CC BY
48
Сведения об авторах Калинин Николай Андреевич,
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) E-mail: kalinin.niko@yandex.ru
Коштял Юрий Михайлович,
кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории литий-ионных технологий Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г. Санкт-Петербург E-mail: yury.koshtyal@gmail.com
Румянцев Александр Михайлович,
кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории литий-ионных технологий Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г. Санкт-Петербург E-mail: rumyantsev.amr@gmail.com
Черепкова Ирина Андреевна,
кандидат химических наук, доцент кафедры физической химии Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) E-mail: ircherepkova@mail.ru
УДК 542.61
Н. И. Климов, А. Г. Касиков
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЮ ТОНКОЙ ПЫЛИ ОТ ОБЖИГА НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА АО «КОЛЬСКАЯ ГМК»
Аннотация
Определен фазовый и химический состав тонкой пыли от обжига никелевого концентрата в печах кипящего слоя. Исследовано влияние температуры и соотношения фаз при водном выщелачивании и установлено, что пыль следует выщелачивать при температуре 80-85оС и Т:Ж=1:2. Изучено влияние концентрации хлорида натрия на извлечение свинца и серебра из остатков водного выщелачивания и найдены условия глубокого извлечения свинца при минимальном переходе в раствор серебра. Предложена принципиальная технологическая схема переработки тонкой никелевой пыли для ее использования в АО «Кольская ГМК».
Ключевые слова:
тонкая никелевая пыль, анализ, свинец, серебро, выщелачивание, извлечение.
N. I. Klimov, A. G. Kasikov
STUDIES ON LEACHING OF FINE DUST FROM ROASTING OF NICKEL CONCENTRATE AO "KOLSKAI GMK"
Abstract
The phase and chemical composition of fine dust from firing of nickel concentrate in fluidized bed furnaces was determined. The effect of temperature and phase ratio in aqueous leaching was investigated and it was established that the dust should be leached at a temperature of 80-85 ° C and a ratio of solid: liquid = 1: 2. The influence of the concentration of sodium chloride on the extraction of lead and silver from the residues of aqueous leaching was studied, and the conditions for the deep extraction of lead with minimal conversion to silver in solution were found. A principal technological scheme for processing fine nickel dust for its use in production joint stock company "Kolskai GMK".
Keywords:
thin Nickel dust, analysis, lead, silver, leaching, extraction.
Введение
При пирометаллургической переработке полиметаллического сырья с газовыми потоками выносится большое количество тонкой пыли, образующихся приемущественно за счёт возгона легколетучих компонентов [1].Тонкая пыль, как правило, отличается по своему составу от исходной шихты высоким содержанием цинка и свинца и поэтому ее возвращение в оборот приводит к снижению качества продукции. Кроме того, некоторые пыли могут быть обогащены редкими и благородными металлами и их повторная пирометаллургическая переработка ведет к потере ценных компонентов.
На комбинате «Североникель» Кольской ГМК при пирометаллургическом рафинировании никелевого сырья образуется два вида никелевой пыли: пыль от обжига никелевого концентрата и пыль никелевой анодной плавки [2]. Последний вид пыли в наибольшей степени обогащен цинком и свинцом, поэтому ее часть вывозится на переработку в плавильный цех Кольской ГМК. При переходе на новую гидрохлоридную технологию переработки никелевого сырья исключается образование анодных пылей и весь поступающий на переработку с никелевым концентратом цинк и свинец будут концентрироваться в пыли обжига никелевого концентрата. Если новая технология переработки никелевого порошка трубчатых печей предусматривает проведение экстракционной цинкоочистки никелевых растворов [2], то после закрытия передела анодной плавки произойдет значительное возрастание в растворах свинца. Поэтому актуальной задачей является организация переработки пылей от обжига никелевого концентратаc извлечением из них свинца
В данной работе предметом изучения являлась тонкая пыль от обжига никелевого концентрата в печах кипящего слоя (КС) комбината «Североникель» Кольской ГМК, отобранная из третьего поля электрофильтра УГТ-40. Пыль имеет коричневый цвет, представляет собой мелкодисперсный материал (размеры частиц до 0,015 мм.). Содержание основных элементов пыли представлено в таблице 1.
Табл.1. Содержание элементов в тонкой пыли от обжига никелевого концентрата в печах кипящего слоя.
Элемент Концентрация, мас.%
№ 35,05
^ 1,73
Pb 0,91
Ос 1,39
Fe 1,63
Se 2,73
Ag 0,14
Te 0,11
Si 0,72
Рентгенофазовый анализ пыли показал, что никель присутствует в ней в виде одноводного сульфата и оксида никеля. Кроме того, в образцах диагностировали селен в элементарном виде. После водного выщелачивания из пыли сульфатов в остатке с помощью минералогического анализа обнаружены частицы хизлевудита, который является основной фазой никелевого концентрата,
поступающего на обжиг в печи КС. Микрофотография аншлифа порошка остатка выщелачивания пыли, запечатанного в эпоксидной смоле, представлена на Рис. 1. Видно, что в отличие от оксида никеля и хизливудита, селен присутствует в виде крупных частиц. Отдельных частиц, содержащих свинец,фаз обнаружено не было, что, очевидно, связано с их низким содержанием и присутствием в пыли только в мелкодисперсном виде. Однако, можно предположить, что после водного выщелачивания пыли в сульфатной среде, свинец присутствует в остатке в виде труднорастворимого сульфата свинца.
- у ;
. "; ' - : з • •
Рис. 1.Микрофотография аншлифаостатка водного выщелачиванияпыли.
Учитывая тот факт, что при водном выщелачивании можно убрать из пыли сульфат никеля и сконцентрировать в остатке свинец, в первую очередь проведены исследования по влиянию на этот процесс соотношения фаз и температуры. Масса навески пыли при выщелачивании составляла от 50 до 100 г. Эксперименты проводили в закрытом стакане с перемешиванием пульпы магнитной мешалкой на плитке с регулируемым нагревом. Остаток отделяли фильтрацией на воронке Бюхнера и затем промывали горячей водой для удаления маточного раствора.
Из таблицы 2 следует, что соотношение твёрдого к жидкому напроцесс водного выщелачивания тонкой пыли в исследованных интервалах значительного влияния не оказывает. В тоже время, как следует из таблицы 3, при проведении процесса при Т:Ж=1:2 получаются концентрированные по никелю растворы. Концентрация свинца в растворах выщелачивания была мала и практически не зависела от соотношения фаз.
Табл.2. Влияние отношения Т:Ж на выход остатка водного выщелачивания тонкой пыли от обжига никелевого концентрата в печах КС при Т=80 °С. Время процесса 1 час.____
Т:Ж Масса пыли, г Масса остатка, г Выход остатка, %
1 : 7,5 50 15,8 31,5
1 : 5 50 15,6 31,2
1 : 3 80 26,0 32,5
1 : 2 100 29,8 29,8
Табл.3. Влияние отношения Т:Ж на содержание элементов в растворе после выщелачиванияпри Т=80 °С. Время процесса 1 час.
Соотношение Т : Ж Концентрация элемента, г/л; свинец мг/л
№ Си Fe Со РЪ
1 : 2 76,4 4,1 4,3 1,75 10
1 : 3 53,6 2,9 - 1,14 6
1 : 5 33,2 1,6 1,51 0,71 10
1 : 7,5 18,1 0,9 0,88 0,38 11
Эксперименты по влиянию температуры на выщелачивание тонкой пыли КС показали( см. Рис. 2), что процесс следует проводить при нагревании пульпы до 80-85°С.
Температура, °С
Рис. 2. Зависимость выхода остатка выщелачивания от температуры при водном выщелачивании пыли при Т : Ж=1 : 3 в течение 1часа.
После водного выщелачивания свинец почти полностью концентрируется в остатке в виде сульфата свинца. При этом его концентрация в остатке возрастает примерно в 3 раза.
Как известно, сульфат свинца может быть растворен в концентрированных хлоридных растворах или растворах щелочей [2, 4-6]. В соответствии с [5,6] растворимость сульфата свинца наиболее высока в концентрированных растворах хлорида натрия и поэтому данный реагент использовали для выщелачивания свинца из остатков водного выщелачивания пыли.
При использовании хлорида натрия растворение сульфата свинца протекает по реакциям:
PbSO4 + 2^а = PbCl2 + Na2SO4иPbа2 + 2№С1 = №2^04]
В работе [6] представлены данные, которые показывают что с увеличением температуры растворимость свинца возрастает практически линейно и при температуре 90°С содержание свинца в концентрированном хлоридном растворе (№0 300г/л) может достигать 60 г/л. Понижение температуры
раствора или его разбавление приводит к значительному уменьшению растворимости хлорида свинца и он выпадает в осадок. Изучение выщелачивания остатка пыли КС раствором хлорида натрия показало, что уже при концентрации №С1 150 г/л в раствор извлекается более 90% свинца (Рис. 3).При этом переход серебра в раствор еще незначителен, но с ростом концентрации хлорид-ионов извлечение серебра, заметно возрастает из-за образования комплексообразования по реакции:
№С1 + AgCl ~ №^С12], ДGо298 = - 18,4 кДж/моль[5]
РЬ Д Д§
Концентрация №С!, г/л
Рис. 3. Влияние концентрации хлорида натрия на извлечение свинца и серебра из остатка водного выщелачивания тонкой никелевой пыли.
Согласно предлагаемой нами схеме (Рис. 4) хлоридный раствор в зависимости от содержания в нем свинца поступает на повторное выщелачивание или на охлаждение с целью кристаллизации хлорида свинца. Остаток после обессвинцевания поступает в никелевое производство напереработку совместно с более грубой никелевой пылью.
Проведение переработки пыли 3 поля электрофильтров может позволить вывести из оборота в год порядка 10 т свинца. Организация глубокого извлечения из пыли таких ценных элементов как серебро, селен и теллур требует дальнейших исследований.
Авторы выражают благодарность Ю.Н. Нерадовскому за проведение минералогического анализа.
Рис. 4. Принципиальная технологическая схема переработки тонкой пыли КС.
Литература
1. Карелов С.В., Якорнов С. А. Комплексная переработка цинк- и свинецсодержащихпылей предприятий цветной металлургии // М.ЦНИИЭИцветмет, 1996. 40 с.
2. Касиков А.Г., Хомченко О.А. Комплексная переработка тонких пылей никелевого производства комбината «Североникель» // Цветные металлы, 1996. №7. 16 с.
2. Хомченко О. А., Садовская Г. И., Дубровский В. Л. и др. Разработка и внедрение хлорной технологии производства никеля и кобальта в ОАО «Кольская ГМК» // Цветные металлы, 2014. № 9. 38-44 с.
3. Маргулис Е.В., Арчинова Э.А. Щелочное выщелачивание свинца при комплексной гидрометаллургической переработке свинцово-цинковых возгонов // Цветные металлы, 1989. № 3. 49-51 с.
4. Миронкина Н.В. Разработка технологии извлечения неблагородных элементов из исходных концентратов и промпродуктов аффинажного производства. автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук- Иркутск, 2013. 6-8 с.
5. Миронкина Н.В., Вязовой ОН., Михнев АД., Рюмин АИ. Изучение растворимости сульфата свинца и хлорида серебра в растворах хлористого натрия // Вестник Сибирского гос. аэрокосмического ун-та им. М.Ф. Решетнева. 2006. 82-86 с.
Сведения об авторах
Климов Никита Игоревич,
студент 4 курса, Магистр 2 курса, Апатитский филиал ФГБОУ ВО Мурманский государственный технический университет Россия, 184209, г. Апатиты, ул. Ферсмана, д. 50а
Касиков Александр Георгиевич,
Заведующий сектором гидрометаллургии ИХТРЭМС КНЦ РАН Россия, 184209, г. Апатиты, Академгородок, 27а. Эл. почта: kasikov@chemy.kolasc.net.ru
УДК 546.15, 622.234.4
М. П. Лебедев, В. Р. Ларионов, Е. Д. Васильева
ЙОДНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
КАК АЛЬТЕРНАТИВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИАНИДОВ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА
Аннотация
В работе рассматривается йодное выщелачивание, как нетоксичный способ добычи золота из руд. Исследована сорбция имитатора золота (коллоида молекулярной меди) на метастабильном нанокристаллическом сорбенте кристаллогидрата воды. Показано, что после трехкратного пропускания через сорбент медь оказалась полностью сорбированной.
Ключевые слова:
золотодобыча, выщелачивание, цианиды, йод, экологическая безопасность.
M. P. Lebedev, V. R. Larionov, E. D. VasiPeva
IODINE LEACHING OF NOBLE METALS AS AN ALTERNATIVE FOR THE USE OF CYANIDES IN THE CONDITIONS OF THE NORTH
Abstract
The paper considers iodine leaching as a non-toxic way of extracting gold from ores. The sorption of a gold simulator (a molecular copper colloid) on a metastable nanocrystalline sorbent of water crystalline hydrate has been studied. It is shown that, after passing through the sorbent three times, the copper was completely sorbed.
Keywords:
gold mining, leaching, cyanides, iodine, environmental safety.
