Effect of Ambient Conditions on Self-Heating Characteristics of a Ni-Cu Sulphide Ore

• Autorzy: Ozdeniz A. H. , Kelebek S.

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków otoczenia na charakterystykę samonagrzewania rudy siarczkowej Cu-Ni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Self-heating characteristics of a complex nickel-copper sulphide ore stockpile containing pentlandite, chalcopyrite and pyrrhotite have been investigated through continuous monitoring of its inner temperature over a 7-month period (May to December). Variation of external weather parameters such as air temperature, dew point, wind velocity, air humidity and atmospheric pressure are reported. The inner temperature of the stockpile varied from 10.5°C to 44°C. One reason for the maximum temperature to be relatively low is related to lack of reactive surface area since amount of fines in the stockpile is limited. The inner temperatures indicated significant fluctuations due to rapid changes in ambient conditions, particularly the outside temperature, which ranged from -5°C to 32°C. Despite an apparent parallelism between these two types of temperatures, occasional occurrences of rapid decrease in the ambient temperature while the stockpile was still in a self-heating mode were notable. These rapid cooling effects on the stockpile had a retardation effect on trends of increasing inner temperatures. Regular rain showers that the stockpile area received may have also played a role in dissipation of heat, especially when the stockpile experienced a heavy rain. The loss of pentlandite recovery due to stockpile oxidation was about 6.2% compared to 4.0% for chalcopyrite. These losses have been attributed to over-oxidation of these minerals primarily based on development of ferric hydroxy oxide species such as goethite and precipitation of hydroxides of various metal species mobilized as a result of oxidation. Interestingly, floatability of pyrrhotite has been enhanced by stockpile-oxidation. Thus, the flotation selectivity shifts in favour of pyrrhotite for the oxidation case. This behavior was attributed to metal-activation and elemental sulphur/polysulphide formation due to oxidation of the sulphide part of these sulphide minerals. Relative amounts of hydrophilic to hydrophobic species on the surfaces are responsible for observed bench scale behavior.

PL

Właściwości samonagrzewania złożonych siarczków niklu i miedzi na składowisku rud zawierających pentlandyt, chalkopiryt i pirotyn, zostały zbadane poprzez ciągłą obserwację temperatury wnętrza hałdy w ciągu siedmiu miesięcy (od maja do grudnia). Wzięto pod uwagę zmiany w czynnikach pogodowych panujących na zewnątrz hałdy. Uwzględniono zmiany temperatury powietrza, punktu rosy, szybkości wiatru, wilgotności powietrza i ciśnieniu atmosferycznego. Temperatura wewnątrz hałdy wahała się od 10,5°C do 44°C. Jednym z powodów relatywnie niskiej temperatury był brak reaktywnej przestrzeni. Temperatura wewnątrz hałdy wykazała znaczące wahania spowodowane gwałtownymi zmianami warunków otoczenia, w szczególności temperatury zewnętrzną, której zakres zmian sięgnął od -5°C do 32°C. Poza oczywistą zależnością między tymi dwoma temperaturami, udało się odnotować pojedyncze przypadki, gdzie temperatura otoczenia gwałtownie spadła, a proces samoogrzewania wewnątrz hałdy trwał. Gwałtowne spadki temperatur powodowały spowolnienie trendu wzrostu temperatury w hałdzie. Rozproszenie ciepła było również powodowane regularnymi opadami deszczu. Straty odzysku pentlandytu spowodowane oksydacją wyniosły 6,2%, zaś chalkopirytu 4,0%. Straty te można przypisać nadoksydacji minerałów, która jest wynikiem powstawania składników takich jak getyt czy osad wodorotlenków metali. Co ciekawe, flotowalność pirotynu wzrosła dzięki oksydacji. Zatem selektywność flotacji zmienia się korzystnie dla pirotynu w przypadku oksydacji. Sytuacja ta jest wynikiem aktywacji metalu i formy pierwiastkowej siarki poprzez oksydację.

Słowa kluczowe

EN

Ni-Cu sulphides; stockpile oxidation/self-heating; metal losses; flotation selectivity

PL

siarczki Ni-Cu; utlenianie zapasów; samonagrzewanie; straty metalu; selektywność flotacji

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 249--256
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., wykr.

Twórcy

autor

Ozdeniz A. H.

• Department of Mining Engineering, Selcuk University, 42075, Konya, Turkey

autor

Kelebek S.

• The Robert M. Buchan Department of Mining, Queen’s University, K7L 3N6, Kingston, Ontario, Canada

Bibliografia

• 1. BERNIER, L.R. and LI, M. 2003. High temperature oxidation (heating) of sulfidic paste backfill: A mineralogical and chemical perspective. Proceedings of Sudbury 2003: Mining and Envrionment III Conference, held May 25–28 in Sudbury, Ontario, Canada.
• 2. BUCKLEY, A. 1985. "X-ray photoelectron spectroscopy of oxidized pyrrhotite surfaces I. Exposure to air." Applied Surface Science 22–23: 280–287.
• 3. CHANTURIYA, V.A, MAKAROV, D.V., TROFIMENKO, T.A, MAKAROV,V.N. and VASILYEVA, T.N. 2000. "Change in technological properties of technogenic sulfide-contained raw material in the storage process." Journal of Mining Science 36(3): 293–298.
• 4. CHAO, W., PINGLONG, W., TINGRANG, M. 1997. "In situ measurements of breeding-fire of sulphide ore dumps." Trans. Nonferrous Metall. Soc. China 7(1): 33–37.
• 5. CUMMINGS, A., OZDENIZ, H., KELEBEK, S., AND TUZUN, A. 2013. "Temperature profile of a self-heating of Ni-Cu sulphide ore stockpile and impact of oxidation on flotation performance." Proceedings, World Mining Congress, 784: 1–14.
• 6. HODGSON, M. and AGAR, G.E. 1985. "Electrochemical and flotation studies on pentlandite and pyrrhotite." SME-AIME Annual Meeting: 85–24.
• 7. KALINKIN, A.M., FORSLING, W., MAKAROV, D.V., MAKAROV. V.N. 2000. "Surface oxidation of synthetic pyrrhotite during wetting-drying treatment." Environmental Engineering Science 17(6): 329–335.
• 8. KELEBEK, S. & NANTHAKUMAR, B. 2007. "Characterization of stockpile oxidation of pentlandite and pyrrhotite through kinetic analysis of their flotation." Int. Journal of Mineral Processing 84: 69–80.
• 9. KELEBEK, S. and NANTHAKUMAR, B. 2012. "Alteration of chalcopyrite’s surface chemistry during stockpiling and its impact on flotation." CIM Journal 3(3): 140–148.
• 10. KIRSHENBAUM, N.W. 1968. Transport and Handling of Sulphide Concentrates: Problems and Possible Improvement, 2nd ed., Stamford: Technomic Publishing Company.
• 11. OZDENIZ, A.H. and KELEBEK, S. 2013. "A study of self-heating characteristics of a pyrrhotite-rich sulphide ore stockpile." International Journal of Mining Sci. & Techno. 23: 381–386.
• 12. ROSENBLUM, F., SPIRA, P. 1981. "Self-heating of sulphides." 13th Annual Meeting of the Canadian Mineral Processors: 1-16.
• 13. ROSENBLUM, F., SPIRA, P. and KONIGSMANN, K.V. 1982. "Evaluation of Hazard from Backfill Operation." XIV International Mineral Processing Congress, Session 9 – Material processing, 2: 1–13.
• 14. ROSENBLUM F., NESSET J. and SPIRA, P. 2001. "Evaluation and control of self-heating in sulphide concentrates." CIM Bulletin 94(1056): 92–99.
• 15. SENIOR, G.D. and TRAHAR, W.J. 1991. "The influence of metal hydroxides and collector on the flotation of chalcopyrite." International Journal of Mineral Processing 33(1–4): 321–341.
• 16. SOMOT, S. and FINCH J.A. 2010. "Possible role of hydrogen sulphide gas in self-heating of pyrrhotite-rich materials." Minerals Engineering 23: 104–110.
• 17. SUDBURY, M.P. and PETCOVICH, F. 1961. "Exothermic hardening of Ni-Cu sulfide agglomerates." Trans. A.I.M.E. 220: 477–484.
• 18. WRIGHT, G.M., SIMPSON, R.N.F., PEGLER, J.L., WOODS, S.E. 1972. "Spontaneous combustion in sulphide concentrates: 2-Some commercial handling problems." Trans. of the Institution of Mining and Metallurgy, Mineral Processing Extractive Metallurgy 81: C31–C35.