Explorando a Flotabilidade do Sulfeto de Cobre e os Processos de Flotação

Minerais de sulfureto de cobre desempenham um papel crucial na indústria mineira global devido à utilização extensiva do cobre em várias aplicações que vão desde a cablagem eléctrica aos materiais de construção. Compreender a capacidade de flutuação destes minerais é essencial para processos de extração eficientes. Este artigo analisa a principais minerais de sulfureto de cobre, as suas características de flutuabilidade e o processo de flotação do cobre.

Flutuabilidade dos minerais de sulfureto de cobre

Principais minerais de sulfureto de cobre e sua capacidade de flutuação

Calcopirite

Calcopirite (CuFeS₂) contém Cu34.57% e é o principal mineral de cobre. A calcopirite pode manter a sua capacidade de flutuação natural durante muito tempo em meios neutros e fracamente alcalinos. No entanto, em meios fortemente alcalinos (pH>10), forma-se uma película de hidróxido de ferro devido à corrosão da estrutura da superfície por OH-; a sua flutuabilidade natural diminui. A calcopirite na superfície do depósito foi oxidada durante muito tempo, a sua dureza tornou-se menor e é fácil de ser esmagada, pelo que a sua capacidade de flutuação se deteriorou.

Os colectores mais utilizados na flotação da calcopirite são o xantato e o pó preto. Nos últimos anos, tem também utilizado azoto sulfuroso e ésteres de tiamina. Alguns utilizam sal de tioureia, acrilato de butilo, etc., para substituir a calcopirite de flutuação de xantato em países estrangeiros.

A calcopirite é facilmente inibida por cianeto e oxidantes em meios alcalinos. Por exemplo, na separação do cobre e do chumbo, o cianeto é normalmente utilizado para inibir a calcopirite; na separação do cobre e do molibdénio, os oxidantes têm sido amplamente utilizados para inibir a calcopirite. Os sais de cobre (como o sulfato de cobre) activam por vezes a calcopirite suprimida.

Calcocite

Calcocite (Cu2S) contém 79,8% Cu, o mineral secundário de sulfureto de cobre mais comum. É frágil e facilmente escorregadio por esmagamento excessivo.

O mineral de cobre em muitas das grandes minas de cobre pórfiro no estrangeiro é a calcocite. O coletor da calcocite é principalmente o xantato. Tem boa capacidade de flutuação em meios ácidos e alcalinos. Como a energia de rede dos cristais de cobre-enxofre na calcocite é menor, o raio dos iões de cobre é pequeno e o raio dos iões de enxofre é grande, é fácil de ser exposto à oxidação, pelo que a calcocite é mais fácil de oxidar do que a calcopirite. Após a oxidação, mais iões de cobre entram na pasta. A presença destes iões de cobre activará outros minerais ou consumirá produtos químicos, dificultando a triagem.

Os inibidores da calcocite são o Na₂S0₃, Na₂S₂O₃K3Fe (CN) 6, e K4Fe (CN) 6. Uma grande quantidade de Na2S tem também um efeito inibidor sobre a calcocite. O efeito inibidor do cianeto sobre a calcocite é fraco porque os iões de cobre na superfície da calcocite continuam a dissolver-se e a interagir com o cianeto, tornando-o ineficaz. Só a adição contínua de cianeto permite atingir o objetivo de supressão.

Bornite

A composição química de bornite (Cu5FeS4) não é fixo. De acordo com a fórmula molecular, contém Cu63.3%. Existem dois tipos: primária e secundária. As propriedades de superfície e a capacidade de flutuação da bornite situam-se entre a calcocite e a calcopirite. Quando o xantato é utilizado como coletor, pode flutuar em meios ácidos e fracamente alcalinos. Quando o pH é >10, a sua capacidade de flutuação diminui. Em meios fortemente ácidos, a sua capacidade de flutuação também se deteriora significativamente e é eficazmente inibida pelo cianeto.

Outros minerais de sulfureto de cobre

Outros minerais de sulfureto de cobre, tais como azul de cobre (CuS)têm uma capacidade de flutuação semelhante à da calcocite. Arsenito 3Cu2S-As2S3 é um minério primário de cobre. É um sistema cristalino equiaxial e não se dissocia. Tem muitos isómeros. Tem baixa dureza e alta fragilidade e pode facilmente tornar-se lamacento devido ao excesso de moagem. Quando se utiliza a flotação de minério de arsénio com xantato, o pH mais adequado é de 11 a 12. A utilização de carbonato de sódio em vez de cal como ajustador de meio é melhor porque inibe a tetraedrite de arsénio quando o CaO livre é superior a 400g/m3. Quando a dosagem de sulfureto de sódio é baixa (30 mg/L), a flotabilidade pode ser melhorada devido à sulfidação da superfície oxidada. No entanto, o aumento da dosagem pode inibir completamente a flotação do arsenito.

Regras de flutuabilidade dos minerais de sulfureto de cobre

Relativamente à flutuabilidade dos minerais de sulfureto de cobre, podem resumir-se as seguintes regras:

1. Todos os minerais que não contenham ferrocomo a calcocite e a covellite, têm uma capacidade de flutuação semelhante e o efeito inibidor do cianeto e da cal sobre elas é fraco.
2. Todos os minerais de cobre que contêm ferro, como a calcopirite, a bornite, etc., são eficazmente inibidos por cianeto e cal em meios alcalinos.
3. O coletor de xantato adsorve principalmente quimicamente o Cu2+ catiónico, pelo que os minerais que contêm mais Cu2+ à superfície afectam fortemente o xantato. A ordem da intensidade do efeito é calcocite > azul de cobre > bornite > calcopirite.
4. A flutuabilidade dos minerais de sulfureto de cobre também é afetada pelo tamanho das partículas de cristal, pelo tamanho das partículas incorporadas e por factores primários e secundários. Se os cristais e os tecidos incorporados forem muito finos, será mais difícil flutuar. Os minérios de sulfureto de cobre secundários são facilmente oxidados e mais difíceis de flutuar do que os minérios de cobre primários.

Beneficiamento de sulfureto de cobre

O principal processo de beneficiação do minério de sulfureto de cobre é a flotação. De acordo com as características dos diferentes minérios de sulfureto de cobre, pode ser dividido em trituração numa fase + processo de flotação, trituração numa fase + flotação + processo de trituração de concentrado grosseiro e trituração em duas fases + tprocesso de flotação em duas fases (uma fase).

1. Moagem numa fase + processo de flotação

Este processo é adequado para minérios de sulfureto de cobre em que o cobre e os minerais de ganga estão vagamente associados e o tamanho das partículas incorporadas é grosseiro e uniforme.

O minério de sulfureto de cobre pode obter melhores efeitos de dissociação de monómeros após um processo de moagem e pode entrar diretamente no processo de flotação para separação. Geralmente, pode ser conseguido através de uma separação grosseira, uma a três separações em destaque e uma varredura, o que pode obter um melhor indicador de flotação.

O processo de moagem + flotação de sulfureto de cobre numa só fase é simples e fácil de operar, e o custo do processamento mineral é baixo.

2. Moagem numa fase + flotação + processo de trituração de concentrado grosseiro

Este processo é adequado sulfureto simples ou minério de cobre-molibdénio da mina de cobre de Banyan.

Após a moagem primária, o minério de sulfeto de cobre entra no processo de flotação para desbaste e varredura. Este processo descarta uma grande quantidade de rejeitos. O concentrado grosso obtido contém uma grande quantidade de concatenação de cobre e minerais associados, como o quartzo, resultando num grau de concentrado pobre. Não é elevado, pelo que necessita de moagem secundária para dissociação do monómero e, em seguida, duas a três vezes de beneficiação para obter finalmente o concentrado de cobre.

O qualidade do concentrado do sulfureto de cobre numa fase de trituração + flotação + concentrado grosseiro o processo de trituração é maior, e o índice de processamento mineral também é melhor.

3. Processo de moagem em duas fases + processo de flotação em duas fases (uma fase)

Este processo é adequado para minérios de sulfureto de cobre com tamanho de partícula irregular.

Depois de o minério de sulfureto de cobre ser moído grosseiramente pela primeira vez, pode ser flotado para selecionar alguns minerais de cobre de grão grosseiro. Após uma segunda moagem para aumentar a dissociação dos monómeros minerais, o cobre de grão fino pode ser flotado.

O processo de moagem de sulfureto de cobre em duas fases + processo de flotação em duas fases (uma fase) pode recuperar ao máximo os minerais úteis.

O processo de flotação de sulfureto de cobre consiste principalmente nos três métodos acima referidos, que são mais adequados para o processamento de minérios de sulfureto de cobre com uma única composição mineral. Através de experiências de processamento mineral, podemos determinar a tecnologia específica de processamento mineral e o processo para minérios de sulfureto de cobre mais complexos.

À medida que os avanços na tecnologia mineira continuam a evoluir, uma compreensão mais profunda da flutuabilidade dos minerais de sulfureto de cobre contribuirá, sem dúvida, para otimizar os processos de flotação e a sustentabilidade da indústria mineira do cobre. Estes minerais podem ser seletivamente separados dos materiais de ganga através da flotação, produzindo concentrados de cobre de alta qualidade.