تكنولوجيا استخلاص خام النحاس والنيكل
يوجد حاليًا 53 معدنًا من معادن النيكل، تكوّن معظمها في درجات حرارة وضغوط عالية، وكذلك أثناء تصلب الصهارة أو ترسبها من المحاليل المائية الساخنة. كما يُدرج النيكل أيضًا كشوائب متماثلة الشكل في عشرات المعادن التي تحتوي على الحديد الثنائي التكافؤ والمغنيسيوم.
ومع ذلك، يتم استخراج الجزء الأكبر من النيكل من الخامات على شكل معادن كبريتيد وسيليكات، والتي يتم إعطاء خصائصها في الجدول.
يتم استخراج الحجم الرئيسي من النيكل في رواسب خامات النحاس والنيكل الكبريتيدية (65٪ من إجمالي كمية النيكل المستخرجة من الخامات). المعادن الرئيسية في خامات هذه الرواسب هي البيروتيت والبنتلانديت والكالكوبيريت والمغنيتيت والبيريت والكوبانيت والبولي ديميت والنيكلين والميليريت والفيولاريت، بالإضافة إلى معادن مجموعة البلاتين والجالينا والسفاليرايت والبورنيت. في روسيا، توجد خامات من هذا النوع في شبه جزيرة كولا وفي منطقة نوريلسك. يتم استخراج خامات النحاس والنيكل الكبريتيدية في كندا، حيث يوجد حوالي 40 رواسب من هذا النوع، وفي جنوب إفريقيا وأستراليا وفنلندا والسويد والنرويج والولايات المتحدة الأمريكية. يتراوح محتوى النيكل في خامات الكبريتيد من 0.3 إلى 4%، وتتراوح نسبة النحاس إلى النيكل في خامات النحاس المنخفضة من 0.5 إلى 0.8، وفي خامات النحاس العالية من 2 إلى 4. وفي هذه الخامات، بالإضافة إلى النحاس والنيكل، يوجد الكوبالت في كل مكان، فضلاً عن الذهب والبلاتين والبلاديوم والروثينيوم والسيلينيوم والتيلوريوم، إلخ.
خصائص معادن النيكل الرئيسية
| معدن | صيغة | الكسر الكتلي للنيكل،% | الكثافة، جم/ سم3 | صلابة |
|
بنتلانديت البيروتيت النيكلي ميليرايت نيكلين بولي دايميت فيولاريت غارنيريت |
(حديد،نيكل)9S8 من Fe6S9 إلى Fe11S12 نايس نياس نيكل 3 كبريتيد الهيدروجين النيكل والحديد وكبريتيدات الكبريتيد Ni4(Si4O10)(OH)4∙4H2O |
31,22 0.25–14.22 64,67 43.9 57.86 38.94 40.68–46.6 |
4.5–5.0 4.6–4.7 5.2–5.6 7.6–7.9 4.5–4.8 4.5–4.8 2.27–2.93 |
3-4 3.5–4.5 3.0–3.5 5.0–5.5 4.5–5.0 4.5–5.0 2.0–3.5 |
اعتمادًا على السمات البنيوية، تنقسم خامات الكبريتيد إلى الأنواع التالية:
الخامات المنتشرة هي الخامات الأكثر شيوعًا بين خامات كبريتيد النيكل. وتتوزع معادن الكبريتيد في هذه الخامات بين الزبرجد السربنتيني والبيروكسين. وتبلغ نسبة النيكل والنحاس والكوبالت 55-50:28-23:1.
الخامات المكسرة هي نوع من الخامات الصناعية الغنية. يتراوح محتواها في أجسام الخام من 2 إلى 25٪. تتكون الخامات من شظايا من السربنتينيتات والفيليتات والتوفيت الملتحمة بكتلة كبريتيد دقيقة الحبيبات تتكون من البيروتيت والبنتلانديت والكالكوبيريت، والتي يبلغ محتواها من 60 إلى 75٪. نسبة النيكل والنحاس والكوبالت هي 56: 22: 1.
ترتبط خامات الكبريتيد الصلبة ارتباطًا وثيقًا بالخامات المتشققة في الأجزاء السفلية من أجسام الخام. وتتكون بشكل أساسي من البيروتيت (60-80٪) والبنتلانديت والكالكوبيريت. يمكن أن يصل حجم حبيبات البنتلانديت إلى 5-10 مم. نسبة النيكل والنحاس والكوبالت في الخامات هي 35-25: 17-14: 1.
لا تنتشر الخامات المتفرقة والعروقية على نطاق واسع. وتتميز هذه الخامات بالنمو المتبادل الدقيق للمعادن الكبريتيدية الرئيسية - البيروتيت والكالكوبيريت والبنتلانديت. وعادة ما تكون نسبة النيكل والنحاس والكوبالت 47:48:1.
تتميز خامات النيكل السيليكاتي بانخفاض نسبة النيكل (تصل إلى 1%) حيث تبلغ نسبة النيكل إلى الكوبالت 20...30:1. لا تزيد نسبة استخراج النيكل من خامات السيليكات في إجمالي إنتاج النيكل عن 15...20%، وتتم معالجة هذه الخامات دون إثراء أولي.
يتم إثراء خامات النحاس والنيكل باستخدام المخططات الانتقائية المباشرة والانتقائية الجماعية والمختلطة.
تتم إثراء الخامات الصلبة لمنجم كومسومولسكي باستخدام مخطط التعويم الانتقائي.
تتميز هذه الخامات بنشاط تعويم مختلف لمعادن الكبريتيد، والتي يمكن ترتيبها في تعويم متناقص بالترتيب التالي: الكالكوبيريت (التالناخيت، المويوكيت، الكوبيانيت)، البنتلانديت والبيروتيت الحامل للنيكل، البيروتيت. يحدث التعويم الانتقائي لمعادن النحاس والنيكل في المقام الأول بسبب معدلات أكسدة مختلفة لسطح الكبريتيد. تتأكسد معادن كبريتيد النيكل بشكل جيد وسريع، بينما يتأكسد الكالكوبيريت بشكل أبطأ بكثير.
يتم إرسال خامات الكبريتيد الصلبة من منجم كومسومولسكي بعد التكسير المتوسط والناعم للطحن، والذي يتم على مرحلتين بحجم 80٪ من فئة -0.05 مم. يصل محتوى المواد الصلبة في التفريغ من الهيدروسيكلونات في مرحلة الطحن الثانية إلى 20٪، وبالتالي يتم تكثيف التفريغ إلى 34٪ صلب، بينما تتم إزالة حوالي 50٪ من الماء. ثم ينتقل المنتج السميك إلى ثلاث خزانات اتصال، حيث يتم توفير الهواء لأكسدة سطح معادن الكبريتيد. بعد الخلط لمدة 15 دقيقة، يتم قمع معادن النيكل ويزداد نشاط تعويم معادن كبريتيد النحاس إلى حد ما. يتم إجراء التعويم الرئيسي الأول في وجود ثنائي ثيوفوسفات الإيثيل (7 جم لكل 1٪ نحاس)، T-66 (12 جم / طن) و MIBK (6-10 جم / طن). بعد التعويم المتحكم، حيث يتم استخراج التجمعات المعدنية الكبريتيدية بشكل إضافي في منتج الرغوة عن طريق تغذية ثنائي ثيوفوسفات الإيثيل (1.5 جرام لكل 1٪ نحاس) و T-66 (2 جرام / طن)، يتم فصل الذيل وإرساله إلى التعويم الأول للبنتلانديت، حيث يتم استخراج حبيباته الكبيرة مع زانتات (25 جرام / طن). يتم طحن ذيول التعويم الأول للبنتلانديت أيضًا إلى حجم 92٪ فئة -0.044 مم مع التصنيف الأولي والتحقق لمنع تطريتها. ذيول التعويم الثاني للبنتلانديت عبارة عن تركيز بيروتيت نهائي يحتوي على 2٪ نيكل و 0.4٪ نحاس.
إن تركيز النيكل النهائي عبارة عن منتج رغوي ناتج عن تعويم البنتلانديت ومخلفات تعويم النحاس الخام، والذي يتم تغذيته من خلال التركيز الأول من تعويم البنتلانديت. يحتوي تركيز النيكل الناتج على 7.0-7.2% نيكل و2.3% نحاس.
يتم استخراج تركيز النحاس من تركيز التعويم التحكمي بعد إعادة الطحن إلى 92٪ من فئة -0.044 مم مع تركيز تعويم النحاس الخام. بعد العملية الرئيسية الثانية وعمليتي التنظيف، يحتوي تركيز النحاس الناتج على 26-28٪ نحاس و 1.7-1.9٪ نيكل. يحتوي تركيز النيكل الكلي على 8.0-8.5٪ نيكل و 4.4-4.7٪ نحاس. لقمع البنتلانديت، يتم تغذية الجير في تعويم النحاس الخام، ويبلغ إجمالي استهلاكه وفقًا للمخطط 0.5 جم / طن.
مخطط تعويم خامات النحاس والنيكل الكبريتيدية المستمرة
يتم إثراء خامات النحاس والنيكل المنتشرة باستخدام مخطط التعويم الجماعي للحصول على تركيز جماعي من النحاس والنيكل، والذي يتم فصله انتقائيًا إلى تركيزات من النحاس والنيكل أو صهره للحصول على مات المحول، اعتمادًا على نسبة النحاس والنيكل. إذا كانت نسبة النحاس والنيكل أكبر من اثنين، يتم فصل التركيز الجماعي انتقائيًا، ولكن إذا كانت هذه النسبة أقل من اثنين، يتم صهر التركيز للحصول على مات المحول، والذي يتم فصله بعد ذلك باستخدام طريقة IN Maslyanitsky.
وفقًا لنظام التعويم الجماعي، يتم سحق الخام في المرحلة الأولى إلى 40-50% من فئة -0.074 مم، وبعد ذلك يتم إرسال الخام إلى التعويم بين الدورات، والذي يتم إجراؤه في وسط قلوي بدرجة حموضة تتراوح بين 9-10. من الأفضل تغذية المجمعات (البوتيل، زانثات الأميل، ثنائي ثيوفوسفات البوتيل أو تركيباتها) إلى المطاحن، حيث يمكنها التفاعل مع السطح المكشوف حديثًا للبيرهوتيت، والذي يمكنه الأكسدة السريعة.
يتم إجراء التعويم الخشن اللاحق مع طحن إضافي لمخلفات التعويم بين الدورات إلى حجم 60-80٪ من فئة -0.074 مم. يتم إجراء التعويم الخشن بين الدورات عادةً في دورة مفتوحة، ويتم معالجة الخامات في دورة منفصلة مع طحن إضافي بنسبة 90-100٪ من فئة -0.074 مم. يتم دمج المركزات التي تم الحصول عليها في هذه الدورة مع مركزات التعويم الخشن. في بعض الأحيان، لتحسين المؤشرات التكنولوجية للإثراء، يتم استخدام التعويم المنفصل للرمال والطين مع توفير مجمع إضافي - زيت غير قطبي (الكيروسين، زيت الماكينة، إلخ). يتم استخدام مخطط التعويم الجماعي في مصنع تخصيب Zhdanovskaya، حيث تتم معالجة خامات النحاس والنيكل المنتشرة الفقيرة من رواسب Zhdanovsky.
بدأ تشغيل مصنع Zhdanovskaya للإثراء في عام 1965. يظهر مخطط تدفق العملية لتخصيب خامات النحاس والنيكل في هذا المصنع في الشكل 49. يتم سحق الخام بحجم 1200 مم في ثلاث مراحل إلى 25 مم. تتم المرحلة الأولى من السحق في كسارة مخروطية KKD-1500/180، حيث يتم تغذية الخام بواسطة سيارات تفريغ سعة 100 طن. يتم إرسال الخام المسحوق بشكل خشن إلى مبنى السحق المتوسط والدقيق، حيث يتم تثبيت ثلاث كسارات KSD-2200B وست كسارات KMD-2200 وKMD-2200 في سلسلة. يتم إجراء الفرز الأولي قبل السحق الناعم على ست شاشات بالقصور الذاتي 173 جرام.
بعد المرحلة الأولى من الطحن في مطاحن الكرات МШР-3600Х5000 العاملة في دورة مغلقة مع مصنف حلزوني (مصنف حلزوني مزدوج بقطر 3000 مم لمطحنتين)، إلى حجم 45-50٪ من فئة -0.074 مم، يتم إرسال اللب بمحتوى صلب بنسبة 41-43٪ إلى التعويم بين الدورات. لإنشاء بيئة قلوية، يتم تغذية رماد الصودا (710 جم / طن) إلى المطاحن، ويتم أيضًا تقديم زانتات البوتيل (60-75 جم / طن) هنا كمجمع. لتنشيط كبريتيد النيكل، يتم تغذية كبريتات النحاس (حتى 9 جم / طن) وديثيوفوسفات البوتيل (7-20 جم / طن) إلى التعويم بين الدورات.
المخطط التكنولوجي للإثراء الجماعي لخامات النحاس والنيكل
يتم إعادة طحن مخلفات التعويم بين الدورات في مطاحن الكرات МШЦ-3600Х5500، التي تعمل في دورة مغلقة مع هيدروسيكلونات ГЦ-50. يتم تغذية زانتات البوتيل (40-50 جم / طن) إلى مطاحن المرحلة الثانية. يتم إرسال فيض الهيدروسيكلون بحجم 80-85٪ من فئة -0.074 مم إلى التعويم الرئيسي مع تغذية كبريتات النحاس (0-9 جم / طن) وديثيوفوسفات البوتيل (5-15 جم / طن). يتم دمج تركيزات التعويم بين الدورات والرئيسي وإعادة تنظيفها مع قمع معادن الشوائب بواسطة CMC، والتي يتم تغذيتها لكل تعويم تنظيف بإجمالي استهلاك 400-560 جم / طن. يحتوي تركيز النحاس والنيكل الناتج على 5.8-6% نيكل، و2.3-2.75% نحاس وما يصل إلى 0.2% كوبالت مع استخلاص النحاس والنيكل بنسبة 75% والكوبالت بنسبة 65%.
تخضع مخلفات التعويم السائب الرئيسي لعملية تعويم تحكم، حيث يتم تغذية كبريتات النحاس (0-5 جم/طن)، وزانتات البوتيل (8-10 جم/طن) وديثيوفوسفات البوتيل (0-5 جم/طن). يتم استخراج المغنتيت من مخلفات التعويم التحكمي عن طريق الفصل المغناطيسي في فاصل مغناطيسي أسطواني بقوة مجال مغناطيسي 80-96 كيلو أمبير/متر. يتم إعادة سحق المنتجات متوسطة الحجم (مخلفات التنظيف والتركيز في التعويم التحكمي) إلى حجم 90٪ من فئة -0.044 مم وتعويمها في دورة منفصلة. بعد تنظيف تركيز التعويم متوسط الحجم، والذي يتم في وجود CMC (150 جم/طن)، يضاف منتج الرغوة إلى تركيز النحاس والنيكل.
يتم تغذية تركيز النحاس والنيكل النهائي، بعد التكثيف، إلى متجر التحميص من أجل تحويله إلى حبيبات وتقويته حرارياً، والتي يتم إرسالها بعد ذلك إلى الإنتاج المعدني.
