Горно-химическое сырье

Обогащение серных руд

 

Характеристика руд и требования к качеству серы

Самородная сера является одним из важных видов минерального сырья. Основное количество добываемой серы поступает на производство серной кислоты, а затем на производство удобрений.

Серные руды считаются богатыми, если они содержат более 20—25 % серы. Руды, содержащие менее 8 % серы, обычно относят к непромышленным.

Содержание серы в рудах Средневолжского сероносного бассейна составляет 8— 13 %, в рудах месторождений Дальнего Востока — 19—30 %. Известны также месторождения серы на Северном Кавказе, в Предуралье и Сибири.

По структурным особенностям руды подразделяют на крупно-, тонковкрапленные и скрытокристаллические. Их обогатимость, особенно флотацией, определяется присутствием в рудах таких примесей, как глина и битумы.

Содержание серы в конечном продукте должно быть не менее 98,6—99,9 %; примесей, %, не более: золы — 0,05—0,5, органических — 0,06—0,8. Примеси мышьяка и селена также подлежат удалению.

Методы переработки руд самородной серы

Особенности процессов обогащения и переработки серных руд обусловлены физическими и физико-химическими свойствами самородной серы. Невысокая ее плотность, близкая к плотности минералов породы, предопределяет неприменимость гравитационных методов обогащения. Высокая природная гидрофобность серы является причиной широкого и разнообразного использования методов обогащения, а легкоплавкость ее (при температуре 95,5— 119 °С) с минимальной вязкостью при 158 °С — причиной термических и комбинированных методов переработки руд.

 

Классификация способов извлечения самородной серы из руд, согласно В.Ж. Аренсу, показана на рис 7.7. В ней выделены методы, которые следует рассматривать как обогатительные. К ним относятся флотация и автоклавная плавка серных концентратов (фазовый обмен), в процессе которой частички породы «флотируются» на капельках воды, очищая серу от загрязняющих ее минеральных примесей.

Классификация способов получения самородной серы из руд
Рис. 7.7. Классификация способов получения самородной серы из руд

Подземная выплавка серы позволяет получать дешевую серу. Иногда удается извлекать серу из месторождений, разработка которых иными способами нерентабельна. Недостатками подземной выплавки серы являются ее применимость лишь при определенных характеристиках месторождений и значительные безвозвратные потери серы в недрах.

Схемы и режимы обогащения серных руд

Ввиду вязкости и влажности руд, приводящей к залипанию отверстий сит, обычно применяют двухстадиальное дробление в открытом цикле (без поверочного грохочения).

Измельчение руды осуществляется в шаровых и стержневых мельницах по одно- и двухстадиальной схемам. Легкая измельчаемость руды с получением большого количества тонких шламов и с переизмельчением серы предопределяет несомненную целесообразность применения двухстадиальной схемы. Повышенная хрупкость и мягкость серы делают перспективным применение мокрого самоизмельчения.

При флотации серных руд в качестве собирателя используют керосин и другие нефтепродукты (0,5— 1,5 кг/т), в качестве пенообразователя — сосновое масло, Т-80 (0,1—0,4 кг/т), в качестве депрессоров породы и вредных примесей в рудах: гипса, глинистых шламов и битуминозных веществ — жидкое стекло (до 2 кг/т) и фосфаты (пирофосфат или тринатрийфосфат).

Принципиальная схема переработки и обогащения серных руд
Рис. 7.8. Принципиальная схема переработки и обогащения серных руд

После измельчения до крупности 0,25—0,8 мм руду подвергают основной и контрольной флотации при содержании твердого Ст в пульпе около 25 %, а полученный черновой концентрат переочищают от одного до четырех раз (Ст = 17÷20 %). Крупную фракцию хвостов (+0,074 мм) используют в сельском хозяйстве для подкисления почв. В зависимости от количества в руде вредных примесей серные концентраты содержат от 60—90 % серы при извлечении ее до 80—95 % и их направляют на автоклавную плавку для получения «комовой» серы (рис. 7.8). Для повышения эффективности плавки стремятся к получению крупнозернистых концентратов. Хвосты плавки возвращают на фабрику.