Технология обогащения руд цветных и редких металлов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

№ 1122 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 

Технологический университет 

МИСиС 

Кафедра обогащения руд цветных и редких металлов 

Р.В. Коржова 
t 

Технология обогащения 
руд цветных и редких 
металлов 

Лабораторный практикум 

Под редакцией профессора Э.В. Адамова 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва Издательство ´УЧЕБАª 2007 

УДК 622.7 
К66 

Рецензент 
канд. техн. наук Л.М. Леонова 

Коржова Р.В. 
К66 
Технология обогащения руд цветных и редких металлов: 
Лаб. практикум / Под ред. проф. Э.В. Адамова. – М.: МИСиС, 
2007. – 102 с. 

Практикум содержит одиннадцать лабораторных работ, посвященных 
процессам переработки руд цветных и редких металлов (олова, лития, бериллия, меди, молибдена, вольфрама, тантала, ниобия, титана и циркония). 

Практикум предназначен для студентов специальности 130405 «Обогащение полезных ископаемых», изучающих спецкурс «Технология обогащения руд цветных и редких металлов». 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (технологический 
университет) (МИСиС), 2007 

СОДЕРЖАНИЕ 

Лабораторная работа 1. Флотационное извлечение касситерита 

из шламов гравитационного обогащения 
4 

Лабораторная работа 2. Флотация сподуменовой руды 
18 

Лабораторная работа 3. Флотация бериллиевой руды 
27 

Лабораторная работа 4. Флотация медно-молибденовой руды 
40 

Лабораторная работа 5. Флотация сульфидной молибденовой 

руды 
51 

Лабораторная работа 6. Доводка сульфидно-шеелитовых 

концентратов 
55 

Лабораторная работа 7. Флотация флюоритовой руды 
62 

Лабораторная работа 8. Флотация апатито-лопаритовой руды 
68 

Лабораторная работа 9. Флотация танталониобиевой руды 
78 

Лабораторная работа 10. Обогащение ильменитсодержащих 

песков 
82 

Лабораторная работа 11. Обогащение титаноциркониевых песков ..90 

Приложения 
97 

3 

Лабораторная работа 1 

ФЛОТАЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ КАССИТЕРИТА 

ИЗ ШЛАМОВ ГРАВИТАЦИОННОГО 

ОБОГАЩЕНИЯ 

(2 часа) 

1.1. Цель работы 

Провести флотацию касситерита из гравитационных шламов в соответствии со схемой и реагентным режимом. 

Рассчитать баланс металлов, проанализировать полученные результаты и сделать выводы. 

1.2. Теоретическое введение 

Касситерит (SnO2) - основной промышленный минерал, содержащий олово. Олово - (Sn) - элемент IV группы периодической системы. Распространенность в земной коре составляет 0,004 %. 

Олово является одним из ценнейших дефицитных металлов, спрос 
на который постоянно растет. Это один из немногих металлов, известных человеку еще с доисторических времен. Олово и медь были 
открыты раньше железа, а их сплав, бронза, - один из самых первых 
материалов, изготовленных человеком. 

Металлическое олово имеет две модификации: a-Sn и (З-Sn. Кристаллическая 
структура 
серого 
олова 
a-Sn 
- 
кубическая, а 
P-Sn - тетрагональная. Плотность а-модификации олова 5,85 г/см3, 
(З-модификации 7,3 г/см3 при 15 °С. Температура плавления 231,9 °С. 

Металлическое олово легко подвергается обработке: прокатке в 
фольгу, прессованию, полировке, ковке. Это свойство олова используется в производстве паяльных паст, красок. При обычных стандартных условиях олово устойчиво благодаря плотной, прочной 
пленке оксидов на его поверхности. 

При взаимодействии олова с серной кислотой образуется двухвалентный сульфат олова, который находит применение при гальваническом лужении. 

Хлорид олова SnCl2 применяют в химической и текстильной промышленности как аппретуру для утяжеления шелковых тканей. 

4 

Сплавы на основе олова используют в электротехнической промышленности. Важнейший материал для электроконденсаторов – 
станиоль; это почти чистое олово, превращенное в тонкие листы (доля других материалов в станиоле не превышает 5 %). 

Особое значение для широкого использования олова имеет его 
способность образовывать сплавы практически со всеми элементами 
(металлами и металлоидами). Эти сплавы обладают малой температурой плавления (сплав олово–галлий). Припои, обладающие достаточной механической прочностью и электропроводимостью, баббит, 
латунь и бронза, типографические сплавы, белая жесть, применяемая 
при консервировании пищевых продуктов, фольга – таков неполный 
перечень оловянной продукции. 

С помощью диоксида олова можно получить красивую глазурь 
белого цвета, молочно-белое стекло, которое стеклоделы называют 
«глухим» (световые лучи проходят через него, но видимости нет). 

Для удовлетворения потребностей различных отраслей промышленности в олове необходимо повысить извлечение его, особенно из 
шламов, на которые приходится около 70 % всех потерь при обогащении. 

Известно около 18 оловосодержащих минералов, представленных 
оксидами и силикатами, сульфидами и сульфостаннатами, боратами, 
тантало-ниобатами и самородными сплавами (табл. 1.1). Основная 
масса олова, содержащегося в литосфере (0,004 % масс.), находится в 
виде касситерита и частично станнина. Франкеит и суксит (гидрокасситерит) образуют значительные запасы олова в Боливии. Остальные 
минералы самостоятельного значения не имеют. 

Таблица 1.1 

Минералы олова, имеющие промышленное значение 

Оловосодержащие 
минералы 

Касситерит 
Станнин 

Формула 

SnO2 

Cu2S·FeS·SnS4 

Теоретическое 

содержание 

Sn, % 

78,77 
27,6 

Плотность, 
г/см3 

7,1…7,2 
4,3…4,5 

Твердость 
по шкале 

Мооса 

6…7 
3…4 

В России и зарубежом производство олова осуществляется исключительно за счет добычи и переработки касситеритовых руд и 
россыпей. 

В природном касситерите содержится до 5…6 % железа, до 9 % 
пентаоксида тантала и ниобия (преимущественно в касситеритах 

5 

пегматитовых месторождений), десятые, сотые и тысячные доли 
процента титана, марганца, индия, свинца, кремния, алюминия, магния, бора, ванадия, хрома, никеля, кобальта, меди, цинка, кальция, 
мышьяка, сурьмы, стронция, молибдена, висмута, кадмия, гафния и 
даже платины. 

Изоморфные примеси железа изменяют физико-химическую характеристику касситерита, его параметры кристаллической решетки 
и флотационные свойства. Сопутствующие касситериту минералы 
представлены в табл. 1.2. 

Таблица 1.2 

Сопутствующие минералы 

Минералы 

Кварц 

Полевые 
шпаты 
Ортоклаз 
(Микро
клин) 
Альбит 

Анортит 

Турмалин 

Лимонит 
(Гетит) 
Флюорит 

Хлорит 

Кальцит 

Формула 

SiO2 

K[AlSi3O8] 

Na[AlSi3O8] 

Ca[Al2Si2O8] 

(Na,Ca)(Mg,Fe)3Al6[Si6O18][BO3]3(OH)4 

Fe2O3·nH2O 

CaF2 

(Mg,Fe2+,Fe3+)6 [AlSi3O10](OH)8 

CaCO3 

Теоретиче
ское содержание, 

% 

46,6 Si 

16,9 K2O 
18,4 Al2O3 
64,8 SiO2 
10,8 Na2O 
19,4 Al2O3 
69,8 SiO2 
20,1 CaO 
36,6 Al2O3 
43,3 SiO2 
≤ 27,0 Fe 
≤ 23,0 Al 
≤ 5,0 В 

≤ 44,0 SiO2 

89,9 Fe2O3 
10,1 H2O 
51,3 Ca 
48,7 F 

56,0 CaO 
44,0 CO2 

Плотность, 
г/см3 

2,6 

2,5…2,6 

2,6…2,8 

2,6…2,8 

2,9…3,2 

4,3 

3,2 

2,6…3,2 

2,6…2,8 

Твердость 

по 
шкале 
Мооса 

7 

6…6,5 

6…6,5 

6…6,5 

7…7,5 

5…5,5 

4 

2-3 

3 

6 

Окончание табл. 1.2 

Минералы 

Слюды 
Биотит 

Вермикулит 

Мусковит 

Формула 

K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2 

(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH)2·4H2O 

KAl2[AlSi3O10](OH)2 

Теоретиче
ское содержание, 

% 

≤ 9,4 K2O 
≤ 28,3 MgO 
≤ 27,8 FeO 

≤ 20,6 
Fe2O3 
≤ 31,7 
Al2O3 

≤ 23 MgO 
≤ 2,5 FeO 
≤ 17 Fe2O3 
≤ 13 Al2O3 
≤ 42 SiO2 
11,8 K2O 
38,5 Al2O3 
45,5 SiO2 

Плотность, 
г/см3 

3…3,1 

2,4…2,7 

2,8…3,1 

Твердость 

по 
шкале 
Мооса 

2…3 

1…1,5 

2…3 

По запасам олова Россия занимает одно из ведущих мест в мире. 
Доля коренных месторождений в России составляет 85 %. Среднее 
содержание олова в коренных месторождениях колеблется от 
0,3…0,5 % (касситерит-кварцевая формация), 0,5…1,0 (касситеритсульфидная) до 0,2…0,3 % (некоторые месторождения пегматитовой 
и касситерит-кварцевой формации). Промышленное содержание 
олова в россыпях 0,015…0,020 %. 

Коренные оловорудные месторождения подразделяются на пегматитовые, кварцево-касситеритовые, сульфидно-касситеритовые и переходные от кварцево-касситеритовых к сульфидно-касситеритовым. 

Пегматитовые месторождения встречаются в России (Забайкалье), 
Казахстане, Африке, Канаде и др. Мировая добыча олова из руд пегматитовых месторождений составляет около 3 %. 

Месторождения кварцево-касситеритового типа широко распространены в России (Дальний Восток, Забайкалье), Чехии, Германии, 
Малайзии, Австралии, Нигерии, Южном Китае. Месторождения этого типа служат источником образования россыпей, как и пегматитовые месторождения. Мировая добыча олова из них 17 %. Кроме 
кварца и касситерита, в них присутствуют турмалин, полевые шпаты, 
слюда, вольфрамит, берилл, топаз и др. Касситерит имеет неравномерную вкрапленность в кварце. 

7 

Месторождения сульфидно-касситеритового типа (мировая добыча олова из них составляет 55,3 %) имеют большое значение в добыче олова из коренных руд. Касситерит ассоциирует с сульфидами 
различных металлов (пиритом, халькопиритом, сфалеритом, галенитом и др.). Общее содержание сульфидов в руде может достигать 
70…90 %. Из нерудных минералов присутствует кварц, турмалин, 
карбонаты, железистые хлориты. 

Основным признаком месторождений сульфидно-касситеритового 
типа является высокое содержание железа и серы, сложность минерального состава и очень тонкая вкрапленность касситерита (размеры его зерен 0,001 мм и меньше). 

Сульфидно-касситеритовые руды трудно обогатимы из-за высокого содержания в них сульфидов железа, свинца, цинка, плотность 
которых близка к плотности касситерита, что затрудняет разделение 
их гравитационными методами обогащения. 

Месторождения переходного типа распространены в России, Австралии, Боливии, Мьянме. Наиболее легкообогатимые руды – это 
руды пегматитовой формации. 

Качество оловянных (касситеритовых) концентратов зависит от 
типа перерабатываемых руд и россыпей. Наиболее богатые концентраты, содержащие до 70 % и более олова, получают из богатых россыпей. 

При переработке сложных оловянных руд получают 10…12 %-ные 
концентраты, которые подвергаются доводке на Новосибирском оловокомбинате по развитой схеме обогащения. Для сложных промпродуктов, содержащих 2,5…10 % олова, рекомендуется применять методы хлорирования или возгонку с последующей переработкой возгонов 
на металлическое олово. 

Согласно отраслевому стандарту (табл. 1.3) оловянные концентраты подразделяются на четыре марки: КО – пригодные для 
плавки на черновое олово первого сорта; КОЗ – (зернистый) для 
доводки на доводочных фабриках; КОШ (шламовый) для плавки 
на черновое олово второго сорта или фьюмингование; КОС (свинцовистый) для плавки на черновой свинцовисто-оловянный сплав 
или фьюмингование. 

Содержание влаги в концентратах марок КО, КОЗ и КОС-1 не 
должно превышать 1 %, во всех других сортах марок КОШ и 
КОС – 3 %. В оловянных концентратах марки КОЗ, получаемых из 
коренных месторождений, максимальный размер частиц не дол
8 

жен превышать 3,2 мм, а для концентратов россыпных месторождений – 6 мм. 

Таблица 1.3 

Технические требования к оловянным концентратам 
при обогащении оловянных руд и россыпей 

Марка 
(сорт) 

КО-1 
КО-2 
КОЗ-1 
КОЗ-2 
КОШ-1 
КОШ-2 
КОШ-3 
КОС-1 
КОС-2 
КОС-3 

Содержание 
олова не 
менее, % 

60 
45 
30 
15 
15 
8 
5 
15 
8 
5 

свинец 

Содержание примесей не более, % 

мышьяк 

0,3 
0,3 
10 
10 
2 
1,5 
0,5 
2 
1,5 
0,5 

сера 

0,3 
0,3 

медь цинк фтор 

Не нормируются 
То же 

Не нормируются 
То же 

8 
8 

0,5 
0,5 

3 
3 

– 
– 

Не нормируются 

15 
15 

0,5 
0,5 

Не нормируются 

0,5 
0,5 
0,5 

Содержание шламовых фракций – 0,074 мм в концентратах марки 
КОЗ не должно превышать 12 %. 

Смешивание зернистых гравитационных концентратов со шламовыми гравитационными или флотационными концентратами не допускается. 

Концентраты марки КО поступают непосредственно в плавку без 
предварительного обжига или выщелачивания. Концентраты сортов 
КОШ-1 и КОС-1 направляются на обжиг и затем на плавку или при 
содержании мышьяка и серы ≤ 0,5 % каждой примеси – непосредственно на плавку (без обжига). 

Концентраты сортов КОС-1 и КОС-2 в зависимости от содержания примесей (серы, меди, цинка и др.) направляют на плавку или на 
фьюмингование после предварительного обжига для удаления 
мышьяка. Если содержание мышьяка в концентратах не превышает 
0,5 %, обжиг их не производится. Концентраты сортов КОШ-3 и 
КОС-3 поступают на обжиг для удаления мышьяка, а затем на фьюмингование. 

Основным процессом переработки оловянных руд и россыпей является гравитация. Касситерит – очень хрупкий минерал, поэтому в 
процессе обогащения руды на винтовых сепараторах, отсадочных 

9 

машинах, концентрационных столах образуется много шламов 
(–0,1+0 мм), из которых необходимо извлечь олово. 

Одним из очень сложных вопросов является флотационное извлечение касситерита из тонких шламов из-за близости физикохимических свойств касситерита и турмалина. 

Из руд простого минерального состава касситерит легко флотируется жирно-кислотными собирателями или их производными 
(0,5…1,5 кг/т), основным недостатком которых является малая селективность и высокая чувствительность к ионному составу пульпы. В качестве депрессора минералов вмещающей породы применяют жидкое стекло (0,5…1,2 кт/т). Флотационный концентрат содержит 8…12 % олова. Применение реагента Аэрозоль-22 (Аспарал-Ф) из класса сульфокцинаматов при флотации руд простого состава при расходе 0,6…0,9 кг/т позволяет получать 12…18 %-ные 
концентраты. 

Для руд сложного состава, содержащих значительное количество турмалина, гидроксидов железа, в качестве собирателей касситерита применяют более селективные реагенты: гидроксамовые, 
фосфоновые и арсоновые кислоты, производные сульфоянтарной 
кислоты, сукцинаматы. Флотация касситерита комплексообразующим реагентом ИМ-50, представляющим собой натриевые соли гидроксамовых кислот, осуществляется в щавелевокислой среде (рН 2,0…2,5) и позволяет получить 10…12 %-ные оловянные 
концентраты. Но в присутствии минералов железа, особенно лимонита, показатели процесса резко ухудшаются, появляется 
обильная трудноразрушаемая пена. Добавка к ИМ-50 изоспиртов 
С12–С16 (Эксол-Б) улучшает флотацию. 

Непременным условием успешной флотации касситерита из руд 
любого минерального состава является необходимость обесшламливания по классу 10…15 мкм, поскольку шламы значительно снижают 
извлечение касситерита. 

Если в исходных шламах присутствуют сульфиды и оксиды тяжелых цветных металлов, то перед флотацией касситерита их извлекают в отдельный продукт. На рис. 1.1–1.3 представлены технологические схемы извлечения касситерита из шламов гравитационного обогащения. 

10 

Исходные гравитационные шламы 

1 
200 г 

Обесшламливание 

В отвал—0,01 мм 
в гидроциклоне 

+ 0,01 мм 

Na2S; C3H7OCS2K; Т-80 

Ж" 

Сульфидная флотация 

т = 1 мин; рН 8,0 

Сульфидный 
концентрат 

H2SO4, NajSiOj, 
Ci7H33COOH,Ci2-Ci6 

Основная оловянная 
флотация 

рН5,5 

Перечистная 
флотация 
Контрольная 
флотация 

рН 4,3...5,0 
I 
I 
рН 4,3...5,5 

Оловянный 
Промпродукт! Промпродукг2 
концентрат 
Хвосты 

Рис. 1.1. Схема флотации шламов гравитационного обогащения 
оловянных руд с применением олеиновой кислоты или олеата натрия 

11