Teknologi Pemurnian Bijih Tembaga

Bijih yang logam utamanya adalah tembaga, 90-95% diproses dengan metode flotasi dan hanya 5-10% bijihnya yang mengalami pemrosesan metalurgi atau metode pengayaan lainnya.

Flotasi (bahasa Prancis flottstion, dari kata flotter - mengapung di permukaan air) adalah metode pengayaan yang didasarkan pada perbedaan sifat fisik dan kimia permukaan bahan, kemampuannya untuk dibasahi oleh air. Beberapa mineral (hidrofobik) dalam keadaan halus di media berair tidak dibasahi oleh air, menempel pada gelembung udara yang masuk ke dalam air dan mengapung bersamanya ke permukaan, mineral lain (hidrofilik) dibasahi oleh air, tidak menempel pada gelembung udara dan tetap berada dalam volume pulp.

Dari seratus tujuh puluh mineral yang mengandung tembaga yang diketahui saat ini, sekitar tujuh belas digunakan dalam skala industri (Tabel 1). Hampir semua bijih yang mengandung tembaga, serta bijih polimetalik, mengandung besi sulfida (Tabel 2).

Tabel 1. Karakteristik bahan utama tembaga

Tabel 2. Karakteristik mineral utama besi sulfida

Untuk bijih yang mudah diperkaya dengan penyebaran mineral tembaga yang seragam, pabrik berkapasitas kecil biasanya menggunakan skema satu tahap yang mencakup operasi penggilingan dan klasifikasi, flotasi primer, flotasi kontrol, dan satu hingga tiga operasi pembersihan.

Di pabrik berkapasitas tinggi, skema dua tahap telah tersebar luas, yang menurutnya, setelah tahap I penggilingan hingga ukuran 45–60% dari kelas –0,074 mm, konsentrat tembaga kasar dan tailing yang mengandung pirit dipisahkan. Konsentrat tembaga kasar selanjutnya digiling hingga 85–95% dari kelas –0,074 mm dan dikirim ke operasi pembersihan.

Saat memproses bijih dengan kandungan lumpur primer dan garam terlarut yang tinggi, flotasi harus dilakukan dalam dua siklus - pasir dan lumpur. Flotasi terpisah menciptakan kondisi yang paling menguntungkan untuk flotasi partikel besar dan kecil - lumpur (limbah produk, yang terdiri dari debu dan bagian-bagian halus, diperoleh sebagai sedimen selama pencucian bahan bijih apa pun), yang biasanya meningkatkan konsumsi reagen secara keseluruhan, menekan flotasi partikel besar, menempel padanya, menciptakan busa yang melimpah dan kuat. Skema dengan flotasi terpisah digunakan, misalnya, di pabrik Dzhezkazgan (Kazakhstan), di pabrik Butte dan Twin Buttes (AS).

Bijih tembaga yang tersebar (tembaga porfiri, batupasir tembaga, dan bijih urat) dicirikan oleh kandungan pirit sulfur dan tembaga yang rendah (0,4–2,0%), tergantung pada kandungan piritnya, dapat diproses untuk memperoleh konsentrat tembaga saja atau konsentrat tembaga dan pirit. Dalam kasus pertama, flotasi kolektif digunakan, dan dalam kasus kedua, selektif kolektif atau selektif langsung.

Berdasarkan fitur teksturnya, bijih yang mengandung tembaga dibagi menjadi bijih masif, atau padat, dan bijih tersebar. Bijih padat biasanya lebih kaya dan dicirikan oleh kandungan sulfur yang tinggi, yang diwakili oleh pirit, yang tumbuh bersama dengan sulfida tembaga dan seng. Rasio tembaga, seng, dan sulfur, misalnya, dalam bijih pirit tembaga padat mencapai 1:1:20 (25). Bijih padat tersebut adalah bijih tembaga dan tembaga-seng dari Ural, yang tergolong bijih yang sulit diolah.

Bijih yang disebarluaskan lebih miskin dalam hal kandungan logam non-ferrous, yang tidak melebihi 1–2% dalam bijih biasa dan 0,4–1,0% dalam bijih miskin. Bergantung pada kandungan tembaga dalam bijih yang diolah, bijih tembaga secara konvensional dibagi menjadi kaya (lebih dari 2% Cu), sedang (0,8–2,0% Cu), miskin (0,5–0,8% Cu) dan tidak seimbang (kurang dari 0,3% Cu). Bijih sulfida kaya yang mengandung 2–3% Cu, dengan kandungan sulfur tinggi (35–42%) terkadang dapat dikirim langsung ke peleburan di tungku poros. Namun, dalam praktik dunia, 80% Cu saat ini diekstraksi dari konsentrat yang diperoleh selama pengayaan bijih tembaga.

Mineral sulfida tembaga (haljelpyrite – CuFeS ₂ , kalkosit Cu ₂ S, kovelit CuS, bornit Cu ₅ FeS ₄ ) mengapung dengan baik oleh kolektor sulfhidril (zat kristal padat memiliki bau khas, tidak memiliki sifat berbusa, yang memungkinkan pengaturan konsumsinya dalam rentang yang luas tanpa mengganggu proses berbusa) berdasarkan sulfur divalen dalam rentang pH yang cukup lebar, karena mereka memiliki kapasitas penyerapan yang tinggi, yang tergantung pada tingkat oksidasi permukaan sulfida dan kandungan tembaga. Menurut flotasi oleh xanthate (garam dari asam xanthic ROC(=S)SH), mineral tembaga dapat disusun dalam urutan berikut: kalkopirit < bornit < kovelit < kalkosit.

Endapan bijih tembaga-porfiri merupakan endapan terbesar dalam hal cadangan tembaga. Pabrik pengolahan tembaga terbesar dengan kapasitas hingga 90 ribu ton bijih per hari dan lebih banyak lagi beroperasi atas dasar endapan tersebut. Bijih tembaga-porfiri primer terutama meliputi bijih molibdenit-kalkopirit dengan kandungan pirit yang rendah (2-5%). Fitur teknologi utama dari pengayaan bijih ini adalah:

– penggilingan satu tahap hingga ukuran 60–65% dari kelas –0,074 mm sebelum flotasi tembaga-molibdenum kolektif;

– penggilingan ulang konsentrat kasar hingga 85–90% dari kelas –0,074 mm untuk memperoleh konsentrat tembaga yang kaya;

– dalam flotasi kolektif, pH 10–12 dipertahankan dengan memberi makan kapur untuk menekan pirit (meskipun untuk flotasi molibdenit nilai pH optimal adalah 7,5–8,0).

Skema yang paling umum untuk bijih-bijih ini adalah skema dengan penggilingan tambahan dari endapan dan pemrosesannya dalam siklus terpisah. Konsentrat pirit dari bijih-bijih tersebut biasanya tidak diekstraksi (dengan pengecualian pabrik Chuquicamata, Chili). Bijih tembaga-porfiri (pirit, kalkopirit, kalkosit) diproses di pabrik Almalyk dan Balkhash (Uzbekistan, Kazakhstan).

Untuk bijih tembaga dengan kandungan pirit rata-rata, skema selektif massal dan selektif langsung digunakan. Selama pengayaan menggunakan skema selektif massal, mineral tembaga dan pirit dipisahkan dari mineral pengotor dengan penggilingan kasar (hingga 45–50% dari kelas –0,074 mm), ketika memungkinkan untuk memperoleh tailing dengan kandungan tembaga limbah. Kemudian, menurut skema flotasi selektif massal, setelah penggilingan hingga ukuran yang disebutkan di atas, flotasi massal tembaga dan besi sulfida dilakukan pada pH tidak lebih tinggi dari 7,5 (konsentrasi CaO bebas tidak melebihi 20–50 g/m3). Konsentrat tembaga-pirit massal yang dihasilkan, setelah digiling ulang hingga 80–95% dari kelas –0,074 mm, dicampur dengan kapur pada pH 12,0–12,5 (400–500 g/m3 CaO bebas) dan sianida untuk menekan pirit dan dikirim untuk flotasi tembaga. Tailing dari kontrol flotasi tembaga bijih yang disebarluaskan, sebagai aturan, mengandung tidak lebih dari 30–35% S, dan karena itu dikirim ke flotasi pirit, yang dilakukan setelah menghilangkan kelebihan alkalinitas hingga pH 5–7.

Xanthates (garam dari asam xanthic ROC(=S)SH, konsumsi rata-rata biasanya 10–30 g/t) dan dithiophosphates (10 g/t) digunakan sebagai pengumpul mineral tembaga sulfida. Kombinasi reagen-pengumpul digunakan secara luas. Misalnya, dalam flotasi bijih tembaga di luar negeri, reagen Z-200 (isopropylethylthionocarbamate) digunakan, yang merupakan yang paling selektif berkenaan dengan pirit dalam kombinasi dengan isopropil atau amil xanthates. Kombinasi pengumpul sulfhidril dengan yang apolar (oli mesin, minyak tanah, dll.) sering digunakan. Di CIS, butil xanthate (C5H9OS2K) paling banyak digunakan, dan digunakan di semua pabrik tembaga.

Total porsi xanthate yang digunakan di pabrik-pabrik AS adalah ~60%, dithiophosphates – sekitar 40%. Penekan mineral gangue biasanya tidak digunakan dalam flotasi bijih tembaga yang disebarluaskan. Namun jika pulp memiliki kandungan lendir yang meningkat, maka gelas cair (hingga 0,4 g/t) ditambahkan ke flotasi tembaga utama dan ke pembersihan ulang konsentrat tembaga. Jika mineral tembaga teroksidasi hadir dalam bijih, maka natrium sulfida (200–300 g/t) dimasukkan ke penggilingan dan flotasi tembaga utama.

Persyaratan yang harus dipenuhi oleh konsentrat tembaga dan pirit disajikan dalam Tabel 3 dan 4.

Tabel 3. Persyaratan kualitas konsentrat tembaga (menurut OST 48-77-82)

Tabel 4. Persyaratan teknis untuk konsentrat pirit yang diperoleh selama flotasi bijih sulfida (menurut GOST 444-51 "Flotasi pirit")

Persyaratan untuk konsentrat tembaga dan pirit yang diperoleh ditentukan tergantung pada jenis bijih dan metode yang diadopsi dalam pengolahan metalurginya.