Характеристика сульфидных и арсенопиритных концентратов, поступающих на обжиг

⇐ Назад

Сульфидные и арсенопиритные флотационные и гравитационные концентраты, полученные в производственных условиях из руд различных месторождений, содержат сульфиды железа (пирротин, пирит), мышьяка (арсенопирит) и сурьмы (антимонит). Общее содержание сульфидов может изменяться в широких пределах – от 30 до 85 %. Нерудные минералы представлены в основном кварцем и карбонатами, в меньшей степени - алюминатами. Содержание золота в концентратах от 20 до 150 г/т.

Одними из основных характеристик перерабатываемых концентратов являются их элементный и вещественный состав. Данные характеристики определяются на основании результатов рентгеноспектрального и рентгенофазового анализов. В некоторых случаях (сложный состав), пользуются приемами химического анализа. Обычно, на основании данных об элементном составе и формах присутствующих соединений, выполняют расчет рационального состава, пример которого приведен ниже.

Пример расчета рационального состава золотосодержащего концентрата

Исходные данные для расчета:

- элементный состав концентрата, %:

Элемент	Fe	S	As	CaO	SiO₂	MgO	Al₂O₃
Содержание	37,22	39,95	0,6	1,98	14,6	2,55	3,1

- основные минеральные формы: железо на 11,5 % представлено пирротином, на 87,3 % – пиритом, остальное – арсенопиритом;

- мышьяк присутствует в форме арсенопирита.

Решение.

Расчет ведут на 100 кг концентрата.

Масса мышьяка в концентрате 0,6 кг. Отсюда масса арсенопирита составляет (74,9+55,85+32)×0,6/74,9 = 1,31 кг. В этом количестве арсенопирита присутствует серы 1,31×32/162,75 = 0,26 кг и железа 1,31×55,85/162,75 = 0,45 кг.

Масса железа в концентрате составляет 37,22 кг. В виде пирротина (FeS) присутствует 4,27 кг железа. С ним связано серы 4,27×32/55,85 = 2,45 кг. Общая масса пирротина 6,72 кг.

В виде пирита (FeS2) присутствует 32,5 кг железа. С ним связано серы 32,5×64/55,85 = 37,24 кг. Общая масса пирита 69,74 кг.

Результаты расчетов сводят в таблицу (табл. 1).

Таблица 1 Рациональный состав гравитационного концентрата.

	Fe	S	As	CaO	SiO₂	MgO	Al₂O₃	Всего
FeS	4,27	2,45						6,72
FeAsS	0,45	0,26	0,6					1,31
FeS₂	32,5	37,24						69,74
SiO₂					14,6			14,6
CaO				1,98				1,98
МgO						2,55		2,55
Al₂O₃							3,1	3,1
Всего	37,22	39,95	0,6	1,98	14,6	2,55	3,1

Оборудование и материалы

Лабораторная установка для дистилляционного и окислительного обжига концентратов, технические и аналитические весы, поглотительные колбы, термопара с регулятором температуры, вакуумный насос, алундовые лодочки, щипцы стальные, стеклянный стакан объемом 500 мл (2 шт.), конические колбы объемом 250 мл (4 шт.), фарфоровая ступка с пестиком, шпатель, микроскоп, сульфидный золотосодержащий концентрат, индикатор метилоранж, раствор углекислого натрия 0,1Н, фильтровальная бумага, дистиллированная вода, перекись водорода.

Лабораторная установка состоит из трубчатой электропечи, в которую помещают лодочку с исследуемым концентратом. Окислительный обжиг ведут в токе воздуха, дистилляционный при искусственно создаваемом разрежении в рабочей зоне печи. На выходе из реакционной зоны устанавливают резиновую пробку с газоотводящей трубкой, которая соединяется с поглотительными колбами. Ток воздуха (или разрежение) создают с помощью вакуумного насоса. В реакционную зону печи помещают термопару, соединенную с автоматическим регулятором температуры.

Порядок выполнения работы

В ходе опытов изучают влияние различных факторов (температуры, продолжительности обжига, крупности концентрата) на полноту протекания реакций термического разложения или окисления (табл. 2).

1. Студенты получают у преподавателя вариант задания. Каждый вариант выполняют 2–3 студента.

2. Собирают установку и включают печь в сеть. Необходимо проверить герметичность газоотводящей системы.

3. Измельчают концентрат до заданной крупности и взвешивают на аналитических весах навеску массой 1 г.

4. Помещают навеску в алундовую лодочку.

5. В две поглотительные колбы наливают по 150 мл 0,5 % раствора перекиси водорода. Поглотительные колбы через специальный шланг соединяют с вакуумным насосом. Включают насос и регулируют скорость тока воздуха (до умеренного прохождения пузырьков газа в колбах). При окислительном обжиге сульфидная сера окисляется с образованием сернистого ангидрида, который поглощаясь раствором перекиси, окисляется до серного ангидрида, в результате чего образуется серная кислота.

6. Не прекращая просасывать воздух, в реакционную зону печи, нагретой до заданной температуры, помещают лодочку с концентратом и засекают время.

Таблица 2 Условия опытов по окислительному обжигу концентратов

Номер варианта	Продолжительность обжига, мин	Температура обжига, °С	Крупность концентрата, мм
			+0,05 - -0,1
		+0,05 - -0,1
		+0,05 - -0,1
			+0,05 - -0,1
		+0,05 - -0,1
		+0,05 - -0,1
			+0,05 - -0,1
		+0,05 - -0,1
		+0,05 - -0,1

7. По истечении заданного времени печь и насос отключают, лодочку извлекают. Растворы из поглотителей объединяют и анализируют на содержание серной кислоты.

8. Обожженному материалу дают остыть, вынимают из лодочки и взвешивают.

9. При проведении дистилляционного обжига, в реакционной зоне печи создают разрежение. Для этого входное отверстие реакционной зоны плотно закрывают пробкой и включают вакуумный насос. Лодочку помещают в холодную печь. Нагрев включают, убедившись, что через реакционную зону не просасывается воздух (об этом судят по отсутствию воздушных пузырьков в поглотителях). После нагрева печи до заданной температуры, засекают время. По истечении заданного времени, печь отключают и реакционную зону разгерметизируют только после снижения температуры ниже 150 °С. После этого выключают насос и извлекают лодочку с огарком. После остывания огарка, его вынимают из лодочки и взвешивают.

10 Исходный концентрат, а также огарки окислительного и дистилляционного обжига рассматривают в микроскоп. Отмечают различия во внешнем виде материалов.

Методика анализа раствора на содержание серной кислоты

Пробу анализируемого раствора 25 мл помещают в коническую колбу объемом 250 мл, добавляют несколько капель индикатора (метилоранж) и титруют 0,1Н раствором углекислого натрия. Конец титрования определяют по переходу окраски раствора из слабо-розовой в желтую. Количество раствора соды, пошедшей на титрование, записывают в рабочую тетрадь.

⇐ Назад