Введение к работе
Актуальность исследования. Исследование путей переработки труднообогатимых окисленных и смешанных медных руд в настоящее время является важной научно-технической проблемой цветной металлургии так как применение традиционных методов не обеспечивает получениетребуемыхтехнологических и экономических показателей. Выщелачивание окисленных руд требует коррозионностойкого оборудования и большого расхода реагентов. Предложенные в последние годы новые реагенты-собиратели дороги, а их эффективность в значительной степени зависит от соблюдения специальных условий, что достаточно сложно осуществить на практике, так как трудно обогатимые окисленные медные руды характеризуются непостоянством состава. В этой связи разработка способа гидротермальной суль-фидизации окисленных медных руд на стадии измельчения для дальнейшей металлургической переработке является актуальной.
Исследования выполнялись в соответствии с Республиканской целевой научно-технической программой «Комплексное использование минерального сырья на основе ресурсосберегающих высокоэффективныхтехнологий в горно-металлургическом комплексе» (1993-1997гг.) по бюджетной теме: «Отработка процессов глубокой низкотемпературной (353-363 К) сульфидиза-ции и режима последующей флотации применительно купорным окисленным медным рудам Центрального Казахстана» и программой Государственного комитета СССР по науке и технике (Постановление ГКНТ СССР № 435 от 13. 12. 88 г. и № 25 от 23. 01. 89 г.) по теме: «Разработка научных основ интенсификации рудоподготовкииповышенияэффективностиобогащенияокис-ленных медных руд за счет температурного воздействия в процессе измельчения».
Цель работы. Разработка комбинированной технологии (сульфидизация и флотация) переработки труднообогатимых медных руд; исследование особенностей гидротермальной суль-фидизации (при 333-353 К) окисленных минералов меди при измельчении в мельнице.
Методика исследований. Работу проводили с использова-нием электронной микроскопии, дифференциального терми-
ческого анализа (ДТА), рентгенофазового, минералогического и химического анализов. При изучении термодинамических закономерностей процесса сульфидизации применено физико-химическое моделирование на ЭВМ. В работе использован также метод математического планирования многофакторного эксперимента.
Научная новизна работы. Методом минимизации энергии Гиббсапроведентермодинамический анализ на ЭВМ поликомпонентных гетерогенных закрытых систем: «окисленные минералы меди-сера-вода», «окисленные минералы меди-полисульфид аммония-вода» и «окисленные минералы меди-железо-вода». Изучено изменение равновесного состава систем в зависимости от исходного соотношения компонентов. Установлена принципиальная возможность преобразования окисленных соединений меди в сульфидные (Cu2S, CuS) под действием серы или полисульфида аммония. Показано, что в водных условиях окисленные минералы меди термодинамически неустойчивы и разлагаются с образованием фаз куприта и металлической меди. Изучены особенности гидротермальной сульфидизации окисленных минералов серой при измельчении в шаровой мельнице. Установлено, что протекание данного процесса при 333-353 К становится возможным благодаря участию в нем металлического железа шаров и барабана мельницы. В соответствии с термодинамичес-кими и экспериментальными данными предложена вероятная схема сульфидизации окисленных минералов меди в присутствии металлическогожелеза. С привлечением вероятностно-детерминированного планирования эксперимента получена многофакторная модель процесса и определены оптимальные его параметры.
Практическая значимость работы. Предложено новоетех-нологическое решение переработкитруднообогатимых окисленных медных руд, защищенное авторскими свидетельствами СССР. Результаты работы могут быть использованы для обогащения окисленных медных руд на Жезказганском и Балхашском горно-металлургических комбинатах. На основании полученных данных в АО "Жезказганцветмет" проведены испытания технологии в опытно-промышленном масштабе.
Основные положения, выносимые на защиту:
— результаты физико-химического моделирования на ЭВМ
процесса сульфидизации окисленных минералов меди серой и полисульфидами аммония при температурах до 363 К в мельнице;
—особенностипротеканияхимического взаимодействия окисленных минералов меди с элементарной серой при измельчении в мельнице;
физико-химическая модель процесса гидротермальной сульфидизацииокисленногомедногосырья насталий измельчения;
результаты испытаний технологии обогащения медных руд, включающей предварительное гидротермальное сульфи-дирование окисленного сырья на стадии измельчения и последующую флотацию.
Апробация работы. Основные положения работы изложены на IV Всесоюзном совещании по химии и технологии халькогенов и халькогенидов (г. Караганда, 1990 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивные и безотходные технологии и оборудование (г. Волгоград, 1991 г.), наXII Всесоюзном совещании по экспериментальной минералогии (г. Миасс, 1991 г.) и на V Международном совещании по химии и технологии халькогенов и халькогенидов (г. Караганда, 1995 г.)
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано: научных статей — 3, тезисов докладов — 6, получено 3 авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, литературного обзора, трех экспериментальных глав, заключения, списка литературы и приложения. Диссертация содержит 174 страниц машинописного текста, 28 рисунков, 41 таблицу, 11 страниц приложения и список литературы из 97 наименований.