CC BY
75
УДК 669.776
А.Я.БОДУЭН, канд. техн. наук, доцент, (812)328-84-59 Г.В.ПЕТРОВ, д-р техн. наук, профессор, (812)328-84-59 М.Л.Л.ДИАКИТЕ, аспирант, [email protected] А.С.БОГИНСКАЯ, аспирантка, kafmetall@mail. ru А.Ю.СПЫНУ, аспирант, [email protected]
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург
A.YA.BODUEN, PhD in eng. sc., associate professor, {812)328-84-59
G.V.PETROV, Dr. in eng. sc.,professor, (812)328-84-59
M.L.L.DIAKITE, post-graduate student, [email protected]
A.S.BOGINSKAYA, post-graduate student, [email protected]
A.Yu. SPYNU,post-graduate student, [email protected]
National Mineral Resources University (Mining University), Saint Petersburg
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ШЛАКОПЫЛЕВЫХ ОТХОДОВ СУЛЬФИДНЫХ РУД
Отвальные шлакопылевые отходы техногенного месторождения Норильского региона - перспективный источник благородных металлов. Изучены методы концентрирования благородных и цветных металлов на многокомпонентных пробах донных осадков прудов-накопителей шлаковых продуктов.
Ключевые слова: сульфидные медно-никелевые руды, промышленные отходы, металлы платиновой группы, концентрирование.
CONCENTRATION PRECIOUS METALS IN PROCESSING SLAGWASTES OF SULFIDE ORES
Dump slag dust products of man-made deposits of Norilsk region are a promising source of precious metals. Methods for concentrating precious and base metals in sediment cores of multiponds slag products are studied.
Key words: sulphide copper-nickel ores, industrial wastes, platinum group metals, concentrating.
В металлургическом цикле переработки сульфидных медно-никелевых руд 3-5 % металлов платиновой группы (МПГ) безвозвратно теряется с отвальными шлаками и пылями плавильных и обжиговых переделов, а также частично с отвальными хвостами гидрометаллургической переработки. Например, согласно [1] на шлаковом поле ОАО ГМК «Норильский никель» ресурсы благородных металлов составляют не менее 20 т.
К настоящему времени накоплено более 300 млн т сухих техногенных отходов, кото-
рые разнообразны по своей природе, содержанию цветных и благородных металлов, масштабам накопления и экономической значимости. Их хранение характеризуется низкой упорядоченностью складирования и смешиванием разнотипных продуктов, а также протеканием в техногенных массивах интенсивных геомеханических процессов, определяющих условия миграции благородных металлов [3].
Для переработки техногенных отходов Норильского промышленного региона пред-
164 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.202
лагается достаточное количество обогатительных и металлургических технологий, которые в значительной степени ориентированы на получение концентрата благородных металлов с его дальнейшей переработкой в существующей шламовой технологии [2].
В то же время представлялось целесообразным оценить возможность извлечения благородных металлов из техногенных сырьевых материалов в форме товарных концентратов по технологии, ориентированной на применение малыми и средними предприятиями и не требующей значительных капитальных затрат.
Исследования осуществлялись с использованием проб шлакопылевых отвалов, в частности донных осадков прудов-накопителей, предварительное опробование которых показало высокое содержание (более 100 г/т) Аи, А§, МПГ и до 20 % Си, N1, Со.
Для определения минералогического состава проб выполнен гранулометрический анализ с выделением шести классов крупности и изготовлены искусственные полированные шлифы. С использованием микроскопа Охюр1апОр1оп, микрорентгеноспек-тральных анализаторов СатБсапсЕББ и системой ЬткЫБ и М8-46 (фирма «Сатеса») установлено, что пробы материала шлаковых отвалов содержат малоразмерные корольки шлака, штейна, металлической фазы Ре-Си-№ состава, а также промышленные сульфиды типа хизлевудита, халькопирита и пирротина. Концентрация сульфидной фазы в техногенном материале составляет 10-15 %, что определяет принципиальную возможность ее выделения в отдельный продукт, коллекти-рующий благородные и цветные металлы.
Экспериментально исследована возможность флотоадгезионного концентрирования ценных компонентов с использованием солярового масла и установлены оптимальные параметры процесса: расход солярового масла 50 % от питания, содержание в твердом фракции -44 мкм более 90 %, продолжительность 30 мин, Ж:Т = 4, расход коллектора (ксантогената) 175 г/т и вспенивателя (Т-66) - 250 г/т. Выход концентрата после четырехкратного контакта с адгезивом в солевом растворе хлорида каль-
ция составил 15,9 % при его обогащении от исходного материала по платине и палладию в 3,9 раз, по золоту и серебру до 3 раз. Суммарное содержание благородных металлов в полученном концентрате более 250 г/т.
Для разделения цветных и благородных металлов и повышения качества целевого продукта разработан метод рафинирования, включающий коллектирующую плавку с последующей жидкофазной сульфатизацией полученного сплава. Эксперименты осуществлялись на модельных сплавах с высоким содержанием суммы МПГ (до 1 %), что упрощало контроль над поведением платиноидов. Глубокое удаление меди, никеля и кобальта из раствора (92-95 %) при сульфати-зации сильнометаллизированного сплава при 200 °С наблюдается уже за 1 ч, в то время как глубокое удаление цветных металлов и железа из раствора при сульфати-зации сплава с низкой степенью металлизации обеспечивается только при увеличении продолжительности процесса до 6 ч. В отличие от платины, палладия и золота, редкие платиноиды (до 80 %) концентрируются в серно-кислом растворе выщелачивания. Концентрат после переработки модельного высокометаллизированного сплава содержит 59,1 % суммы платиновых металлов. Соответственно, при переработке реальных платинометальных штейнов, полученных при переработке изученных техногенных продуктов методом «коллектирующая плавка - сульфатизация», можно получить концентраты с суммарным содержанием Р1;, Рб и Аи до 1,5 %.
Для извлечения редких платиноидов из раствора сульфатизации предложена ионообменная сорбция. Исследования проводились в статическом режиме при механическом перемешивании и вариантных температурах на модельных растворах сложного состава. Экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что сорбционное извлечение иридия из изучаемых растворов характеризуется весьма низкими показателями: на Полиоргс-У1 при 90 °С за 2 ч сорбировалось 22,4 % иридия, на АМП - менее 15 %, на МСПВС - 6,5 %. Предварительное введение в раствор окислителя (концентра-
Хвосты в отвал ■
Исходный материал
I
■ Адгезионная флотация.«
Шлакв отвал
H,O
Концентрат -Коллектирующая плавка
Ксантогенат, -66,
соляровое масло
Штейн Сульфатизациж-
1 Кек Выщелачивание
I
Прокаливание
I
Концентрат_Р^ Рй, Аи
—H2SO4 Раствор
Сорбция
Раствор на извлечение цветных металлов и Ag
Сорбент
Извлечение МСП
Концентрат МСП
Принципиальная технологическая схема концентрирования благородных металлов из материала шлакопылевых
отвалов ГМК «Норильский никель»
ция Сг (VI) 5 г/л) для перевода инертных низкозарядных комплексных соединений иридия в активные высокозарядные сопровождается существенной интенсификацией сорбции. Извлечение иридия в сорбент в тех же условиях для Полиоргс^1, АМП, МСПВС возросло соответственно до 38, 95,5 и 12 %. Максимум извлечения 1г в сорбент 97,6 % для АМП (90 °С, 1 ч).
Отмечено существенное влияние расхода сорбента и температуры на показатели сорбционного извлечения иридия из сульфатных растворов. В статических условиях высокое извлечение иридия достигается только при большом расходе смолы. Так, увеличение расхода анионита АМП в 5 раз (с 4 до 20 г/л и с 20 до 100 г/л) характеризуется увеличением извлечения в 1,6-2,6 раз. Расход 100 г/л сорбента при продолжительности процесса 1-1,5 ч и температуре 80166
90 °С обеспечивает извлечение из окисленного раствора 96-97 % иридия, так как в этих условиях редокс-потенциал раствора в течение длительного времени сохраняет значение, благоприятное для реализации процесса сорбции.
На основании выполненных исследований предложена принципиальная технологическая схема концентрирования благородных металлов из материала шлаковых отвалов ГМК »Норильский никель», включающая в качестве основных стадий адгезионную флотацию, коллектирующую плавку концентрата, сульфатизационную переработку штейна с получением богатого плати-нометального концентрата и сорбционное извлечение редких платиноидов из раствора сульфатизации. Данная схема обеспечивает замкнутый цикл адгезионной флотации с полной регенерацией адгезива, получение
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.202
селективных концентратов благородных металлов и возможность попутного извлечения цветных металлов (см .рисунок).
ЛИТЕРАТУРА
1. Додин Д.А. Суперкрупные техногенные месторождения платиновых металлов / Д.А.Додин, В.М.Изоитко // Обогащение руд. 2006. № 6. С.19-23.
2. Ковалев В.Н. Современные технологии концентрирования платиновых металлов из техногенных отходов переработки сульфидных медно-никелевых руд // Записки Горного института. СПб, 2011. № 189. С.284-287.
3. Макаров В.А. Благородные металлы техногенных минеральных объектов сибирского региона: ресурсы и проблемы геолого-технологической оценки // II
Международный конгресс «Цветные металлы Сибири -2009»: Сборник докладов. Красноярск. С.37-45.
REFERENCES
1. Dodin D.A. Super-large man-caused deposits of platinum metals / D.A.Dodin, V.M.Izoitko // Orebenefica-tion. 2006. № 6. P.19-23.
2. Kovalev V.N. Modern technologies by concentration platinum metals from technogenic wastes in processing sulfide ores // Proceedings of the Mining Institute/ Saint Petersburg, 2011. N 189. P.284-287.
3. Makarov V.A. Precious metals content in tech-nogenic mineral formations of the siberian region resources and problems of geotechnical evaluation // II International Congress «Nonferrous Metals of Siberia 2009»: Collected reports. Krasnoyarsk, 2009. P.37-45.
