авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Исследование технологических особенностей флотации медных руд зоны криоминералогенеза

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи


Щеглова Светлана Александровна




ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ФЛОТАЦИИ МЕДНЫХ РУД

ЗОНЫ КРИОМИНЕРАЛОГЕНЕЗА



Специальность 25.00.13 Обогащение полезных ископаемых




Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Чита - 2006

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Читинский государственный университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Фатьянов Альберт Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Никифоров Кузьма Александрович

кандидат технических наук Дерябина Надежда Анатольевна

Ведущая организация Институт природных ресурсов,

экологии и криологии СО РАН

Защита диссертации состоится «27» декабря 2006 г. в 10 ч. 00 мин. На заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете по адресу: 672039 г. Чита, ул. Александро -Заводская, 30, зал заседаний ученого совета.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30,

ЧитГУ, ученому секретарю совета Д 212.299.01

Факс: (3022) 26-43-93; Web-server: www.chitgu.ru; E-mail: root@chitgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан « 20» ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

канд. геол-минер. наук Н.П. Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Флотационный метод обогащения полезных ископаемых является одним из наиболее распространенных технологических процессов. В настоящее время в связи с вовлечением в переработку бедных и труднообогатимых руд, а также в связи с необходимостью комплексного и наиболее полного использования рудного сырья флотация приобретает все большее значение. Практика флотации достигла значительных успехов, однако закономерности флотации до настоящего времени полностью не раскрыты, поэтому вопросы развития теории и практики флотации не потеряли своей актуальности.

Особые трудности возникают при обогащении руд с высокой степенью окисления, для переработки которых рекомендуется использование гидрометаллургии. Применение флотации и в этом случае эффективно при развитии направлений ее интенсификации, особенно при поиске и использовании нетрадиционных решений. Необходимо и изучение особенностей технологических свойств окисленных минералов и их флотационного поведения, сформировавшихся в условиях многолетней мерзлоты.

Флотация является сложным и многогранным процессом, развитие теории которого связано с исследованием все новых и новых сторон его протекания. Традиционные подходы к этому методу уже не обеспечивают должной эффективности разделения минералов. Для достижения существенного прогресса в этой области необходим другой подход, где изменяется в первую очередь дисперсионная среда, в которой при флотации осуществляется разделение минералов или химических элементов. При изменении и регулировании ее структуры существенно изменяются все основные свойства жидкости, определяющие возможность осуществления флотации. Подбор условий направленного изменения структуры воды обеспечивает решение проблемы повышения эффективности обогащения многосортных руд на основе нетрадиционных физико-химических средств и методов управления процессами флотации, обеспечивающих существенное повышение извлечения полезных компонентов.

Основная научная идея работы – эффективность флотации медных руд зоны криоминералогенеза может быть повышена при использовании технологических особенностей флотации этих руд.

Цель работы: исследовать технологические особенности флотации медных руд зоны многолетней мерзлоты, и с использованием нетрадиционных решений разработать эффективную схему их обогащения.

Основные задачи исследований:

1. Проанализировать особенности минералогии зоны многолетней мерзлоты Удоканского месторождения.

2. Исследовать свойства основных окисленных минералов Удоканского месторождения – антлерита и брошантита и условия их флотируемости.

3. Исследовать влияние физико-химических воздействий на компоненты и фазы флотационной пульпы.

4. Проанализировать возможности интенсификации флотации окисленных медных минералов зоны криоминералогенеза.

5. Разработать схему флотации в условиях слабых энергетических воздействий на дисперсную систему.

Объекты исследования: основные медные минералы – антлерит, брошантит, халькозин, борнит и породообразующие минералы; окисленная медная руда Удоканского месторождения.

Предмет исследования: технологические особенности поведения при флотации основных окисленных минералов Удоканского месторождения меди.

Методы исследования. В работе использовались общие физико-химические методы анализа продуктов обогащения и минерального сырья, флотационные опыты на лабораторных флотомашинах, обзор и анализ литературных источников, обобщение практического опыта работы промышленных предприятий и результатов научных исследований, патентно-информационный анализ, математическое моделирование с применением ЭВМ, комплекс современных методов исследования, включающий теоретические выводы и обобщения.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Условия минералообразования в зоне многолетней мерзлоты обеспечивают изменение свойств окисленных медных минералов и появление их технологических особенностей поведения во флотационной дисперсной системе.
  2. Эффективность управления разделением минералов зоны многолетней мерзлоты возможна с помощью флотации при использовании нетрадиционных приемов и решений: с применением слабых энергетических воздействий на флотационную систему, введением реагентов-структурообразователей, разработкой условий солевой флотации, введением процесса стабилизации энергетического состояния дисперсной системы.

Достоверность научных положений и рекомендаций: подтверждается достаточной сходимостью теоретических и лабораторных исследований, применением современной обработки статистической информации и планирования экспериментов, представительным объемом экспериментальной части работы и подтверждены получением патентнозащищаемых решений.

Научная новизна работы:

  1. Доказана необходимость введения процесса стабилизации электрохимического состояния дисперсной системы до проведения флотации, контролируемая на основе измерения окислительно-восстановительных потенциалов пульпы.
  2. Повышение эффективности флотации окисленных медных руд основано на зависимости технологических показателей разделения минералов от слабых электрохимических воздействий на дисперсную флотационную систему.
  3. Выявлена роль нейтральных солей в процессе повышения эффективности флотации окисленных медных минералов – антлерита и брошантита.
  4. При изучении технологических особенностей флотации антлерита и брошантита установлено, что эти минералы, образовавшиеся в зоне криоминералогенеза, обладают повышенной гидрофобностью при увеличении кристаллизационной воды, входящей в состав их кристаллических решеток.

Практическая ценность работы:

  1. Разработана и предложена для внедрения технологическая схема обогащения окисленных медных руд Удоканского месторождения с достижением содержания меди и извлечение ее в концентрат на уровне показателей обогащения смешанных руд.
  2. Предложена технология обогащения забалансовых окисленных медных руд, содержащих 0,3-0,4 % меди, с получением кондиционного продукта и приемлемого извлечения меди в концентрат.
  3. Предложен запатентованный способ управления процессом флотации для неметаллических полезных ископаемых, разработанный на основе изучения флотационных свойств окисленных медных минералов зоны криоминералогенеза.
  4. Результаты исследований внедрены в учебный процесс ЧитГУ при чтении лекционного курса «Технология ОПИ» для студентов специальности «Обогащение полезных ископаемых».
  5. Материалы исследований использованы ИПРЭК СО РАН в НИР, выполненной при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (ГРАНТ № 00-05-65414). Результаты диссертационной работы вошли в отчет «О деятельности научного Совета РАН и краткие результаты НИР учреждений и организаций горного профиля РФ и стран СНГ в 2003 году».

Личный вклад автора: разработка идеи, постановка цели и задач работы; анализ основных направлений интенсификации процессов флотации, выполнение исследований на чистых минералах и рудных пробах Удоканского месторождения, обработка и анализ полученных данных, разработка технологической схемы флотации окисленных и других медных руд.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном совещании «Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья» (Плаксинские чтения, Чита, ЧитГТУ, 2002), IV конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2003 г.), IX международной молодежной научно-практической конференции «Молодежь Забайкалья: дорога в будущее» (Чита, Забиижт, 2005 г.), V всероссийской научно-практической конференции «Кулагинские чтения» (Чита, ЧитГУ, 2005 г.), VI международном симпозиуме «Проблемы геологической и минерагенической корреляции в сопредельных территориях России, Китая и Монголии» (памяти академика С.С. Смирнова, Чита, 2005г.), на международном совещании «Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов» (Плаксинские чтения, г. Красноярск, ГОУ ВГО «ГУЦМиЗ», 2006 г.), ежегодных научно-практических конференциях ЧитГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в т.ч. получен патент на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 107 библиографических источников, 32 таблицы, 34 рисунка и 2 приложения.

Автор выражает благодарность научному руководителю работы профессору Фатьянову А.В. за оказанную помощь в выполнении диссертационной работы, а также декану Горного факультета ЧитГУ, к.т.н. Никитиной Л.Г. за помощь в доработке и подготовке диссертации к защите.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении работы представлена общая ее характеристика.

Первая глава посвящена особенностям минералогии зоны многолетней мерзлоты, рассматривающая общую характеристику зоны, направления формирования зоны окисления в условиях многолетнемерзлых пород и основные признаки и условия в процессах криоминералогенеза.

Во второй главе приведена краткая характеристика Удоканского месторождения меди, минеральный состав и особенности зоны окисления. Рассмотрены существующие технологии обогащения медных руд и технологии обогащения медных руд Удоканского месторождения различных организаций.

В третьей главе исследованы свойства и особенности состава основных окисленных медных минералов Удоканского месторождения – антлерита и брошантита. Дано прогнозирование технологических свойств минералов, сформировавшихся в зоне многолетнемерзлых пород, приведен термодинамический анализ поведения медных минералов в процессе их контакта с жидкой фазой с помощью физико-химического моделирования на ЭВМ модели химического равновесия во флотационной гетерогенной дисперсной системе.

В четвертой главе приведены результаты изучения условий флотируемости брошантита, антлерита, халькозина, борнита и основных породообразующих минералов различными реагентами-собирателями и их смесей. Изучены и применены новые реагенты, не использовавшиеся ранее при флотации медных руд.

В пятой главе исследованы условия селективной флотации минералов на основе физико-химических воздействий на компоненты и фазы флотационной пульпы. Приведены результаты исследований по разработке технологии флотации окисленных медных руд Удоканского месторождения.

Основные результаты исследований отражены в следующих научных положениях.

1. Условия минералообразования в зоне многолетней мерзлоты обеспечивают изменение свойств окисленных медных минералов и появление их технологических особенностей поведения во флотационной дисперсной системе.

В условиях криолитозоны окисленные руды представляют собой законсервированные реликты формировавшихся от палеозоя до эпохи четвертичного оледенения древних кор выветривания, в которых процессы минералообразования заторможены.

Большинство исследователей в настоящее время придерживается точки зрения о двухэтапном развитии процессов минералообразования в областях с отрицательными температурами (Юргенсон, Безродных. 1966; Оленников, Шварцев, 1968; Наркелюн и др., 1968; Анисимова,1987; Птицын, Сысоева, 1995; и др.). В первый этап формируются зоны окисления с обычным минеральным составом и зольностью, а во второй, в условиях криолитозоны, - преимущественно сульфатные и сульфатно-оксидные.

Удоканское месторождение меди локализовано в зонах отрицательных температур. Многолетнемерзлые породы развиты практически повсеместно.

Отличительной чертой зоны окисления Удоканского месторождения является широкое развитие брошантита и антлерита [Бакун и др.. 1964; Юргенсон, Безродных, 1966; и др.], относящихся к основным сульфатам меди. Эти минералы присутствуют в двух разновидностях, различающихся по плотности, показателям преломления и составу.

Поздние антлериты и брошантиты содержат кристаллогидратную воду, отличаются дефицитом меди и избытком воды, а также имеют сложный катионный состав.

По минералогическому составу сульфидные руды месторождения разделяются на борнит-халькозиновые и халькопиритовые. Окисленные руды представлены двумя разновидностями – карбонатными (малахит, азурит) и сульфатными (антлерит, брошантит), вмещающие породы – песчаниками, состоящими из обломков кварца и полевых шпатов.

Руды месторождения по степени окисления медных минералов, от которой зависит их обогатимость, условно делятся на три технологических типа:

  • сульфидные – с содержанием окисленной меди до 30%;
  • смешанные – с содержанием окисленной меди от 30% до 70%;
  • окисленные – с содержанием окисленной меди более 70%.

Термодинамический анализ состояния поверхности криогенных минералов при их контакте с жидкой фазой и флотореагентами выявил технологические особенности поведения окисленных минералов, т.к. на поверхности и в дисперсионной среде образуется большое количество новых соединений и ионов, изменяющих рН, Еh дисперсной системы, поверхностные свойства, а соответственно и поведение исследуемых минералов при флотации (рис. 1, 2). Графики показывают связь между степенью протекания процесса взаимодействия водного раствора с поверхностью минералов и концентрацией ионов и соединений зависимых компонентов в растворе m моль/кг H2O (на графиках показаны значения логарифма мольной концентрации указанных соединений в жидкой фазе).

 Зависимость равновесного состава системы Cu – Fe – S – C - – Cl –H –O от-0

Рис. 1. Зависимость равновесного состава системы Cu – Fe – S – C -

– Cl –H –O от соотношения брошантит – H2O

 Зависимость равновесного состава системы Na - Cu – Fe – S – - C – Cl – H –O от-1

Рис. 2. Зависимость равновесного состава системы Na - Cu – Fe – S –

- C – Cl – H –O от соотношения брошантит – H2O – Na2S

Таким образом, в процессе криоминералогенеза на Удоканском медном месторождении образуются сульфаты (брошантиты, антлериты), обладающие аномальными свойствами, которые существенно изменяют флотационное поведение этих минералов и требуют применения нестандартных технологических решений при разработке схемы обогащения окисленных руд.

Повышение гидрофобности поверхности антлерита и брошантита объясняется выявлением их кристаллогидратных форм, т.к. структура такой воды отличается от свойств граничных слоев минерала и структуры воды в объеме. Кристаллизационная вода имеет льдоподобную структуру, создающую гидрофобизацию поверхности минералов.

  1. Эффективность управления разделением минералов зоны многолетней мерзлоты возможна с помощью флотации при использовании нетрадиционных приемов и решений: с применением слабых энергетических воздействий на флотационную систему, введением реагентов-структурообразователей, разработкой условий солевой флотации, введением процесса стабилизации энергетического состояния дисперсной систем.

Эффективность флотации определяется в основном физико-химическими свойствами минералов, ионным составом пульпы, рН среды и значением окислительно-восстановительного потенциала пульпы Еh. Общепринято для регулирования различий в свойствах минералов вводить в пульпу в качестве флотационных реагентов соединения, ассортимент которых

значительно расширяется при усложнении состава руд. Усиление контрастности поверхностных свойств минералов с помощью флотореагентов сопровождается изменением Еh, рН и ионного состава пульпы, значения которых являются оптимальными для каждого типа руд и должны строго выдерживаться в процессе флотации.

Регулировать флотационные свойства минералов и параметры, характеризующие состояние пульпы, можно с помощью электрохимической подготовки пульпы, которая позволяет направленно воздействовать на флотационные свойства минералов, а в отдельных случаях даже исключает применение флотореагентов.

В диссертации экспериментально доказано, что электрохимическая подготовка измельченной руды до подачи в пульпу реагентов значительно эффективнее любых других электрохимических воздействий: на реагенты, воду, пульпу после подачи в нее флотореагентов и т.д.

Особенности флотационного поведения криогенных минералов в зависимости от применяемых реагентов собирателей и регуляторов, а также от способов регулирования состояния дисперсной флотационной системы изучалась на антлерите, брошантите, халькозине, борните и песчанике. Выявлена необходимость сочетания сульфгидрильных и оксигидрильных собирателей (рис.3).

Выявленные закономерности проверялись на рудном материале различной степени окисленности.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.