Вещественный состав магнитных фракций хвостов флотации медеплавильных шлаков
Автор: Котельникова А.Л., Золотова Е.С.
Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii
Рубрика: Обогащение и переработка минерального и техногенного сырья
Статья в выпуске: 1 т.10, 2025 года.
Бесплатный доступ
Тонкоизмельченные отходы флотационной переработки отвальных медеплавильных шлаков отражательной плавки Среднеуральского медеплавильного завода («технические пески СУМЗ») накоплены в значительных объемах и могут представлять опасность для окружающей среды как потенциальный источник тяжелых металлов. В то же время они могут рассматриваться как перспективный источник полезных компонентов вследствие относительно высокого содержания цинка (3,3-3,9 %) и меди (0,4-0,5 %). Разработка технологий по утилизации «технических песков» является перспективной задачей цветной металлургии и невозможна без их всестороннего исследования. Целью наших исследований являлись изучение вещественного состава магнитных фракций «технических песков СУМЗ» и оценка перспектив извлечения полезных компонентов (цинка и меди) из хвостов флотации с использованием мокрой магнитной сепарации. Химический анализ полученных фракций выполнен в Центре коллективного пользования «Геоаналитик» Института геологии и геохимии УрО РАН методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на квадрупольном масс-спектрометре Elan-9000. Фазовый анализ выполнен в центре коллективного пользования «Урал-М» Института металлургии УрО РАН методом рентгенофазового анализа на дифрактометре Bruker D8 Advance. Магнитные свойства фракций магнитной сепарации изучены методом термомагнитного анализа. После обработки отхода методом мокрой магнитной сепарации выход магнитной фракции (48 кА/м) составил приблизительно 83 %, слабомагнитной (200 кА/м) - 11 %, немагнитной - 6 %. Получены данные о фазовом и химическом составе фракций магнитной сепарации отхода. Отмечено, что цинк и медь распределяются по фракциям относительно равномерно с несколько повышенным содержанием меди в немагнитной, а цинка - в слабомагнитной фракции. Подтверждена зависимость магнитной восприимчивости минералов «технических песков» от наличия в них изоморфных примесей. Совместная оценка данных рентгенофазового и термомагнитного анализов показала, что при практически идентичных рентгенограммах термомагнитные кривые в интервале 20-700 °С демонстрируют существенные различия фракций магнитной сепарации. Все полученные термомагнитные кривые необратимые. При использованных параметрах мокрой магнитной сепарации для разделения «технических песков» данный метод малоэффективен, необходимы дополнительные исследования по поиску оптимальных способов предподготовки отходов и режимов напряженности магнитного поля. Результаты исследований вносят вклад в изучение магнитных свойств отходов переработки медеплавильных шлаков, представляют интерес для разработки новых схем их утилизации и повторной переработки.
Медеплавильное производство, минеральные отходы, медеплавильные шлаки, хвосты флотационной переработки, утилизация, магнитная сепарация, термомагнитный анализ, магнитные фракции, магнитные свойства, фаялит (fe2sio4), форстерит ((mgmn)sio4), диопсид (cazn(si2o6)), магнетит (fe3o4), сфалерит (zns), цинкит (zno)
Короткий адрес: https://sciup.org/140309504
IDR: 140309504 | УДК: 550.8 | DOI: 10.17073/2500-0632-2023-08-142
Material composition of magnetic fractions of copper-smelting slag flotation tailings
Finely ground tailings from flotation processing of waste copper reverberatory smelting slags of the Sredneuralsky Copper Smelter (“SUMZ technical sands”) was accumulated in significant amounts and may pose a threat to the environment as a potential source of heavy metals. At the same time, the waste can be considered as a promising source of useful components due to relatively high contents of zinc (3.3-3.9%) and copper (0.4-0.5%). Development of technologies for recycling the “technical sands” is a promising task of nonferrous metallurgy and requires their comprehensive study. The purpose of this research was to study the material composition of magnetic fractions of the “SUMZ technical sands” and assess the prospects of extraction of useful components (zinc and copper) from their flotation tailings using wet magnetic separation. Chemical analyses of the obtained fractions were carried out at the Center for Collective Use “Geoanalitik” of the Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS by inductively coupled plasma mass spectrometry method using an Elan-9000 quadrupole mass spectrometer. Phase analyses were carried out at the Ural-M Collective Use Center of the Institute of Metallurgy, UB RAS by X-ray phase analysis using a Bruker D8 Advance diffractometer. The magnetic properties of the magnetic separation fractions were studied by thermomagnetic analysis. After treating the tailings by wet magnetic separation, the yield of the magnetic fraction (48 kA/m) was approximately 83%, that of the weakly magnetic fraction (200 kA/m) was 11%, and that of the non-magnetic fraction, 6%. The data on the phase and chemical composition of the tailings magnetic separation fractions were obtained. It was found that zinc and copper were distributed relatively uniformly among the fractions with a slightly higher content of copper in the non-magnetic fraction and that of zinc in the weakly magnetic fraction. The dependence of magnetic susceptibility of the “technical sands” minerals on the presence of isomorphic impurities in them was confirmed. The joint evaluation of the data of X-ray phase and thermomagnetic analyses showed that at practically identical X-ray diffraction patterns the thermomagnetic curves in the range of 20-700°C demonstrate significant differences between the magnetic separation fractions. All the obtained thermomagnetic curves are irreversible. At the used parameters of wet magnetic separation, this method proved inefficient for the “technical sands” separation, and additional research is required to find optimal methods of the tailings pretreatment and magnetic intensity modes. The research findings contribute to the study of magnetic properties of copper-smelting slag processing tailings and are of interest for the development of new flow schemes for their utilization and recycling.
