Изучение технологических свойств руд

4.1. Технологические свойства руд, как правило, изучаются в лабораторных и полупромышленных условиях на минералого-технологических, малых технологических, лабораторных, укрупненно-лабораторных и полупромышленных пробах. При имеющемся опыте промышленной переработки для легкообогатимых руд допускается использование аналогии с известными месторождениями, подтвержденной результатами лабораторных исследований. Для труднообогатимых или новых типов руд, опыт переработки которых отсутствует, технологические исследования руд и, в случае необходимости, продуктов их обогащения должны проводиться по специальным программам, согласованным с заинтересованными организациями.

Отбор проб для технологических исследований на разных стадиях геологоразведочных работ следует выполнять в соответствии с временным методическим руководством «Технологическое опробование месторождений цветных металлов в процессе разведки», утвержденным заместителем Министра цветной металлургии СССР и заместителем Министра геологии СССР в 1983 г. и стандартом Российского геологического общества СТО РосГео 09-001–98 «Твердые полезные ископаемые и горные породы. Технологическое опробование в процессе геологоразведочных работ», утвержденным и введенным в действие Постановлением Президиума Исполнительного комитета Всероссийского геологического общества (от 28 декабря 1998 г. №17/6).

4.2. Для выделения технологических типов и сортов руд проводится геологотехнологическое картирование, при котором сеть опробования выбирается в зависимости от числа и частоты перемежаемости природных разновидностей руд.

Минералого-технологическими и малыми технологическими пробами, отобранными по определенной сети, должны быть охарактеризованы все природные разновидности руд, выявленные на месторождении. По результатам их испытаний проводится геолого-технологическая типизация руд месторождения с выделением промышленных (технологических) типов и сортов, изучается пространственная изменчивость вещественного состава, физико-механических и технологических свойств руд в пределах выделенных промышленных (технологических) типов и составляются геолого-технологические карты, планы и разрезы (в соответствии со СТО РосГео 09-002–98 «Твердые полезные ископаемые и горные породы. Геолого-технологическое картирование», утвержденным и введенным в действие Постановлением Президиума Исполнительного комитета Всероссийского геологического общества (от 28 декабря 1998 г. №17/6).

На лабораторных и укрупнено-лабораторных пробах должны быть изучены технологические свойства всех выделенных промышленных (технологических) типов руд в степени, необходимой для выбора оптимальной технологической схемы их переработки и определения основных технологических показателей обогащения и качества получаемой продукции. При этом важно определить степень измельчаемости руд, которая обеспечит максимальное вскрытие ценных минералов при минимальном ошламовании и сбросе их в хвосты.

Полупромышленные технологические пробы служат для проверки технологических схем и уточнения показателей обогащения руд, полученных на лабораторных пробах.

Полупромышленные технологические испытания проводятся в соответствии с программой, разработанной организацией, выполняющей технологические исследования, совместно с недропользователем и согласованной с проектной организацией. Отбор проб производится по специальному проекту.

Укрупненно-лабораторные и полупромышленные технологические пробы должны быть представительными, т. е. отвечать по химическому и минеральному составу, структурно-текстурным особенностям, физическим и другим свойствам среднему составу руд данного промышленного (технологического) типа с учетом возможного разубоживания рудовмещающими породами.

4.3. При проведении технологических исследований руд рекомендуется изучить возможность их радиометрической (рентгенорадиометрической и др.) сепарации. В соответствии с «Требованиями к изучению радиометрической обогатимости минерального сырья при разведке месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых», утвержденные Председателем ГКЗ 23 ноября 1992 г. должны быть установлены физические признаки, которые могут быть использованы для разделения рудной массы, покусковая контрастность руды, оценены показатели радиометрического обогащения при различных значениях граничных содержаний рудных компонентов. При положительных результатах необходимо уточнить промышленные (технологические) типы руд, требующие селективной добычи, или подтвердить возможность валовой выемки рудной массы, а также определить оптимальную схему радиометрического обогащения. Дальнейшие испытания способов переработки руд проводятся с учетом возможностей и экономической эффективности включения в общую технологическую схему обогащения руд радиометрической сепарации; уточняются данные по дробимости и измельчаемости руд и необходимой степени измельчения материала, данные ситовых анализов исходной руды и продуктов обогащения, сведения о плотности, насыпной массе и влажности исходной руды и продуктов обогащения. Устанавливаются основные показатели радиометрического обогащения – выход хвостов и концентрата, извлечение и содержание в них полезных компонентов, коэффициент обогащения.

4.4. При исследовании обогатимости сульфидных и арсенидных руд изучают степень их окисления, минеральный состав, структурные и текстурные особенности, наличие попутных компонентов и вредных примесей с использованием приемов и методов технологической минералогии. Оценивают дробимость и измельчаемость, проводят ситовой, дисперсионный и гравитационный анализы. Выбирают технологическую схему обогащения, устанавливают число стадий и стадиальную крупность измельчения. Определяют способы обогащения и доводки концентратов и промпродуктов, содержащих попутные компоненты.

4.5. В результате исследований технологические свойства руд должны быть изучены с детальностью, обеспечивающей получе­ние исходных данных, достаточных для проектирования технологической схемы их переработки с комплексным извлечением содержащихся в них компонентов, имеющих промышленное значение.

Промышленные (технологические) типы и сорта руд должны быть охарактеризованы по соответствующим предусмотренным кондициями показателям, определены основные технологические параметры обогащения (выход концентратов и их характеристики, извлечение полезных компонентов в отдельных операциях и сквозное извлечение и др.).

Достоверность данных, полученных в результате полупромышленых испытаний, оценивают на основе технологического и товарного балансов. Разница в массе металла между этими балансами не должна превышать 10 % и должна быть распределена пропорционально массе металла в концентратах и хвостах. Показатели переработки сравнивают с показателями, получаемыми на современных обогатительных фабриках и металлургических заводах по переработке никелевых и кобальтовых руд.

Для попутных компонентов в соответствии с «Рекомендациями по комплексному изучению месторождений и подсчету запасов попутных полезных ископаемых и компонентов» необходимо выяснить формы нахождения и баланс их распределения в продуктах обогащения и передела концентратов, а также установить условия, возможность и экономическую целесообразность их извлечения.

Должна быть изучена возможность использования оборотных вод и отходов, получаемых при рекомендуемой технологической схеме переработки минерального сырья, даны рекомендации по очистке промстоков.

4.6. В России для получения никеля и кобальта в настоящее время используются руды только двух промышленных типов: сульфидные медно-никелевые и силикатные никелевые коры выветривания.

4.6.1. Сульфидные медно-никелевые руды по содержанию никеля подразделяются на богатые (сплошные) и рядовые (вкрапленные).

Рядовые руды печенгского типа подвергаются обогащению с получением коллективного медно-никелевого концентрата. Рядовые руды норильского типа обогащаются по гравитационно-флотационной схеме с получением никелевого, медного, пирротинового и гравитационного концентратов. Последний представляет собой обогащенный платиновыми металлами продукт.

Богатые руды печенгского типа с содержанием никеля не менее 1, 5 % направляются непосредственно в плавку. Богатые руды норильского типа большей частью перерабатываются по схеме обогащения с получением легкой фракции, представляющей собой рядовую вкрапленную руду, никелевого, медного, пирротинового и гравитационного концентратов. Часть богатых руд без обогащения отгружается для прямой переработки на металлургические заводы.

Коллективный медно-никелевый концентрат подвергается окатыванию и обжигу в специальном цехе с получением окатышей. В настоящее время производится замена этого процесса на брикетирование концентрата. Переработка окатышей (в дальнейшем брикетов) вместе с богатой рудой осуществляется в плавильном цехе, конечной продукцией которого является медно-никелевый файнштейн.

Полученная при обогащении легкая фракция перерабатывается совместно с вкрапленными рудами на обогатительной фабрике с получением селективных концентратов.

Частично никелевый концентрат после предварительной агломерации и медный – после сушки направляются на пирометаллургическую переработку.

Пирротиновый концентрат, представляющий собой сульфидный промпродукт, перерабатывается отдельно по гидрометаллургической автоклавно-окислительной технологии с получением сульфидного концентрата и отвальных железогидратных хвостов. Указанный концентрат в дальнейшем совместно с частью никелевого и медного концентратов с обогатительных фабрик перерабатываются по схеме взвешенной плавки с получением файнштейна, анодной меди и технической серы.

Полученный гравитационный концентрат объединяется затем с медным флотационным концентратом и перерабатывается на медном заводе.

Все попутные компоненты при обогащении переходят в различные концентраты и извлекаются при дальнейшей их металлургической переработке. Кобальт извлекается из конверторных шлаков никелевого производства на кобальтовых заводах гидрометаллургическим способом. Из отходящих газов при выплавке файнштейна и анодной меди производятся серная кислота и техническая сера.

Благородные металлы, селен и теллур накапливаются в анодных шламах никелевого и медного производства, перерабатываемых пиро- и гидрометаллургическим способами с получением платиновых концентратов (ПК), из которых в дальнейшем на аффинажном заводе получают чистые металлы.

Вредными примесями в сульфидных медно-никелевых рудах являются цинк, свинец, мышьяк, фтор, кадмий, висмут; предельные содержания их устанавливаются техническими условиями.

Товарной продукцией, получаемой из руд сульфидных медно-никелевых месторождений, являются: никель и медь электролитные, кобальт металлический и кобальтовые продукты, металлы платиновой группы, золото, серебро, селен, теллур, техническая сера и серная кислота.

4.6.2. Силикатные никелевые руды в России по комплексу рудообразующих минералов представляют собой единый природный (геологический) и технологический тип. Руды после предварительного агломерирования или брикетирования подвергаются пирометаллургическому процессу – шахтной восстановительной сульфидизирующей плавке на штейн, который в последующем перерабатывается на металлический никель. В состав проплавляемой шихты включаются кокс, известняк (мрамор), пирит и гипс. Эта технологическая схема достаточно хорошо освоена на практике, что является ее единственным достоинством. Главные недостатки заключаются в сложности (многостадийности) технологии, высоком расходе дорогостоящего и дефицитного кокса, низком извлечении никеля и особенно кобальта и, наконец, в полной потере всего железа руды. Кобальт извлекается из конвертерных шлаков по сложной технологической схеме с получением металла и оксида кобальта.

В зарубежных странах силикатные никелевые руды перерабатываются по пирометаллургической схеме – электроплавка предварительно прошедших восстановительный обжиг руд на ферроникель, или по гидрометаллургическим схемам – амиачное выщелачивание с получением товарного продукта «синтера» и сернокислотное выщелачивание с получением сульфидного концентрата с содержанием никеля до 50 % и кобальта 5–6 %.

Вредными примесями в силикатных никелевых рудах являются медь и хром, а при плавке на ферроникель – и фосфор; предельные содержания этих компонентов устанавливаются техническими условиями.

4.6.3. Качество руд, направляемых непосредственно в переработку без обогащения, а также получаемых коллективных, селективных концентратов и промпродуктов должно быть в каждом конкретном случае регламентировано договором между поставщиком (рудник, обогатительная фабрика) и металлургическим (гидрометаллургическим) заводом или должно соответствовать существующим техническими условиями.