możliwości produkcji koncentratów miedziowych o zróżnicowanej ...

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


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).


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.


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


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%.


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.


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


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.


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%


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


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


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.


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


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.

możliwości produkcji koncentratów miedziowych o zróżnicowanej ...

Documents

Transcript of możliwości produkcji koncentratów miedziowych o zróżnicowanej ...