PL245083B1 - Sposób pozyskiwania metali wartościowych z rudy - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie dotyczy sposobu pozyskiwania metali wartościowych z rudy, przy znacznie ograniczonym zużyciu wody poprzez dyskretną obróbkę i magazynowanie odpadów gruboziarnistych. Ruda jest mielona, by wytwarzać gruboziarniste cząstki rudy. Gruboziarniste cząstki rudy są obrabianie w etapie zgrubnej flotacji, by wytwarzać frakcję koncentratu o niskiej klasie i frakcję zgrubnych odpadów. Frakcja koncentratu o niskiej klasie jest obrabiana, by wytwarzać drobnoziarniste odpady i koncentrat do sprzedaży. Gruboziarniste odpady są obrabiane osobno od odpadów drobnoziarnistych, a woda jest odzyskiwana z odpadów gruboziarnistych poprzez stertowanie hydrauliczne, filtrowanie lub przesiewanie, po którym gruboziarniste odpady są stertowane na sucho, bez łączenia z odpadami drobnoziarnistymi.

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu pozyskiwania z rudy metali mających wartość ekonomiczną.

Woda i odpady

Wiele zasobów mineralnych na świecie zlokalizowanych jest na terenach suchych, gdzie do magazynowania odpadów mokrych zużywa się nadmierną ilość wody. Jako przykład, około 40% globalnej produkcji miedzi pochodzi z andyjskiego regionu pustynnego w Chile i Peru. W miarę rozwijania się przemysłu górnictwa miedzi, intensyfikowało się współzawodnictwo o wodę pomiędzy działalnością górniczą, rolniczą i miejską, co sprawiało, że uzyskiwanie zezwoleń na nowe projekty górnicze stawało się problematyczne. Dla istniejących operacji brak łatwo dostępnej wody jest przezwyciężany przez wykorzystywanie wody gruntowej (ograniczone zasoby). Alternatywą jest odsalanie wody morskiej i pompowanie jej do kopalni (często zlokalizowanej z dala od wybrzeża lub na wysokościach przekraczających 3000 m). Odsalana woda może być zasobem zrównoważonym, ale jest bardzo droga. Stąd też dostęp do zasobów minerałów w tym obszarze jest ograniczany przez wodę.

Podobnie wiele ze światowych złóż złota i miedzi jest na obszarach, gdzie lokalny teren i aktywność sejsmiczna czynią stałe przechowywanie wielkich ilości odpadów bardzo problematycznym.

Mając na względzie teren górzysty, retencjonowanie drobnych odpadów jest dla wielu kopalń również trudne. Zapory na odpady często są usytuowane w stromych dolinach, wymagających bardzo wysokich ścian zapory, w obszarach, w których występuje wysokie zagrożenie silnymi trzęsieniami ziemi. Dlatego zawsze istnieje ryzyko awarii tamy i znacznego zniszczenia środowiska naturalnego, związanego z dużymi objętościami drobnoziarnistego szlamu płynącego wiele kilometrów w dół. To znaczące ryzyko jest łagodzone poprzez skomplikowane technicznie i regulowane obiekty do reten cjonowania odpadów. Jako takie, magazynowanie odpadów jest często najdroższą częścią ogólnego kapitału na nową kopalnię.

W przypadku stosowania tradycyjnego przetwarzania i utylizacji odpadów, obiekt magazynowania odpadów (ang.: tailings storage facility, TSF) również stanowi główne ujście (do 80%) dla wody zużywanej podczas procesu wydobycia. Hydrofilowy charakter drobnych odpadów sprawia, że oddzielanie cząstek stałych/cieczy środkami mechanicznymi lub chemicznymi jest drogie, a drobnoziarniste odpady mogą zawierać 0,6-0,7 tony wody na tonę odpadów. Wysoka zawartość wody sprawia, że zgromadzony materiał podlega upłynnianiu w przypadku jakiegokolwiek naruszenia tamy. Stąd też dowolna technika, która może zminimalizować ilość generowanych drobnoziarnistych odpadów, będzie mieć znaczny wpływ na koszt kapitałowy wydobycia miedzi, złota lub mieszanki miedzi i złota, zasobów mineralnych i bezpośredni wpływ na ilość wymaganej wody.

Z tego względu odpady z niektórych operacji są przepuszczane przez cyklony, by oddzielać około 10-60% materiału jako frakcję piaskową, typowo o średnicy większej niż 100 mikrometrów. Frakcja piaskowa ulega odsączaniu łatwiej przy rosnąco większych rozmiarach cząstek, toteż woda może być częściowo odzyskiwana do ponownego użycia poprzez filtrację, przesiewanie, lub naturalne odsączanie ze sterty. Typowo pozostające drobnoziarniste odpady będą miały zawartość wody 65% wagowo, podczas gdy przy odsączeniu drobny piasek o ziarnach ±100 mikrometrów zatrzyma 20-30% wagowo wody. Frakcja piaskowa może być stertowana hydraulicznie; lub filtrowana lub przesiewana i stertowana na sucho. W niektórych przypadkach piasek może być wykorzystywany jako część ściany tamy TSF, lub jest on stertowany osobno. Frakcja piaskowa nie tylko ma mniejszą zawartość wilgoci, ale jej większe cząsteczki czynią ją bardziej odporną na upłynnianie w przypadku trzęsienia ziemi.

Istnieje również pewna liczba niewielkich operacji, w których filtruje się całość odpadów z konwencjonalnej flotacji do stertowania na sucho, z uwagi na specjalne ograniczenia dotyczące magazynowania odpadów związane z ich lokalizacją. Jednak operacje te są rzadkie, z uwagi na wysoki koszt filtracji materiału drobnoziarnistych odpadów.

Flotacja

Flotację tradycyjnie stosuje się do oddzielania różnorodnych wartościowych minerałów zawierających metale takie jak miedź, złoto, nikiel, metale z grupy platynowców, ołów, cynk, fosforany i żelazo; z frakcji skały płonnej rudy. Technologia flotacji stwarza warunki dla przyłączania pęcherzyków powietrza do frakcji drobno zmielonego surowca, by flotować jedną frakcję lub inną i oddzielać koncentrat wysokiej klasy od względnie jałowych odpadów. Na przykład, rudy porfirowe są typowo mielone do średnicy około 50-250 mikrometrów, by niemal całkowicie uwalniać cząsteczki mineralne siarczku miedzi, a następnie flotowane by pozyskiwać około 90% miedzi jako koncentrat zawierający około 25-35% miedzi.

Przetwarzanie (kruszenie, drobnoziarniste mielenie i flotacja) takich rud wiąże się zarówno z wysokim kosztem kapitału, jak i wysokim zużyciem energii. Ten wysoki koszt (około 40% całkowitego kosztu operacji wydobycia i przetwarzania), dyktuje po części granicę opłacalności rud, które ekonomicznie są warte wydobycia. Z tej przyczyny przedsiębiorstwa badały inne techniki fizycznego rozdzielania rudy na strumienie wysokiej klasy i niskiej klasy, przed mieleniem, dla pełnego uwolnienia wartościowych minerałów. Te fizyczne techniki oddzielania mieszczą się pod rodzajowym określeniem wstępne wzbogacanie i obejmują różnorodnie selektywne wydobycie, oddzielanie co do rozmiaru, oddzielanie według gęstości lub sortowanie mechaniczne. Tam, gdzie to się udaje, takie ulepszenie umożliwia czy to zwiększenie produkcji ogółem poprzez przetwarzanie zasobów, czy ograniczenie jednostkowego kosztu przetwarzania poprzez ograniczanie energii potrzebnej do uwalniania wartościowego minerału. Tam, gdzie wzbogacanie jest podejmowane przy zgrubnym rozmiarze, skutkiem jest ograniczenie materiału, który jest mielony do drobnego rozmiaru, a stąd również ograniczenie objętości wymagającej specjalnego magazynowania jako odpady. Jednak niska selektywność technik takiego wstępnego wzbogacania zazwyczaj skutkuje względnie niskim pozyskiwaniem całkowitych wydobywanych zasobów.

Podczas gdy flotacja była stosowana od wielu lat do oddzielania całkowicie uwalnianych rud, to zgrubna flotacja rud częściowo uwalnianych do niedawna nie była brana pod uwagę jako wykonalna technologia. Częściowo jest tak z powodu trudności we flotowaniu grubych cząstek, mając na względzie ich skłonność do oddzielania się od pęcherzyków flotacyjnych, zwłaszcza w silnie mieszanej komórce flotacyjnej, lub poprzez warstwę piany, zadaniem której jest ulepszanie klas. Istnieje również kompromis pomiędzy pozyskiwaniem i klasą; tj. tam, gdzie wartościowe cząstki są jedynie częściowo uwalniane ze skały płonnej, flotacja bezpośrednio nie przynosi zarówno wysokiego pozyskiwania, ani klasy do sprzedaży. Wymagane jest ponowne mielenie materiału, by generować zadowalającą, wzbogaconą klasę.

Ostatnio dla zgrubnej flotacji badano możliwości flotowania frakcji o grubszym rozmiarze dla różnorodnych minerałów „Poprawianie pozysku niskiej klasy grubych cząstek kompozytowych w porfirowych rudach miedzi” (Improving the recovery of low grade coarse composite particles in porphyry copper ores); Saeed Farrokhpay, Igor Ametov, Stephen Grano Advanced Powder technology 22 (2011) 464-470; „Pozyskiwanie grubego złota z zastosowaniem flotacji w złożu fluidalnym” (Coarse gold recovery using flotation in a fluidized bed); Julio Jairo Carmona Franco, Maria Fernanda Castillo, Jose Concha, Lance Christodoulou i Eric Wasmund, 47. Doroczna Kanadyjska Konferencja przetwórców i operatorów minerałów (Annual Canadian Mineral Processors Operators Conference), Ottawa, Ontario, 20-22 stycznia, 2015; Jameson, G.J., 2010, “New directions in flotation machine design” („Nowe kierunki projektowania maszyn flotacyjnych”), Minerals Engineering, Tom 23, str. 835 841; “Flotation technology for coarse and fine particle recovery” (“Technologia flotacji dla pozyskiwania grubych i drobnych cząstek”); Eric Bain Wasmund I Congreso internacional de flotacion de minerals, Lima, Peru, sierpień 2014; Flotacion de finos y gruesos aplicada a 1a recuperacion de minerais de cobre; J. Concha, E. Wasmund). Treść tych dokumentów jest włączona do niniejszego poprzez odniesienie. Koncepcja wytwarzania początkowo niskiej klasy koncentratu poprzez flotowanie większości cząstek złożonych, a następnie mielenia koncentratu niskiej klasy by umożliwić jego ponowne flotowanie pozwala stworzyć koncentrat łatwy do sprzedaży. Korzyściami zgrubnej flotacji jest ograniczenie ilości całkowitej energii zużywanej na mielenie. Pozostałości zarówno z układu flotacji niskiej klasy, jak i sprzedawanego, zgodnie z propozycją, są przesyłane do wspólnego magazynu odpadów. Stąd też zużycie wody i ilości szlamu odpadowego, które mają być magazynowane po tej zgrubnej flotacji, pozostają takie same jak w przypadku konwencjonalnej flotacji, chociaż rozkład wielkości cząstek w odpadach będzie nieco grubszy.

Flotacja zgrubna była typowo stosowana na cząstki mielone na średnice powyżej 150 mikronów. Celem jest minimalizacja całkowitego kosztu przez ograniczanie energii na mielenie, a zatem bilansu pomiędzy wstępnym mieleniem, by uzyskać wysoki pozysk ogólny; i ograniczeniem przemieszczania masy, by zapewnić ograniczone zużycie energii w drobnym mieleniu.

Opracowano specjalne maszyny flotacyjne, by poprawić to pozyskiwanie grubych cząstek mineralnych, łącznie z tymi cząstkami, które nie są w pełni uwalniane ze skały płonnej. Maszyny do zgrubnej flotacji typowo pracują z aeracją w układzie złoża fluidalnego i mają cienką warstwę piany lub jej brak, by zminimalizować odłączanie cząstek docelowego minerału, w miarę jak docierają one do warstwy produktu. Odpady wytwarzane z takiego systemu mielenia zgrubnego, a następnie drobnego są mieszaniną płonnego materiału z flotacji zgrubnej i płonnego materiału z ponownego mielenia i ponownego flotowania.

Pomimo że są dostępne w handlu konstrukcje dla takich specjalnych maszyn flotacyjnych, to ich zastosowanie komercyjne jest ograniczone, przypuszczalnie dlatego, że uzyski w sprawności energetycznej są kompensowane przez inne czynniki, takie jak nieznaczna strata ogólnego pozyskiwania.

Co istotne, w obecnie proponowanych konfiguracjach, nie ma znaczących zysków osiąganych w zużyciu wody lub wymaganiach dla magazynowania odpadów.

Ponadto w stanie techniki istnieje szereg dokumentów ujawniających sposoby pozyskiwania metali wartościowych. I tak, zgłoszenie US2004115108A1 ujawnia sposób odzyskiwania metali szlachetnych z materiałów opornych (takich, które są oporne na odzyskiwanie metali szlachetnych z zastosowaniem cyjanków) zawierających te metale, które zostały określone w opisie jako złoto, srebro oraz metale z grupy platynowców z zastosowaniem środków ługujących w postaci tiosiarczanów. Proponowany sposób obejmuje między innymi etap wymywania z hałd oraz zastosowanie środków ługujących zawierających co najmniej jeden środek zaślepiający. Jednakże rozwiązanie według zgłoszenia US2004115108A1 nie dotyczy sposobu, który rozwiązuje problem nadmiernego zużycia wody podczas sposobu odzyskiwania metali, jak również nie rozwiązuje problemów związanych z magazynowaniem odpadów. Głównym celem wynalazku ujawnionego w tym dokumencie jest zwiększenie wydajności odzyskiwania metali szlachetnych z rud opornych na działanie cyjanków.

Z kolei zgłoszenie amerykańskie US2011155651A1 ujawnia sposób wydzielania minerałów miedziowych z pirytu poprzez traktowanie pirosiarczynem sodu. Sposób ten obejmuje m.in. etapy flotacji materiałów siarczkowych po napowietrzeniu gazem utleniającym i po kontakcie z odczynnikiem sulfoksylowym. Sposób ujawniony w tym zgłoszeniu ma na celu oddzielenie minerałów siarczkowych zawierających metale wartościowe od pozostałych siarczkowych minerałów takich jak na przykład minerały siarczkowe skał płonnych przy jednoczesnej kontroli poziomów zużycia reagentów w wodzie o znaczącym zakresie pojemności buforowej i/lub zakresie zasolenia przy jednoczesnym pominięciu dodatku modyfikatorów pH. Ponadto zgłoszenie to nie ujawnia, że odpady gruboziarniste są przetwarzane oddzielnie, a także nie ujawnia sposobu ich przechowywania. W odróżnieniu od tego, sposób według wynalazku ma na celu zmniejszenie zużycia wody podczas sposobu odzyskiwania metali szlachetnych, a nie zmniejszenie zużycia odczynników tak jak to ma miejsce w przypadku cytowanego zgłoszenia US2011155651A1.

Kolejny dokument ze stanu techniki, a mianowicie zgłoszenie CN103816990 ujawnia sposób kompleksowego recyklingu odpadów poflotacyjnych złota. W sposobie tym wszystkie odpady niezależnie od grubości ziaren są ze sobą mieszane i podawane do układu filtracji ciśnieniowej w celu usunięcia wody, podczas gdy sposób według wynalazku zakłada rozdzielenie odpadów w zależności od grubości ich ziaren, co ma stanowić zaletę w kontekście ich późniejszego przechowywania i przetwarzania, a także sprawia, że wynalazek nie wymaga kosztownego etapu usuwania wody.

W związku z powyższym można stwierdzić, że żaden z przytoczonych dokumentów nie rozwiązuje problemu dotyczącego obniżenia zużycia wody podczas pozyskiwania metali z rud oraz problemów związanych z przechowywaniem odpadów pozostałych po tego rodzaju procesach.

Celem wynalazku jest zapewnienie ulepszonego sposobu pozyskiwania metali wartościowych, pozwalającego na ograniczone zużycie wody i wymagania magazynowania odpadów.

Przedmiotem wynalazku jest sposób pozyskiwania miedzi, ołowiu, cynku, srebra, platyny, złota lub niklu z rudy zawierającej siarczki miedzi lub siarczki ołowiu, cynku i srebra lub siarczki platyny i złota lub siarczki niklu, charakteryzujący się tym, że obejmuje etapy:

mielenia rudy w etapach 12 i 14 dla wytwarzania gruboziarnistych cząsteczek rudy o wielkości cząstek, mielenia rudy w etapach 12 i 14 dla wytwarzania gruboziarnistych cząstek rudy o wielkości cząstek, p80 większej niż 150 μm do 1000 μm i selekcji cząstek w przedziale wielkości 150-650 μm w zespole selektora rozmiaru 16;

obrabiania rudy o grubych cząsteczkach na etapie zgrubnej flotacji 18, by wytwarzać frakcję koncentratu 28 i frakcję gruboziarnistych odpadów 20; i mielenia frakcji koncentratu 28, by wytwarzać mielony koncentrat i obrabianie zmielonego koncentratu we wtórnym etapie flotacji 32, by wytwarzać wtórną frakcję koncentratu 34 i frakcję drobnoziarnistych odpadów 48 wielkości cząstek p80 mniejszej niż 150 μm; przy czym odpady gruboziarniste z frakcji odpadów gruboziarnistych 20 o wielkości cząstek między 150 i 650 μm są obrabiane lub magazynowane 22 oddzielnie od frakcji odpadów drobnoziarnistych 48, przy czym woda 24 jest usuwana z frakcji odpadów gruboziarnistych 20 poprzez hydrauliczne stertowanie, filtrowanie lub odsączanie na sitach, a frakcja odpadów gruboziarnistych 20 jest następnie stertowana na sucho.

Korzystnie gruboziarniste odpady z frakcji odpadów gruboziarnistych 20 nie są łączone z odpadami drobnoziarnistymi 48, ani przepuszczane przez wzbogacalnik.

Korzystnie odpady drobnoziarniste 48 mają wielkość cząstek 10 μm do 100 μm.

Korzystnie woda 60 odzyskiwana ze stertowania hydraulicznego, filtracji lub odsączania na sitach jest kierowana do ponownego użycia.

Korzystnie frakcja odpadów gruboziarnistych 20 zawiera więcej niż 70% masowo rudy, a koncentrat 28 zawiera więcej niż 30% masowo rudy.

Korzystniej frakcja odpadów drobnoziarnistych 48 zawiera mniej niż 30% masowo rudy.

Korzystniej etap zgrubnej flotacji 18 jest uruchamiany by osiągać pozyskiwanie 70-90% w przepływie masowym mniejszym niż 25% rudy.

Korzystniej frakcja odpadów gruboziarnistych 20 zawiera 80% masowo lub więc ej rudy, a koncentrat 28 zawiera 20% masowo lub mniej rudy.

Jeszcze korzystniej frakcja odpadów drobnoziarnistych 48 zawiera mniej niż 20% masowo rudy.

Ponadto jeszcze korzystniej etap zgrubnej flotacji 18 jest uruchamiany by osiągać pozyskiwanie 80-90% w przepływie masowym 20% rudy.

Korzystnie etap zgrubnej flotacji 18 zawiera etap wtórnego pozyskiwania, w którym flotacji podlega frakcja półproduktów.

Korzystniej etap zgrubnej flotacji 18 jest uruchamiany by osiągać pozyskiwanie 90-95% do przepływu masowego 35 do 45% rudy, wytwarzania gruboziarnistych odpadów 20 zawierających co najmniej 55% masowo rudy, frakcji półproduktów z klasyfikacji rud zawierającej 25% masowo lub więcej rudy i koncentratu wtórnego 28 zawierającego 15% masowo lub mniej rudy.

Jeszcze korzystniej frakcja odpadów drobnoziarnistych 48 zawiera mniej niż 15% masowo rudy.

Ponadto korzystniej etap zgrubnej flotacji 18 jest uruchamiany by osiągać pozyskiwanie 95% do przepływu masowego 40% rudy, wytwarzania gruboziarnistych odpadów 20 zawierających 60% masowo lub więcej rudy, frakcji półproduktów z klasyfikacji rud zawierającej 30% masowo lub więcej rudy i koncentratu wtórnego 28 zawierającego 10% masowo lub mniej rudy.

Jeszcze korzystniej frakcja odpadów drobnoziarnistych 48 zawiera mniej niż 10% masowo rudy. Dodatkowo jeszcze korzystniej frakcja półproduktów z klasyfikacji rud jest:

a) poddawana ługowaniu perkolacyjnemu dla pozyskania zawartych w niej miedzi, ołowiu, cynku, srebra, platyny, złota lub niklu;

b) poddawana sposobowi grawitacyjnemu dla pozyskania pewnej części zawartych w niej miedzi, ołowiu, cynku, srebra, platyny, złota lub niklu; lub

c) magazynowana.

Korzystnie frakcja koncentratu wtórnego jest przesyłana do zagęszczacza koncentratu 36.

Korzystniej odzyskiwana woda 46 odzyskiwana z zagęszczacza koncentratu 36 jest kierowana do ponownego wykorzystania.

Ponadto korzystniej sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że: drobnoziarniste odpady 48 z wtórnego etapu flotacji 32 są przesyłane do wzbogacalnika; woda 52 odzyskana ze wzbogacalnika 50 jest kierowana do ponownego wykorzystania; a odpady 54 ze wzbogacalnika 50 magazynowane w obiekcie odpadów 56 drobnoziarnistych, z którego woda 58 jest kierowana do ponownego wykorzystania.

Korzystnie frakcja koncentratu z etapu zgrubnej flotacji 28 jest dostosowywana by odrzucać więcej niż 50% masowo płonnej skały, a zużycie wody i odpady wytwarzane z ponownego przetwarzania tego zgrubnego koncentratu by wytwarzać koncentrat, są niskie.

Korzystnie frakcja odpadów gruboziarnistych 20 nadaje się do ługowania perkolacyjnego, albo do wykorzystania jako piasek.

Korzystnie ogólna strata wody w sposobie wynosi 0,3 t/t lub mniej przetwarzanej rudy.

Fig. 1 jest schematem przepływowym sposobu według wynalazku, dla pozyskiwania metali wartościowych z rudy.

Wynalazek dotyczy sposobu pozyskiwania metali wartościowych z rudy, zwłaszcza sposobu ograniczania zużycia wody i wymaganej pojemności magazynu odpadów, poprzez stosowanie pozyskiwania gruboziarnistych cząstek w połączeniu z suchym magazynowaniem gruboziarnistych odpadów.

Według wynalazku, uwolnione minerały płonne są odrzucane przy rozmiarze większym, niż w dotychczasowej praktyce flotacji, przy jednoczesnym utrzymaniu pozyskiwania wartościowych minerałów do ogólnego koncentratu i podczas oddzielnej obróbki gruboziarnistych odpadów dla ograniczenia wymagań dotyczących wody, energii i obróbki drobnoziarnistych odpadów na tonę przerabianej rudy (tj. ograniczenie intensywności wody, energii i odpadów). Podczas normalnej flotacji wykorzystuje się układy zmniejszania rozmiaru mielenia dla uwalniania wartościowych minerałów ze skutecznej flotacji, by wytwarzać klasę koncentratu do sprzedaży, podczas gdy wynalazek pozyskiwania gruboziarnistych cząstek wymaga częściowo odsłoniętych rud, znacznie zwiększając wymagane mielenie P80. Zmniejsza to ilość energii potrzebną do uwalniania rudy. Pozyskiwanie gruboziarnistych cząstek zmniejsza ilość materiału płonnego podawanego do konwencjonalnego układu produkcyjnego, co zwalnia wydajność instalacji i ogranicza ilość wody wymaganej na tonę materiału obrabianego poprzez flotację. Przy oddzielnej obróbce, odpady generowane podczas flotacji gruboziarnistych cząstek mogą być łatwo stertowane hydraulicznie lub na sucho, a 60-90% uwięzionej wody odzyskiwane i zawracane do układu wody procesowej, co znacznie zmniejsza zużycie wody podczas ekstrakcji. Odrzucanie materiału odpadowego za pomocą flotacji cząstek gruboziarnistych zmniejsza ilość odpadów przesyłanych ostatecznie do tamy odpadów, na tonę produkowanego, koncentratu do sprzedaży. Sposób według wynalazku może być stosowany do obiektów istniejących i modernizowanych, projektów obszarów zdegradowanych i obszarów zielonych w dziedzinie flotacyjnego wzbogacania i wstępnego wzbogacania rudy.

Przedmiotem wynalazku jest sposób pozyskiwania miedzi, ołowiu, cynku, srebra, platyny, złota lub niklu z rud zawierających siarczki miedzi lub siarczki srebra lub siarczki platyny i siarczki złota lub siarczki niklu wykorzystujący zgrubną flotację z oddzielną utylizacją piasku (stertowanie hydraul iczne lub suche) lub magazynowanie frakcji płonnej ze zgrubnej flotacji; zintegrowany system, skonfigurowany do znacznego poprawienia uzysków względem techniki wstępnego wzbogacania, optymalizowania objętości obiektu magazynu odpadów i zmniejszenia ilości wody zużywanej na jednostkę produkowanego koncentratu mineralnego. Skupiono się na odrzucaniu gruboziarnistego uwolnionego materiału płonnego i usuwania go szybko ze sposobu, zanim zużyje wodę, energię i pojemność na odpady.

Bez uznania, że zgrubna flotacja zapewnia możliwość oddzielnego magazynowania materiału odpadów płonnych, technika zgrubnej flotacji może zmniejszać zużycie energii, ale będzie mieć mały wpływ na pojemność magazynową odpadów i zużycie wody. Jednakże w połączeniu ze zdolnością do magazynowania piasku osobno od drobnoziarnistych szlamów, zgrubna flotacja stwarza potencjał do ogromnej zmiany odpadów wymagających magazynowania i celowo budowanej tamy do pomieszczenia szlamu, ale również pozwala na inny profil produkcji bez ograniczeń stawianych dostępnością wody.

Optymalny rozmiar mielenia dla częściowego uwalniania większości cząstek wartościowego minerału będzie właściwy dla każdej rudy. Jednak typowo, większość materiałów siarczkowych w rudzie miedzi będzie co najmniej częściowo odsłanianych przy rozmiarach mielenia pomiędzy 150 do 1000 mikronów, mogą one być z powodzeniem flotowane w odpowiedniej maszynie flotacyjnej. Co ważniejsze, występuje znaczące 100% materiału płonnego w tych rozmiarach (> 50% w większości przypadków), który może być szybko usunięty. Te płonne odpady z etapu zgrubnej flotacji mają rozmiary, przy których można z łatwością osiągać odwadnianie w oddzielnym strumieniu sposobu z bardzo drobnych cząstek tworzonych w ostatecznej produkcji koncentratu do sprzedaży; i mogą być łatwo przesyłane do alternatywnej lokalizacji do utylizacji. Utylizacją tą może być na przykład stertowanie hydrauliczne; lub filtracja i stertowanie suche, przy czym żadne z nich nie wymaga celowego, technicznie skomplikowanego obiektu do pomieszczenia odpadów. Skuteczne drenowanie, które można otrzymać z gruboziarnistego piasku, daje w efekcie natychmiastowe i znacznie zwiększone odzyskiwanie wody, względem minimalizowania strat wody w konwencjonalnym obiekcie odpadów.

W zależności od typu mineralogicznego podawanego surowca i przepływu masowego, stosowanego w zgrubnej flotacji dla uzyskania akceptowalnej klasy odpadów, przewiduje się, że materiał przesyłany do układu drobnego mielenia będzie ograniczony ilościowo o 50-95%.

Frakcja odpadów ze sposobu zgrubnej flotacji, o wielkości > 150 mikronów do około 1 mm, jest idealna dla stertowania w otwartym otoczeniu przez dłuższy czas lub do ponownego wykorzystania w innych przemysłach. Piasek nie jest łatwo przenoszony przez wiatr, i nie wymaga żadnego szczególnego retencjonowania, innego niż wymagane do gromadzenia spływu wód opadowych. Nie będzie pod legał upłynnianiu w przypadku trzęsienia ziemi. Ma minimalną ilość odsłoniętych minerałów siarczkowych, stąd też nie będzie miał silnej skłonności do utleniania się i wytwarzania kwaśnego odpływu kopalnianego. Piasek ten ma idealny rozmiar, pozwalający na utylizowanie go na różne sposoby; na przykład osobne magazynowanie lub w połączeniu z utylizowaniem odpadowych skał, lub magazynowanie do późniejszego pozyskania i ponownej obróbki, lub wykorzystania na drogi i inne budowle lądowe w eksploatacji górniczej, lub do sprzedania jako piasek do wykorzystania jako wypełnienie w architekturze krajobrazu lub jako wsad do wytwarzania betonu.

Zatem poprzez oddzielne magazynowanie gruboziarnistego piasku już podczas flotacji, przestrzeń na odpady wymagana do obsługi drobnoziarnistej skały płonnej generowanej w ponownym przemiale/ponownej flotacji jest ograniczana do przedziału 5-50% ilości przypadającej na tonę wydobytej rudy, w porównaniu z odpowiadającą jej taką ilością w tradycyjnej obróbce lub w ramach sposobu flotacji zgrubnej proponowanego w literaturze. Ponadto poprzez odpowiednie rozmieszczanie komórek zgrubnej flotacji, gruboziarnisty koncentrat najwyższej klasy może być pozyskiwany w początkowych (zgrubnych) komórkach flotacyjnych. W etapie wtórnego pozyskiwania (oczyszczania), frakcja półproduktów podczas klasyfikacji rud może być poddawana flotacji w dalszych komórkach flotacyjnych rozmieszczonych szeregowo, by dalej przetwarzać odpady z flotacji początkowej, pozostawiając niemal płonny materiał do utylizacji. Materiał frakcji półproduktów procesu klasyfikacji rud z oczyszczania będzie niższej klasy niż ten grubszy, ale nadal wart dalszej obróbki dla pozyskiwania miedzi. Ten układ komórek flotacyjnych może wytwarzać materiał bardzo wysokiej klasy do ponownego mielenia na początkowych etapach eksploatacji kopalni; a frakcja półproduktów procesu klasyfikacji rud może być nieco niższej klasy, niż pierwotna ruda, ale powyżej klasy odcinania do przetwarzania, przy której nie jest już opłacalne pozyskiwanie zawartej wartości mineralnej.

Materiał frakcji półproduktów procesu klasyfikacji rud jest w postaci, która może być osobno stertowana do pozyskiwania i obróbki znacznie później w toku eksploatacji kopalni, chociaż może wymagać zarządzania by ograniczać poziom kwaśnych odpływów kopalnianych. Alternatywnie, na przykład dla miedzi i złota, materiał ten ma idealny rozmiar i przepuszczalność do ługowania perkolacyjnego, dla utleniania i pozyskiwania odsłoniętych minerałów.

Poprzez wykorzystywanie takiego połączenia komórek zgrubnych i oczyszczających i skojarzonego z nimi magazynowania frakcji półproduktów procesu klasyfikacji rud, przepływ masowy, który jest ostatecznie kierowany do drobnego mielenia, może być ogólnie wyższy lub niższy niż ten, dla flotacji zgrubnej, która została zaprojektowana dla zoptymalizowania zużycia energii. Ten wieloproduktowy sposób, oparty na połączeniu zgrubnej flotacji i suchego stertowania gruboziarnistych odpadów, oferuje znaczną elastyczność projektowania kopalni jako całości, systemu przetwarzania i magazynowania odpadów, w zależności od największego ograniczenia poszczególnych operacji górniczych:

• Optymalizowanie zużycia wody i pojemności magazynowej drobnoziarnistych odpadów (zwłaszcza na wczesnym etapie eksploatacji kopalni), poprzez minimalizowanie gruboziarnistego przepływu masowego, a mielenie tylko drobnoziarnistego materiału bardzo wysokiej klasy w pierwszym przypadku; przy ostatecznym utrzym ywaniu akceptowalnego, ogólnego pozyskiwania poprzez magazynowanie koncentratu frakcji półproduktów procesu klasyfikacji rud.

• Optymalizowanie odwadniania i magazynowania/sprzedaży piasku, przygotowania gruboziarnistych odpadów do ługowania perkolacyjnego, lub obróbki procesami grawitacyjnymi, poprzez wybieranie korzystnego rozmiaru mielenia dla dalszego przetwarzania, by formować strumień surowca do flotacji zgrubnej.

• Optymalizowanie ogólnego, opłacalnego pozyskiwania minerału, poprzez zmniejszania klasy odcięcia dla wydobycia, by zwiększać całość zasobów nadających się do wydobycia, obrabianie tych większych zasobów poprzez zgrubną flotację i zwiększanie przepływu masowego w układzie oczyszczania, by produkować frakcję półproduktów procesu klasyfikacji rud, z uzyskaniem poprawionego, opłacalnego pozyskiwania zmineralizowanego zasobu, w ramach ograniczeń dla wody, magazynowania odpadów i kosztów energii.

• Optymalizowanie przepustowości zainstalowanych obiektów do przetwarzania minerałów, dostępności wody i obiektów do magazynowania odpadów, poprzez przetwarzanie gruboziarnistej frakcji istniejącego przepływu układu mielenia, by odrzucać frakcję płonnego piasku z układu mielenia.

W nawiązaniu do rysunku Fig. 1, w przykładzie wykonania wynalazku, ruda z kopalni 10 jest kruszona na grube cząstki na etapach 12 i 14. Gruboziarniste, skruszone cząstki są przesyłane do młyna i zespołu selektora rozmiaru 16, który oddziela cząsteczki o żądanym przedziale rozmiarów 150-650 μm, po czym do układu flotacji cząstek gruboziarnistych 18. Cząstki o nadmiernych rozmiarach 17 z zespołu selektora rozmiaru 16 są zawracane do etapu kruszenia 14. Układ flotacji cząstek gruboziarnistych 18 jest eksploatowany by osiągnąć pozyskiwanie 80-90% w przepływie masowym około 20% rudy, wytwarzanie frakcji gruboziarnistych odpadów 20 zawierającej 80% mas. lub więcej rudy i koncentratu 28 zawierającego 20% mas. lub mniej rudy. Odpowiednią komórką flotacyjną jest Eriez Hydrofloat™, która realizuje sposób wzbogacania na podstawie połączenia fluidyzacji i flotacji z wykorzystaniem wody fluidyzacyjnej, która została napowietrzona mikropęcherzykami powietrza. Flotacja dla określonego minerału, który ma być flotowany jest prowadzona z użyciem odpowiedniego aktywatora i stężeń kolektora oraz czasu przebywania.

Frakcja odpadów 20 z układu zgrubnej flotacji 18 jest przesyłana do utylizacji piasku (hydraulicznego lub suchego stertowania) lub magazynowania 22. Woda 24 jest gromadzona z utylizacji piasku (hydraulicznego lub suchego stertowania) lub magazynowania 22 i przechowywana w zbiorniku 26.

Koncentrat 28 z komórki zgrubnej flotacji 18 jest przesyłany do młyna 30, gdzie jest mielony by uwolnić wartościowy minerał, do produkcji koncentratu o klasie do sprzedaży, w kolejnych etapach wtórnej flotacji 32. Koncentrat 34 z etapów flotacji 32 jest przesyłany do zagęszczacza koncentratu 36. Zagęszczony koncentrat 40 z zagęszczacza koncentratu 36 jest przepuszczany przez filtr koncentratu 42, z którego produkt koncentratu 44 jest wysyłany do klienta. Woda 43 z filtra koncentratu 42 jest przesyłana do zbiornika 26. Woda 46 z zagęszczacza koncentratu 36 jest przesyłana do zbiornika 26.

Odpady 48 z etapów flotacji 32 są przesyłane do zagęszczacza odpadów 50. Woda 52 z zagęszczacza odpadów 50 jest przesyłana do zbiornika 26. Odpady 54 z zagęszczacza odpadów 50 są przesyłane do obiektu odpadów 56 do magazynowania, a woda 58 z tego obiektu jest przesyłana do zbiornika 26.

Woda procesowa 60 w zbiorniku 26, odzyskana ze sposobu, jest kierowana do ponownego użycia w zespole selektora 16. Ta ponowna obróbka zapewnia znaczne poprawienie odzyskiwania wody i zmniejszenie wymagań dla basenu odpadów. Ogólna strata wody w układzie może wynosić ok. 0,3 t/t lub mniej przetwarzanej rudy.

W przykładzie wykonania wynalazku, w układzie flotacji gruboziarnistych cząstek 18, komórki zgrubnej flotacji są tak rozmieszczone, że gruboziarnisty koncentrat najwyższej klasy jest pozyskiwany w początkowych (zgrubnych) komórkach flotacji, a etap wtórnego pozyskiwania (oczyszczania) frakcji półproduktów procesu klasyfikacji rud jest flotowany w dalszych komórkach flotacyjnych rozmieszczonych szeregowo, by dalej przerabiać odpady 20 ze wstępnej flotacji, pozostawiając niemal płonny materiał do utylizacji. Materiał frakcji półproduktów procesu klasyfikacji md z komórki oczyszczania może być:

a) poddawany ługowaniu perkolacyjnemu dla pozyskania pewnej części substancji wartościowych w nim zawartych;

b) poddawany sposobowi grawitacyjnemu dla pozyskania pewnej części substancji wartościowych w nim zawartych; lub

c) lub magazynowany osobno do późniejszego ponownego przerabiania w okresie istnienia kopalni, by optymalizować ogólny profil produkcji kopalni.

W tym przykładzie wykonania wynalazku, układ zgrubnej flotacji 18 może być eksploatowany dla uzyskania pozysku 90-95%, do przepływu masowego około 40% rudy, wytwarzać frakcję odpadów 20 zgrubnych zawierającą co 60% mas. lub więcej rudy, frakcję półproduktów zawierającą 30% mas. lub więcej rudy i koncentrat 28 zawierający 10% lub mniej względem masy rudy.

W dalszym przykładzie wykonania wynalazku, materiał półproduktów procesu klasyfikacji rudy z komórek oczyszczania może być przesyłany do młyna 32 i poddawany etapom wtórnej flotacji 36.

Linia przerywana 62 wskazuje ruch odpadów z komórki zgrubnej flotacji 18, z wykorzystaniem istniejącej technologii. Odpady 62 przechodzą do zagęszczacza odpadów 50, gdzie są one mieszane z drobno zmielonymi odpadami, i przesyłane do obiektu odpadów 56.

Przykłady

Wynalazek zostanie teraz opisany bardziej szczegółowo z odwołaniem się do następujących przykładów.

Przykład 1 - porównawczy

Jako przykład porównawczy, konwencjonalna kopalnia może mieć górną klasę rudy zawierającej 0,6% miedzi, a każda tona rudy podlegałaby mieleniu do p80 wynoszącego 125 μπ. Pozyskiwanie we flotacji będzie wynosić 80-95% przy klasie 25-30% miedzi, pozostawiając 99% rudy jako pozostałość drobnoziarnistą, do zagospodarowania w obiekcie magazynowania odpadów. Woda w tym zawarta będzie wynosić 0,6 tony/tonę (t/t) przetwarzanej rudy.

Przykład 2

Sposobem według wynalazku, ta sama ruda może być mielona do p80 wynoszącego 500 μπ. Pozyskiwanie początkowego koncentratu z flotacji zgrubnej będzie wskaźnikowo wynosić 80-90% do przepływu masowego 20% rudy. Pozostały piasek (80% masy rudy) będzie stertowany osobno, z utratą wody w tej frakcji wynoszącą 0,2 t/t pozostałości. Będzie to pozostawiać 20% masy w koncentracie o niskiej klasie, do dalszego drobnego mielenia. Pozyskiwanie miedzi na tym etapie flotacji będzie wynosić 95%, pozostawiając resztę 20% pierwotnej rudy do magazynowania w obiekcie magazynowania odpadów, z zawartą wodą w ilości 0,6 t/t pozostałości. Ogólna strata wody w układzie będzie wynosić ok. 0,3 t/t przetwarzanej rudy. Stąd też wynalazek w tej postaci zmniejszył o połowę ilość zużywanej wody, i ograniczył ilość odpadów o 80%. Utrata pozysku miedzi o 5-15% z pierwotnej rudy może być zrównoważona przez zwiększoną szybkość wydobycia i przetwarzania o dodatkowe 10-15%.

Przykład 3

Sposobem według wynalazku, przepływ masowy w zgrubnej flotacji może być zwiększony do 40% poprzez włączenie układu oczyszczania, ale z oddzielnym składowaniem frakcji półproduktów procesu klasyfikacji rud. Przyjmując wyższy przepływ masowy, pozyskiwanie miedzi z pierwotnej rudy wzrośnie do 85-95%. Ze wstępnej obróbki może być pozyskiwany koncentrat wyższej klasy (powiedzmy około 5% Cu) przy 10% pierwotnej masy. Ten surowiec podawany do drobnego mielenia będzie zawierał 75% miedzi w pierwotnej rudzie, zmniejszając w ten sposób wstępne wytwarzanie odpadów do zaledwie 10% wydobywanej rudy. Zużycie wody jest ograniczane do zaledwie 40% zużycia przy normalnej eksploatacji. Frakcja półproduktów procesu klasyfikacji rud z urządzeń oczyszczających będzie stanowić, powiedzmy, 30% pierwotnej rudy przy klasie 0,3% miedzi. Materiał półproduktów z klasyfikacji jest takiej klasy, przy której może być lub drobno zmielony na koniec okresu eksploatacji kopalni, lub poddany ługowaniu perkolacyjnemu.

Podsumowując, zgrubna flotacja stosowana w systemie razem z magazynowaniem pozyskiwanego płonnego piasku może oferować: ulepszoną sprawność wykorzystania nakładochłonnych pojemności na odpady; niższe ogólne koszty eksploatacji na tonę produktu poprzez ograniczanie potrzeby drobnego mielenia; wyższy pozysk zasobów mineralnych poprzez obniżenie progu opłacalności, przy którym mogą być opłacalnie wydobywane; i kopalnia oszczędniej wykorzystuje wodę. Optymalizacja połączonego systemu będzie właściwa dla konkretnej eksploatacji zależnej od funkcji rozmiaru i klasy zasobu, lokalizacji ze skojarzonymi ograniczeniami dotyczącymi wody i odpadowi strategią biznesową dla równoważenia natychmiastowego zwrotu z zainwestowanego kapitału w stosunku do długoterminowej konkurencyjnej pozycji eksploatacyjnej.

Claims (22)

1. Sposób pozyskiwania miedzi, ołowiu, cynku, srebra, platyny, złota lub niklu z rudy zawierającej siarczki miedzi lub siarczki ołowiu, cynku i srebra lub siarczki platyny i złota lub siarczki niklu, znamienny tym, że obejmuje etapy:

mielenia rudy w etapach (12) i (14) dla wytwarzania gruboziarnistych cząsteczek rudy o wielkości cząstek p80 większej niż 150 μm do 1000 μm i selekcji cząstek w przedziale wielkości 150-650 μm w zespole selektora rozmiaru (16);

obrabiania rudy w grubych cząsteczkach na etapie zgrubnej flotacji (18), by wytwarzać frakcję koncentratu (28) i frakcję gruboziarnistych odpadów (20); i mielenia frakcji koncentratu (28), by wytwarzać mielony koncentrat i obrabianie zmielonego koncentratu we wtórnym etapie flotacji (32), by wytwarzać wtórną frakcję koncentratu (34) i frakcję drobnoziarnistych odpadów (48) o wielkości cząstek p80 mniejszej niż 150 μm; przy czym:

odpady gruboziarniste z frakcji odpadów gruboziarnistych (20) o wielkości cząstek między 150 i 650 μm są obrabiane lub magazynowane (22) oddzielnie od frakcji odpadów drobnoziarnistych (48), przy czym woda (24) jest usuwana z frakcji odpadów gruboziarnistych poprzez hydrauliczne stertowanie, filtrowanie lub odsączanie na sitach, a frakcja odpadów gruboziarnistych (20) jest następnie stertowana na sucho.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że gruboziarniste odpady z frakcji odpadów gruboziarnistych (20) nie są łączone z odpadami drobnoziarnistymi (48), ani przepuszczane przez wzbogacalnik.

3. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że odpady drobnoziarniste (48) mają wielkość cząstek 10 μm do 100 μm.

4. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że woda (60) odzyskiwana ze stertowania hydraulicznego, filtracji lub odsączania na sitach, jest kierowana do ponownego użycia.

5. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że frakcja odpadów gruboziarnistych (20) zawiera więcej niż 70% masowo rudy, a koncentrat (28) zawiera mniej niż 30% masowo rud y.

6. Sposób według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że frakcja odpadów drobnoziarnistych (48) zawiera mniej niż 30% masowo rudy.

7. Sposób według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że etap zgrubnej flotacji (18) jest uruchamiany by osiągać pozyskiwanie 70-90% w przepływie masowym mniejszym niż 25% rudy.

8. Sposób według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że frakcja odpadów gruboziarnistych (20) zawiera 80% masowo lub więcej rudy, a koncentrat (28) zawiera 20% masowo lub mniej rudy.

9. Sposób według zastrzeżenia 8, znamienny tym, że frakcja odpadów drobnoziarnistych (48) zawiera mniej niż 20% masowo rudy.

10. Sposób według zastrzeżenia 9, znamienny tym, że etap zgrubnej flotacji (18) jest uruchamiany by osiągać pozyskiwanie 80-90% w przepływie masowym 20% rudy.

11. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że etap zgrubnej flotacji (18) zawiera etap wtórnego pozyskiwania, w którym flotacji podlega frakcja półproduktów.

12. Sposób według zastrzeżenia 11, znamienny tym, że etap zgrubnej flotacji (18) jest uruchamiany by osiągać pozyskiwanie 90-95% do przepływu masowego 35 do 45% rudy, wytwarzania gruboziarnistych odpadów (20) zawierających co najmniej 55% masowo rudy, frakcji półproduktów z klasyfikacji rud zawierającej 25% masowo lub więcej rudy i koncentratu wtórnego (28) zawierającego 15% masowo lub mniej rudy.

13. Sposób według zastrzeżenia 12, znamienny tym, że frakcja odpadów drobnoziarnistych (48) zawiera mniej niż 15% masowo rudy.

14. Sposób według zastrzeżenia 11, znamienny tym, że etap zgrubnej flotacji (18) jest uruchamiany by osiągać pozyskiwanie 95% do przepływu masowego 40% rudy, wytwarzania gruboziarnistych odpadów (20) zawierających 60% masowo lub więcej rudy, frakcji półproduktów z klasyfikacji rud zawierającej 30% masowo lub więcej rudy i koncentratu wtórnego (28) zawierającego 10% masowo lub mniej rudy.

15. Sposób według zastrzeżenia 14, znamienny tym, że frakcja odpadów drobnoziarnistych (48) zawiera mniej niż 10% masowo rudy.

16. Sposób według dowolnego spośród zastrzeżeń 11 do 15, znamienny tym, że frakcja półproduktów z klasyfikacji rud jest:

a) poddawana ługowaniu perkolacyjnemu dla pozyskania zawartych w niej miedzi, ołowiu, cynku, srebra, platyny, złota lub niklu;

b) poddawana sposobowi grawitacyjnemu dla pozyskania zawartych w niej miedzi, ołowiu, cynku, srebra, platyny, złota lub niklu; lub

c) magazynowana.

17. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że frakcja koncentratu wtórnego (34) jest przesyłana do zagęszczacza koncentratu (36).

18. Sposób według zastrzeżenia 17, znamienny tym, że woda (46) odzyskiwana z zagęszczacza koncentratu (36) jest kierowana do ponownego wykorzystania.

19. Sposób według zastrzeżenia 17 albo 18, znamienny tym, że:

drobnoziarniste odpady (48) z wtórnego etapu flotacji (32) są przesyłane do wzbogacalnika;

woda (52) odzyskana ze wzbogacalnika (50) jest kierowana do ponownego wykorzystania; a

PL 245083 Β1 odpady (54) ze wzbogacalnika (50) magazynowane w obiekcie odpadów (56) drobnoziarnistych, z którego woda (58) jest kierowana do ponownego wykorzystania.

20. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że frakcja koncentratu (28) z etapu zgrubnej flotacji jest dostosowywana by odrzucać więcej niż 50% masowo płonnej skały, a zużycie wody i odpady wytwarzane z ponownego przetwarzania tego zgrubnego koncentratu by wytwarzać koncentrat, są niskie.

21. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że frakcja odpadów gruboziarnistych (20) nadaje się do ługowania perkolacyjnego, albo do wykorzystania jako piasek.

22. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że ogólna strata wody w sposobie wynosi 0,3 t/t lub mniej przetwarzanej rudy.