Регистрация / Вход
Прислать материал

Комбинированная технология комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья цветных и благородных металлов.

Докладчик: Шехирев Дмитрий Витальевич

Должность: заведующий кафедрой

Цель проекта:
Сырьевая база руд цветных и благородных металлов Российской Федерации в большинстве своем представлена комплексными труднообогатимыми рудами. Для труднообогатимых руд характерен сложный минеральный состав, неравномерная вкрапленность и широкий спектр крупности зерен рудных минералов, находящийся в тесном срастании с пиритом и породообразующими минералами. Особенности структуры минералов, степень дефектности их кристаллической решетки, примесный состав и степень окисления, присутствие в рудах различных генераций пирита, близость физических и физико-химических свойств обуславливают значительные трудности раскрытия сульфидов и выделения их в селективные продукты обогащения. Применение традиционных флотационных технологий для таких руд не приводит к удовлетворительным технологическим и экономическим результатам. Для труднообогатимых комплексных руд цветных и благородных металлов и техногенного сырья требуются новые методы рудоподготовки, дезинтеграции и обогащения на основе селективного раскрытия минеральных агрегатов, повышения контрастности свойств минералов и пустой породы, применения комбинированных методов в сочетании с гидрометаллургией, а также методов, позволяющих минимизировать количество используемой воды В проекте предусматривается исследование и разработка научно-технологических решений, направленных на создание комбинированной технологии обогащения комплексных сульфидных труднообогатимых, в том числе тонковкрапленных, руд цветных и благородных металлов и техногенного сырья, основанной на сочетании в единой схеме переработки руд флотационных процессов с гидрометаллургическими, а также, при необходимости, с гравитационными. Применение комбинированных технологий обеспечит возможность сохранения максимального количества ценных компонентов, извлекаемых из недр. Кроме того, это позволит расширить минерально-сырьевую базу и вовлечь в производство руды и техногенное сырье, ранее не подлежавшие переработке.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными планируемыми результатами проекта являются:
Научно-технологические основы комбинированной технологии обогащения комплексных сульфидных труднообогатимых руд цветных и благородных металлов и лежалых хвостов обогащения, включая принципы построения технологии, методические подходы к оценке обогатимости руд по комбинированной технологии, экспериментальные данные по обогатимости руд и свойствам их компонентов.
Экспериментальные образцы лабораторной колонной флотомашины с керамическим аэратором, лабораторных аппаратов для сгущения и фильтрации с керамическими фильтрующими элементами.
Программный комплекс, реализующий математическую модель процесса флотации в колонной флотомашине и обеспечивающий прогнозный расчет промышленных колонных флотомашин.
Проект лабораторного технологического регламента обогащения комплексных сульфидных труднообогатимых руд цветных и благородных металлов и техногенного сырья.
Переработка минерального сырья с применением комбинированных технологий, основанных на принципе получения на стадии обогащения кондиционных товарных концентратов и бедных промежуточных продуктов, из которых ценные компоненты извлекаются по гидрометаллургическим технологиям позволит значительно повысить технологическую и экономическую эффективность переработки руд и снизить нагрузку на окружающую среду .
Ориентация на комбинированные технологии не снижает требований к технологическому уровню флотационного процесса, задача которого - выделение качественных концентратов и промпродукта для гидрометаллургической перерботки. Поэтому предусматривается, на основе изучения физико-химических и кинетических закономерностей процесса флотации сульфидных минеральных комплексов, выбор наиболее селективных реагентных режимов (с применением новых селективных собирателей и их сочетаний, а также высокотехнологичных депрессоров, в том числе регулирующих значение кислотности пульпы и ее окислительно-восстановительного потенциала), выбор схем флотации с минимальной циркуляцией промежуточных продуктов и рациональной последовательностью раскрытия минералов, применение в перечистных операциях колонных флотомашин, обладающих повышенной эффективностью разделения.
В ходе гидрометаллургических процессов изменяется минеральный состав сырья, благодаря чему становится возможным удалить вредные примеси или раскрыть минералы целевых металлов, и что в результате влияет на технологические свойства и технико-экономические показатели последующих операций обогащения.
Использование флотации в сочетании с гравитационными методами обогащения для предварительной концентрации самородных благородных металлов и сульфидов цветных металлов и гидрометаллургическими технологиями извлечения ценных компонентов из промежуточных продуктов позволит повысить сквозное извлечение цветных металлов из массивных сульфидных руд до 90 % и из вкрапленных сульфидных руд 97 % и более.
Уникальность (новизна) создаваемой технологии заключается в сочетании целого ряда инновационных технологических и технических решений. Каждое из этих решений в той или иной мере апробировано в промышленном или опытно-промышленном масштабе, и признается научно-технической общественностью. Новое качество получается именно в сочетании, в одновременном использовании инновационных решений. Кроме того, практически во все решения - реагентные режимы флотации, технологические схемы, конструкции колонных флотомашин, режимы выщелачивания и регенерации окислителя - будут внесены полученные в результате исследований существенные элементы новизны.
Распространение в отечественной практике колонных флотационных машин сдерживается отсутствием практичных аэраторов. Высокоэффективные аэраторы пневмогидравлического типа требуют насосов для организации рабочей струи. При использовании в качестве рабочей жидкости пульпы камерного продукта наблюдается быстрый (по сравнению с импеллерами) износ дорогостоящих насосов. При использовании в качестве рабочей жидкости воды происходит весьма обильное обводнение процесса. Наиболее устойчиво качество пенных продуктов обеспечивается в колонных флотомашинах подачей противоточной воды в подпенный слой, но это также приводит к обводнению процесса. В целях экономии воды и недопущения обводнения процесса целесообразно корректировать содержание твердого в пульпе, как это обычно делается в гравитационных схемах, где материал представлен достаточно крупными частицами. Однако отсутствуют эффективные высокоскоростные методы обезвоживания пульп с частицами флотационной крупности без применения флокулянтов, наличие которых может нарушить флотационное разделение.
Применение выщелачивания промпродуктов флотации требует предварительного обезвоживания с тем, чтобы было возможно оборачивать растворы выщелачивания. После выщелачивания требуется глубокая фильтрация кеков для полного отделения продуктивных растворов. Кеки после выщелачивания обычно характеризуются повышенным содержанием шламов, пластичностью и плохой фильтруемостью, фильтры легко забиваются. Кроме того, в продуктивных растворах недопустимо присутствие шламов, которые мешают процессу экстракции. Для комбинированных технологий дело осложняется еще и тем, что выхода промпродуктов превышают, как правило, выхода концентратов, а также тем, что операций фильтрования в процессе выщелачивания, если он многоступенчвтый, может быть много.
Поэтому индустриальный партнер, для обеспечения реализации комбинированной технологии, разрабатывает экспериментальные образцы керамических пневматических аэраторов для колонных флотомашин, а также керамических фильтрующих элементов - дискового для сгущения и секторного - для фильтрования труднообезвоживаемых тонких пульп.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Главной областью применения результатов работ по проекту является переработка труднообогатимых сульфидных руд цветных и благородных металлов с получением продуктов высокой ликвидности по комбинированной технологии. Конкретное использование ожидаемого результатов работ по проекту будет осуществлено путем проведения опытно-технологических работ по разработке комбинированной технологии обогащения труднообогатимых сульфидных, в том числе тонковкрапленных, руд и техногенного сырья.
Применение комбинированной технологии позволит вовлечь в эффективную переработку комплексных сульфидных руд, прежде всего - свинцово-цинковых и медно-цинковых, с высоким содержанием серы, для многих регионов России (Бурятия, Забайкалье, дальний Восток, Урал).
Это во многом обеспечит решение проблем развития регионов, в том числе социальных проблем трудоустройства, а также увеличение экспортного потенциала и обеспечение безопасности страны по стратегическому сырью - цветным и благородным металлам.
В результате выполнения проекта увеличится объем знаний о процессах флотации и выщелачивания, а также процессах разделения твердой и жидкой фаз и аэрации, что внесет вклад в развитие отечественной технологической науки на мировом уровне задач. Будет обеспечено привлечение молодых сотрудников к решению важных и наукоемких технологических проблем.
На основании проведенного сравнительного анализа совместно с индустриальным партнером потенциальному потребителю будут представлены доказательства преимуществ аппаратурного оформления разрабатываемой технологии, включающее в себя колонные флотомашины и фильтры оригинальной конструкции. При этом сфера применения указанного оборудования шире, чем только переработка сульфидных руд цветных и благородных металлов, и может охватывать все виды твердых полезных ископаемых, а также очистку сточных вод.
В результате выполнения работ будет возможно подготовить модернизацию действующих производств на предприятиях горно-металлургической отрасли с представлением проекта технологического регламента технологии переработки труднообогатимых руд цветных и благородных металлов и техногенного сырья, а так же технического задания на стадию опытно- технологических работ по созданию комбинированной технологии переработки труднообогатимого сырья потенциального заказчика.
Предусматривается размещение информации на корпоративном сайте университета, публикации в ведущих отраслевых журналах Обогащение руд, Цветные металлы и др. в зарубежных научно-технических изданиях, информирование общественности в рамках X Конгресса обогатителей стран СНГ (март 2015 года) и Недели горняка (март 2015 года).

Текущие результаты проекта:
Результаты анализа научно-технической литературы, нормативно-технической документации, патентов и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме;
Обоснование выбора направления исследований;
Математическая модель, предназначенная для прогнозирования технико-экономических показателей комбинированной технологии, учитывающая свойства руды и техногенного сырья, технические решения (в частности, используемые технологические процессы и схемы) и экономические факторы.
«План эксперимента» для проведения моделирования с целью обоснования оптимального сочетания технических решений, реализующих комбинированную технологию обогащения комплексных сульфидных труднообогатимых, в том числе тонковкрапленных, руд цветных и благородных металлов и техногенного сырья - лежалых хвостов обогащения этих руд.
Экспериментальные образцы аэраторов и пористой разделительной мембраны.