Tecnología de beneficio del mineral de cobre

Los minerales cuyo metal principal es el cobre se procesan en un 90-95% mediante el método de flotación y sólo entre un 5 y un 10% de los minerales están sujetos a procesamiento metalúrgico u otros métodos de enriquecimiento.

La flotación (flottstion francés, de flotter - flotar en la superficie del agua) es un método de enriquecimiento basado en la diferencia en las propiedades físicas y químicas de la superficie de los materiales, su capacidad para ser humedecidos por el agua. Algunos minerales (hidrófobos) en estado finamente molido en un medio acuoso no se humedecen con agua, se adhieren a las burbujas de aire introducidas en el agua y flotan con ellas hacia la superficie, otros minerales (hidrófilos) se humedecen con agua, no se adhieren a burbujas de aire y permanecen en el volumen de la pulpa.

De los ciento setenta minerales que contienen cobre que se conocen actualmente, unos diecisiete se utilizan a escala industrial (Tabla 1). Casi todos los minerales que contienen cobre, así como los polimetálicos, contienen sulfuros de hierro (Tabla 2).

Tabla 1. Características de los principales materiales de cobre.

Cuadro 2. Características de los principales minerales de sulfuro de hierro.

Para minerales de fácil enriquecimiento con distribución uniforme de minerales de cobre, las fábricas de pequeña capacidad suelen utilizar esquemas de una sola etapa que incluyen operaciones de molienda y clasificación, flotación primaria, flotación de control y de una a tres operaciones de limpieza.

En las fábricas de alta capacidad se han generalizado los esquemas de dos etapas, según los cuales, después de la etapa I de molienda hasta un tamaño de 45-60% de la clase –0,074 mm, se separan el concentrado de cobre grueso y los relaves que contienen pirita. El concentrado de cobre grueso se muele hasta un 85-95 % de la clase –0,074 mm y se envía a operaciones de limpieza.

Al procesar minerales con un alto contenido de lodos primarios y sales solubles, la flotación debe realizarse en dos ciclos: arena y lodos. La flotación separada crea las condiciones más favorables para la flotación de partículas grandes y pequeñas: lodos (residuos del producto, que lo componen en polvo y partes finas, obtenidos como sedimento durante el lavado de cualquier material mineral), que generalmente aumentan el consumo total de reactivos. , suprimen la flotación de partículas grandes, pegándose a ellas, creando una espuma abundante y fuerte. El esquema con flotación separada se utiliza, por ejemplo, en la planta de Dzhezkazgan (Kazajstán), en las plantas de Butte y Twin Buttes (EE.UU.).

Los minerales de cobre diseminados (pórfidos de cobre, areniscas de cobre y minerales de vetas) se caracterizan por un bajo contenido de azufre de pirita y el cobre (0,4–2,0%), dependiendo del contenido de pirita, puede procesarse para obtener solo concentrado de cobre o concentrados de cobre y pirita. En el primer caso se utiliza la flotación colectiva, y en el segundo, la colectiva-selectiva o selectiva directa.

Según sus características de textura, los minerales que contienen cobre se dividen en masivos, sólidos y diseminados. Los minerales sólidos suelen ser más ricos y se caracterizan por un alto contenido de azufre, representado por pirita, intercalada con sulfuros de cobre y zinc. La proporción de cobre, zinc y azufre, por ejemplo, en el mineral sólido de pirita de cobre alcanza 1:1:20 (25). Estos minerales sólidos son los minerales de cobre y cobre-zinc de los Urales, que se clasifican como minerales difíciles de extraer.

Los minerales diseminados son más pobres en términos de contenido de metales no ferrosos, que no supera el 1-2% en los minerales ordinarios y el 0,4-1,0% en los minerales pobres. Dependiendo del contenido de cobre en el mineral procesado, los minerales de cobre se dividen convencionalmente en ricos (más del 2% Cu), medios (0,8–2,0% Cu), pobres (0,5–0,8% Cu) y fuera de equilibrio (menos de 0,3 %Cu). Los minerales ricos en sulfuros que contienen entre un 2% y un 3% de Cu, con un alto contenido de azufre (35% a 42%), a veces pueden enviarse directamente a fundición en hornos de cuba. Sin embargo, en la práctica mundial, actualmente el 80% del Cu se extrae de concentrados obtenidos durante el enriquecimiento de minerales de cobre.

Los minerales de sulfuro de cobre (halelpirita - CuFeS ₂ , calcocita Cu ₂ S, covellita CuS, bornita Cu ₅ FeS ₄ ) flotan bien en colectores de sulfhidrilo (las sustancias cristalinas sólidas tienen un olor característico y no tienen propiedades formadoras de espuma, lo que hace posible para regular su consumo dentro de un amplio rango sin perturbar el proceso de formación de espuma) a base de azufre divalente en un rango de pH bastante amplio, ya que tienen una alta capacidad de sorción, que depende del grado de oxidación de la superficie del sulfuro y del contenido de cobre. Según la flotabilidad con xantatos (sales del ácido xantogénico ROC(=S)SH), los minerales de cobre se pueden ordenar en la siguiente secuencia: calcopirita < bornita < covellita < calcocita.

Los depósitos de minerales de pórfido de cobre son los mayores en términos de reservas de cobre. En su base operan las mayores fábricas de concentración de cobre con una capacidad de hasta 90 mil toneladas de mineral por día o más. Los minerales primarios de pórfido de cobre incluyen principalmente minerales de molibdenita-calcopirita con un bajo contenido (2-5%) de pirita. Las principales características tecnológicas del enriquecimiento de estos minerales:

– molienda en una sola etapa hasta un tamaño de partícula de 60–65% clase –0,074 mm antes de la flotación colectiva de cobre-molibdeno;

– molienda adicional de concentrados brutos hasta 85–90% clase –0,074 mm para obtener concentrados ricos en cobre;

– la creación en flotación colectiva se mantiene a un pH de 10 a 12 mediante el suministro de cal para suprimir la pirita (aunque para la flotación de molibdenita el pH óptimo = 7,5 a 8,0).

El esquema más extendido para estos minerales es la trituración del producto medio y su procesamiento en un ciclo separado. El concentrado de pirita, por regla general, no se aísla de dichos minerales (a excepción de la fábrica de Chuquicamata, Chile). Los minerales de pórfido de cobre (pirita, calcopirita, calcocita) se procesan en las fábricas de Almalyk y Balkhash (Uzbekistán, Kazajstán).

Para minerales de cobre con un contenido medio de pirita, se utilizan esquemas tanto selectivos colectivos como selectivos directos. Cuando se enriquece según esquemas selectivos colectivos, la separación de minerales de cobre y pirita de los minerales de ganga se produce durante la molienda gruesa (hasta un 45-50% de la clase -0,074 mm), cuando es posible obtener relaves con un contenido de cobre residual. . Luego, según el esquema de flotación selectiva colectiva, después de la molienda hasta el tamaño anterior, se lleva a cabo la flotación colectiva de los sulfuros de cobre y hierro a un pH no superior a 7,5 (la concentración de CaO libre no supera los 20-50 g/m3 ). El concentrado colectivo de cobre-pirita resultante, después de triturarlo hasta un 80–95% de clase –0,074 mm, se mezcla con cal a un pH de 12,0–12,5 (400–500 g/m3 de CaO libre) y cianuro para suprimir la pirita y se envía a flotación de cobre. . Los relaves de la flotación de control de cobre de minerales diseminados, por regla general, no contienen más de 30 a 35% de S, por lo que se envían a flotación de pirita, que se lleva a cabo después de eliminar el exceso de alcalinidad a un pH de 5 a 7.

Los xantatos (sales del ácido xántico ROC(=S)SH, el consumo medio suele ser de 10 a 30 g/t) y los ditiofosfatos (10 g/t) se utilizan como colectores de minerales de cobre sulfurados. Se utiliza ampliamente una combinación de recolectores de reactivos. Por ejemplo, en la flotación de minerales de cobre en el extranjero se utiliza el reactivo Z-200 (isopropiletiltionocarbamato), que es el más selectivo con respecto a la pirita en combinación con xantatos de isopropilo o amilo. A menudo se utiliza una combinación de colectores de sulfhidrilo con colectores apolares (aceite de máquina, queroseno, etc.). En la CEI, el xantato de butilo (C5H9OS2K) es el más utilizado y se utiliza en todas las fábricas de cobre.

La proporción total de xantatos utilizados en las plantas estadounidenses es de aproximadamente el 60%, y los ditiofosfatos, alrededor del 40%. Los supresores de minerales de ganga no se suelen utilizar en la flotación de minerales diseminados de cobre. Pero si la pulpa tiene un mayor contenido de lodos, entonces se añade vidrio líquido (hasta 0,4 g/t) a la flotación principal de cobre y a la nueva limpieza del concentrado de cobre. Si hay minerales de cobre oxidados en el mineral, entonces se alimenta sulfuro de sodio (200–300 g/t) a la molienda y a la flotación principal de cobre.

Los requisitos que deben cumplir los concentrados de cobre y pirita se presentan en las Tablas 3 y 4.

Tabla 3. Requisitos para la calidad del concentrado de cobre (según OST 48-77-82)

Tabla 4. Requisitos técnicos para los concentrados de pirita obtenidos durante la flotación de minerales de sulfuro (según GOST 444-51 "Flotación de pirita")

Los requisitos para los concentrados de cobre y pirita obtenidos se determinan según el tipo de mineral y el método adoptado para su procesamiento metalúrgico