Технология извлечения меди

На месторождениях любого типа должны быть изучены технологические свойства всех технологических сортов руд.

Должны быть определены основные технологические параметры обогащения (выход концентратов, их характеристика, извлечение ценных компонентов в отдельных операциях, сквозное извлечение и др.).

Все сульфидные медные руды обогащаются флотационными способами, поскольку главные промышленные сульфидные минералы меди – халькопирит, борнит и халькозин – имеют хорошие флотационные свойства. Для усиления флотируемости окисленных минералов меди используют предварительную сульфидизацию.

Технология переработки руд медных месторождений зависит от их минерального состава, текстур и структур, крупности зерен, степени взаимного прорастания минералов, количества содержащихся сульфатов, карбонатов, силикатов, оксидов меди и других минералов. Для выбора технологической схемы переработки руд существенное значение также имеют физические свойства минералов (природная флотоактивность, склонность к шламообразованию и окислению в процессе измельчения). Все это обусловливает выделение большого числа типов руд, для которых требуются различные технологические схемы переработки.

Из меднопорфировых руд медь и молибден извлекаются в коллективный концентрат, подвергающийся пропарке с сернистым натрием и перечисткам с получением кондиционного медного концентрата и молибденового промпродукта. Из халькопирит-борнит-халькозиновых руд месторождений медистых песчаников и кварцево-халькопиритовых руд жильных месторождений медьсодержащие минералы хорошо извлекаются прямой флотацией. В качестве собирателей применяют различные ксантогенаты, дитиофосфаты и их сочетания. Из вспенивателей применяют терпиниол, ОПСБ, Т-80. Реагенты регуляторы – известь, цианид, сернистый натрий, жидкое стекло и др. Однако при наличии на месторождении комплексных разновидностей руд, содержащих свинец и цинк, требуются более сложные комбинированные схемы селективной и коллективно-селективной флотации.

Сплошные медноколчеданные руды обычно перерабатываются по схемам селективной флотации с получением медного, цинкового и пиритного концентратов. В голове процесса флотируют сульфиды меди при депрессии сфалерита и пирита, затем из хвостов медной флотации после активации сфалерита медным купоросом флотируют цинк. Хвосты цинковой флотации при содержании пустой породы в рудах не более 15 % представляют собой готовый пиритный концентрат.

Вкрапленные медно-цинковые и полиметаллические колчеданные руды перерабатываются преимущественно по комбинированным коллективно-селективным схемам с получением коллективных концентратов и последующей их селекцией, которая осуществляется по цианидному или безцианидному способу. Цианидное разделение проводится с использованием смеси цианида с цинковым купоросом.

Халькопирит-магнетитовые (скарновые) и борнит-пирротин-магнетитовые (ванадиево-железо-медные) руды перерабатываются по комбинированным схемам, включающим флотацию минералов меди и магнитную сепарацию магнетита.

Окисленные и смешанные руды обогащаются флотацией значительно хуже, чем сульфидные, особенно содержащие медь в силикатной форме. Их переработка осуществляется гидрометаллургическими методами. Наибольшее распространение среди них получил метод Мостовича, который включает выщелачивание окисленной меди серной кислотой, осаждение (цементацию) меди, перешедшей в раствор, металлическим железом и флотацию цементной меди.

Для извлечения меди из бедных и забалансовых руд или хвостов обогащения широко используют кучное и подземное выщелачивание, а также чановое растворение с перемешиванием или перколяцией. Основным растворителем при кучном выщелачивании являются растворы сернокислого оксида железа, которые получаются при орошении куч водой в результате окисления пирита. Орошение производится последовательно водой и раствором с последующей цементацией меди железным скрапом.

Для интенсификации процессов гидрометаллургической переработки сульфидных руд в качестве окислителя могут быть использованы микрооганизмы, окисляющее действие которых ускоряет разложение сульфидов. Аналогичные результаты дает предварительный сульфатизирующий обжиг.

Медные концентраты перерабатываются пирометаллургическим способом: сначала с получением черновой меди, а затем электролитическим рафинированием производится медь высокой чистоты.

Ценные попутные компоненты извлекаются при обогащении в медный, цинковый и пиритный концентраты, из которых они могут быть получены в процессе последующей металлургической переработки.

Золото и серебро. При флотации их извлечение в медный концентрат составляет 60–12-80 %. Наилучшее извлечение (до 90 %) дают руды медно-порифровых месторождений, наихудшее (10-25 %) - руды колчеданных месторождений. Оставшаяся часть связана главным образом с пиритом. При выделении пирита в отдельный концентрат для увеличения общего извлечения золота применяется цианирование огарков обжига пиритного концентрата. При металлургической переработке практически все золото и серебро переходят в медь, а из нее в шламы, собирающиеся при электролитическом рафинировании меди.

Кадмий на 80–85 % извлекается в цинковый и частично свинцовый концентрат, а при металлургическом переделе – из медно-кадмиевых кеков электролитических установок.

Индий, галлий и таллий. Первые два элемента аналогично кадмию сосредотачиваются в цинковом концентрате, а таллий находится также в медном и пиритном концентратах. Они извлекаются из тех же отходов производства, что и кадмий.

Кобальт извлекается при электролизе никелевых концентратов, а также из пиритных огарков.

Никель и платина. В процессе обогащения металлы платиновой группы концентрируются в никелевом концентрате и при металлургическом переделе переходят в никель, а из него при электролитическом рафинировании – в анодный шлам.

Цинк при металлургическом переделе медных концентратов возгоняется в виде оксида и осаждается из отходящих газов на электрофильтрах.

Сера улавливается в виде сернистого газа при всех видах пирометаллургической обработки колчеданных руд с последующим производством серной кислоты.

Железо. Содержание его в сплошных колчеданных рудах составляет 30–44 %. Часть железа, перешедшая в медный и цинковый концентраты, при металлургическом переделе теряется со шлаками. Часть железа, заключенная в пиритных концентратах, при обжиге последних для производства серной кислоты остается в виде огарков, которые после агломерации могут быть использованы как обычные железные руды.

Селен извлекается из пылей металлургических печей и шламов, остающихся при электрическом рафинировании меди.

Весьма богатые медные руды (более 3–5 % меди), пригодные для непосредственной плавки, и концентраты подвергаются пирометаллургической переработке с получением черновой меди. На медеплавильных заводах России используются разные технологии плавки. Наиболее распространенным методом является плавка в отражательных печах, хотя сохранила свое значение и шахтная плавка. В последнее время интенсивно внедряются автогенные процессы получения черновой меди (плавка в жидкой ванне, плавка во взвешенном состоянии и др.), что позволяет упростить технологию за счет совмещения процессов обжига, плавки на штейн и даже конвертирования в одном технологическом цикле. Это дает возможность повысить комплексность использования сырья, исключить или резко сократить расход топлива, предотвратить загрязнение окружающей среды. Из отходящих газов металлургического производства получают серную кислоту или элементарную серу, а из пыли – свинец, цинк, висмут, кадмий, германий и другие элементы.

Электролитическое рафинирование черновой меди обеспечивает получение меди высокой чистоты и извлечение многих ценных компонентов. Из электролитных шламов извлекаются селен, теллур и благородные металлы. Наличие разнообразных методов технологии переработки медных руд и систематическое их совершенствование обеспечивают извлечение все большего числа полезных компонентов даже при их очень низких содержаниях в рудах.

В зарубежных странах заметную роль в производстве меди стала играть новая технология извлечения меди, основанная на экстракции и электролизе (технология SX-EW), позволяющая извлекать медь из бедных и забалансовых руд, труднообогатимых окисленных руд, хвостов обогатительных фабрик и шлаков металлургического производства. За период 1990–2000 гг. производство меди по указанной технологии увеличилось в 3, 3 раза, а в Чили – в 12, 5 раз.