تكنولوجيا الاستفادة من خام النحاس
تتم معالجة الخامات التي يكون النحاس المعدن الرئيسي فيها بنسبة 90-95% بطريقة التعويم، ويخضع 5-10% فقط من الخامات للمعالجة المعدنية أو طرق الإثراء الأخرى.
التعويم (تعويم فرنسي، من flotter - يطفو على سطح الماء) هو وسيلة للتخصيب تعتمد على الاختلاف في الخواص الفيزيائية والكيميائية لسطح المواد، وقدرتها على التبلل بالماء. بعض المعادن (الكارهة للماء) في حالة مطحونة بشكل ناعم في وسط مائي لا تبلل بالماء، وتلتصق بفقاعات الهواء التي تدخل الماء وتطفو معها إلى السطح، أما المعادن الأخرى (المحبة للماء) فتبلل بالماء، ولا تلتصق فقاعات الهواء وتبقى في حجم اللب.
من بين مائة وسبعين معدنًا معروفًا حاليًا يحتوي على النحاس، يتم استخدام حوالي سبعة عشر على نطاق صناعي (الجدول 1). تقريبا جميع الخامات المحتوية على النحاس، وكذلك الخامات المتعددة المعادن، تحتوي على كبريتيد الحديد (الجدول 2).
الجدول 1. خصائص المواد النحاسية الرئيسية
| المعدنية | صيغة | جزء كتلة من النحاس،٪ | الكثافة جم / سم 3 | صلابة |
| الكبريتيدات الأولية | ||||
| كالكوبايرايت | CuFeS2 | 34.6 | 4.1-4.2 | 3-4 |
| الكبريتيدات الثانوية | ||||
| الكالكوسيت | Cu2S | 79.9 | 5.5-5.8 | 2.5-3.0 |
| كوفيليان | CuS | 64.5 | 4.6-4.7 | 1.5-2.0 |
| بورنيت | Cu5FeS4 | 63.3 | 4.5-5.3 | 3.0 |
| الفالوريس (الأملاح السلفية) | ||||
| رباعي الاسطح | Cu2Sb4S2 | 45-51 | 4.4-5.1 | 3-4 |
| تينانتيت | Cu2As4Si2 | 45-51 | 4.4-5.1 | 3.5 |
| أكاسيد | ||||
| شعيرة دينية مقدسة | Cu2O | 88.8 | 5.8-6.2 | 3.5-4.0 |
| تينوريت | النحاس | 79.9 | 5.8-6.4 | 3.5-4.0 |
| كربونات | ||||
| الملكيت | Cu2(CO3 ) (أوه ) 2 | 57.4 | 3.9-4.1 | 3.5-4.0 |
| اللازورد | Cu3(CO3 ) 2 ( أوه ) 2 | 55.3 | 3.7-3.9 | 3.5-4.0 |
| السيليكات | ||||
| الكريزوكولا | CuSiO3 * nH2O | حتى 45 | 2.0-2.3 | 2-4 |
| الكبريتات | ||||
| كالكانثيت | CuSO4*5H2O | 25.4 | 2.2 | 2.5 |
| البروشانتيت | Cu2(SO4 ) ( يا) 6 |
34.8 | 3.8-3.9 | 3.5-4.0 |
الجدول 2. خصائص معادن كبريتيد الحديد الرئيسية
| المعدنية | صيغة | الكسر الشامل،٪ | الكثافة جم/ سم3 | صلابة | |
| غدة | نحاس | ||||
| البيريت | FeS2 | 46.5 | 53.5 | 4.9-5.2 | 6.0-6.5 |
| ماركاسيت | FeS2 | 46.5 | 53.5 | 4.9 | 6.0-6.5 |
| البيروتيت | Fe1-xS | 58.8-61.8 | ما يصل إلى 41 | - | 3.2-4.5 |
بالنسبة للخامات سهلة التخصيب مع التوزيع الموحد لمعادن النحاس، عادة ما تستخدم المصانع ذات القدرة الصغيرة مخططات أحادية المرحلة تشمل عمليات الطحن والتصنيف، والتعويم الأولي، والتعويم المتحكم، وعمليات تنظيف واحدة إلى ثلاث.
في المصانع ذات السعة العالية، أصبحت المخططات ذات المرحلتين منتشرة على نطاق واسع، والتي بموجبها، بعد المرحلة الأولى من الطحن إلى حجم 45-60٪ من الفئة -0.074 مم، يتم فصل تركيز النحاس الخشن والمخلفات المحتوية على البيريت. يتم طحن تركيز النحاس الخشن إلى 85-95% من الفئة -0.074 ملم وإرساله إلى عمليات التنظيف.
عند معالجة الخامات ذات المحتوى العالي من الحمأة الأولية والأملاح القابلة للذوبان، يجب إجراء التعويم في دورتين - الرمل والحمأة. يخلق التعويم المنفصل الظروف الأكثر ملاءمة لتعويم الجزيئات الكبيرة والصغيرة - الحمأة (نفايات المنتج، وتكوين الغبار والأجزاء الدقيقة، التي يتم الحصول عليها كرواسب أثناء غسل أي مادة خام)، والتي عادة ما تزيد من الاستهلاك الإجمالي للكواشف ، قمع تعويم الجزيئات الكبيرة، والالتصاق بها، مما يخلق رغوة وفيرة وقوية. يتم استخدام مخطط التعويم المنفصل، على سبيل المثال، في مصنع Dzhezkazgan (كازاخستان)، في مصانع Butte و Twin Buttes (الولايات المتحدة الأمريكية).
تتميز خامات النحاس المنتشرة (النحاس السماقي والحجر الرملي النحاسي وخامات الوريد) بمحتوى منخفض من كبريت البيريت والنحاس (0.4-2.0٪)، اعتمادًا على محتوى البيريت، ويمكن معالجتها للحصول على تركيز النحاس فقط أو مركزات النحاس والبيريت. في الحالة الأولى، يتم استخدام التعويم الجماعي، وفي الثانية، يتم استخدام الانتقائي الجماعي أو الانتقائي المباشر.
وفقا لخصائصها التركيبية، تنقسم الخامات المحتوية على النحاس إلى ضخمة، أو صلبة، ومنتشرة. الخامات الصلبة عادة ما تكون أكثر ثراء وتتميز بمحتوى عالي من الكبريت، ممثلا بالبيريت، المتداخل مع كبريتيدات النحاس والزنك. على سبيل المثال، تصل نسبة النحاس والزنك والكبريت في خام بيريت النحاس الصلب إلى 1:1:20 (25). هذه الخامات الصلبة هي خامات النحاس والنحاس والزنك من جبال الأورال، والتي تصنف على أنها خامات يصعب تلبيسها.
الخامات المنتشرة هي الأكثر فقراً من حيث محتوى المعادن غير الحديدية، والتي لا تتجاوز 1-2% في الخامات العادية و0.4-1.0% في الخامات الرديئة. اعتمادًا على محتوى النحاس في الخام المعالج، يتم تقسيم خامات النحاس تقليديًا إلى غنية (أكثر من 2٪ نحاس)، ومتوسطة (0.8-2.0٪ نحاس)، وفقيرة (0.5-0.8٪ نحاس) وغير متوازنة (أقل من 0.3 % النحاس). يمكن في بعض الأحيان إرسال خامات الكبريتيد الغنية التي تحتوي على 2-3% نحاس، مع نسبة عالية من الكبريت (35-42%) مباشرةً إلى الصهر في أفران العمود. ومع ذلك، في الممارسة العالمية، يتم حاليًا استخراج 80٪ من النحاس من المركزات التي تم الحصول عليها أثناء إثراء خامات النحاس.
معادن كبريتيد النحاس (هاليلبيريت - CuFeS 2 ، كالكوسيت Cu 2 S، كوفيليت CuS، بورنيت Cu 5 FeS 4 ) يتم تعويمها جيدًا بواسطة مجمعات الكبريتيدريل (المواد البلورية الصلبة لها رائحة مميزة وليس لها خصائص تكوين الرغوة، مما يجعل من الممكن لتنظيم استهلاكها ضمن نطاق واسع دون إزعاج عملية الرغوة) استنادًا إلى الكبريت ثنائي التكافؤ في نطاق واسع إلى حد ما من الأس الهيدروجيني، نظرًا لأنها تتمتع بقدرة امتصاص عالية، والتي تعتمد على درجة أكسدة سطح الكبريتيد ومحتوى النحاس. وفقا لقابلية الطفو مع الزانثات (أملاح حمض الزانثوجين ROC(=S)SH)، يمكن ترتيب معادن النحاس بالتسلسل التالي: كالكوبايرايت < بورنيت < كوفليت < كالكوسيت.
تعد رواسب خامات النحاس السماقي هي الأكبر من حيث احتياطيات النحاس. تعمل على قاعدتها أكبر مصانع معالجة النحاس بقدرة تصل إلى 90 ألف طن من الخام يوميًا أو أكثر. تشتمل خامات النحاس البورفيري الأولية بشكل رئيسي على خامات الموليبدينيت-الكالكوبايرايت التي تحتوي على نسبة منخفضة (2-5٪) من البيريت. السمات التكنولوجية الرئيسية لإثراء هذه الخامات:
- الطحن أحادي المرحلة إلى حجم جسيمات يتراوح بين 60-65% فئة -0.074 مم قبل التعويم الجماعي للنحاس والموليبدينوم؛
- طحن إضافي للمركزات الخشنة إلى 85-90% فئة -0.074 مم للحصول على مركزات النحاس الغنية؛
– يتم الحفاظ على التكوين في التعويم الجماعي عند درجة حموضة 10-12 عن طريق إمداد الجير لقمع البيريت (على الرغم من أن الرقم الهيدروجيني الأمثل لتعويم الموليبدينيت = 7.5-8.0).
المخطط الأكثر انتشارًا لهذه الخامات هو إعادة طحن المنتج المتوسط ومعالجته في دورة منفصلة. لا يتم عزل تركيز البيريت، كقاعدة عامة، عن هذه الخامات (باستثناء مصنع تشوكويكاماتا، شيلي). تتم معالجة خامات النحاس البورفيري (البيريت، الكالكوبايرت، الكالكوسيت) في مصانع المالكي وبلخاش (أوزبكستان وكازاخستان).
بالنسبة لخامات النحاس ذات محتوى البيريت المتوسط، يتم استخدام كل من المخططات الانتقائية الجماعية والمباشرة. عند الاستفادة وفقًا للمخططات الانتقائية الجماعية، يتم فصل معادن النحاس والبيريت عن معادن الشوائب أثناء الطحن الخشن (ما يصل إلى 45-50٪ من فئة -0.074 مم)، عندما يكون من الممكن الحصول على مخلفات تحتوي على محتوى نفايات النحاس . بعد ذلك، وفقًا لمخطط التعويم الانتقائي الجماعي، بعد الطحن بالحجم المذكور أعلاه، يتم إجراء التعويم الجماعي لكبريتيدات النحاس والحديد عند درجة حموضة لا تزيد عن 7.5 (لا يتجاوز تركيز CaO الحر 20-50 جم / م 3) ). يتم خلط تركيز النحاس-بيريت الجماعي الناتج، بعد الطحن إلى 80-95% فئة -0.074 مم، مع الجير عند درجة حموضة 12.0-12.5 (400-500 جم/م3 من CaO الحر) والسيانيد لقمع البيريت وإرساله إلى تعويم النحاس. . مخلفات التحكم في تعويم النحاس للخامات المنتشرة، كقاعدة عامة، لا تحتوي على أكثر من 30-35٪ S، لذلك يتم إرسالها إلى تعويم البايرايت، والذي يتم بعد إزالة القلوية الزائدة إلى درجة الحموضة 5-7.
يتم استخدام الزانتات (أملاح حمض الزانثيك ROC(=S)SH، متوسط الاستهلاك عادة 10-30 جم / طن) وثنائي الفوسفات (10 جم / طن) كمجمعات لمعادن كبريتيد النحاس. يتم استخدام مجموعة من جامعي الكواشف على نطاق واسع. على سبيل المثال، في تعويم خامات النحاس في الخارج، يتم استخدام الكاشف Z-200 (أيزوبروبيل إيثيل ثيونوكربامات)، وهو الأكثر انتقائية فيما يتعلق بالبيريت بالاشتراك مع الأيزوبروبيل أو زانتات الأميل. غالبًا ما يتم استخدام مزيج من مجمعات الكبريتيدريل مع مجمعات أبولار (زيت الماكينات والكيروسين وما إلى ذلك). في رابطة الدول المستقلة، يتم استخدام بوتيل زانتات (C5H9OS2K) على نطاق واسع، ويستخدم في جميع مصانع النحاس.
تبلغ الحصة الإجمالية للزانثات المستخدمة في النباتات الأمريكية حوالي 60%، وثنائي الفوسفات – حوالي 40%. لا تُستخدم عادةً مثبطات معادن الشوائب في تعويم خامات النحاس المنتشرة. ولكن إذا كان اللب يحتوي على نسبة متزايدة من الأوحال، تتم إضافة الزجاج السائل (حتى 0.4 جم / طن) إلى تعويم النحاس الرئيسي وإلى إعادة تنظيف تركيز النحاس. إذا كانت معادن النحاس المؤكسدة موجودة في الخام، فسيتم تغذية كبريتيد الصوديوم (200-300 جم / طن) إلى الطحن وتعويم النحاس الرئيسي.
يتم عرض المتطلبات التي يجب أن تستوفيها مركزات النحاس والبيريت في الجدولين 3 و4.
الجدول 3. متطلبات جودة تركيز النحاس (حسب OST 48-77-82)
| العلامة التجارية المركزة | محتوى، ٪ | ||
| النحاس، وليس أقل | الشوائب، لا أكثر | ||
| الزنك | يقود | ||
| كم-0 | 40 | 2 | 2.5 |
| كم-1 | 35 | 2 | 3 |
| كم-2 | 30 | 3 | 4 |
| كم-3 | 25 | 5 | 4.5 |
| كم-4 | 23 | 6 | 4.5 |
| كم-5 | 20 | 7 | 4.5 |
| كم-6 | 18 | 8 | 4.5 |
| كم-7 | 15 | 8.5 | 5.0 |
| جزء في المليون | 12 | 11 | 8 |
الجدول 4. المتطلبات الفنية لتركيزات البايرايت التي تم الحصول عليها أثناء تعويم خامات الكبريتيد (وفقًا لـ GOST 444-51 "تعويم البايرايت")
|
ماركة البيريت تعويم الكبريت |
الكسر الشامل،٪ | ||
| الكبريت، وليس أقل | الشوائب، لا أكثر | ||
| الرصاص والزنك | رُطُوبَة | ||
| كانساس-1 | 47 | 1 | 3.8 |
| كانساس-2 | 45 | 1 | 3.8 |
| كانساس-3 | 42 | 1 | 3.8 |
| كانساس-4 | 38 | 1 | 3.8 |
يتم تحديد متطلبات مركزات النحاس والبيريت التي يتم الحصول عليها اعتمادًا على نوع الخام والطريقة المعتمدة لمعالجتها المعدنية.
