The use of seawater as process water in concentration plant and the effects on the flotation performance of Cu-Mo ore

• Main Author: Veki, L. (Lauri)
• Format: Dissertation
• Language: English
• Published: University of Oulu 2014
• Subjects: Process Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201401151013; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201401151013

Seawater usage in mineral processing has become a fairly topical issue in the 2010’s. The deficit of fresh water grows meanwhile the demand rises globally. Fresh water is a critical component, especially in many industrialized arid countries, where only available water source can be seawater or highly saline underground water. Currently many mining operations in water-scarce countries are utilizing desalinated seawater as process water, while few of them are using direct seawater. The aim of this Master’s thesis was to gain more understanding of the faced challenges in the Cu-Mo ores froth flotation in seawater. In the experimental work, synthetic seawater was utilized as process water in the laboratory rougher flotation tests. Tests were conducted in Outotec Research Center at mineral processing laboratory in Pori. The ore sample was porphyry Cu-Mo ore, which was delivered from north Chilean deposit Sierra Gorda. Two rougher flotation test series were conducted in synthetic seawater and tap water. In the first phase, the effect of using seawater as process water was investigated by using different type of collectors. The object of the second phase was to conduct flotation tests in synthetic seawater and tap water with varying dosages of lime, and observe the effects on pH, and on the recoveries of copper, molybdenum and sulfur. Recovery of copper maintained almost the same level in both mediums. However, lime consumption was observed to be increased significantly under flotation conditions in synthetic seawater. In addition, the floatability of molybdenum was affected negatively above the pH 9.5. The major cause for the buffering effect of seawater was studied to be due to the carbonate system, the boric acid-borate equilibrium and the concentration of Mg2+. Recovery reduction of molybdenum was suggested to occur due to the magnesium hydroxide complexes and magnesium hydroxide precipitates, which began to form in seawater in higher pH levels. These species have been claimed to affect negatively on the natural hydrophobicity of molybdenite. The experimental work showed that the conventional flotation of Cu-Mo ore conducted in seawater has serious conflicts, when pyrite is depressed with lime. Results indicate that rougher flotation of the Cu-Mo ore carried out in seawater gives sufficient recoveries for copper and molybdenum, at the expense of accepting large pyrite content in the froth. Hence, the difficulty of depressing pyrite will be problematic in the cleaning flotation, where higher pH levels are applied. Seems that the Cu-Mo ores flotation in seawater is in the need for a new kind of method that would depress pyrite without lime. A few solutions have already been developed, which can probably suppress the problem. A promising new method, named AMBS treatment, is not requiring lime to depress pyrite, and it has shown good metallurgical results for molybdenite, when flotation is conducted in seawater. === Meriveden valjastaminen käyttöön rikastamojen prosessivetenä on noussut ajankohtaiseksi aiheeksi 2010-luvulla. Makeiden vesivarojen arvo nousee sitä mukaa, kun veden tarve kasvaa globaalisti. Makeasta vedestä on muodostunut kriittinen elementti erityisesti niille kuiville alueille sijoittuville teollistuneille maille, joille ainoa saatavilla oleva veden lähde on merivesi tai suolainen pohjavesi. Yhä useammat kuivissa maissa toimivat kaivosprojektit käyttävät toiminnoissaan suolapuhdistettua merivettä, kun osa näistä projekteista käyttää prosessivetenään raakaa merivettä. Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää kupari-molybdeenimalmin vaahdottamisen haasteet, kun väliaineena käytetään merivettä. Työn kokeellisessa osuudessa keskeisessä osassa olivat laboratoriomittakaavan esivaahdotuskokeet, joissa prosessivetenä hyödynnettiin synteettistä merivettä. Kokeet toteutettiin Outotecin tutkimuskeskuksen rikastuslaboratoriossa Porissa. Malminäytteenä käytettiin porfyyri kupari-molybdeenimalmia, joka toimitettiin Sierra Gordan esiintymästä Chilestä. Kaksi esivaahdotus-koesarjaa suoritettiin synteettisessä merivedessä ja hanavedessä. Ensimmäisessä vaiheessa meriveden vaikutusta vaahdotukseen tutkittiin vertaamalla erityyppisten kokoojien tehokkuuksia samankaltaisissa vaahdotusolosuhteissa. Toisen vaiheen tarkoituksena oli suorittaa vaahdotuskokeita synteettisessä merivedessä ja hanavedessä lisäten vaihtelevia määriä kalkkia, jolloin tarkastelun kohteena olivat lietteen pH-luku, sekä vaikutukset kuparin, molybdeenin ja rikin saanteihin. Kuparin saanti pysyi likimäärin samalla tasolla kummassakin väliaineessa. Merivedessä kalkin tarpeen havaittiin lisääntyneen huomattavasti verrattuna hanaveteen, jonka lisäksi molybdeenin saanti laski merivedessä voimakkaasti, kun pH nostettiin yli 9.5. Kalkin kulutuksen lisääntyminen johtui meriveden puskurointikyvystä, jonka katsottiin aiheutuvan pääasiassa meriveden karbonaattisysteemistä, boorihappo-boraatti tasapainosta sekä Mg2+ ionin konsentraatiosta. Molybdeenin saannin laskun todettiin mahdollisesti johtuvan magnesiumista, joka muodostaa merivedessä kohonneessa pH:ssa kompleksisia magnesiumhydroksidi-ioneja sekä kiinteää magnesiumhydroksidia, joiden on todettu muokkaavan molybdeniitin luonnollista hydrofobisuutta. Kokeellisen osuuden tulokset viittaavat siihen, että pyriitin painaminen kalkilla on ristiriitaista, jos vaahdotus toteutetaan merivedellä. Kuparin ja molybdeenin saannit saadaan hyvälle tasolle esivaahdotuksessa sillä ehdolla, että suurempi pitoisuus pyriittiä hyväksytään rikasteeseen. Sen vuoksi pyriitin erottaminen kertausvaahdotuksessa voi olla ongelmallista, sillä kertauksessa sovelletaan esivaahdotusta korkeampaa pH:ta. Kupari-molybdeenimalmin vaahdotus merivedessä vaatii uudenlaisen menetelmän, jolla pyriittiä voidaan painaa tehokkaasti perinteistä menetelmää alhaisemmassa pH:ssa. Sopivia ratkaisuja on jo kehitetty, jotka voivat mahdollisesti poistaa ongelman. Niin kutsuttu AMBS käsittely vaikuttaa lupaavalta, sillä sen on todettu parantavan molybdeenin saantia merivedellä vaahdotettaessa ilman, että kalkkia tarvitaan lisätä pyriitin painamiseksi.