1.3 Metode de obținere a concentratelor de cupru
1.3.1 Metodă de flotare selectivă a minereurilor sulfurate de cupru-zinc (Brevet 2038860RF)
Utilizare: îmbogățirea mineralelor, în special flotarea minereurilor de sulfură de cupru-zinc. Un proces de flotație selectivă a minereurilor de cupru-zinc sulfuri implică prepararea unui concentrat de sulfură colectivă și reascutiti să obțină flotație de concentrat de cupru-zinc în prezența sulfurii de sodiu și sulfatul de zinc și flotație ulterioară de cupru; reascutiti concentratul de cupru-zinc, cu adaos de piese de plumb de steril pirita, tratate în prealabil cu sulfura de sodiu.
Un proces de flotație selectivă a minereurilor de cupru-zinc sulfuri implică prepararea unui concentrat sulfurat colectiv ea și flotație reascutiti pentru a produce un concentrat de cupru-zinc și sterilul de pirită, reascutiti concentratul de cupru-zinc în prezența sulfurii de sodiu și sulfatul de zinc și flotație ulterioară de cupru, în care diferitele reascutiti concentratul de cupru-zinc, cu adaos de piese de plumb de steril pirita, tratate anterior cu sulfură de sodiu (schema 1).
(concentrat de cupru) (concentrat de zinc)
Schema 1. Flotația colectivă selectivă a minereurilor de cupru-zinc.
Randamentul concentratului de cupru este 78-81%, concentrația de zinc 50-53%.
Cupru-zinc a minereurilor de sulf este măcinat în mediu slaboizvestkovoy (25-30 g de oxid de calciu liber per 1 m3 de faza lichidă celuloză) introdusă în colectorul de pulpă și spumantul și plutea minerale sulfuroase pirită, blendă și alte concentrat colectiv și trimis la remăcinare. flotație de cupru-zinc, ceea ce a dus la depresie de var piritei (400-500 g de oxid de calciu liber per 1 m3 de faza lichidă a tulburelii) produs spumă obținut de cupru-zinc sterilul concentrat de pirită. Partea steril pirită și tratat cu sulfură de sodiu adăugat la ciclul reascutiti concentratul de cupru-zinc în prezență de sulfură de sodiu și sulfat de zinc. produsul Regrind este plasat pe flotație de cupru. Pirita adăugat împreună cu cozi blendă rămân în camera de produse, din care în concentratul de zinc ciclu zinc produs spumă de flotație preparat.
Selectarea îmbunătățită realizată folosind un piritic de sulfură de cupru și zinc steril, tratate în prealabil cu rezultate de sulfură de sodiu în recuperare crescută a cuprului într-un concentrat de cupru și de reducere a concentrat blendă pierderii de cupru. In flotația ulterioara a zincului este crescută în zinc extracția concentratului de zinc.
Cantitatea de steril pirită, tratat în prealabil cu sulfură de sodiu, care este adăugat în reascutiti concentrat de cupru-zinc și debitul de sulfură de sodiu pentru prelucrare depinde de compoziția proprietăților minereului minerale de flotație ale acestor minerale și minereuri, etc. și, prin urmare, acești parametri sunt determinați în mod specific pentru fiecare tip de minereu. In experimentele de consum de sulfură de sodiu pentru procesarea sterilului pirită a variat între 200 de până la 300 g / t, cozilor raportul pirită: concentrat de cupru-zinc la 1: 1.
De exemplu, o flotație selectivă a minereurilor sulfuroase de cupru-zinc la depozitul Levikhinsky a fost realizată prin metoda propusă. Regimul de reacție corespunde regimului din fabrică. Raportul cozilor de pirită tratați cu sulfură de sodiu: concentrație de cupru-zinc 1: 1, consumul de sulfit de sodiu pentru tratarea sterilului de pirită este de 250 g / t.
1.3.2 Procesul de ardere prin oxidare
Înainte de topirea concentratului în cuptoarele reflectorizante sau electrice, arderea se efectuează fără a se topi încărcătura. Topirea în cuptoare cu arbori de minereuri mici sau concentrate de flotație necesită aglomerarea lor. În aceste cazuri, arderea parțială prin oxidare este însoțită de sinterizarea simultană a sarcinii pentru a produce un produs aglomerat de produs în stare calcinată.
Alături de oxidarea parțială a sulfului și fierului în procesul de prăjire oxidantă, se rezolvă problemele de obținere a gazelor de sulf adecvate pentru producerea acidului sulfuric, amestecarea componentelor încărcăturii și prepararea termică a acesteia.
Încărcarea de cupru, furnizată cuptoarelor, constă în concentrate, fluxuri zdrobite și praf reciclat. Compoziția încărcăturii trebuie să îndeplinească cerințele impuse pentru procesul ulterior de topire a matului unei compoziții date.
Extracția oxidativă a concentratelor de cupru se efectuează la 750-900 ° C. La aceste temperaturi, oxidarea sulfurilor are loc predominant cu formarea de oxizi. În general, arderea sulfurilor este descrisă prin ecuație
2MeS + 302 = 2MeO + 2S02 + Q, (1.1)
unde Q este efectul termic al reacției exoterme.
La temperaturi sub 600-650 ° C, sulfații sunt stabili:
MeS + 202 = MeS04 (1.2)
Formarea de sulfați înainte de topire până la mat este nedorită, deoarece aceasta duce la o reducere a desulfurizării.
Repartiția superioară de temperatură (900 ° C) este limitată, în care, la temperaturi mai ridicate începutul topirii poate separa sulfurile și fuzibil evtetik lor cele care pot duce la sinterizarea particulelor fine ale încărcăturii. Sinterizarea este inacceptabilă în timpul tragerii. [5]
Procesul de ardere constă în următoarele etape elementare de bază: încălzirea și uscarea sarcinii, disocierea termică a sulfurilor superioare, aprinderea și arderea sulfurilor.
Încălzirea materialelor de încărcare este însoțită de îndepărtarea umidității și apare atât datorită transferului de căldură din gazele fierbinți, cât și datorită căldurii de reacții de oxidare. După încălzirea încărcăturii la temperatură
350-400 ° C, procesele de disociere a mineralelor sulfură și aprinderea lor începe aproape simultan.
În descompunerea termică a piritului, jumătate dintre atomii de sulf sunt îndepărtați în gaze, adică Gradul de desulfurare din descompunerea acestei sulfuri este de 50%. Desulfurarea la disocierea chalcopiritelor și covelitului este de 25 și respectiv 50%.
Toate reacțiile de disociere termică sunt endoterme și necesită costurile căldurii pentru implementarea lor.
Oxidarea sulfurilor începe cu aprinderea lor. Prin temperatura de aprindere se înțelege o temperatură la care cantitatea de căldură eliberată devine suficientă pentru a iniția o ardere intensă a întregii mase a materialului sulfurat calcinat.
Temperatura de aprindere a sulfurilor individuale este diferită și depinde de proprietățile lor fizico-chimice individuale și de finețea măcinării. Sulfurile cele mai inflamabile de pirită, chalcopyrit și chalcocite la dimensiunea granulelor
0,1 mm încep să ardă la temperaturi de 325, 360 și respectiv 430 ° C.
Multe sulfuri, în special pirită și calcopyrită, pot începe să se oxideze la temperaturi mai mici decât începutul, descompunerea lor. Acest lucru este facilitat de atmosfera puternic oxidantă în cuptoare și de temperatura suficientă pentru aprinderea lor.
Oxidarea prin arderea concentratelor de cupru oxidează sulfurile de fier predominant. Motivul pentru aceasta este afinitatea mai mare a fierului pentru oxigen și mai puțin pentru sulf decât pentru cupru. Principalele reacții ale prăjirii oxidative a concentratelor de cupru sunt:
2FeS + 3,5O2 = Fe2O3 + 2SO2 + 921000 kJ; (1.3)
2FeS2 + 5,5O2 = Fe2O3 + 4SO2 + 1655000 kJ; (1.4)
2CuFeS2 + 6O2 = Fe2O3 + Cu2O + 4S02 (1,5)
La calcinare, sulfurile de cupru pot fi de asemenea oxidate prin reacție
Cu2S + lO2 = Cu20 + SO2 + 38435 kJ (1.6)
Totuși, datorită afinității mari a cuprului pentru sulf, acesta este din nou sulfidat prin reacția de schimb
Cu2O + FeS = Cu2S + FeO + 168060 kJ (1,7)
Cu2O de fapt în ciment nu va.
Toate reacțiile de oxidare ale sulfurilor și sulfului elementar sunt exoterme. Căldura eliberată în condițiile de ardere a concentratelor de cupru este, de regulă, mai mult decât suficientă pentru arderea spontană, care este un proces tipic autogen.
Produsele de prăjire oxidativă a concentratelor de cupru sunt acide, gaze și praf.
Compoziția mineralogică a cizeiului se va deosebi foarte mult de compoziția concentratului inițial. Turta rezultată este caracterizată prin prezența oxizilor în aceasta împreună cu sulfurile și absența aproape completă a sulfurilor mai mari.
Compușii chimici majori ai calcine obținute, de exemplu, în timpul arderii concentrat de cupru-zinc, vor fi următoarele: Cu2S, FES, ZnS, Fe2O3, Fe3O4, FeO, ZnO, CaO, SiO2, A12O3. Când se calcinează, este posibil să se formeze mici cantități de sulfat de cupru, fier și zinc.
Principala metodă de ardere a concentratelor de cupru în prezent este arderea în pat fluidizat (CS). Arderea larg răspândită în ultimii ani în cuptoare mecanice cu mai multe straturi și-a pierdut de fapt semnificația industrială și a fost păstrată doar în câteva fabrici.
Sumar ardere CC este că prin stratul concentrat (încărcare) este suflat flux ascendent de aer sau de explozie cu aer îmbogățit cu oxigen, la o rată la care toate materialele de cereale de pornire vine într-o mișcare continuă mișcare alternativă, similar cu un lichid de fierbere, care a servit ca bază pentru numele procesului. [6]
Mecanismul de formare a coprocesorului se reduce la următoarele. În cazul în care printr-un pat de material sub formă de particule suflat de sub un strat de gaz va fi slăbită și alimentarea și, în special, viteza de explozie dobândește proprietățile de bază ale fluidelor - mobilitate, fluiditate, capacitatea de a lua forma și volumul vasului care conține, etc. Această stare a materialului în vrac este numită pseudo-fluid sau fluidizat. Aceasta are loc la un anumit flux critic de gaz wmin viteză la care forța de ridicare a curentului de gaz este egală cu greutatea totală a materialului solid.
Cu continuare fluxul de creștere explozie la al doilea volum wmax viteză critică (înălțime) a stratului va reține o valoare aproximativ constantă. Mod de wmin suflare a wmax corespunde regiunii fluidizării. În aceste condiții, particulele arse fluxuri de materiale în creștere a debitului de gaz la o anumită înălțime, și apoi picătură, răsucită în cadrul COP.
Pe măsură ce viteza de explozie crește peste wmax, volumul de material vrac începe să crească brusc. Încărcarea presupune o stare suspendată, care este însoțită de o pulverizare intensă a particulelor arse. În condiții normale de prăjire în CC, praful este de 20-30% din greutatea încărcăturii inițiale.
Pentru calcinarea în concentratele de cupru se utilizează COP, care se disting prin aranjarea unităților separate, a dimensiunilor geometrice și a formei secțiunii transversale. În secțiunea transversală a cuptorului, KS poate fi circulară, dreptunghiulară sau eliptică.
(. Figura 1.1) Indiferent de orice COP proiectare cuptor are un număr de unități și componente de legare: un arbore vertical cu un set, sub duza, vozduhoraspreditelnye camera antecameră de deschidere, un dispozitiv de evacuare și coșul de încărcare. Locurile de încărcare și descărcare sunt situate de obicei pe părțile opuse ale cuptorului.
Camera de operare cuptor este realizat dintr-o carcasă metalică căptușit la interior cu cărămidă samota și acoperit la exterior cu un strat de material izolator termic. Carcasa cuptorului este realizată din cărămizi refractare. Sub cuptor este un dispozitiv care asigură o distribuție uniformă a hranei pentru animale în stratul de material al unui aer ars și previne deteriorarea materialului sub formă de particule fine în camera de aer. Acesta este, de obicei, realizat din beton refractar cu orificii pentru instalarea duzelor de aer cu capace. Duzele sunt dispuse uniform pe întreaga suprafață a vetrei în rânduri decalate cu o distanță între 200- 300 mm. Numărul de duze pe 1 m2 de cartofi variază de la 30 la 50 de bucăți.
Figura 1.1. Schema dispozitivului și funcționarea cuptorului pentru prăjire în KS: 1 - buncăr pentru încărcare; 2 - ciclon de colectare a prafului; 3 - gazostok răcit; 4 - cuptorul; 5 straturi -kipyaschy; 6 - fund; 7 - colector de aer; 8 - suflanta; 3 antecameră; 10 - alimentator de alimentare.
De obicei, tulpina este descărcată prin pragul de drenaj, înălțimea destinației de plasare determină nivelul CS. Lingura de eliberare este de asemenea posibilă din partea de jos a COP. În acest caz, înălțimea CS este controlată de viteza de descărcare a materialului cu o poartă specială (opritor).
In prăjirea oxidativă a sulfurii concentrate la COP, de regulă, o mare cantitate de căldură în exces, ceea ce poate duce la creșterea temperaturii inacceptabilă în stratul de material ars. Pentru a elimina excesul de căldură direct în CC, se introduc frigidere de tip tubular sau răcitoare cu bobină.
Cuptorul, înainte de pornirea acestuia, pentru funcționarea continuă după instalare sau reparație, este încălzit cu ajutorul arzătorului cuptorului instalat în ferestre speciale.
Prăjirea în COP este cel mai performant proces de calcinare. Aceasta se datorează suprafeței specifice de contact a fazelor solide și gazoase. Oxidarea sulfurilor în aceste condiții este foarte intensă, chiar și cu un mic exces de aer - doar 10-20% din excesul de necesar. La un furnale suficient de mare de etanșare, acest lucru permite obținerea de gaze cu conținut de până la 12- 14% din concentrat S02.Proizvoditelnost cuptoare COP 4- 5 ori (sau mai mult) mai mare decât cea în timpul arderii în mecanica pechah.Konstruktsiya multiplu vatra cuptoare cu prăjirea COP este foarte simplu, și munca lor este usor accesibila mecanizarii si automatizarii.