CC BY
39
© И И. Бакшеева, 2012
УЛК 622.7'1.016.32:622'17(571.51) И.И. Бакшеева
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА ПРОДУКТОВ ВЫВЕТРИВАНИЯ ЛЕЖАЛЫХ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ Си - N1 РУД
Методом последовательного вскрытия руд исследован фазовый состав выветрелых хвостов обогащения. Си-М. Установлены формы связи благородных металлов с вторичными минералами.
Ключевые слова: техногенное сырье, цветные и благородные металлы, перераспределение металлов по классам крупности, механизмы перераспределения.
Металлы платиновой группы (МПГ), обладая уникальными и разнообразными физическими и химическими свойствами, находят широкое применение в самых разных областях человеческой деятельности. Вследствие истощения рудной базы цветных и благородных металлов, переработка лежалых хвостов является существенным резервом для поддержания производства металлов в старых добывающих районах. Особо актуально решение этих вопросов для сильно окисленных хвостов, так как технология извлечения металлов из них не развита, а экологическое давление, которое они оказывают на ландшафты, максимально.
В 2004 году, при исследовании технологических проб в ИХХТ СО РАН, были заложены опыты по моделированию выветривания в лабораторных условиях в испарительном режиме лежалых хвостов обогащения медно - никелевых руд Норильского промышленного района долины реки Щучьей. Основная идея опыта заключалась в исследовании влияния различных добавок на скорость выветривания и формы вторичных образований. В качестве добавок ис-
пользовали НИ41, КВг, №С1 различных концентраций. В 2008 году опыт был завершен, пробы материала в контейнерах высушены.
Для дальнейшего исследования был отобран материал технологической пробы по режимам:
- опыт 1.3 - без добавок;
- опыт 5.3 - минерализованный №С1 раствор, добавка активного угля в роли катализатора окисления;
- опыт 17.3 - минерализованный №С1 раствор, в присутствии ионов Вг- и I-.
Были определены закономерности перераспределения цветных и благородных металлов по классам крупности лежалых хвостов обогащения медно-никелевых руд. Изучено изменение гранулометрического состава хвостов и перераспределение металлов по классам крупности. Пробы отбирались через 6 месяцев, 1 год и 4 года после начала эксперимента. Установлено, что при выветривании происходит концентрация благородных металлов, прежде всего платины и палладия, в шламах (-0,044 мм).
Настоящее исследование посвящено выявлению механизма этого перераспределения, наиболее вероятный
Рис. 1. Распределение металлов между твердой жидкой фазами в исходных хвостах
Рис. 2. Распределение металлов между твердой и жидкой фазами в хвостах, подвергнутых искусственному выветриванию по режиму 1.3
из которых предполагается перенос металлов через жидкую фазу. Жидкая фаза для исследования выделялась промывкой проб выветрелого материала. Цветные, благородные металлы и частично железо выделялись из фильтрата обработкой известково-серным отваром (ИСО). Кек ИСО отделялся фильтрованием, далее вскры-
вался по стандартной методике. Содержание металлов в кеке и остаточном растворе (после осаждения ИСО) определялось масс-спектрометрическим методом Распределение металлов между твердой и жидкой фазой, включая осаждаемые ИСО металлы, и остаюшиеся в фильтрате, представлено на рис. 1-4.
Полученные данные показывают, что при выветривании во всех режимах (1.3, 5.3, 17.3), происходит переход металлов в жидкую фазу. Наиболее интенсивно это явление выражено для цветных металлов (Си и N1), которые переходят в жидкую фазу на 35-55%. В меньшей степени вышелачиваются (на 10-30%) породообразую-шие Мд и Ре. Наблюдается также частичное растворение Pd и Р! При этом палладий наиболее подвижен в режиме 1.3 (без добавок), а Р: - в режиме 17.3, в присутствии ионов Вг- и I-. Большая часть цветных и благородных металлов осаждается из раствора из-вестково-серным отваром. Новым и неожиданным результатом является то, что даже после обработки этим реагентом не удается выделить благородные металлы в кек полностью. Полученные данные в совокупности указывают на сушествование устойчивых растворимых форм благородных металлов, которые требуют дальнейшего изучения. Наличие этих форм позволяет предположить, что по крайней мере часть благородных металлов при
Рис. 3. Распределение металлов между твердой и жидкой фазами в хвостах, подвергнутых искусственному выветриванию по режиму 5.3
Рис. 4. Распределение металлов между твердой и жидкой фазами в хвостах, подвергнутых искусственному выветриванию по режиму 17.3
выветривании переходит во вторичные переотложенные минеральные формы через стадию раствора.
Дальнейшее исследование посвящено изучению этого вопроса. Для исследования отобраны пробы новообразованных железистых корочек, представленных комплексом вторичных минералов, переотложенных из жидкой фазы. Материал имеет вид тонких (менее 2 мм) корок с гладкой, почти зеркальной поверхностью, прилежащей к поверхности контейнера, и неровной, натечной обращенной к основной массе материала.
Исследование под оптическим мик-роскопом показало, что корки представлены прочно сцементированной тонкодисперсной массой (размер зерен менее 2 мкм), в которой отсутствуют зерна минералов хвостов. Таким образом, корки представляют собой комплекс вторичных минералов, переотложенных из жидкой фазы и удобны для изучения состава вторичных переотложенных фаз.
Фазовый состав вторичных минеральных форм определялся геохимическим анализом методом последовательного вскрытия (partial digest geochemistry), с помощью которого изолировались следующие фазы:
1. Обменные формы (водораствримые и ионообменные).
2. Карбонаты и сульфаты (кальцит, гипс и др.).
3. Органические формы.
Рис. 5.- Фазовый состав корок (режим 1.3)
Рис. 6. Фазовый состав корок (режим 5.3)
4. Аморфные оксиды железа и марганца.
5. Кристаллические оксиды железа и марганца.
6. Сульфиды, сульфосоли, металлы и металлоиды.
Содержание металлов в растворе каждой стадии анализа определялось масс-спектрометрическим анализом, его применение позволило получить информацию о распределении прак-
тически всех элементов таблицы Менделеева.
Порог определения металлов платиновой группы составил 0,005 г/т в твердом и 2 мкг/л в жидкой фазе.
Результаты определений представлены на рис. 5-7.
Прежде всего, неожиданным результатом для всех режимов (1.3, 5.3, 17.3), является обнаружение в переотложенном минеральном комплексе платины и палладия, которые, в соответствии с обшепринятыми представлениями, не могут находиться в растворе при условиях опыта. Также необычна фазовая форма благородных металлов по режиму 1.3 и 5.3: лишь на 50-80 % платины и палладия представлены привычной металлической или сульфидной формой. Основная часть платины ассоциирована с оксидами железа (10-65 %), а часть палладия также и с органическими формами (2050 %). Распределение остальных металлов по минеральным фазам в целом лежит в русле привычных представлений. Новообразования меди представлены преимушественно карбонатными, сульфатными и оксидными фазами, в меньшей степени - сульфидами. Новообразования никеля преимушественно имеют обменный характер. Из литературы известно, что такой фазовый состав никеля и меди типичен для продуктов выветривания.
Рис. 7. Фазовый состав корок (режим 17.3) Выводы
Полученные результаты позволили объяснить эффект перераспределения металлов в тонкие классы, обнаруженный в результате предварительных исследований, а также сделать следующие выводы:
- при выветривании хвостов обогащения Си-№ руд происходит час-
тичный переход в жидкую фазу, не только магния, железа, но также платины и палладия.
- переотложенные через жидкую фазу вторичные минералы содержат благородные металлы в форме железооксидных фаз (платина и палладий) и органической форме (палладий).
Существующая технология извлечения благородных металлов из выветре-лых хвостов ориентирована на флотацию сульфидов и гравитационное выделение свободной платины.
Таким образом, полученные результаты являются основанием для изменения подхода к извлечению благородных металлов из выветрелых хвостов обогащения медно-никелевых руд и ориентированы на развитие методов извлечение необычных форм платины, таких как РеООН - РЧ - Рс1. пттгг^
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Бакшеева Ирина Игоревна - аспирант, Сибирский федеральный университет, («СФУ»), Институт цветных металлов и материаловедения, Irina_igorevna@mail.ru
д
- ГИАБ-ДАЙДЖЕСТ
Снег на вершинах горы Эверест на высоте от 6858 до 7752 метров содержит опасные концентрации мышьяка и кадмия, делающие талую воду непригодной для питья. Считается, что это вызвано загрязнением окружающей среды.
SOIL SURVEY HORIZONS, США.
