Post on 11-Jan-2017
GÓRNICTWO I GEOLOGIA ` 2011 Tom 6 Zeszyt 2
Bożena SKORUPSKA, Andrzej WIENIEWSKI, Norbert KUBACZ Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice
MOŻLIWOŚCI PRODUKCJI KONCENTRATÓW MIEDZIOWYCH O ZRÓŻNICOWANEJ ZAWARTOŚCI SKŁADNIKÓW ORGANICZNYCH
Streszczenie. W referacie przedstawiono wyniki badań wielkolaboratoryjnych i przemysłowych oraz możliwości produkcji koncentratów miedziowych o zróżnicowanej zawartości składników organicznych z zastosowaniem flotacji segregującej. Podano warunki procesu rozdziału koncentratu oraz oceniono możliwość produkcji koncentratów przeznaczonych dla przetopu w piecu szybowym i zawiesinowym.
POSSIBILITY OF COPPER CONCENTRATES PRODUCTION OF DIFFERENT ORGANIC ELEMENTS CONTENT
Summary. In the paper the pilot plant researches and industry tests of final concentrate flotation were presented. Based on segregating flotation two copper concentrates of different carbon element content were obtained. The conditions of segregation flotation and production possibility of two concentrates: one for flash smelting and the other for shaft process were presented.
1. Wprowadzenie
Systematyczny wzrost ilości łupków, najważniejszego źródła węgla organicznego,
w rudzie kierowanej do wzbogacania, jest przyczyną pogłębiających się trudności związanych
ze wzbogacaniem oraz utrudnień w procesie metalurgicznym. Średnie zawartości Corg
w litologicznych odmianach rudy miedzi przedstawia tabela 1 (Kijewski, Leszczyński 2010).
202 B. Skorupska, A. Wieniewski, N. Kubacz
Tabela 1
Średnie zawartości Corg w litologicznych odmianach rudy miedzi
Seria
litologiczna
Zawartość Corg [%] KGHM
Lubin-
Małomice
Polkowice Sieroszowice Rudna GG-P
Wapienie
dolomity
1,53 0,69 1,28 0,72 1,53 1,10
Łupki 6,06 5,74 7,08 8,17 7,13 6,75
Piaskowce 0,22 0,25 0,36 0,38 0,74 0,33
Wszystko wskazuje na to, że w miarę wyczerpywania się złoża i sięgania do nowych zasobów
trudności te będą narastać. Również planowana zmiana systemów eksploatacyjnych
i związane z tym zmniejszenie wysokości furty eksploatacyjnej spowoduje wzrost zawartości
węgla organicznego w urobku. Analizę zawartości węgla organicznego, wg oznaczeń CBJ
Sp. z o.o. w Lubinie, w rudzie kierowanej do wzbogacania w ZWR Oddz. Rudna i produko-
wanych koncentratach przedstawiono na rysunku 1.
Rys. 1. Zawartość węgla organicznego w nadawie i koncentracie w latach 1990 – 2009 w rejonie Rudna Fig. 1. Corg content in the feed and concentrate in Rudna Plant within the years 1990 – 2009
Z analizy tej wynika, że w wieloletnim okresie ilość węgla organicznego w rudzie
kierowanej do wzbogacania zwiększyła się niemal dwukrotnie, natomiast w produkowanych
koncentratach wzrost ilości węgla organicznego był niższy. W bilansie energetycznym
procesu przetopu krajowych koncentratów w procesie zawiesinowym główną pozycję zajmuje
ciepło ze spalania Corg. Ze względu na ograniczone możliwości odbioru ciepła w procesie,
Możliwości produkcji koncentratów …
203
przekroczenie pewnej zawartości węgla organicznego w koncentracie powoduje konieczność
obniżenia wydajności pieca. Obniżenie to zostało określone na ponad 20 Mg/h przy wzroście
zawartości Corg o 1% powyżej poziomu 7%.
Możliwość regulacji stężenia Corg, w nadawie kierowanej do procesu zawiesinowego
pozwalałaby na sterowanie wydajnością przetopu koncentratów w zależności od bieżących
potrzeb. Możliwość taką stwarza wspólny przetop koncentratu suszonego i koncentratu po
operacji prażenia. Wymaga to jednak wprowadzenia dodatkowej operacji (zaprojektowanie
i budowa specjalnego pieca prażalniczego), odpowiedniego przygotowania wsadu (mieszanie
w określonej proporcji koncentratu suszonego i wyprażonego) oraz oczywiście poniesienia
dodatkowych kosztów. Zmianę wydajności pieca w zależności od dodatku koncentratu
prażonego przedstawiono na rysunku 2 (Miczkowski Z., Czernecki i inni, 2010).
Alternatywą takiego rozwiązania jest dostawa do huty dwóch koncentratów
o zróżnicowanej zawartości węgla organicznego z przeznaczeniem do przetopu w dwu
technologiach: w piecu zawiesinowym - koncentratu o obniżonej zawartości Corg i w piecu
szybowym - koncentratu o podwyższonej zawartości Corg. Warunkiem takiego rozwiązania
jest efektywny rozdział koncentratu końcowego procesu wzbogacania na dwa koncentraty
o powyższych cechach. Również w tym przypadku operacja taka jest źródłem dodatkowych
kosztów, niemniej koszty dodatkowych operacji przeróbczych będą przypuszczalnie niższe od
koniecznych kosztów hutniczych.
Rys. 2. Wydajność pieca zawiesinowego w zależności od zawartości węgla organicznego dla różnej ilości dodatku koncentratu prażonego Fig. 2. Capacity of flash furnace in relation to Corg content for various amounts of roasted concentrate additions
60
70
80
90
100
110
120
7 7,5 8 8,5
Wyd
ajno
ść (k
onc.
sus
zony
+ k
onc.
pr
ażon
y)
[Mg/
h]
Zawartość węgla organicznego [%]
15 Mg/h
10 Mg/h
5 Mg/h
0 Mg/h
204 B. Skorupska, A. Wieniewski, N. Kubacz
W przeszłości prowadzono wiele prac nad ograniczeniem zawartości składników
szkodliwych w produkowanych koncentratach, w tym nad uzyskaniem kontrolowanej
zawartości węgla organicznego i ołowiu. W prowadzonych pracach uwzględniano charakter
przerabianych rud oraz uwarunkowania procesu hutniczego. Dla osiągnięcia określonej
zawartości węgla organicznego oraz zmniejszonej ołowiu w produkowanych koncentratach
opracowano [Bortel, Kubacz i inni, 1985] rozwinięty schemat flotacji, który obejmował
odflotowanie ołowiu i składników organicznych z zastosowaniu jedynie odczynników
pianotwórczych. Podobny charakter miały badania prowadzone z początkiem lat 2000 na
Politechnice Wrocławskiej, z tą różnicą że proces odflotowania składników hydrofobowych
wspomagano przez stosowanie odczynników apolarnych [Drzymała, 2002]. Prowadzono
również badania nad odołowianiem koncentratów miedziowych przez zastosowanie flotacji
z użyciem polisacharydów [Drzymała i inni 2002, 2003, 2007].
W latach 2002 – 2004 prowadzono również rozdział koncentratu końcowego
w hydrocyklonach w ZWR Oddz. Rudna. Prowadzone badania i uzyskane rezultaty nie były
satysfakcjonujące dla hutnictwa i nie upoważniały do zmian technologii w procesie
wzbogacania.
Aktualnie, zmieniły się uwarunkowania zarówno procesu wzbogacania, jak i hutni-
czego. Dla produkowanych koncentratów o zawartości miedzi na poziomie 24-25% zawartość
Corg na poziomie powyżej 8% jest zdecydowanie za wysoka.
W latach 2006-2010 w Instytucie Metali Nieżelaznych zostały podjęte prace,
dotyczące sposobów ograniczenia zawartości węgla organicznego w produkowanych
koncentratach w aktualnych warunkach górniczo – przeróbczo – hutniczych.
W ramach prowadzonych prac (Skorupska B., Wieniewski A., Kubacz N. i inni, 2009)
zostały przebadane w szerokim zakresie możliwości produkcji koncentratów w aspekcie
aktualnych i przyszłych potrzeb metalurgicznych, w tym z zastosowaniem odczynników
wpływających na prędkość flotacji minerałów miedzionośnych i substancji organicznej.
W badaniach flotacyjnych wykorzystano m.in., znane i stosowane w dotychczasowej
technologii flotacji rozdziału siarczkowych minerałów miedzi i ołowiu, depresory typu
skrobi i dekstryn, [Gaudin 1963; Lin K.F., Budrick C.L., 1988; Liu Qi, Laskowski J. 1989;
Liu Oi, Laskowski J., 2000; Lopez V. i inni 2003]. Korzystne rezultaty badań laboratoryjnych
w zakresie depresji węgla organicznego skłoniły do przeprowadzenia w listopadzie 2010 roku
próby wielkolaboratoryjnej i przemysłowej oraz opracowania technologii produkcji
koncentratów dla procesu zawiesinowego i szybowego (Skorupska, Kubacz i inni 2011).
Możliwości produkcji koncentratów …
205
Efektem prowadzonych prac było m.in. zgłoszenie projektu wynalazczego pt. „Sposób
wytwarzania koncentratów miedziowych o obniżonej zawartości składników organicznych” -
nr zgłoszenia P392598 (Skorupska, Wieniewski i inni 2010), oraz zgłoszenie pt. „Sposób
wytwarzania koncentratów miedziowych o zróżnicowanych zawartościach składników
organicznych” – nr zgłoszenia P-394483 (Skorupska, Wieniewski i inni 2011).
W referacie przedstawiono wyniki badań wielkolaboratoryjnych i przemysłowych,
dotyczących produkcji koncentratów miedziowych o zróżnicowanych zawartościach
składników organicznych z zastosowaniem flotacji segregującej. Podano warunki procesu
rozdziału oraz schemat technologiczny produkcji koncentratów przeznaczonych do przetopu
w piecu szybowym i zawiesinowym, a także oceniono możliwość produkcji takich
koncentratów.
2. Próba wielkolaboratoryjna
Badania wielkolaboratoryjne przeprowadzono w hali Zakładu Przeróbki Surowców
Mineralnych IMN, na stanowisku badawczym wyposażonym w maszynę flotacyjną
o pojemności 1m3 (IF-1). Wyposażenie stanowiska zapewniało ciągłą flotację, symulującą
warunki flotacji przemysłowej.
Do badań pobrano koncentrat końcowy z ZWR Oddz. Rudna (ciąg nieparzysty) przed
flotacją rozdzielającą. Charakteryzował się on wysoką zawartością miedzi – 31,07% oraz
zawartością węgla organicznego, zbliżoną do aktualnej średniej zawartości tego składnika
w produkowanych koncentratach, wynoszącą 8,07%. Ilość koncentratu użytego do badań na
stanowisku doświadczalnym IMN wyniosła około 1 Mg.
Stanowisko doświadczalne składało się z maszyny flotacyjnej o pojemności 1m3
(IF-1), wyposażonej w regulację poziomu i ilości doprowadzanego powietrza oraz
mieszalnika o pojemności 6 m3, do przygotowania nadawy kierowanej do flotacji. Stanowisko
doświadczalne wyposażone było również w przepływomierz nadawy. Schemat stanowiska
doświadczalnego wraz z miejscami odbierania produktów przedstawiono na rysunku 3.
206 B. Skorupska, A. Wieniewski, N. Kubacz
Rys. 3. Stanowisko do prób wielkolaboratoryjnych flotacji koncentratu końcowego z ZWR rejon Rudna zlokalizowane w IMN Fig. 3. Located in IMN pilot stand for flotation of final concentrate from Rudna Plant Przebieg prób
Przeprowadzono 11 prób flotacji; każda pojedyncza próba trwała nie krócej niż 45 –
60 minut. Zmiennymi parametrami flotacji były: poziom mętów w maszynie, natężenie
przepływu nadawy (czas flotacji), gęstość mętów flotacyjnych. Ilość sprężonego powietrza
była stała i wynosiła 2,5 m3/min. Parametry pracy oraz ilość i rodzaj odczynników
zastosowanych do poszczególnych prób przedstawiono w tabeli 2.
Tabela 2 Parametry prowadzenia prób technologicznych
Nr próby
QN [dm3/min]
Poziom piany [cm]
Ilość powietrza [m3/min]
Modyfikator [kg/Mg]
Odczynniki [ml]
Ciężar 1l nadawy [g/1dm3]
1 370 4
2,5
brak 60 zbieracza + 25 korflotu 1200 2 200 4
3 200 4
2,0 odczynnik
depresujący
25 zbieracza + 10 korflotu 1200
4 200 9,3 5 300 9,3 6 300 4 7 400 4 8 400 9,3 9 400 9,3 20 zbieracza +
10 korflotu 1100 10 400 4 11 200 4
Możliwości produkcji koncentratów …
207
Zastosowano następujące odczynniki flotacyjne: zbierający (mieszanka ksantogenianu
etylowego i izobutylowego), pianotwórczy (Korflot) oraz depresor węgla organicznego –
(dekstryna żółta N). Odczynniki były dodawane bezpośrednio do mieszalnika nadawy.
Pierwsze próby (1 i 2) prowadzono bez dodawania depresora węgla organicznego, natomiast
w kolejnych dodano go w ilości 2 kg/Mg koncentratu. Pobrane produkty flotacji poddawano
analizie na zawartość Cu i Corg, których wyniki przedstawiono w tab. 3.
Tabela 3 Wyniki próby wielkolaboratoryjnej flotacji koncentratu końcowego
[%] [%] [%] [%]1 36,39 19,11 7,79 8,78 69,21 81,06 71,72 69,232 34,79 17,77 7,88 8,51 78,14 87,50 69,84 68,203 44,10 12,56 4,44 12,17 58,69 83,30 53,04 29,184 46,71 12,29 4,12 12,71 54,56 82,03 54,02 27,585 49,63 14,81 3,22 12,14 46,70 74,59 45,63 18,216 48,87 14,13 3,86 11,79 48,76 76,70 46,91 22,447 50,45 14,92 3,27 11,43 45,45 73,81 41,18 16,688 49,21 14,97 3,01 11,30 47,02 74,47 38,96 14,539 58,18 16,99 1,27 10,79 34,18 64,01 28,57 4,5010 56,95 16,82 1,45 11,37 35,51 65,09 33,27 5,9811 51,82 13,23 2,34 12,43 46,23 77,10 43,21 12,53
31,07 8,07
[%] [%]
Pierwsze próby flotacji (próba 1 i 2) przeprowadzono bez dodania odczynnika
depresującego. W takich warunkach nie uzyskano produktów o znaczącym zróżnicowaniu
pod względem zawartości Corg. W produktach rozdziału różnica w zawartości Corg
w produkcie pianowym i produkcie komorowym wynosiła ok. 1%. Zawartość Cu
w produkcie pianowym dla 1 i 2 próby kształtowała się na poziomie ok. 35%, natomiast
w produkcie komorowym ok. 18,5%. Dodanie odczynnika depresującego w kolejnych
próbach (3 - 8) zmieniło znacząco przebieg flotacji, czego rezultatem był rozdział pod kątem
zawartości Corg, jak również wpłynęło na zawartość miedzi w tych produktach.
W produkcie pianowym średnia zawartość Corg. wyniosła 3,65%, natomiast w produkcie
komorowym 11,92%. W stosunku do pierwszych dwóch prób zawartość miedzi
w koncentracie (produkcie pianowym) podwyższyła się o ponad 10%, przy obniżeniu
zawartości miedzi w odpadzie (produkt komorowy) o ok. 4%.
208 B. Skorupska, A. Wieniewski, N. Kubacz
W próbach od 9 do 11 rozrzedzono nadawę do zagęszczenia ok. 1100 g/dm3. Ilość
stosowanego depresora pozostała niezmieniona i wynosiła 2 kg/Mg. W wyniku zmniejszenia
zagęszczenia nadawy osiągnięto wyższą jakość koncentratu pod względem zawartości Cu –
średnia zawartość wyniosła 55,65% Cu. Natomiast zawartość Corg była na poziomie 1,7%.
3. Próba przemysłowa
Próbę przemysłową prowadzono w maszynie flotacyjnej o pojemności 1m3 przez
kolejnych 12 zmian na stanowisku przemysłowym zlokalizowanym na nieparzystych ciągach
ZWR Oddz. Rudna. Schemat stanowiska przedstawiono na rysunku 4.
Rys. 4. Stanowisko przemysłowe do rozdziału koncentratu końcowego zlokalizowane na nieparzys-
tych ciągach Oddz. Rudna Fig. 4. Industry installation located in odd process lines of Rudna Plant for final concentrate separation
Wyposażenie stanowiska było takie samo jak wyposażenie stanowiska
wielkolaboratoryjnego. Rolę zbiornika, w którym kondycjonowano nadawę z odczynnikiem
depresującym węgiel organiczny, pełniła maszyna MF – o pojemności 19 m3.
Możliwości produkcji koncentratów …
209
W czasie prób zmieniano następujące parametry flotacji:
- ilość dodawanego odczynnika w zakresie od 0,5 do 2 kg na 1 Mg koncentratu.
- ilość podawanej nadawy wynosiła 300 do 400 dm3/min, co powodowało zmianę czasu
flotacji w zakresie 2,5 do 3,5 minut.
Równolegle pobierano próby z maszyny przemysłowej MF- 011, w której realizuje się
aktualnie flotację rozdzielającą koncentrat końcowy na nieparzystych ciągach ZWR Rudna.
Warunki i wyniki opróbowania maszyny przemysłowej (MF-011) oraz maszyny testowej
(IF-1) przedstawiono w tabelach 4 i 5.
Tabela 4 Wyniki prób rozdziału koncentratu z zastosowaniem depresora
w doświadczalnej maszynie flotacyjnej o pojemności komory 1m3
Nr prób
Ilość depre-sora
kg/Mg konc.
Zagę-szcze-
nie koncen-
tratu [g]
Czas flota-
cji [min]
Zawartość Cu [%] Zawartość Corg. [%] Wychód koncentratu Uzysk
N K O N K O Cu [%]
Corg [%]
Cu w
konc. [%]
Corg w odp.
[%]
5 1.0 1154 2.5 25.69 44.42 14.67 9,42 4,78 12.21 37,04 37.55 60.60 80.95 6 1.5 1150 2.5 16.83 46,24 11.85 12.08 2.88 13.31 14.48 11.79 39.79 97.19 7 2.0 1146 2.5 24.00 49.91 13.82 9.22 2.88 12.63 28.21 34.98 58.66 89.08 8 2.0 1150 2.5 21.42 45.45 11.44 9.68 2.39 13.59 29.34 34.91 62.26 91.38 9 1.0 1150 2.4 22.85 44.16 13.38 10.52 3.32 13.38 30,77 28.43 51.40 91.03 10 1.5 1174 2.5 23.12 39.86 9.99 8.94 4.42 13.31 43.96 49.16 75.78 75.70 11 1.0 1170 2.6 26.25 49.59 10.74 7.36 2.16 12.45 39,92 49.47 68.68 85.48 12 1.0 1125 2.8 21,59 48.10 10.08 8.75 2.62 12.98 30,27 40.83 54.01 87.77 13 1.0 1128 3.4 24.09 47.62 9.94 8.18 2.30 12.59 37,55 42.86 66.82 87.95 14 0.5 1175 3.3 21.24 30.30 8.73 9.18 7.80 12.58 58.00 71.13 82.74 39.56 15 0.5 1175 3.5 26.04 31.54 8.98 8.92 7.31 12.04 75.62 65.96 91.59 45.94 16 0.75 1180 3.1 27.55 38.04 10.61 8.60 5.31 12.57 61,76 54.68 83.26 66.24
średnia 23,38 42,93 11,19 9,24 4,01 12,80 38,6 43,48 Śr. (5,9,11,12,13,16) 24,7 45,32 11,57 8,81 3,42 12,7 38,9 41,9
Tabela 5
Wyniki prób rozdziału koncentratu na maszynie przemysłowej MF-011
Nr próby
Ilość powietrza [m3/min.]
Zagęszczenie koncentratu
[g]
Zawartość Cu [%] Zawartość Corg [%] Wychód koncentratu Uzysk
N K O N K O z Cu [%]
z Corg [%]
Cu w
koncentracie [%]
Corg w
odpadzie [%]
1 1 1148 19.44 27.75 16.47 9.49 9.08 9.64 26.33 26.79 37.58 74.37 2 1 1155 18.35 33.17 17.38 10.86 8.86 11.22 6.14 15.25 11.10 87.56 3 1 1152 22.05 32.30 17.74 10.37 8.42 10.78 29.60 17.37 43.36 85.89 4 1 1150 22.31 34.61 17.73 9.64 8.21 10.17 27.13 27.04 42.09 76.97 5 1 1150 16.55 29.22 14.48 10.98 8.95 12.39 14.04 39.00 24.79 66.89 7 1 1150 21.41 28.09 17.08 9.60 8.90 10.28 39.33 49.29 51.60 54.32 10 1 1174 23.12 31.09 20.13 8.94 7.93 9.28 27.28 25.15 36.69 77.66 11 1 1141 21.94 31.97 13.87 9.02 7.32 9.02 44.59 20.41 64.97 91.23 14 1 1175 20.63 31.77 18.44 9.32 7.80 9.60 16.43 15.56 25.30 86.98 15 1 1177 26.04 33.15 21.88 8.42 7.82 8,79 36.91 43.40 46.99 59.52 21,18 31,31 17,52 9,66 8,33 10,12 26,78 38,14
210 B. Skorupska, A. Wieniewski, N. Kubacz
W czasie prowadzenia prób nadawa kierowana do procesu flotacji rozdzielającej
charakteryzowała się znaczną zmiennością - zawartość miedzi wahała się od około 16,5% do
ponad 26%, natomiast zawartość węgla organicznego od ponad 7 do ponad 12%.
W przypadku flotacji rozdzielającej w maszynie MF-011 Cu produkt pianowy,
tj. koncentrat K1, charakteryzował się wyraźnie podwyższoną, w stosunku do nadawy,
zawartością miedzi wynoszącą ponad 31% oraz nieco niższą zawartością Corg (o około 1,4%).
Natomiast drugi produkt, zwany produktem komorowym, charakteryzował się z kolei
obniżoną o około 3,6% zawartością miedzi i nieco podwyższoną, o około 0,4%, zawartością
Corg w stosunku do nadawy. Ujemną stroną przeprowadzonych prób w maszynie MF-011 był
niski wychód produktu pianowego, kształtującego się na poziomie 26%. Również zawartość
węgla organicznego w tym produkcie, wynosząca ponad 8%, była zbyt wysoka w stosunku do
wymagań procesu zawiesinowego.
Znacznie korzystniej przedstawiały się wyniki rozdziału koncentratu w doświadczalnej
maszynie flotacyjnej o objętości komory wynoszącej 1m3. Z nadawy kierowanej do procesu,
o średniej zawartości 23,38% Cu i 9,24% Corg koncentrat (produkt pianowy) charakteryzował
się wysoką zawartością miedzi wynoszącą ok. 43% Cu i bardzo niską zawartością węgla
organicznego, rzędu ok. 4%, natomiast produkt komorowy (odpad) zawierał około 11,19%
Cu i około 12,8% Corg. Korzystniej przedstawia się również wychód produktu pianowego
w stosunku do maszyny MF-011, który wynosił ponad 38%.
Na uwagę zwraca fakt korzystnych wyników przy dodatku odczynnika depresującego
w ilości 0,75 do 1kg na 1Mg rozdzielanego koncentratu (próby 5,9,11,12,13 i 16). Średnie
wyniki rozdziału przy tej dawce odczynnika kształtowały się następująco:
nadawa – zaw. Cu – 24,7%; zaw. Corg - 8,81%,
koncentrat I (produkt pianowy) – zaw. Cu - ok. 45%; zaw. Corg - ok. 3,4%, przy
wychodzie około 39%,
koncentrat II (produkt komorowy) – zaw. Cu – 11,6%; zaw. Corg - 12,7%.
Przeprowadzone badania i uzyskane wyniki pozwoliły na opracowanie technologii flotacji
rozdzielającej dla otrzymania koncentratów korzystnych dla procesu zawiesinowego i procesu
szybowego.
Możliwości produkcji koncentratów …
211
4. Omówienie wyników
Wyniki prób flotacji rozdziału koncentratu końcowego z ZWR „Rudna” wykonane
w skali wielkolaboratoryjnej oraz w skali przemysłowej potwierdzają możliwość produkcji
koncentratów o zróżnicowanych składach chemicznych, optymalnych dla procesów
metalurgicznych.
Produkcja dwóch koncentratów powinna odbywać się według następującego schematu:
- kierowanie części koncentratu końcowego do flotacji segregującej,
- kondycjonowanie koncentratu z odczynnikiem depresującym węgiel organiczny,
- flotacja segregująca,
- mieszanie produktu pianowego flotacji segregującej z częścią koncentratu niepodlegającą
flotacji segregującej,
- mieszanie produktu komorowego flotacji segregującej z pozostałą częścią koncentratu
niekierowanego do tej flotacji.
Zaletą przedstawionej idei technologii jest możliwość stabilnej produkcji koncentratu
do procesu zawiesinowego, a także eliminacja problemów związanych z odwadnianiem
koncentratu, szczególnie koncentratu wysokowęglowego.
Wykorzystując wyniki rozdziału koncentratu w próbie przemysłowej, z zastosowaniem
odczynnika depresującego, w ilości około 0,7 do 1kg, a także zaprezentowaną koncepcję
produkcji koncentratów dla procesu zawiesinowego i szybowego, na rysunku 5
przedstawiono przykładowy schemat rozdziału koncentratu końcowego na dwa koncentraty.
Z przedstawionego schematu wynika, że dla zapewnienia produkcji koncentratów
o odpowiednich składach chemicznych, przy wychodach zapewniających wsad dla obu
procesów metalurgicznych, flotację rozdzielającą zastosowano dla połowy ilości
produkowanego koncentratu, natomiast drugą połowę koncentratu końcowego zmieszano
z koncentratem nisko - i wysokowęglowym, uzyskanym w procesie flotacji rozdzielającej
w proporcji 1:1. Takie postępowanie zapewniło, że z nadawy o zawartości 24,7% Cu oraz
8,81% Corg uzyskano dwa koncentraty o następujących parametrach:
Koncentrat I do procesu zawiesinowego – zaw. Cu - 33,7 %; zaw. Corg – 6,3%;
wych. ok. 44%
Koncentrat II do procesu szybowego – zaw. Cu - 17,5 %; zaw. Corg – 11,53%;
wych. ok. 56%
212 B. Skorupska, A. Wieniewski, N. Kubacz
Rys. 5. Propozycja schematu technologicznego dla produkcji koncentratów o składzie chemicznym
optymalnym dla procesów metalurgicznych Fig. 5. Proposition of technological layout for production of concentrates of optimal chemical
composition
5. Podsumowanie
Zagadnienie zmniejszenia zawartości Corg w koncentracie kierowanym do przetopu w
piecu zawiesinowym można praktycznie uznać za rozwiązane. Zarówno technologia
wyprażania, jak i reflotacji koncentratu może skutecznie obniżyć w nim zawartość Corg.
Ostatecznej oceny winna dostarczyć ekonomiczna analiza efektywności w ujęciu ciągnionego
rachunku górniczo-hutniczych kosztów i efektów.
Zagadnienie inaczej wygląda w przypadku produkcji dwu koncentratów o zróżnico-
wanej zawartości Corg z przeznaczeniem do przetopu w piecu szybowym i zawiesinowym,
a inaczej w przypadku tylko jednej technologii przetopu w piecu zawiesinowym. Wówczas
Legenda Cu [%] [%]Corg [%]
24,7 1008,81
24,7 50 8,81
depresor 24,7 500,7 - 1kg/Mg koncentratu 8,81
24,7 50 8,81
Wychód operacyjnyk = 38,9%
45,32 19,5 11,57 30,53,42 12,70
24,7 258,81
24,7 25 8,81
33,7 44 17,48 566,29 11,53
K I (produkt pianowy) K II (produkt komorowy) do procesu zawiesinowego do procesu szybowego
Koncentrat końcowy
Kondycjonowanie
Flotacja rozdzielająca
Możliwości produkcji koncentratów …
213
w przypadku utrzymywania się wysokich zawartości Corg w koncentratach technologia
prażenia może okazać się koniecznością.
Technologia reflotacji i produkcja dwóch koncentratów (w terminologii ZWR – RU –
koncentrat Rudna, ubogi w Corg i RB - koncentrat Rudna, bogaty w Corg ) posiada jeszcze
jedną cechę. Jest nią zdolność do prostego sterowania jakością koncentratu kierowanego do
procesu zawiesinowego. Schemat wzbogacania określony na podstawie wyników próby
przemysłowej można przedstawić w postaci ogólnej - rysunek 6.
gK b K
(1 - k 1 ) podział k 1
ilościowy flotacja rozdzielająca
podział
ilościowy k 2 bU b B
b Z
b S
Rys. 6. Schemat produkcji koncentratów dla procesu zawiesinowego i szybowego Fig. 6. Layout of concentrates production for shaft and flash process
Legenda:
푘 - ilość materiału kierowanego do flotacji segregującej (% udział koncentratu końcowego), 푘 - ilość koncentratu końcowego kierowanego do koncentratu flotacji segregującej (koncentratu ubogiego w węgiel organiczny), 훽 - zawartość składnika (Cu) w koncentracie końcowym, 훽 - zawartość składnika (Cu) w produkcie komorowym flotacji segregującej (produktu bogatego w węgiel organiczny), 훽 - zawartość składnika (Cu) w produkcie pianowym flotacji segregującej (produktu ubogiego w węgiel organiczny), 훽 - zawartość składnika (Cu) w koncentracie kierowanym do procesu zawiesinowego.
Schemat ten może stanowić przedmiot prostego i efektywnego układu automatycznej
regulacji i sterowania w celu zapewnienia stabilnej produkcji koncentratu o zadanej jakości
훽 kierowanego do procesu zawiesinowego. Wielkością podlegającą sterowaniu byłaby
ilość (k2) koncentratu końcowego (k) dodawanego do koncentratu (u) o obniżonej
zawartości węgla organicznego uzyskanego w wyniku flotacji segregującej prowadzonej
214 B. Skorupska, A. Wieniewski, N. Kubacz
w warunkach efektywnego rozdziału Corg. Na podstawie bilansu masy procesu wzbogacania
ilość koncentratu dodawanego do koncentratu uzyskanego w procesie flotacji segregującej
można określić następującym wzorem:
푘 =
∗ ( )∗( )( )∗( )
(1) Jeżeli do flotacji segregującej kieruje się połowę koncentratu, wówczas wzór upraszcza się
do postaci:
푘 = ( )∗( )( )∗( )
(2)
Wzory (1) i (2) mogą stanowić podstawę prostych algorytmów sterowania jakością
koncentratów kierowanych do odrębnych procesów hutniczych.
BIBLIOGRAFIA
1. Bortel R., Kubacz N.: Problemy związane z występowaniem ołowiu w krajowych rudach miedzi. Zeszyty Naukowe AGH, Górnictwo z. 132, 1987.
2. Drzymała J. Kapuśniak, Tomasik P.: Removal of lead mineral from copper industrial flotation concentrates by xanthate flotation in the presence of dextrin. Mineral Processing, 70 (2003) p. 147-155.
3. Drzymała J., Tomasik P., Sychowska Sikora B.: Dextrin as selective depressants for sulfide Physicochemical Prob. Miner. Process. 36, 2002, p.273-278.
4. Drzymała J., Kucal J., Kozłowski A.: Flotacja rudy miedzi z Lubina za pomocą kolektorów stosowanych jako promotory flotacji węgla. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, Studia i Materiały, 102, 2002.
5. Drzymała J., Kozlowski A.: Wpływ masy molowej polisacharydów zawierających mery D-glukozowe z wiązaniami glikozydowymi na selektywność odołowiania koncentratu miedzi. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej 106, Studia i Materiały 30, 2004, 31-43.
6. Drzymała J., Kapuśniak J., Tomasik P.: Sposób wytwarzania koncentratów miedziowych bogatych w chalkozyn. Patent PL 195693 B.
7. Foszcz D., Drzymała J.: Differentiation of organic carbon, copper and other metals contents by segregating flotation of final Polish industrial copper concentrates in the presence of dextrin. Physicochemical Problems of Mineral Processing 47 (2011), p. 17 – 26.
8. Gaudin A.M.: Flotacja. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1963.
Możliwości produkcji koncentratów …
215
9. Kijewski P., Leszczyński R.: Węgiel organiczny w rudach miedzi – znaczenie i problemy. Zeszyty Naukowe IGSMiE PAN nr 79, 2010, s. 131-146.
10. Miczkowski Czernecki J., Guzicki S.: Projekt kluczowy POI. 01.03.01-24-019/08—00 Opracowanie nowych optymalnych technologii i parametrów pirometalurgicznych metod produkcji miedzi z krajowych koncentratów. Raport IMN, 2010.
11. Lin K.F., Budrick C., L.: Polymeric Depressants. Reagents in Mineral Technology, 1988. 12. Liu Qi., Laskowski J.S.: The role of metal hydroxides at mineral surfaces in dextrin
adsorption, II. Chalcopyrite – Galena Separation in the Presence of Dextrin. International Journal of Mineral Processing 27, 1989.
13. Liu Qi, Yahui Zhang, Laskowski J.S.: The adsorption of polysaccharides onto mineral surfaces: an acid/base interaction. International Journal of Mineral Processing 60 (2000), 229-245.
14. Lopez Valdivieso A., Sanchez A.A., Song S., Martinez Garcia H.A.: Dextrin as a regulator for selective flotation of chalcopyrite, galena and pyrite. The Canadian Journal of Metallurgy Materials Science vol. 46, 2003.
15. Skorupska B., Wieniewski A., Kubacz N. i inni: Projekt Zamawiany Nr PBZ –MNiSW-3/3/2006 „Określenie możliwości selektywnego wydzielenia trudnowzbogacalnych składników obniżających wskaźniki technologiczne oraz utrudniających metalurgiczny przerób koncentratów”, styczeń 2009, Sprawozdanie IMN nr 6657, Gliwice 2009.
16. Skorupska B., Kubacz N. i inni: Projekt kluczowy POIG. 01.03.01-24-019/08--00 „Badania nad wydzieleniem koncentratów o wysokiej zawartości miedzi i obniżonej węgla organicznego”. Raport IMN, 2009-2010.
17. Skorupska B., Wieniewski A., Kubacz N.: Możliwości modernizacji technologii wzbogacania rudy miedzi o podwyższonym udziale rudy łupkowej. Monografia „Nowoczesne technologie oraz zaawansowane materiały w wyroby w zrównoważonym rozwoju przemysłu metali nieżelaznych. Gliwice 2010.
18. Skorupska B., Wieniewski A. i inni: Sposób wytwarzania koncentratów miedziowych o obniżonej zawartości składników organicznych. Zgłoszenie UP P-394483 (2010).
19. Skorupska B., Kubacz N., Wieniewski A. i inni: Opracowanie technologii produkcji koncentratów dla procesu zawiesinowego i szybowego. Sprawozdanie IMN 6928/11.
20. Skorupska B., Wieniewski A. i inni: Sposób wytwarzania koncentratów miedziowych o zróżnicowanych zawartościach składników organicznych. Zgłoszenie UP P – 392598 (2011).
21. Srdjan M. Bulatovic: Handbook of Flotation Reagents: Chemistry, Theory and Practice, Elsevier, 2007.
W referacie wykorzystano wyniki osiągnięte w ramach Projektu Kluczowego: POIG. 01.03.01-24-019/08--00 Zadanie - „Badania nad wydzieleniem koncentratów o wysokiej zawartości miedzi i obniżonej węgla organicznego”
Recenzent: Dr hab. inż. Andrzej Ślączka
216 B. Skorupska, A. Wieniewski, N. Kubacz
Abstract
In the paper the pilot plant researches and industry tests of final concentrate flotation
were presented. They resulted in obtaining two different concentrates of different copper and
carbon content for two metallurgical processes: shaft and flash.
The pilot plant researches were conducted in flotation machine of 1 m3 volume. The amount
of concentrate applied in flotation was over 1 Mg. The content of Cu was about 31% and Corg
– 8%.
As a result of flotation with suitable dose of depressant the following products were obtained:
- Froth product of 44- 58% Cu and 1,27- 4% Corg
- Cell product of 10-12% Cu and 10,7 – 12,7% Corg
In turn, in industry flotation from the feed of about 24,7% Cu and 8,81% Corg the following
products were obtained:
- Froth product of average Cu content – 45,3% and Corg – 3,42%
- Cell product of average Cu content – 11,6% and Corg - 12,7%
Based on these researches the technological layout was proposed. The key unit operations in it
are:
- Separation of part of final concentrate and directing it for conditioning with presence
of depressant
- Segregating flotation
- Mixing of the froth product of segregating flotation with part of final concentrate
which was not subjected to the segregating flotation
- Mixing the cell product of segregating flotation with the other part of final concentrate
This layout allows for production of two different concentrates - one for flash process and
second for shaft process.
The result of such a technology are exemplified below: feed Cu – 24,7% , Corg – 8,81%
- KI (for flash process) - Cu - 33,7% , Corg- 6,29%; yield – 44%
- KII (for shaft process) – Cu17,48% , Corg 11,53%; yield – 56%
This layout can be in simple way automatically controlled.