Пути развития технологии переработки полиметаллических руд, содержащих драгоценные металлы
Анализ технологии переработки существующих полиметаллических руд свидетельствует о необходимости пересмотра концепции и цели передела обогащения
А.С. Кузькин – ГНЦ РФ «Гинцветмет», Москва
1. Высокорентабельные месторождения полиметаллов отработаны и в настоящее время в РФ. А разведанные природные ресурсы тяжелых цветных металлов в основном представлены небогатыми и сложными с точки зрения обогащения рудами, расположенными в труднодоступных районах. Получение из этих руд стандартных монометаллических концентратов с переводом в них драгоценных металлов сопряжено не только со значительными потерями ценных компонентов в разноименных концентратах и пиритных хвостах, но и с высокими затратами на селективное обогащение и применение токсичных реагентов при флотации. Уже сейчас на большинстве горно-обогатительных предприятий выпускаются те или иные низкокачественные некондиционные концентраты (промпродукты), представляющие собой конгломераты трудноразделяемых флотацией тонковкрапленных минералов (металлов), которые создают технологические и экологические проблемы на заводах или складируются в отвалах до будущих времен.
Подобное положение характерно не только для России, но и в целом для мировой цветной металлургии. Этот факт становится понятным при рассмотрении ретроспективы передела обогащения горнорудного сырья. В начальный период производство металлов происходило путем прямой плавки богатых руд. Затем по мере обеднения руд появилась необходимость в предварительном обогащении, которое широко начало распространяться с 20-х гг. на базе процесса флотации. Стоимостная доля обогащения в системе производства металлов непрерывно возрастала пропорционально снижению качества руд. В настоящее время легкообогатимые руды практически переработаны, и процесс флотации достиг своего максимального развития. Стали проявляться противоречия, заложенные в нем, основным из которых является необходимость очень тонкого измельчения для вскрытия отдельных минералов и низкая селективность разделения шламов известными процессами обогащения.
Таким образом, применительно к наиболее распространенным труднообогатимым рудам возможности, основанные на механическом разделении минералов, исчерпаны, т.е. требуются процессы, связанные с частичным или полным нарушением кристаллической решетки минералов (кристаллитов).
Перспективным направлением развития цветной металлургии является постепенное ограничение роли передела обогащения и перенос проблемы разделения металлов на металлургический передел.
Например, в зависимости от типа руды задачи передела обогащения можно ограничить отделением полезных компонентов от минералов породы или сульфидов железа (с низким содержанием драгметаллов) с получением коллективных концентратов или промпродуктов, которые можно направить на пиро- или гидрометаллургические процессы разделения и концентрации металлов. При этом продукты с высоким содержанием драгметаллов предпочтительнее подвергать пирометаллургическим процессам.
Серьезной проблемой в РФ является также отсутствие достаточных металлургических мощностей для переработки производимых свинцовых и цинковых концентратов, а при продаже заграницу драгметаллы фактически не оплачиваются. Сейчас предполагается освоение двух крупных месторождений полиметаллических руд Озерного и Холоднинского (район Байкала), но без строительства новых заводов их эксплуатация невозможна.
2. В настоящее время наука может предложить целый ряд локальных технологий переработки некондиционных концентратов применительно к различному горнорудному сырью.
Полиметаллические предприятия РФ выпускают низкокачественные концентраты, несмотря на передовой опыт селективной флотации. Основными факторами, создающими проблему эффективного разделения металлов на стадии обогащения, является тонкое прорастание сульфидов и усреднение их свойств вторичными процессами минералообразования. В этих условиях усложнение технологической схемы обогащения может привести к некоторому улучшению качества концентратов, но за счет заметного снижения извлечения металлов и увеличения затрат на переработку, что не решает проблему в целом.
Необходимым условием извлечения драгметаллов в товарный продукт является их перевод в медно-свинцовый концентрат, в том числе и наиболее богатой драгметаллами части пирита.
Большинство полиметаллических руд характеризуется высоким содержанием цинка, пониженным свинца и еще меньшим меди. Это, в принципе, создает условия для получения качественного цинкового концентрата (с минимумом драгметаллов) и свинцово-медно-цинкового промпродукта.
Новая металлургическая технология разработана для низкокачественных свинецсодержащих концентратов, а также для возгонных пылей и медно-цинковых промпродуктов обогащения, содержащих благородные металлы.
Технологическая схема включает переделы окислительного обжига в прокалочной печи и электротермической плавки с небольшим объемом отходящих газов, а также систему пылеулавливания и утилизации диоксида серы. Процесс осуществляется способом реакционной плавки, для чего в шихте должно быть обеспечено прокалкой соотношение сульфидного свинца к сульфатному не менее 1:2. Электроплавка позволяет получить черновой свинец, являющийся одновременно коллектором благородных металлов, медно-свинцовый штейн и шлак, в котором концентрируется цинк. Основным условием данной плавки является получение на стадии обогащения продуктов с определенным соотношением свинца и меди, цинка и железа. Расчетный состав продукта решается подбором реагентных режимов флотации и шихтовкой различных концентратов.
На базе современных достижений в технологи переработки полиметаллических руд рассмотрим перспективу более тесного взаимодействия двух переделов при условии их технического и финансового объединения.
Любая селективная флотация направлена на флотацию галенита при депрессии сфалерита, причем часть этих минералов по различным причинам попадает в разноименные концентраты. Разассигновываются также и драгметаллы, причем в металлургии цинка драгметаллы в значительной мере теряются. Изменяя режимы селективной флотации, можно существенно корректировать соотношение металлов в концентратах, соответственно меняя их извлечение.
К сожалению, улучшение качества свинцовых концентратов неприемлемо не только из-за увеличения потерь свинца в цинковом концентрате, но и, прежде всего, из-за потерь благородных металлов в нем. Таким образом, корректировка показателей селекции возможна только в сторону улучшения качества цинкового концентрата, с переводом части сфалерита (как правило, с более высоким содержанием меди и благородных металлов) в свинцовый продукт. В этих условиях обогатительный передел выдает высококачественный цинковый концентрат с невысоким извлечением цинка и минимальными потерями остальных полезных компонентов и свинцовый продукт. Это выделение цинковой «головки» позволяет получить необходимое соотношение металлов в свинцовом продукте. Суммарное сквозное извлечение всех металлов практически соответствует извлечениям в коллективный концентрат, т.е. является максимально возможным для данной руды.
Предприятия при переходе на указанную схему и режим обогащения могут получать свинцовый некондиционный концентрат с высоким извлечением металлов, в т.ч. и драгоценных. Особенно близки продукты Салаира, Алтайки, Рубцовки и Солнечного, содержащие: меди – 5–10%, свинца – 22–27%, цинка – 8–9%. Ориентировочно извлечение свинца в черновой свинец составит 83% и в штейн 14% (суммарно – 97%), золота и серебра в черновой свинец и штейн – 98%, меди в штейн – 89%, цинка в шлак – 96% и серы в серную кислоту или в гипс – 90%.
Последующая переработка по традиционным технологиям позволяет получить товарную продукцию: марочный свинец, сплав Доре, штейн с соотношением меди к свинцу 2:1, окись цинка, а также отвальный шлак и гипс.
Горевские руды имеют обратное соотношение, (свинца значительно больше, чем цинка). Здесь необходимо получать высококачественный свинцовый концентрат и свинцово-цинковый промпродукт. Практически это единственный надежный вариант извлечения цинка из подобной руды, причем промпродукт по составу близок вышеуказанным содержаниям металлов.
3. Для переработки существующих труднообогатимых полиметаллических руд максимально выгодно получать коллективные концентраты: высокое извлечение металлов, сокращение измельчительных и флотационных мощностей, снижение себестоимости производства при обогащении. Например, тонковкрапленные руды Озерного месторождения содержат около 1% свинца, 6% цинка и 30 г/т серебра.. Только обогащение по схеме коллективной флотации свинца, цинка и части пирита (серебросодержащего) позволит получить максимальное извлечение металлов. Аналогичен состав руд и Холоднинского месторождения.
Переработка коллективных концентратов по стандартной технологии цинковых заводов с корректировкой режимов на максимальное извлечение свинца и серебра в кеки фильтрации позволит решить проблему в целом. Для освоения указанных месторождений потребуется строительство горно-металлургических комбинатов с разработкой сквозной технологии переработки (с учетом нестандартного состава концентрата). И это единственный путь достижения высокой рентабельности предприятий.
4. В целом, анализ технологии переработки существующих полиметаллических руд свидетельствует о необходимости пересмотра концепции и цели передела обогащения, сосредоточив его исключительно на выделении минералов пустой породы и сульфидов железа (с минимумом драгметаллов) с одновременным применением гравитационного оборудования для извлечения золотоносного пирита (например: короткоконусными циклонами в цикле измельчения руды). Выпуск некондиционных концентратов предприятиями требует более тесного организационного и экономического сотрудничества с заводом.
Источник: журнал «Золотодобывающая промышленность» #6(36)-09
