CC BY
100
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА УЗБЕКИСТАНА Шодиев А.Н.1, Хужакулов А.М.2, Олимов Ф.М.3, Ахмедова Д.А.4, Туробов Ш.Н.5 Email: [email protected]
1Шодиев Аббос Немат угли - ассистент, кафедра металлургии, Навоийский государственный горный институт, г. Навои; 2Хужакулов Амиржон Муродович - старший преподаватель; 3Олимов Фарузхон Музаффар угли - ассистент; 4Ахмедова Дилфуза Азаматовна - ассистент, кафедра горного дела и геологии, Каршинский инженерно-технический институт, г. Карши;
5Туробов Шахриддин Насритдинович - ассистент, кафедра металлургии, Навоийский государственный горный институт, г. Навои, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье рассматриваются методы исследования извлечения молибдена из сбросных растворов молибденового производства и из огарков с применением содового-сорбционного выщелачивания. А также приведены методы исследования извлечения ПМА и ТМА для получения металлического молибдена, также исследование извлечения дополнительно благородных и редких металлов и влияющие параметры на технологическое процессы, обоснованы применяемые новые технологии и оборудования, проведен некоторый анализ используемого типа ионитов, а также приведена предлагаемая схема переработки твердых и жидких отходов.
Ключевые слова: молибден, огарок, парамолибдат аммония, сбросной раствор молибденового производства, металлический молибден, содово-сорбционного вцуелачивания, фильтрация, прокалка.
RESEARCH OF THE POSSIBILITY OF EXTRACTION OF RARE METALLS FROM WASTES OF METALLURGICAL PRODUCTION
OF UZBEKISTAN Shodiev A.N.1, Khujakulov A^.2, Olimov F^.3, Akhmedova DA.4,
Turobov Sh.N.5
1Shodiev Abbos Nemat ugli - Assistant, DEPARTMENT OF METALLURGY, NAVOI STATE MINING INSTITUTE, REPUBLIC OF UZBEKISTAN, NAVOI;
2Khujakulov Amirjon Murodovich - Senior Lecturer;
3Olimov Faruzkhon Muzaffar ugli - Assistant,
4Akhmedova Dilfuza Azamatovna - Assistant; DEPARTMENT OF MINING AND GEOLOGY, KARSHI ENGINEERING AND TECHNOLOGY INSTITUTE, KARSHI;
5Turobov Shakhriddin Nasritdinovich - Assistant, DEPARTMENT OF METALLURGY, NAVOI STATE MINING INSTITUTE, NAVOI, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the article discusses methods for studying the extraction of molybdenum from waste solutions of molybdenum production and from cinder with the use of sodasorption leaching. Also, research methods for the extraction of PMA and TMA for the production of metallic molybdenum are presented, as well as the study of the extraction of additionally noble and rare metals and affecting the parameters of the technological processes, the applied new technologies and equipment are justified, some analysis of the type of ion exchangers used is carried out, and the proposed scheme processing solid and liquid wastes.
Keywords: molybdenum, cinder, ammonium paramolybdate, waste solution of molybdenum production, metal molybdenum, soda-sorption agglomeration, filtration, calcination.
В настоящее время в мировой практике стандартные молибденовые концентраты подвергаются окислительному обжигу с получением технического оксида молибдена, которая является исходным материалом для производства ферромолибдена, для производства высокочистые продукции технический оксид подвергается к химической очистке растворением его в растворе аммиачной воды.
На сегодняшний день, во всем мире из азотно-сернокислой пульпы молибден выделялся растворением молибденовой кислоты, а из жидкой фазы сорбцией аммиачные соли молибдена. Технология многостадийная и громоздкая в аппаратурном оформлении, довольно низкая извлечения молибдена, в результате молибден с твердыми отходами и растворами сбрасывались на хвостовое хозяйство. В этом аспекте разработка новых технологий и усовершенствование существующих технологий для повышения сквозного извлечения драгоценных металлов являются актуальными задачами науки и практики в производстве редких металлов.
Возрастающая потребность промышленности в молибденовой продукции требует создания новых технологий для извлечения молибдена из вторичного сырья и отходов молибденового производства. Решения этой задачи перед исследователем поставил первоначально изучения имеющихся исходного сырьё молибдена. Как известно технологии извлечения молибдена из концентрата, применяемое в цехе № 5 УЗКТЖМ способ азотнокислое разложения не обеспечивает высокое извлечение молибдена в готовую продукцию оксид молибдена. Из технологического процесса выводится отходы в виде шламовых пульп, в них содержится Мо, Re, Fe, Cu, Au, Ag и в твердой и растворимой части пульпы.
Анализами ИСП - спектроскопии установлено, что шламовые кеки с содержанием цветных и редких металлов представляют собой ценное техногенное сырье. Усредненные пробы кека по содержанию основных компонентов составляют, в (%): 4,8 Мо, (в т.ч. 2,1 окисленного и 2,7 сульфидного); 1,2 Cu; 0,03 Re; 0,24 W, а также 9,5 Fe; 4,3 SiO2; следы As, P. и 6,0 ионообменные смолы (б/у); промышленного мусора (галька, щепа и пр.) и 42 (и выше) влаги.
Результатами рентгенофазовых анализов определены формы нахождения основных компонентов в шламовом кеке: Fe(0H)330H20, MoO2, MoO3, MoS2, CuMoO4, ZnMoO4, CaMoO4, PbMoO4, Fe2(MoO4)3, а также адсорбированные на гидроксиде железа формы меди, молибдена, вольфрама. Установлено, что шламовый кек имеет магнитную свойству и удельный вес составляет 1,33 т/м3. Эти свойства являются научным обоснованием для поиска и разработки технологии извлечения железо из шламовых кеков с применением магнитной сепарации и гравитационное обогащение.
Основные реакции, протекающие в процессах выщелачивания: - перевод молибдена из шламового кека в раствор:
MoO3 + Na2CO3^ Na2MoO4 +CO2 | (1) MoO3 + 2Na2CO3 + H2O ^ Na2MoO4 + 2NaHCO3 (2) нейтрализация продуктивного раствора азотной кислотой до РН- 3 Na2MoO4 + HNO3^NanMomOi +NaNO3 (3)
В результате нейтрализации раствора моно ионы молибдена переводятся в форму полимолибдата переменного состава и поступают на сорбцию;
Селективная двух стадийная сорбция молибдена из раствора на сорбент А-100 (Мо) в N0^ форме:
R- Ш3 + №пМот0^ R-Mom0l + ШаШ3 (4)
При этом полимолибдат ионы сорбируется на сорбент А-100 (Мо), в растворе концентрируется соли нитрата натрия (NaNО3). Емкость сорбента по молибдену достигают до 150-180 г на 1 л сорбента. Остаточное содержание молибдена в растворе после 1-й и 2-й стадии сорбции составляют не более 5,0 мг/л, данная концентрация по молибдену считается «проскоком» и маточные растворы направляются на утилизацию стоков на получения NaNО3.
Десорбция молибдена с насыщенного и промытого сорбента проводять раствором аммиака с концентрацией 80-120 г/л с удельной нагрузкой 0,5 объема на 1 объем насыщенного сорбента в час (0,5 - 1,0 л/час); Первые порции получаемого десорбата, направляют на получение тетрамолибдат аммония (ТМА).
Получение ТМА из товарного десорбата. При содержании в товарном десорбате содержания избыточного аммиака более 30 г/л проводится упаривание десорбата при температуре 90-100 °С, при этом отгоняется избыточный аммиак и концентрируются раствор по молибдену на 20-30%. Далее раствор охлаждают и при перемешивании дозируют азотную кислоту до рН 2.5., из раствора выпадают кристаллы тетрамолибдата аммония (ТМА).
Учитывая, что в последние годы на практике в технологии извлечения молибдена и рения из различных растворов широко применяют ионообменные смолы фирмы «РишШе», следовательно, далее исследованы сорбционные характеристика сорбентов анионитов РишШе А100(Мо) и РишШе А170 на исследуемых растворах переработки шламовых кеков.
Лабораторными экспериментами и опытно промышленными испытаниями определено, что более эффективными и избирательными являются для сорбции молибдена сорбент РишШе А100(Мо) и для сорбции рения сорбент РишШе А170. Установлено, что извлечение молибдена из растворов полученные переработки шламовых кеков составляют 95,0%, а рения не менее 88,0%. Основные результаты испытаний сорбционной технологии извлечения молибдена и качественные характеристики полученных АМК показаны на нижеследующей таблице 1.
Сложный солевой состав (сульфиды, сульфаты, нитраты аммония и натрия), присутствие многих компонентов в составе раствора, наличие в них много численных металлов и их сложные не однозначное ионное состояние в азотно-сернокислом солевом составе не позволяет извлекать ценных компонентов из растворов шламового поля традиционными способами.
Таблица 1. Состав раствора из шламового поля
Содержание мг/л Элементы соединения Содержание мг/л
Молибден 7,43-86,9 Алюминий 13,63-100,44
Медь 14,67-1320 Титан 5,0-30,0
Свинец 2,71-5,20 Железо 67,33-599,54
Рений 1,87-9,18 Барий 6,15-35,8
Мышьяк 0,4 Олово 0,33-3,64
Сера общая 1,59 Цинк 60,5-752,74
Оксид кремния 28,2 Галлий 0,0001-0,0003
Кальций 962,4-4193,3 Золото, г/т 0,32-4,04
Магний 28,1-966,1 Серебро, г/т 1,03-14,09
Исследовано, возможности извлечения рения на активированном угле из азотнокисло-сернокислых растворов шламового поля. Эксперименты проводились в широком интервале кислотности (от рН=2,0-3,0 до концентрации кислоты 30-40%). Установлена, что емкость углей низкая 2,0-4,0% (при концентрации рения 0,03-0,06 г/л), при этом из раствора вместе с рением сорбируются молибдат-ионы, В способ требует предварительной очистки растворов от молибдена до концентраций, соизмеримых с концентрацией рения. С этой целью предложена предварительная очистка раствора от молибдена путем сорбцииировали слабоосновной смолой АН-1 при рН = 2-5-3. Установлено, что в предложенных условиях из растворов ионы ReО4 почти не сорбируются на смоле АН-1.
Учитывая, что в технологии извлечения молибдена и рения из различных растворов в последние годы в практике широко применяют сорбенты фирмы «РигсШе», следовательно, исследованы сорбционные характеристика сорбентов анионитов РигоШе А100(Мо) и РигоШе А170.
Таблица 2. Химический состав полученных опытных образцов ТМА (№ 1, № 3) и ПМА (№ 2, №
4)
Наименование показателя Норма
Ts 00193950083:2018 ГОСТ 267778
Массовая доля ^рт 1 Сорт 2 Опыт №1 Опыт №2 Опыт №3 Опыт №4
1. Молибденового ангидрида (МоО3), % не менее 76 74 78 67,33 83,66 92,87 91,17
2. Железа ^е)%, не более 0,03 0,2 0,007 0,0025 0,004 0,017 0,007
3. Алюминия (А1)%, не более 0,005 0,04 0,005 0,0014 0,0014 0,0018 0,0017
4. Никеля (№)%, не более 0,001 0,001 0,005 0,001 0,001 0,011 0,0037
5. Марганца (Мп)%, не более 0,01 0,001 0,001 0,001 0,001
6. Кремния ^)%, не более 0,05 0,3 0,01 0,006 0,005 0,008 0,004
7. Кальция (Са)%, не более 0,004 0,006 0,003 0,005 0,005
8. Магния (Mg)%, не более 0,001 0,001 0,0015 0,004 0,002 0,0036 0,0026
9. Мышьяк ^)%, не более 0,003 0,003 0,003 0,002 0,002 0,002 0,002
10. Фосфор (Р)%, не более 0,002 0,002 0,002 0,002 0,003
Лабораторными экспериментами и испытаниями на опытно промышленных устаноках установлена, что более эффективными и избирательными из экспериментируемых растворов являются для сорбции молибдена сорбент РигоШе А100(Мо) и для сорбции рения сорбент РигоШе А170.
Установлено, что извлечения молибдена из объединённых растворов составляют 95,0%, рения - не менее 88,0%. Основные результаты испытаний и технические характеристики полученных ТМА и АМК сорбционным способом показаны в таблице 2.
На основании проведенных исследований, проведенных лабораторных экспериментов и опытно промышленных испытаний, разработана технология
комплексной переработки твердых отходов и сбросных растворов шламового поля молибденового производства НПО РМиТС АО Алмалыкский ГМК.
Рис. 1. Предлогаемая технологическая схема переработки отходов со шламового поля НПО
ПРМиТС АО «АГМК»
Разработанная технология является законченным научно-исследовательской работой, рекомендована для внедрения НПО РМ и ТС в промышленных условиях. Для разработки технологического регламента и выдачи исходных данных для проектирования производства необходимо произвести технико- экономического расчеты, чем в будущем будут заниматься авторы разработки.
Список литературы /References
1. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. // Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991. С. 549.
2. Зеликман А.Н. Молибден. М. «Металлургия», 1970. С. 21-37, 50-71.
3. Мальцева Е.Е., Блохин А.А., Мурашкин Ю.В. Влияние кислотности растворов на сорбцию рения и молибдена на некоторых слабоосновных анионитах. Санкт-Петербург ГТИ, 2011. Стр. 31-38.
4. Современное оборудование, применяемое в гидрометаллургической переработке редких металлов Э.А. Пирматов, А.Н. Шодиев, А.С. Хасанов, Ш.Н. Туробов [и др.] // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн., 2019. № 11 (68). С. 33-39.
