Влияние времени охлаждения слитков медно-никелевого файнштейна на показатели селективности его флотационного разделения

При флотационном разделении файнштейнов на никелевый и медный концентраты критерием оценки эффективности процесса является индекс селективного разделения, основанный на сумме извлечений металлов в целевые концентраты, что, в свою очередь, определяет суммарное количество загрязняющих (вторых) металлов в них. Известно, что помимо различных факторов, влияющих на технологический процесс разделения файнштейна в промышленном масштабе (соблюдение плотностных и реагентных режимов, параметров измельчения и т.д.), значимое влияние оказывает дли тельность предшествующей операции охлаждения слитков. Для оценки влияния условий кристаллизации файнштейна были проведены лабораторные исследования процесса разделения при соблюдении постоянства режимных параметров измельчения и флотации. В промышленных условиях были получены слитки файнштейна, характеризующиеся различным временем охлаждения. Образцы файншейна в лабораторных условиях измельчали и флотировали в замкнутом цикле согласно действующей схеме флотации. Проведенные исследования позволили исключить многофакторность системы и рассматривать процесс разделения файнштейна только в зависимости от времени охлаждения расплава файнштейна, поскольку все остальные факторы в ходе лабораторных испытаний выдерживались неизменными. Проведены измерения температурного поля в теле слитка файнштейна при его охлаждении в условиях действующего производства – это отражается на химическом и фазовом составах различных участков слитка. Температура слитка, вследствие его массивности, достаточно сильно изменяется по объему материала. Малое изменение температуры поверхностей слитка может сопровождаться значительными изменениями температуры в его теле. Результаты измерения показали, что градиент температур от центра к периферии слитка превышает 400 °С. В связи с этим сокращение времени охлаждения файнштейна может приводить к значительным нарушениям режима охлаждения центральных зон слитка. Оптико-минералогический анализ образцов показал, что по мере увеличения времени остывания слитков закономерно повышается его раскристаллизация – образуются крупнозернистые структуры сульфидов меди и никеля с четкими границами раздела фаз. По результатам химического анализа определено, что максимальный индекс разделения меди и никеля файнштейна с получением медного и никелевого сульфидных концентратов, соответственно, достигается при охлаждении слитков файнштейна плавильного цеха Надеждинского металлургического завода в течение 72 ч.

1. Kullerud G., Moh G. High-temperature phase relations in the Сu—Ni—S system. Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1967. Vol. 66. Р. 409—413.

2. Bethke P.M., Barton P.B. Distribution of some minor elements between coexisting sulfide minerals. Econ. Geol. 1971. Vol. 66. P. 140—163.

3. Barton P.B. Solid solutions in the system Cu—Fe—S. Part 1. The Cu—S and CuFe—S joins. Econ. Geol. 1973. Vol. 68. No. 4. P. 455—465.

4. Schlitt W.J., Craig R.H., Richards K.J. The miscibility gap and distribution of nickel in the molten system Cu—Ni—S. Met. Trans. B. 1973. Vol. 4B. P. 1994— 1996.

5. Lee S.L., Larrian М.J., Kellogg H.H. Thermodynamic properties of molten sulfides. III. The system Cu—Ni—S. Met. Trans. B. 1980. Vol. 11В. P. 251—255.

6. Chuang Y.Y., Chang Y.A. Extension of the associated solution model to ternary metal-sulfur melts: Cu—Ni—S. Met. Trans. B. 1980. Vol. 11В. P. 251—255.

7. Рябко А.Г., Гродинский Г.И., Серебряков В.Ф. Исследование системы Cu-Cu2S—NiS—Ni. Изв. вузов. Цвет. металлургия. 1980. No. 4. С. 23—26.

8. Potter R.W. The low temperature phase relations in the system Cu~S derived from an electrochemical investigation. Geol. Soc. Am. Abstr. Prog. 1974. No. 6. P. 915—916.

9. Sineva S.I., Starykh R.V., Zakhryapin S.B. Study of the liquidus and solidus surfaces in the quaternary Fe—Ni— Cu—S system. III. Constructing a meltability diagram and determination of miscibility gap boundaries for the ternary Cu—Ni—S sulfide system. Russ. Metallurgy. 2010. No. 5. P. 448—455.

10. Травничек М.Н., Масляницкий И.Н. Изменение структуры медно-никелевых файнштейнов в зависимости от режима охлаждения. Цвет. металлы. 1970. No. 10. С. 31—34.

11. Власов О.А. Подготовка медно-никелевого файнштейна к разделению на концентраты. Фазовый состав промышленного медно-никелевого файнштейна. В кн.: Процессы сульфидирования в металлургии. Saarbrucken: LAP Lambert Acad. Publ., 2012. С. 136—138.

12. Рябко А.Г., Гродинский Г.И., Серебряков В.Ф. Оптимизация процесса охлаждения медно-никелевых файнштейнов. В сб. науч. тр.: Новые направления в пирометаллургии никеля. Ленинград: Гипроникель, 1980. С. 22—25.

13. Ерцева Л.Н., Серегин П.С., Фокеева И.Г., Короткова О.В. Изучение распределения микропримесей в файн штейнах комбината «Печенганикель». Цвет. металлы. 2002. No. 10. С. 22—25.

14. Фокеева И.Г., Цымбулов Л.Б., Ерцева Л.Н. Исследование закономерностей кристаллизации файнштейнов с повышенным содержанием меди. Цвет. металлы. 2005. No. 7. С. 42—46.

15. Selivanov E.N., Gulyaeva R.I., Udoeva L.Yu., Verchinin A.D. The effect of the microstructure on oxidation of sulfidemetal alloys of cooper and nickel. Defect Diffus. Forum. 2011. Vol. 312. Р. 306—311.

16. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Флотационное разделение медно-никелевых файнштейнов. В сб.: Оборудование промышленных предприятий: Справ. изд. в 6 т. Т. 1. Развитие цветной металлургии. Тяжелые цветные металлы. М.: Теплотехник, 2008. С. 143—146.

17. Иванов В.А., Цымбулов Л.В., Мироевский Г.П. Совершенствование методик опробования файнштейна АО «Норильская горная компания» в расплавленном и твердом состоянии. М.: ВИНИТИ, 2000. No. 5. С. 64—25.

18. Юсупов Т.С., Кириллова Е.А., Шумская Л.Г. Структурно-химические особенности минеральных сростков в связи с процессом их дезинтеграторного раскрытия. В сб.: Ресурсосбережение и охрана окружающей среды при обогащении и переработке минерального сырья. Новосибирск: Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, 2016. С. 38—40.

19. Бочаров В.А., Игнаткина В.А., Юшина Т.И. Флотационное обогащение полезных ископаемых. М.: Горн. книга, 2017.

20. Mark E. Schlesinger, Matthew J. King, Kathryn C. Sole, William G.I. Davenport. Extractive metallurgy of copper. Amsterdam: Elsevier, 2011. P. 441—445.

21. Власов О.А. Производственные испытания файнштейна, обработанного серой с целью повышения его качества. В сб.: Процессы сульфидирования в металлургии. Saarbrucken: LAP Lambert Acad. Publ., 2012. С. 170—183.

22. Карамзин В.В., Младецкий И.К., Пилов П.И. Показатель обогатимости руд. Расчеты технологических показателей обогащения полезных ископаемых: Учеб. пос. 2-е изд. М.: Горн. книга, 2018. С. 53—57, 119—124.

23. Peng Y., Grano S., Fornasiero D., Ralston J. Control of grinding conditions in the flotation of chalcopyrite and its separation from pyrite. Int. J. Miner. Process. 2003. Vol. 69. No. 1/4. P. 87—100.