CC BY
54
№1X94)
universum:
технические науки
январь, 2022 г.
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ИЗВЛЕЧЕНИЮ МЕДИ ИЗ ОКИСЛЕННЫХ РУД АО «АЛМАЛЫКСКИЙ ГМК» АГИТАЦИОННЫМ СЕРНОКИСЛОТНЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ
Холикулов Дониёр Бахтиёрович
д-р техн. наук,
Алмалыкский филиал Ташкентского государственного технического университета,
Республика Узбекистан, г. Алмалык E-mail: [email protected]
Ниязметов Бахтиёр Ергашович
ведущий инженер,
АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» Республика Узбекистан, г. Алмалык E-mail: b. niyazmetov@agmk. uz
Бекбутаев Алибек Нургалиевич
главный металлург АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» Республика Узбекистан, г. Алмалык E-mail: metallurg_cu@agmk. uz
Гайратов Бобур Гайратович
ведущий инженер
АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» Республика Узбекистан, г. Алмалык E-mail: b. gayratov@agmk. uz
RESEARCH ON EXTRACTION OF COPPER FROM OXIDIZED ORE JSC "ALMALYK MMC"
BY AGITATIVE SULFURIC ACID LEACHING
Doniyor Kholikulov
Doc. tech. sciences, Almalyk branch of Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Almalyk
Bakhtiyor Niyazmetov
Lead engineer,
JSC "Almalyk Mining and Metallurgical Plant" Republic of Uzbekistan, Almalyk
Alibek Bekbutayev
Chief metallurgist, JSC "Almalyk Mining and Metallurgical Plant" Republic of Uzbekistan, Almalyk
Bobur Gayratov
Lead Engineer,
JSC "Almalyk Mining and Metallurgical Plant" Republic of Uzbekistan, Almalyk
Библиографическое описание: ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ИЗВЛЕЧЕНИЮ МЕДИ ИЗ ОКИСЛЕННЫХ РУД АО «АЛМАЛЫКСКИЙ ГМК» АГИТАЦИОННЫМ СЕРНОКИСЛОТНЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Холикулов Д.Б. [и др.]. 2022. 1(94). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12905
№1X94)
universum:
технические науки
январь, 2022 г.
АННОТАЦИЯ
В данной статье приведены результаты проведенных опытов по агитационному выщелачивание меди из окисленных руд месторождения «Кальмакыр». Приведены содержания меди в руде, влияния крупности материала на показатели выщелачивания, а также показано режим сернокислотного выщелачивания по концентрации раствора серной кислоты. Приведены химический состав раствора полученного после выщелачивания и содержание меди и примесей в кеке.
ABSTRACT
This article presents the results of experiments on agitational leaching of copper from oxidized ores of the Kalmakyr deposit. The content of copper in the ore, the influence of the size of the material on the leaching indicators are given, and the mode of sulfuric acid leaching by the concentration of the sulfuric acid solution is also shown. The chemical composition of the solution obtained after leaching and the content of copper and impurities in the cake are given.
Ключевые слова: руда, медь, извлечение, отвал, минералы, выщелачивание, кек, серная кислота, химическая реакция.
Keywords: ore, copper, extraction, dump, minerals, leaching, cake, sulfuric acid, chemical reaction.
Введение. Проблема истощения минерально-сырьевой базы, ухудшение состояния карьеров и шахт, повышение требований к охране окружающей среды диктует новые требования к поискам и добыче полезных ископаемых. В мире наметилась тенденция к совершенствованию технологии и увелечению доли гидрометаллургических процессов в добыче меди. Суть процессов сводится к обработке медной руды растворителем с последующим осаждением металла из раствора. Перспективным сырьем для развития металлургии меди Узбекистана могут служить окисленные медные руды месторождений Кальмакир АО «Алмалыкский ГМК» [1, 2]. Проблема переработки окисленных руд является одной из актуальных проблем для АО «Алмалыкский ГМК», который по состоянию на 2003 г. располагает около 46 млн. t добытой окисленной медной руды, складированной в 1961- 1970 гг. в 9 отвалах с содержанием меди 0,455%, в том числе 10,4 млн. t балансовой -0,827% меди. Окисленные руды содержат от 50% до 100% отн. меди в окисленной форме, по характеру содержания окисленных минеральных форм и их флотационной способности их разделяют на неупорные и упорные. В неупорных рудах медьсодержащие минералы представлены чаще простыми, легко флотируемыми соединениями, к ним относятся в убывающем порядке: малахит, азурит, брошантит, куприт, тенорит, самородная медь, золото и в незначительных количествах сульфиды - халькозин, халькопирит [3].
При флотационной переработке окисленных медных руд получены низкие показатели извлечения меди, что обусловлено сложным вещественным составом медной рудой. Окисленные и смешанные медные руды, находящиеся в верхних горизонтах на всех медных месторождениях, являются вторичными медными образованиями в результате окисления сульфидов меди по схеме: первичные сульфиды (халькопирит CuFeS2, борнит СщРе84) ^вторичные сульфиды (халькозин Cu2S, ковеллин С^) ^ лимонит в смеси с самородной медью Си, купритом СшО, те-норитом СиО, малахитом Си2(ОН)2СОз, азуритом Си3(ОН)2(СО3)2, силикатами и другими минералами меди [4, 5].
Известно, что окисленные медные руды, особенно руды, содержащие хризоколлу, относятся к категории труднообогатимых или упорных руд [6].
Флотация окисленных минералов меди с окси-гидрильными собирателями используется (например, на фабрике «Катанга») при кремнистой или глинистой породе в руде с незначительным содержанием карбонатов и гидроксидов железа в ней. При этом хорошо извлекается только малахит, гораздо хуже - куприт, совсем плохо - хризоколла и другие силикаты меди [7].
Труднообогатимые и окисленные медные руды целесообразно обогащать при помощи метода Мо-стовича. Извлечение меди в раствор колеблется в больших пределах в зависимости от вещественного состава руды и характера вкрапленности рудных минералов, обычно извлечение составляет 85-98 % [8].
Способ [9] переработки окисленных медных руд включает предварительную сульфидизацию окисленных медных минералов методом сульфоагломерации и последующую флотацию, причем проводят сульфо-агломерацию шихты, составленной из окисленной медной руды, серосодержащего материала и кокса, полученный агломерат подвергают дроблению, измельчению и флотации с выделением медного концентрата, пиритного концентрата и хвостов. В качестве серосодержащего материала возможно применять пиритсодержащие хвосты обогатительных фабрик, некондиционную руду, флотационный пирит-ный концентрат и др. Изобретение повышает извлечение меди и драгоценных металлов.
Метод флотационного обогащения окисленных медных руд с использованием предварительной сульфидизации окисленных медных минералов сернистым натрием или сероводородом не обеспечивает получение удовлетворительных показателей [10].
Впервые авторами [11] отработана в опытно -промышленнм масштабе технология кучного выщелачивания забалансовых алюмосиликатных вкрапленных трудно-фильтрующих глинистых руд, содержащих 0,266 % меди, в том числе 70,4 отн. % сульфидной и 29,6 отн. % оксидной меди. Для удовлетворительной работы необходимо строгое соблюдение разработанных режимов.
№1X94)
AunÎ Лт te)
universum:
технические науки
январь, 2022 г.
Авторами [12] разработан хлоридно-электротер-мический метод переработки бедных оксидных руд первым переделом которого является хлоридовозго-ночный обжиг с извлечением Cu из руды в хлоридные возгоны. При высокой температуре происходит переход хлоридов металлов в газовую фазу. Степень хлоридовозгонки меди зависит от температуры, времени и типа руды. Из возгонов, содержащих 31-56 % Си получена цементная медь с содержанием 68-82 % Cu.
Изучено возможности переработки окисленных медных руд методом кучного выщелачивания. Установлено, оксидные соединения меди легко растворяются в серной кислоте, сквозное извлечение составляет 97-98,5 % [13-15].
Первичный анализ проблемы глубокой комплексной переработки сырья показал целесообразность продолжения работ по комплексной переработки сырья, в части проработки мер, обеспечивающих условия глубокой и комплексной переработки минерального сырья на предприятиях минерально -сырьевого комплекса [16].
Целью исследования является подбор технологических параметров выщелачивания и создание рациональной технологической схемы переработки окисленных руд месторождений Кальмакир АО «Алмалыкского ГМК» методами сернокислотного выщелачивания для извлечения меди.
Согласно данным имеющихся на АО «Алмалык-ский ГМК», окисленные руды складировались на отвалах А-4, 8а, 9, 10, 39. Руды из данных отвалов представляют собой молибденсодержащую руду медно-порфирового типа, степень окисления руд по меди составляет для отвалов №10, 8а, А-4 - 42^50%, для отвалов №9 и №39 составляет - 94^97 % [14-15].
Экспериментальную часть. Для изучения и определения характеристик выщелачивания окисленных руд с извлечением меди планировалось провести исследовательские работы по агитационному выщелачиванию. Исследования по агитационному выщелачиванию пробы окисленной руды проводились для определения двух аспектов выщелачивания: изучение показателей выщелачивания и оценка влияния концентрации серной кислоты на показатели выщелачивания. Для извлечения меди в качестве растворителя на стадии выщелачивания использовали серную кислоту, так как данный реагент производится в подразделениях АО «Алмалыкский ГМК». Серная кислота является общепризнанным растворителем в гидрометаллургии меди, так как обладает рядом преимуществ: обеспечивает высокий уровень извлечения в раствор окисленной меди; имеет очень низкую стоимость; достаточно просто поддается обезвреживанию в отработанных растворах [5].
В процессе агитационного сернокислотного выщелачивания должно происходить растворение преимущественно свободной меди из окисленных минералов по следующим химическим реакциям:
Си2(СОз) х (ОН)2 + 2Ш804 = 2Си804 + СО2 + ЗН2О, (1)
Сиз(СОз)2 х (ОН)2 + 3ВД04 = 3Си804 + 2СО2 + 4Н20,(2)
Си20 + Н2804 = Си804 + Си + Н2О, (3)
2Си + 2Н2804 + 02 = 2Си8О4 + 2Н2О, (4)
Си4(804) х (ОН)б + ЗН2804 = 4Си804 + 6Н2О, (5)
CuSO4 х 5H2O = CUSO4 + 5H2O
(6)
Кроме этого, возможно частичное растворение связанной меди из окисленных минералов по реакции:
Си8Ю2 х ПН20 + Н2804 = Си804 + Н28Ю3 + ПН2О. (7)
Для оценки уровня извлечения меди в раствор выполнены опыты по агитационному сернокислотному выщелачиванию. С целью изучения влияния крупности материала на показатели выщелачивания опыты проводили на руде дробленой до -2 и -0,5 шш и измельченной до 80 % и 95 % -0,071 шш. В ходе опытов поддерживали рН пульпы на требуемом уровне подачей серной кислоты. В одном из параллельных опытов проводили отбор проб раствора для изучения динамики растворения меди. Из представленных данных следует, что изменение крупности руды в диапазоне 80-95 % -0,071 шш практически не оказывает влияния на показатели сернокислотного выщелачивания меди. Извлечение меди в раствор при этом составляет в среднем 41,25 % (рис. 1).
Увеличение крупности руды до -0,5 и далее до -2 шш приводит к поэтапному снижению извлечения меди до 40,91 и 38,03 % соответственно. Указанное снижение уровня извлечения меди на 0,34 и 3,22 %, вероятно, связано со снижением скорости растворения меди и ее неполным растворением за период выщелачивания. Относительно малое снижение извлечения меди при увеличении крупности материала с 95 % -0,071 шш до -2 шш является благоприятным фактором для кучного выщелачивания. Расход серной кислоты слабо зависит от изменения крупности материала от -2 шш до 95 % -0,071 шш и составляет в среднем 11,8 l на 1 X при полном расходе и 8,6 l на 1 X с учетом остатка свободной кислоты в растворе выщелачивания. Извлечение окисленной меди в раствор на крупности материала 95 % -0,071 шш составляет 63,21 %, при увеличении крупности руды до 2 шш извлечение окисленной меди снижается до 55,92 % (рис. 2). Увеличением продолжительности процесса увеличивается степен растворения меди.
№1X94)
universum:
технические науки
январь, 2022 г.
Рисунок 1. Зависимость извлечение меди от крупности руды
45 40
£ 35 S 30
(D
I 25 I 20
5Т
CD 1 г
ч 15
PQ
СП
53 10 5 0
0
5
—-0,5 мм
-0,071 мм 80%
—-0,071 мм 95 % 20 25
10 15
Время выщелачивания, ч
Рисунок 2. Зависимости извлечения меди от размера руды и продолжительности процесса
Согласно результатам, при увеличении концентрации серной кислоты в растворе с 5 до 30 извлечение меди в раствор постепенно увеличивается с 39,80 до 46,36 % (крупность -2 мм) и с 44,95 до 52,18 % (крупность 95% -0,071 шш). Дальнейшее увеличение концентрации серной кислоты до 50 практический не оказывает влияния на общее извлечение меди в раствор.
Содержание меди в кеках выщелачивания составляет 0,11-0,14 %, из них 0,04-0,06 % приходится
на окисленные медные минералы и 0,06-0,09 % на медь в сульфидных минералах. С целью оценки количества примесей, перешедших в раствор в процессе выщелачивания проводимых на крупности -2 шш и -0,071 шш 95%, выполнены развернутый анализ растворов выщелачивания, а также определена концентрация трехвалентного железа. Согласно полученным результатам химического анализа выполнен расчет количества растворившихся компонентов (табл. 1).
№ 1 (94)
AuiMi лт те)
universum:
технические науки
январь, 2022 г.
Таблица 1,
Химический состав растворов агитационного сернокислотного выщелачивания меди при различной крупности пробы руды
Компонент Концентрация, мг/л Степень перехода в раствор, г/л
Крупность Крупность Крупность Крупность
-2 мм -0,071 mm 95% -2 мм -0,071 mm 95%
Al 264 311 0,54 0,64
As 0,29 <0,030 0,0006 <0,000062
Ba 0,043 0,064 0,000089 0,00013
Bi <0,050 <0,050 <0,0001 <0,00010
Ca 589 619 1,21 1,28
Cd 0,23 0,16 0,00047 0,00033
Co 1,41 1,06 0,0029 0,0022
Cr 0,88 1,41 0,0018 0,0029
Cu 385 421 0,79 0,87
Fe 293 611 0,6 1,26
K 87,8 168 0,18 0,35
Mg 493 544 1,02 1,12
Na 25,3 32,8 0,052 0,068
Si 142 278 0,29 0,57
P 38,9 31 0,08 0,06
Pb 0,84 0,57 0,0017 0,0012
Zn 28,7 33,5 0,059 0,069
Ni 0,67 1,18 0,0014 0,0024
Mn 119 108 0,24 0,22
Mo 0,020 <0,010 0,000041 <0,000021
Основными примесями, которые переходят в раствор в процессе выщелачивания, являются алюминий, кальций, железо, калий, магний, марганец, фосфор и кремний. Суммарная концентрация данных примесей в растворе после выщелачивания, при увеличении концентрации серной кислоты в растворе от 5 до 50 §/1, повышается с 2,67 до 5,3 г/л (крупность руды -2 шш) и с 3,56 до 8,29 §/1 (крупность руды 95 % -0,071 мм).
Калий, алюминий и кремний переходят в раствор, преимущественно, за счет растворения породообразующих минералов, кроме того, источником алюминия в растворе может выступать бирюза. Железо поступает в раствор в основном за счет растворения гидроксидов железа, присутствующих в руде. Марганец может поступать в раствор за счет растворения акцессорных минералов. Кальций и магний в раствор поступает от карбонатов, которые
присутствуют в руде. Из перечисленных примесей наибольшее негативное влияние на процессы извлечения меди их растворов оказывают железо, марганец и кремний. На основании результатов химического анализа растворов можно заключить, что при увеличении концентрации серной кислоты в растворе существенно возрастает степень перехода примесей в раствор. В этой связи, выщелачивание руды следует проводить с минимально возможной концентрацией серной кислоты в растворе.
В целом, отобранная проба руда месторождения «Кальмакыр» является достаточно упорной для процесса агитационного сернокислотного выщелачивания по причине наличия большой доли меди в форме сульфидных минералов и связанной в окисленных минералах. Отобранная руда характеризуется умеренным кислотопотреблением, что является благоприятным фактором для процесса выщелачивания.
Список литературы:
1. Техногенные отходы - перспективное сырье для металлургии Узбекистана в оценка отвальных хвостов фильтрации медно-молибденовых руд // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Хакимов К.Ж. [и др.]. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11107
2. Исроилов А.Т., Ходжаев А.Р., Ниязметов Б.Е., Холикулов Д.Б. Обогащение забалансовых медных руд месторождения «Кальмакир» АО «Алмалыкский ГМК». Материалы международной науч.-практической. конф. «Современные проблемы и инновационные технологии решения вопросов переработки техногенных месторождений Алмалыкского ГМК». г. Алмалык. 18-19 апрел 2019 года. с. 58-60.
№ 1 (94)
universum:
технические науки
январь, 2022 г.
3. Санакулов К.С. Перспективы переработки окисленных медных руд месторождения Кальмакыр // Журнал «Горный вестник Узбекистана», 2009, №3; с. 47-49.
4. Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых: учебник для вузов. В 3 т. / А.А.Абрамов. - М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2004. - Т. II. Технология обогащения полезных ископаемых. - 510 с.
5. Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных металлов: учебное пособие для вузов. В 2 кн. / А.А.Абрамов. - М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2005. - Кн. 1. Том III. Рудоподготовка и Си, Си-Ру, Cu-Fe, Mo, Си-Mo, Cu-Zn руды. - 575 с.
6. Комбинированные методы переработки окисленных и смешанных медных руд, под редакцией С.И. Митрофанова, М., 1978, с. 7.
7. https://metallolome.ru/tehnologicheskie-shemy-i-rezhimy-oboga-9/.
8. Самойлик В.Г. Специальые и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное посно-бие. 2015. https://zakon.today/resursov-prirodnyih-obogaschenie/spetsialnyie-kombinirovannyie-metodyi.html.
9. Баков А.А., Аржанников Г.И. Способ переработки окисленных медных руд. подача заявки: 1998-12-01, публикация патента: 27.05.2000.
10. Денисова О.В. и др. Комбинированные методы обогащения бедных и труднообогатимых руд за рубежом, Цветметинформация, серия: обогащение полезных ископаемых, М., 1978, с. 4-13.
11. Халезов Б.Д., Неживых В.А. Кучное выщелачивание меди на Кальмакирском руднике Алмалыкского горнометаллургического комбината (АГМК). https:// cyberleninka.ru/ article/n/kuchnoe-vyschelachivanie-medi-na-kal-makyrskom-rudnike-almalykskogo-gorno-metallurgicheskogo-kombinata-agmk/viewer.
12. Хлоридовозгоночный метод переработки оксидных медных руд https://poznayka.org/s94436t1.html.
13. Абдурахмонов С.А., Нормуротов Р.И., Назаров В.Ф. Кучное выщелачивание окисленных медных руд. Ресур-совоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технология освоения недр. Материалы IV международной конф. Москва-Навоий, 18-25 сентябрь 2005. -М.: Изд-во РУДН. 2005. с. 219-221.
14. Холикулов Д.Б., Самадов А.У., Ниязметов Б.Е. Переработка окисленных медных руд методом кучного выщелачивания. I Yevroosiyo Konchilik Kongressi - Tezislar to'plami: "Navoi kon metallurgiya kombinati" davlat korxonasi nashriyoti, Navoi 2021. - 570 с. С. 107-109.
15. Холикулов Д.Б., Давлатова М.Д., Нурмухамматова М.К., Ниязметов Б.Е. Подготовка окисленных медных руд месторождения Кальмакир к гидрометаллургической переработке. Материалы Республиканская научно-практическая онлайн-конференция по теме «Проблемы использования природных ресурсов и их инновационные решения на основе интеграции науки и образования». 12 ноября 2021 года. Нукус. - 391 с. С. 28-30.
16. Анисимова А.Б. Глубокая и комплексная переработка минерального сырья: определение и экономический смысл // Вестник Евразийской науки, 2019 №6, Том 11. https://esj.today/PDF/32ECVN619.pdf (доступ свободный).
17. Мадусманова Н.К. Сорбционно-спектрофотометрическое определение ионов железа из объектов окружающей среды. // Весник наука и образования №10(88), 2020, с. 18-20.
18. Исакулов Ф.Б., Набиев А.А., Рахимов С.Б., Имамова Н.К., Сманова З.А., Таджимухамедов Х.С. Свойства нового синтезированного аналитического реагента 2-нитрозо-5-метоксифенола// Science and Education № 3(1), 2020, с.61-69.
19. Мадусманова Н.К., Сманова З.А., Жураев И.И. Свойства нового аналитического реагента 2-гидрокси-3-нит-розонафтальдегида // Журнал аналитической химии № 1. Т.75, 2020, с. 92-96.
20. Сманова З.А., Инатова М.С., Мадусманова Н.К., Усманова Х.У. Новые производные нитрозонафтолов и их комплексообразование с ионами меди, кобальта и железа// «Новые функциональные материалы и высокие технологии» VI Международная научная конференция, Тиват, Черногория, 17-21 сентября 2018г.: тезисы докладов.-Иваново: Институт химии растворв им. ГА Крестова РАН, 2018.-194 с. ISBN 978-5-905-364-14-3 Редактор: Парфенюк ВИ
21. Жалмуродова Д.Д. Изучение процессов, протекающих при твердении и гидратации белитового вяжущего. Вестник науки и образования научно-методический журнал Москва. Май. 2020. № 10 (88). часть 2. -С. 13-15. Джалмуродова Д.Д., Ниязметов Б.Э., Махмудова Г.У. Термически обожженные туффиты и их влияние на свойства сульфатостойких цементов. Вестник науки и образования научно-методический журнал Москва. Июнь. 2020. № 11 (89). часть 2. -С. 24-26.
