Исследование обогатимости медно-порфировых руд Алданского региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование обогатимости медно-порфировых руд Алданского региона

На территории России известно только четыре месторождения медно-порфирового геолого-промышленного типа, в которых сконцентрировано 10% сырьевой базы меди странных [1]. По примерным оценкам ресурсы меди в разведанных отечественных медно-порфировых месторождениях оцениваются в более 10 млн. т. Запасы самого крупного из них, месторождения Песчанка (Чукотский автономный округ), на сегодняшний день подсчитаны в количестве 3,73 млн т, однако Баимская металлогеническая зона, в пределах которой расположено месторождение, обладает высокими перспективами наращивания запасов меди - ресурсы категории Р₁ на ее территории составляют 5,95 млн т, или почти половину российских. Качество руд месторождения Песчанка, так же как и среднемасштабных медно-порфировых Михеевского (запасы категорий А+В+С₁+С₂ оцениваются в 1,55 млн. т) и Томинского (1,53 млн. т) месторождений на Южном Урале сопоставимо с качеством руд аналогичных зарубежных объектов, среднее содержание меди варьирует от 0,44 до 0,83%. Проявления медно-порфирового оруденения известны в различных регионах страны: Кирганикское в Камчатском крае, ресурсы категории Р¹ которого оценены в 0,48 млн т, Тарутинское и Западное в Челябинской области (суммарно 0,59 млн т); в рудопроявлениях Танюрер-Канчаланской металлогенической зоны (Чукотский АО) локализовано еще 0,5 млн. т ресурсов меди той же категории [2], [4].

В настоящее время в России разрабатывается одно месторождении медно-порфировых руд - Михеевское (Челябинская обл.). ЗАО «Томинский ГОК», подразделение ЗАО «Русская медная компания», осваивает Томинское медно-порфировое месторождение в Челябинской области. Компания планирует отрабатывать объект открытым способом с проектной годовой производительностью 28 млн. т руды в течение 27 лет.

Медно-порфировым месторождениям свойственен ряд особенностей: связь оруденения с порфировыми интрузиями гранитоидного состава; прожилково-вкрапленный штокверковый характер минерализации, развитой в эндо- и экзоконтактовых зонах порфировых штоков; устойчивый минеральный состав руд (главные минералы - пирит, халькопирит, магнетит, молибденит); относительно низкие содержания меди в первичных рудах (0,3-1,2%); выдержанная зональность оруденения и гидротермально измененных пород; крупные масштабы; комплексный полиметаллический состав руд [5], [6].

Среди месторождений медно-порфирового семейства выделяютсобственно медно-порфировый (Au - 0,3-0,4 г/т) и медно-золото-порфировый (Au - 0,5-3 г./т) типы, отличающиеся различными содержаниями Cu, Au и МПГ [8]. Платиноносность, впервые, порфировых медных руд была установлена для месторождения Бощекуль (Казахстан). Затем для Песчано-Находкинского (Западная Чукотка) и Рябиновского (Алданский щит) месторождений [8], [9].

Эталонным объектом проявления золотопорфирового типа оруденения в калиевых щелочных вулкано-плутонических комплексах является Рябиновское рудное поле в Центрально-Алданском районе Южной Якутии, включающее Рябиновое и Новое месторождения. К этому геолого-промышленному типу также относятся рудопроявления Ыллымахского массива. Медно-порфированые руды содержат: 0,5-1,7% Cu, 0,09-0,56 г./т Au; 0,6-4 г./т Ag; 0,002-0,04% Ni; 002-0,005% Co; 0,3-1,1 г/т Re; 0,02-0,32 г./т Pt; 0,08-0,2 г/т Pd; 0,02-0,05 г./т Rh; 0,002-0,003 г./т Ir; 0,003-0,10 г./т Os; 0,01-0,015 г./т Ru. Основными рудными минералами являются пирит, халькопирит; борнит, сфалерит, галенит, молибденит, арсенопирит, гематит имеют подчиненное значение. Золото представлено самородными формами и химически связанными. Концентратором примесного золота является пирит, в котором может быть до 200-500 г./т золота; в борните - до 80 г./т; в халькопирите не выше 10 г./т. Самородному золоту сопутствует самородное серебро, для которого наблюдается обратная зависимость от золота и прямая от свинца. В галените может быть до 1000 г./т серебра [10].

Ввиду низкого содержания в отечественных медно-порфировых рудах полезных компонентов, как правило, вкрапленных в сульфиды, такие руды перед металлургической переработкой должны подвергаться предварительному флотационному обогащению.

Для исследований обогатимости медно-порфировых руд Алдана использовались две пробы руды Рябинового месторождения (проба Р 1 - 200 кг, проба Р 2 - 40 кг) и одна проба руды Ыллымахского массива (проба И 1 - 60 кг).

Пробы руды Рябинового месторождения представляли собой ортоклаз с низким уровнем вкрапленности сульфидов (Cu 0,13-0,24%; Fe 4,3-21; S 0,53-4,8%; Au до 0,32 г./т Ag до 1,4 г/т). Согласно данным химического анализа проба руды Ыллымахского массива содержала, %: 1,5-1,85Cu; 1,75-2,0Fe; 0,38 Ni; 0,3 Co. Платиновые металлы в исходных рудных пробах не были обнаруженыи их содержание МПГ рассчитывалось по результатам анализов продуктов разделения проб (чувствительность метода, г/т: платина, иридий, рутений - 0,1; палладий - 0,55; родий - 0,03).

Пробы руды Рябинового месторождения были измельчены (проба Р 1 до - 200 мкм, проба Р 2 до -74 мкм) и подвергнуты коллективной флотации (рис. 1). Проба Р 1 перерабатывалась по трем схемам: 1) выделение коллективного концентрата; 2) выделение коллективного концентрата с последующим его разделением на медный и пиритный концентраты; 3) выделение концентрата в условиях, используемых для селективной флотации молибденита, флотация хвостов с получением медного и пиритного концентратов. Флотация пробы Р 2, в отличие от пробы Р 1, производилась при более высоком расходе собирателя, что должно было обеспечить высокое извлечение в пенный продукт всех достаточно хорошо вскрытых сульфидов. Однако при трехкратной перечистке концентрата избыток реагента определил засоренность коллективного концентрата породообразующими минералами (содержание серы в концентрате 8,1% соответствует содержанию сульфидов 20-30%).

Рис. 1. Принципиальная схема флотации проб руды Рябинового месторождения

медный порфировый руда

Таблица 1. Расход реагентов, подаваемых на флотацию, г/т

Флотация пробы руды Иллымахского массива, измельчённая до -74 мкм, осуществлялась по схеме, представленной на рис. 2.

Рис. 2. Схема проведения открытого опыта флотации пробы И 1

При переработке пробы Р 1 был получен коллективный сульфидный концентрат, содержащий, %: 1,7 Cu; 10,6 Fe и 5,4 S. Извлечение меди в концентрат составило 85% (см. табл. 2, оп. 1).

Таблица 2. Сводные показатели флотации проб сульфидных руд Рябинового месторождения

Таблица 3. Поведение платиновых металлов при флотации проб сульфидных руд Рябинового месторождения

Проведение дополнительной очистки коллективного концентрата путем перечисток и выделения пиритного и молибденового концентрата (флотация с керосином) позволили поднять содержание меди до 6,3-8,2%. Однако соотношение Fe: Cu оставалось высоким (Fe: Cu=3-6), вероятно, по причине тесного срастания пирита и пирротина с сульфидами меди. Золото и серебро при флотации пробы Р 1 переходили в сульфидные концентраты на 55-65 и 46-69% соответственно. Сульфидные концентраты на один-два порядка обогащались, по сравнению с хвостами, платиной и палладием, тогда как содержание спутников платины в хвостах и концентратах были весьма близки-извлечение спутников платины примерно пропорционально выходам концентратов. Благодаря малому выходу сульфидных концентратов содержание в них золота повысилось до 5,7-21,7 г/т, серебра - до 28-208 г./т, а суммы МПГ - до 2 г/т. Соответственно, флотационный концентрат можно рассматривать как комплексное сырье, обогащенное медью, золотом, серебром, платиной и палладием.

Проведенные опыты по флотации второй пробы Рябинового месторождения (табл. 3, 4) показали, что проба Р 2 обогащалась значительно хуже, чем проба Р 1. Несмотря на то, что были получены близкие значения по выходу сульфидного концентрата (1,4%) и содержанию в нем меди (7%), извлечение меди составило лишь ~31%, тогда как для первой пробы ~86%. Содержание золота и серебра в коллективном концентрате составило 4,2 и 92 г./т соответственно. Содержание суммы платиновых металлов в пробе Р 2 составило ~4,6 г/т, что на 1-2 порядка выше, чем в пробе Р 1. Сульфидный концентрат обогащался по МПГ незначительно (в 2-3 раза), и, соответственно, извлечение в хвосты не только родия (как в пробе Р 1), но и платины и палладия составило ~97%.

Полученные данные об обогатимости двух проб Рябинового месторождения свидетельствуют о том, что при переработке медно-порфировых руд предпочтительнопредварительное выделение коллективного медно-пиритного концентрата с последующим извлечением МПГ из хвостов флотации. Выделение медного концентрата позволит значительно повысить извлечение золота и серебра, которые, находясь в связи с сульфидными минералами, не вскрываются прямыми гидрометаллургическими методами. Медно-пиритный концентрат, содержащий золото, серебро и МПГ, целесообразно перерабатывать по схеме: плавка на металлизированный штейн, гидрометаллургическая сернокислотная переработка штейна с количественным концентрированием цветных, благородных и редких металлов в богатом продукте, содержащем более 60% меди [11], который далее может быть переработан по стандартной схеме или гидрометаллургическим путем. Учитывая высокие показатели по извлечению цветных, благородных и редких металлов из коллективного концентрата по указанным выше методам и тот факт, что выход пиритного концентрата соизмерим с выходом медного концентрата, получение селективных концентратов (меди и пиритного) не дает преимуществ по сравнению с прямой переработкой коллективного концентрата. В этой связи испытания обогатимости пробы медно-порфировой руды Ыллымахского массива проводились по схеме с получением только коллективного концентрата (рис. 2).

Флотациейпробы И 1 были выделены медные концентраты с выходом 3-5%, содержащие 21,3% меди (содержание меди в I фракции -17,5%, содержание меди во II фракции -3,8%) при ее суммарном извлечении 45% и концентрирующие благородные металлы в количестве: содержание платины -10,3 г/т, палладия - 0,8 г/т, золота - 1 г/т, серебра - 1000 г./т. Для проверки возможности снижения потерь меди с хвостами сульфидной флотации они были подвергнуты горячему выщелачиванию 5% серной кислотой при температуре 60єС в течение 1 часа. В твердом остатке после выщелачивания содержание меди снизилось до 0,02%. Это свидетельствует о возможности переработки медной руды по комбинированной флотационно-гидрометаллургической схеме.

Для уточнения возможности регулировки флотационного процесса с изменением переменных факторов была поставлена серия опытов с применением симплекс-метода, которая показалаблизкие результатыпо обогащениюпробы руды Ыллымахского массива: извлечение меди 42,8-48,7%, содержание меди 16,3-20,6%.

В связи с очень близкими показателями обогащения при различных режимах дальнейшая оптимизация реагентного режима была признана нецелесообразной и был поставлен замкнутый опыт по принципу непрерывного процесса с повышенной дозировкой Na₂S в основную флотацию и выщелачиванием хвостов последней навески (рис. 3, табл. 4, 5).

По результатов опытов видно, что в замкнутом цикле с повышением расхода сернистого натрия в основную флотацию был получен медный концентрат, содержащий свыше 28% меди, при ее извлечении около 60%. После выщелачивания хвостов 5% раствором H₂SO₄ при температуре 60єС в течение 1 часа содержание меди в твердой фазе снизилось до 0,09%. В жидкой фазе было установлено наличие меди в количестве 2,0 г/л, что соответствует извлечению от руды 27-29%. Никель полностью оставался в хвостах, не извлекаясь ни при флотации, ни при выщелачивании.

Рис. 3. Схема опытов по принципу непрерывного процесса

Таблица 4. Результаты опыта по принципу непрерывного процесса (проба И 1)

медный порфировый руда

Таблица 5. Результаты циклического опыта по последней навеске (проба И 1)

Проведенные исследования позволяют охарактеризовать медно-порфировые руды Рябинового месторождения и Иллымахского массивакак перспективные медные руды, хорошо обогащаемые флотационным методом. Полученные флотационные концентраты можно рассматривать как комплексное сырье, обогащенное медью, золотом, серебром и МПГ. Сернокислотное выщелачивание хвостов флотации позволит повысить извлечение меди в технологии. Ввиду значительного содержания платиновых металлов в хвостах необходимо проведение дополнительных исследований по их извлечению.

Список литературы

1. Иванов А.И. Состояние и перспективы развития МСБ меди, цинка и свинца России / А.И. Иванов, С.С. Вартанян, А.И. Черных, А.Г. Волчков и др. // Разведка и охрана недр - 2016 - №9. - С. 100-106.

2. Nakhael F. Investigation of effective parameters for molybdenite recovery from porphyry copper ores in industrial flotation circuit / F. Nakhael, M. Irannajad // Physicochemical Problems of Mineral Processing. -2014. Vol. 50 (2). - pp. 477-491.

3. Baatarkhuu Zh. Technology of concentration of copper-porphyric ores on the basis of investigation of their genetic-morphological peculiarities. Erdenet: MAMBKh - MMRA, - 2006

4. Ametov I. Copper and molybdenite recovery in plant and batch laboratory cells in porphyry copper rougher flotation / I. Ametov, S.R. Grano, M. Zanin, S. Gredelj and other // Proceedings of XXIV IMPC Beijing, 24-28 September - 2008. - Р. 1129-1137.

5. Рокосова Е.Ю. Состав и особенности кристаллизации расплавов при формировании калиевых базитовых пород центрального Алдана (на примере Ыллымахского, Рябинового и Инаглинского массивов): дис. канд. Геолого-минералогических наук: 25.00.04 /Рокосова Елена Юрьевна. - Новосибирск, 2014. - 380 c.

6. Sadikova Lola R. On porphyry-cooper deposits models and application of metal resource distribution rule for mineral deposits / Lola R. Sadikova, Kamila K. Khoshjanova, Aziz N. Abduazimkhodjaev // Online International Journal Available [http://www.cibtech.org/jgee.htm]. - 2015. Vol. 5 (2). May-August, - pp. 171-177.

7. ПересторонинА.Е. Месторождения золото-медно-молибден-порфировой формации Приамурской золотоносной провинции / А.Е. Пересторонин, Д.Л. Вьюнов, В.А. Степанов // Региональная геология и металлогения. - 2017 - №70. - С. 78-85.

8. РазинЛ.В. Минерально-сырьевые ресурсы платиновых металлов; платина в золотодобывающей промышленности / Сборник трудов «Экономические и социальные проблемы развития производительных сил Дальнего Востока на период до 1990 года» (глава I в разделах II и III) / ред. ак. Н.А. Шило. Владивосток: ДВНЦ АН СССР -1978. - С. 27-53.

9. Izbekov E.D. The problem of discovering the Witwatersrand - tipe gold deposits in the Eastern Siberean platform / E.D. Izbekov, B.P. Podiachev, L.V. Razin // Izvestiya Earth sciences Section Russian Academy of Natural Sciences (Special issue). Presented to the 32-nd session of the International geological congress. Florence, - Italy - 2004. - P. 47-55.

10. ДворникГ.П. Метасоматизм и золотопорфировое оруденение калиевых щелочных массивов: автореф. дис. на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук: 25.00.11/ Дворник, Геннадий Петрович - Томск, 2016. - 44 с.

11. КовалевВ.Н. Сульфатизационное рафинирование сульфидных продуктов переработки техногенных платинометальных отходов / В.Н. Ковалев, Г.В. Петров, А.А. Чернышев // Сборник докладов первого международного конгресса «Цветные металлы Сибири - 2009». - Красноярск, 2009. - С. 585-586.

Размещено на Allbest.ru