералов, преимущественно халькоцита, но другие минералы, такие как дигенит, могут иметь важное значение в некоторых месторождениях.. Гипергенные руды, богатые сульфидами, можно концентрировать с помощью пенной флотации

Типичный концентрат халькоцита может содержать от 37% до 40% меди в сульфиде, что делает их плавление относительно дешевыми по сравнению с концентратами халькопирита.

Гипергенные руды, богатые сульфидами, можно концентрировать с помощью пенной флотации. Типичный концентрат халькоцита может содержать от 37% до 40% меди в сульфиде, что делает их плавление относительно дешевыми по сравнению с концентратами халькопирита.

Некоторые отложения супергенных сульфидов можно выщелачивать с использованием процесса бактериального окислительного кучного выщелачивания для окисления сульфидов до серной кислоты, который также позволяет одновременно выщелачивать серной кислотой с получением раствора сульфата меди . Как и в случае с оксидными рудами, для извлечения меди из насыщенного выщелачивающего раствора используются технологии экстракции растворителем и электрохимического извлечения .

Сверхгенные сульфидные руды, богатые самородными минералами меди, трудно поддаются обработке сернокислотным выщелачиванием во всех возможных временных масштабах, а плотные частицы металла не вступают в реакцию со средой пенной флотации. Обычно, если самородная медь составляет незначительную часть супергенного профиля, она не будет извлечена и будет отправлена ​​в хвосты . При достаточном обогащении самородные рудные тела меди могут быть обработаны для извлечения содержащейся меди с помощью контура гравитационного разделения , в котором плотность металла используется для выделения его из более легких силикатных минералов. Часто важен характер пустой породы, поскольку богатые глиной самородные медные руды трудно отделить.

Оксидные руды

Окисленные медные рудные тела можно обрабатывать с помощью нескольких процессов, с использованием гидрометаллургических процессов, используемых для обработки оксидных руд, в которых преобладают минералы карбоната меди, такие как азурит и малахит , и другие растворимые минералы, такие как силикаты, такие как хризоколла , или сульфаты, такие как атакамит, и так далее.

Такие оксидные руды обычно выщелачиваются серной кислотой , обычно в процессе кучного или отвального выщелачивания, чтобы высвободить медные минералы в раствор серной кислоты, насыщенный сульфатом меди в растворе. Из раствора сульфата меди (насыщенный выщелачивающий раствор) затем удаляют медь на установке экстракции и электролитического извлечения растворителем ( SX-EW ), а серную кислоту с перемычкой (очищенную) рециркулируют обратно в отвалы. Альтернативно, медь может быть осаждена из насыщенного раствора путем контактирования ее с железным ломом; процесс, называемый цементацией . Цементная медь обычно менее чистая, чем медь SX-EW. Обычно серная кислота используется в качестве выщелачивающего вещества для оксида меди, хотя можно использовать воду, особенно для руд, богатых ультрарастворимыми сульфатными минералами.

Как правило, пенная флотация не используется для концентрирования оксидных руд меди, поскольку оксидные минералы не реагируют на химические вещества или процессы пенной флотации (т. Е. Они не связываются с химическими веществами на основе керосина). Оксидные руды меди иногда обрабатывают посредством пенной флотации путем сульфидирования оксидных минералов определенными химическими веществами, которые вступают в реакцию с частицами оксидных минералов с образованием тонкой извести сульфида (обычно халькоцита), которая затем может быть активирована установкой пенной флотации.

Области применения

В процессе плавления латунных сплавов применяют цинковый лом в равных соотношениях с медью. Использование сплава характеризуется его видами:

  1. Подверженные деформации. Содержание цинка в таком сплаве не превышает 10%. Он называется томпак. Благодаря такому составу повышается пластичность, а также эффект скольжения по металлическим поверхностям. Не подвергается коррозии, можно сваривать со стальными изделиями, по цвету напоминает золото.
  2. Литейные. Содержат медь в количестве от 50% до 80%, устойчив к действию коррозии, не изменяет свою структуру при трении об металлические поверхности, в результате повышения прочности и снижения хрупкости. При плавлении может принимать разнообразные формы.
  3. При добавлении свинца получают автоматные сплавы. Обрабатывается стальными резцами на специальных станках с высокой скоростью вращения заготовки.

Медно-цинковый сплав используют для изготовления:

  • частей механизмов промышленного оборудования, а также систем теплообмена;
  • штампованных элементов корабельной техники, в автомобилестроении, строительстве самолетов, а также при изготовлении часовых механизмов.
  • декорирования интерьера, бижутерии;
  • сантехнических изделий, которые не подвергаются действию высоких температур.
  • крепежных материалов, саморезов, шурупов;
  • тепловых приборов;
  • церковных принадлежностей;
  • корпусов компасов;
  • ювелирных подделок, похожих на золотые изделия.

Изделия из сплава меди с цинком

Минеральный состав и технологические особенности медно-никелевых руд

Сульфидные медно-никелевые руды являются источником не только никеля и меди, но и серы, золота, серебра, кобальта, палладия, платины, селена, теллура и других редких и рассеянных элементов, тесно связанных с сульфидами основных металлов, иногда с породой. Сульфиды никеля в них представлены основным промышленным никелевым минералом — пентландитом, миллеритом и никеленосным пирротином, имеющим магнитную (моноклинный пирротин) и немагнитную (гексагональный пирротин) разновидности; сульфиды меди — халькопиритом и его разновидностями кубической модификации. Нерудная часть состоит преимущественно из оливина, пироксена, плагиоклазов и вторичных образующихся при их окислении минералов: серпентина, талька, серицита, хлорита, слюд, а также глинистого вещества.

Вследствие тонкой вкрапленности сульфидов как в сплошных, так и вкрапленных рудах основным способом обогащения медно-никелевых руд является флотация, в процессе которой могут получать медные, никелевые, пирротиновые и медно-никелевые концентраты. Окисленные силикатные руды — гарниеритовые и особенно латеритовые — непосредственной переработке методами обогащения не поддаются и требуют разработки комбинированных схем, предусматривающих предварительную пиро- или гидрометаллургическую обработку руды перед операциями обогащения.

Из каких руд получают медь

Интересно! Медь очень редко встречается в природе в виде самородков. На сегодняшний день самой крупной такой находкой считается самородок, обнаруженный в Северной Америке на территории США массой 420 тонн.

Существует почти 250 видов меди, но из них всего 20 видов используются в промышленности. Самые распространенные из них:

Халькозин

Соединение минералов с содержанием серы (20%) и меди (80%). Носит название «медный блеск» из-за своего характерного металлического блеска. Руда имеет плотную или зернистую структуру черного или серого оттенка.

Халькопирит

Металл имеет гидротермальное происхождение, встречается в скарнах и грейзенах. Чаще всего входит в состав полиметаллической руды вместе с галенитом и сфалеритом.

Борнит

Распространенный в природе минерал класса сульфидов, один из главных элементов медных руд. Имеет характерный синевато-пурпурный оттенок. Содержит в себе медь (63,33%), железо (11,12%), серу (25,55%) и примеси серебра. Встречается в виде плотных мелкозернистых масс.

Комбинированные схемы переработки окисленных никелевых руд

Комбинированные схемы переработки окисленных никелевых руд, включающие сегрегационный обжиг («процесс сегрегации»), используются при переработке «упорных» окисленных низкожелезистых гарниеритовых (с содержанием железа до 10 %) и высокожелезистых латеритовых (с содержанием железа до 45 %) руд. Сущностью его является восстановление никеля до металлических частиц крупностью 40— 120 мкм в процессе обжига измельченной (обычно до -0,3 мм) руды при температуре 900— 1100 °С в течение 1— 2 ч в присутствии хлористого кальция (3—10 % по массе) и твердого углеродсодержащего восстановителя (1—5 % по массе). Извлечение частиц восстановленного до металла никеля в никелевые или ферроникелевые концентраты после охлаждения и измельчения огарка до 50— 100 мкм осуществляется методами магнитной сепарации (поскольку металлический никель ферромагнитен), флотации или их сочетанием. Для комплексной переработки латеритовых руд месторождения «Хомонхоф», содержащих 0,86 % никеля, 46,48 % железа, 0,31 % кобальта и 3,56 % хрома, фирмой «Фудаи Сейтецу» (Япония) предложена технологическая схема (рис. 3.7), позволяющая получать богатый никелевый концентрат (52 % никеля), железосодержащий никелевый концентрат (12,9 % никеля), хромовый и магнетнтовый концентраты, содержащие соответственно более 30 % хрома и 60 % железа.

Месторождения медных руд в мире

Медный карьер Чукикамата в Чили

Медный карьер Чино в США

Уникальные месторождения имеют запасы более 5 млн т меди (Эль-Теньенте, Чукикамата в Чили и др.), очень большие — 1-5 млн т, средние — 0,2-1 млн т и мелкие — менее 0,2 млн т меди. Богатые руды содержат Cu 2,5-3%, рядовые — 1-2,5% и бедные — меньше 0,5%.

Среди промышленных месторождений меди выделяются: магматические, карбонатитовые, скарновые, плутоногенные гидротермальные, вулканогенные гидротермальные, колчеданные и стратиформные типы.

Магматические месторождения представлены сульфидными медно-никелевыми рудами и медно-ванадиевыми комплексными рудами, из которых, кроме меди (содержание 1-2%) и никеля, добывают также кобальт, золото, платину и рассеянные элементы. Нерудные минералы представлены главным образом плагиоклазом и пироксеном.

К таким месторождениям относятся в России: Печенга, Аллареченское, Мончегорское (Кольский полуостров); Талнах, Октябрьское, Норильск (Красноярский край); в Финляндии — Пори; Швеции — Клевая; Канаде — Садбери, Томпсон; США — Стиллуотер и в ЮАР — Бушвельд, Инсизва.

К группе вулканогенных гидротермальных месторождений относятся редкие проявления формаций самородной меди (месторождения озера Верхнего, США). Такие рудопроявления известны в Азербайджане, на Урале, Кольском полуострове, в Казахстане и Горной Шории. Медные и медно-цинковые колчеданные месторождения известны на Урале (Гай, Сибай), в Мугоджарах (Приорское), на Кавказе (Уруп, Кафан), в Турции (Эрганы), на Кипре (Скуршо-Тисса), в Болгарии (Радка), Испании (Рио-Тинто), Норвегии (Леккон), Швеции (Болиден), США (Юнайтед Верде), Канаде (Кидд-Крик), Японии (Бесси) и др. Руды сложены сульфидами железа (на 80-90%) и содержащих S до 40%, Cu 3-5%, Zn 2-4%. Попутно изымают Cd, Se и Te.

Карбонатитовые медные руды очень редки, в них кроме меди содержится магнетит, а породы представлены карбонатами, оливином, апатитом. Представителем карбонатитовых руд является месторождение Палабор (ЮАР). Месторождение комплексное, содержит медь (в среднем 0,68%), железо и фосфатное сырье. Запасы меди оцениваются в 1,5 млн т.

Скарновые месторождения меди — комплексные, в них присутствуют молибден, кобальт, висмут, селен, теллур, железо, свинец, сурьма, мышьяк, никель, олово, вольфрам. Сульфидные минералы в этих рудах имеют неравномерные вкрапления или ассоциированные с эпидотом, кварцем, кальцитом. Эти месторождения известны в Казахстане (Саяк), РФ — на Урале (Турьинская группа), в Западной Сибири (Юлия), США (Клифтон, Бисби), Мексике (Долорес) и др. Содержание меди в них высокое, но неравномерное (1-10%, в среднем 1,5-3%). Руды, кроме меди, содержат Mo, Au, Hg, Co, Bi, Se, Te.

Среди плутогенных гидротермальных месторождений выделяются медно-порфировые и жильные. К первым относятся месторождения крупных скоплений небогатых медных или молибден-медных прожилково-вкрапленных руд штокверкового типа в порфировых интрузиях. Они известны в Казахстане (Коунрад), Узбекистане (Кальмакир), Закавказье (Каджаран), на территории стран бывшей Югославии (Медет, Асарел), Чили (Эль-Теньенте), Перу (Токепала), Панаме (Сьерра-Колорада), США (Бингем-Каньон, Моренси, Мануэль), Канаде (Вэлли-Коппер) и др. Среднее содержание меди в первичных рудах 0,2-0,7%, в зоне повторного обогащения он увеличивается до 1-1,5%. Попутно добывается Мо (0,005-1,05%), Se, Te и Re. Жильные месторождения распространены, но крупные объекты встречаются редко. К ним относятся Чатыркульское и Жайсанское (Казахстан), Рсен и Вирли Бряг (Болгария), Бьютт, Магма (США), Матаамбре и Эль-Кобре (Куба). Рудные жилы при мощности 0,3-10 м. прослеживаются на глубину до 500-600 м. и в длину до 10 км. Содержание меди достигает 4-5%. Попутно добываемые благородные и рассеянные металлы.

К гидротермальным месторождениям относят медно-порфировые, кварц-сульфидные месторождения и месторождения самородной меди.

Переработка — окисленная никелевая руда

Переработка окисленных никелевых руд сухим путем состоит из операций рудной плавки для перевода пустой породы в шлак и переплавки ценных составляющих руды, отделенных рудно-й плавкой от пустой породы, в восстановительной среде на ферроникель или плавки их с серосодержащими добавками в шахг-кых печах на штейн — сплав сульфидов никеля и железа.

Переработка окисленных никелевых руд может производиться не только в шахтных печах, но и другими способами. В ряде зарубежных стран плавку руды ведут в электропечах. В этом случае получают или штейн, который затем перерабатывают обычными способами, или ферроникель, который идет для производства хромоникелевых сталей.

Состав продуктов обогащения медио-иикелевых руд.

Переработка окисленных никелевых руд заканчивается получением, как правило, так называемого огневого никеля, отправляемого потребителю без дополнительного рафининирования. Никель в этом случае очищается от небольшого числа примесей ( Fe, Qo, Cu, S) в течение всей многостадийной технологии. Этот никель по ГОСТ 849 — 70 отвечает маркам Н-3 и Н-4. Технологическая схема переработки сульфидных медно-никелевых руд заканчивается обязательным рафинированием чернового ( огневого) никеля.

Переработка окисленных никелевых руд на ферроникель электротермическим способом в промышленном масштабе осуществлена в СССР, Новой Каледонии, США, Японии и Бразилии. В Советском Союзе по такой технологии работает Побужский никелевый завод.

Переработка окисленных никелевых руд несколько проще и заканчивается получением, как правило, так называемого огневого никеля, отправляемого потребителю ( в основном в черную металлургию) без дополнительного рафинирования. Никель в этом случае очищают от некоторых примесей ( Fe, Си, Со и S) в течение всей многостадийной технологии.

Технология переработки окисленных никелевых руд см. рис. 10.15, а) характеризуется сложностью, высоким расходом дорогостоящего и дефицитного кокса, высокими потерями никеля и особенно кобальта. Упрощение технологической схемы, сокращение энергетических затрат и повышенное извлечение никеля с попутным извлечением большей части железа достигается при плавке окисленных никелевых руд на ферроникель.

При переработке окисленных никелевых руд при конвертировании на файнштейн кобальт концентрируется в конвертерных шлаках. Конвертерные шлаки затем обедняют в отапливаемых конвертерах. В результате этой операции получают кобальтовую массу, содержащую обычно около 5 % кобальта, 30 % никеля.

При переработке окисленных никелевых руд концентрации пыли в момент выгрузки и загрузки шаровых мельниц, при загрузке многоподовых и трубчатых печей могут значительно превышать ПДК. Пыль отличается высокой дисперсностью и содержит до 81 — 84 % частиц размером до 1 мкм.

Шахтная печь для плавки окисленных никелевых руд.

Производительность машин при переработке окисленных никелевых руд составляет по спеку 18 — 25 т / м2 площади ленты в сутки. Газы, несущие 0 2 — 0 3 г / м3 пыли, очищают в циклонах.

К наиболее распространенным способам переработки окисленных никелевых руд относят плавку на штейн, которая основана на различии сродства железа и никеля к кислороду и сере. Никель путем сульфидирования полностью переводится в штейн, а основная масса железа удаляется со шлаком. Необходимо отметить, что окисленные руды не содержат серы, поэтому при их переработке серу вводят, добавляя при этом дешевый гипс, не дающий железистых шлаков. Гипс, восстанавливаясь до сульфида кальция, способствует сульфидированию железа и никеля.

Устранение большинства недостатков традиционной технологии переработки окисленных никелевых руд достигается при их переработке на ферроникель — сплав железа с никелем, в который переходит и кобальт. Этот способ в последние годы получает все большее распространение и относится к восстановительным процессам.

При плавке на ферроникель достигается значительное упрощение технологической схемы переработки окисленных никелевых руд, существенное повышение извлечения никеля и кобальта, улучшение использования вещественного состава руды, а также экономия топлива.

Основным оборудованием пирометаллургических переделов являются печи различного назначения, дробильно-тюмольные агрегаты, агломерационные машины, конверторы и др. Так, в процессе переработки окисленных никелевых руд происходит подготовка руды путем брикетирования или спекания, сульфи-дирующая плавка на штейн в шахтных печах, бессемерование до файнштейна в конверторах, обжиг файнштейна в многоподовых и трубчатых печах, восстановление до металлического никеля в электропечах.

Способы добычи минерала

В зависимости от глубины залегания, руда добывается открытым или закрытым методом. Существуют стандарты, которые определяют целесообразность глубины выработки слоев грунта, применение технологий, снижающих их затратность.

Технология работ включает следующее:

  • применение самоходной техники;
  • производство непосредственно извлечения руды;
  • заполнение материалами образовавшиеся пустоты, чтобы сделать дальнейшие работы безопасными.

При открытом способе ископаемые выбираются слоями, это обеспечивает их наиболее полное использование. Для карьеров большой глубины подойдет технология циклично-поточных работ, это зависит от особенностей залегания слоев.

Отрицательные последствия добычи полезных ископаемых

При залегании пластов на глубине от 500 до 1000 м и глубже, удобен закрытый способ добычи меди. Для этого необходимы вибрационные механизмы, производится сплошная выемка породы и доставка ее на поверхность. Образовавшиеся под землей пустоты заполняют, для этого применяют футерованные резиной или базальтовой смолой трубы.

Промышленность по переработке полезных ископаемых экономически выгодно располагать в непосредственной близости к местам их добычи. Здесь же необходимо строить заводы по утилизации отходов после переработки. Это может способствовать выделению различных полезных продуктов. К примеру, переработка сернистого газа позволяет получить полезные удобрения с содержанием серы.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.