CC BY
434
УДК 669.334.7
КУЧНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ МЕДИ ИЗ ОКИСЛЕННЫХ РУД. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РОССИЙСКИМ КЛИМАТИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ
А П О
© А.В. Аксёнов1, А.А. Васильев2, А.Г. Никитенко3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Представлена основная технологическая схема производства меди методом кучного выщелачивания. Рассмотрены основные приемы и параметры осуществления каждой стадии данной технологии. Изучены основные особенности, которые необходимо учитывать при реализации процесса кучного выщелачивания в нашей стране. Ил. 1. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: кучное выщелачивание; медь; окисленная руда; технология.
HEAP LEACHING FROM OXIDIZED COPPER ORES. PROCESS FEATURES IN RELATION TO RUSSIAN CLIMATE А.^ Aksyonov, А.А. Vasilyev, A.G. Nikitenko
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The paper presents the principal technological scheme of copper production by a heap leaching method. It considers the basic techniques and implementation parameters of each of the stages of the discussed technology. The characteristics to be considered when implementing the heap leaching in our country have been studied. 1 figure. 4 sources.
Key words: heap leaching; copper; oxidized ore; technology.
За последние десятилетия произошло значительное истощение запасов богатых руд, особенно в про-мышленно развитых районах. Вследствие этого возникла необходимость поиска и внедрения новых способов производства металлов из нетрадиционных источников сырья. К таким источникам следует отнести окисленные, бедные сульфидные и богатые труд-нообогатимые руды цветных металлов. Отвалы забалансовых и некондиционных руд, а также «отработанные» месторождения являются долговременным источником загрязнения окружающей среды за счет самопроизвольного выщелачивания из них меди, цинка, свинца, мышьяка и других металлов. Наиболее рациональным способом избавления от пагубного влияния таких объектов на окружающую среду является организация кучного (КВ) и подземного выщелачивания (ПВ).
Таким образом, выщелачивание призвано решить одновременно две задачи: расширить сырьевую базу производства металлов и улучшить экологию данных районов.
Технология кучного выщелачивания меди из окисленных руд
Впервые кучное выщелачивание меди провели в Венгрии еще в XVI веке, и лишь в середине XX века эта технология начала применяться во многих странах
мира. КВ оксидных медных руд в настоящее время является твердоустановившимся низкозатратным способом извлечения меди. Данным способом добывается около 20% от мирового производства меди. КВ меди наиболее распространено в странах Чили, США, Австралии и Перу [1, 2].
Технология КВ меди из окисленных руд включает следующие стадии: дробление, укладка руды на гидроизолированное основание, выщелачивание, экстракция меди из продуктивного раствора (ПР), реэкс-тракция меди, электролиз меди из реэкстракта и утилизация хвостов. Подробная технологическая схема данного процесса представлена на рисунке.
Дробление руды перед КВ проводят с целью повышения технико-экономических показателей переработки руд. В ряде случаев введение данной операции приводит к увеличению извлечения металла в 1,5-2 раза. Дробление руды перед КВ осуществляют с крупности от 1000-300 до 50-7 мм (начальная крупность зависит от условий добычи руды, а конечная -от вещественного состава сырья). Операцию чаще всего осуществляют в стандартных щековых и конусных дробилках. При наличии в дробленом продукте большого количества глинистой составляющей, оказывающей негативное влияние на фильтрационные свойства, руду перед укладкой в штабель подвергают
1Аксенов Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры металлургии цветных металлов, тел.: 89140001182, e-mail: aksenov2008@yandex.ru
Aksyonov Alexander, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Non-ferrous Metallurgy, tel.: 89140001182, e-mail: aksenov2008@yandex.ru
2Васильев Андрей Анатольевич, кандидат технических наук, доцент кафедры металлургии цветных металлов, тел.: 89140001179, e-mail: vasilhev2008@yandex.ru
Vasilyev Andrei, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Non-ferrous Metallurgy, tel.: 89140001179, e-mail: vasilhev2008@yandex.ru
3Никитенко Антон Геннадьевич, студент, тел.: 89248374321, e-mail: nikitenko.03@yandex.ru Nikitenko Anton, Student, tel.: 89248374321, e-mail: nikitenko.03@yandex.ru
Технологическая схема переработки окисленных руд методом кучного выщелачивания
окомкованию с добавкой серной кислоты. Добавка серной кислоты на стадии окомкования позволяет сократить продолжительность выщелачивания.
Перед тем, как проводить КВ меди, осуществляются подготовительные работы на площадке. Верхний плодородный слой земли снимается и складируется в отдельном месте. Эту землю впоследствии используют при проведении рекультивации. Ровную площадку засыпают глиной и трамбуют для получения водонепроницаемого слоя. Дополнительно укладывают пленку или бетонируют площадку. Наклон площадки осуществляется в сторону приемника растворов, как правило, это большие изолированные от земли пруды-отстойники. В качестве гидроизоляции чаще всего используют более дешевую пленку, создание проти-вофильтрационного экрана из нее позволяет надежно защитить почву, поверхностные и грунтовые воды от заражения растворами, а также предотвращает просачивание раствора, обогащенного металлом. На пленку укладывают систему трубопроводов для сбора дренирующих растворов.
Подготовленная по крупности руда укладывается
на гидроизоляционное основание в штабель. Для создания приемлемых гидрофизических свойств материала при увеличении содержания в руде глинистой составляющей производят снижение высоты штабеля КВ. Известны случаи, когда высота штабеля при переработке медных руд не превышает 0,5 м. Обычно высота штабеля КВ меди составляет от 2 до 8 м. В связи с относительно низкой высотой штабеля и высокой производительностью предприятий для укладки штабеля зачастую применяют передвижные конвейеры и конвейеры-штабелеукладчики. Рудный штабель должен отвечать нескольким требованиям: быть проницаемым для выщелачивающего раствора, иметь достаточную механическую прочность, не иметь «мертвых» зон.
Уложенную в штабель руду выщелачивают раствором серной кислоты. Орошение штабеля раствором кислоты осуществляют с помощью эмиттерной системы. В процессе просачивания растворов через рудный штабель происходит растворение медных минералов. Дренирующие со штабеля медьсодержащие растворы собирают с помощью системы трубопрово-
дов и каналов в прудок-отстойник. В прудке происходит отстаивание твердых частиц, присутствующих в растворах. Из прудков осветленные растворы направляют на извлечение меди.
Продуктивные растворы КВ зачастую являются относительно бедными по меди (до 5 г/л) и содержат большое количество металлов примесей: железа, магния и др. (до 40-50 г/л). В связи с этим данные растворы в большинстве случаев непригодны для непосредственного извлечения меди. Для создания приемлемых условий извлечения меди проводят концентрирование меди путем жидкостной экстракции. Данный метод имеет ряд преимуществ по сравнению с такими процессами, как цементация и сорбция на активированный уголь. Процесс сорбции мало применим для извлечения меди из продуктивных растворов по причине высоких содержаний меди и относительно малой емкости сорбентов. Кроме того, реализация в промышленности сорбционной технологии потребует организации большого фронта сорбции, что в конечном итоге приведет к повышению капитальных и эксплуатационных затрат на извлечение металлов из растворов.
Экстракцию меди проводят в различной аппаратуре, самой распространенной из которой является установка смесителя-отстойника. В зависимости от химического состава растворов и содержания меди операцию экстракции проводят в одну или несколько стадий. В случае проведения экстракции меди в несколько стадий организуют противоток водной и органической фаз. В результате экстракции медь на 8595% переходит в органическую фазу, а основная часть примесей остается в водном растворе. Обезметал-ленные водные растворы после экстракции подкрепляют по серной кислоте и возвращают на выщелачивание. Насыщенную по меди органическую фазу направляют на стадию реэкстракции, которую проводят растворами после электролиза меди, подкисленными до содержания серной кислоты на уровне 180190 г/л. В ряде случаев при наличии значительного количества примесей в продуктивных растворах перед стадией реэкстракции проводят операцию промывки органической фазы кислым медьсодержащим раствором. В результате промывки происходит дополнительная очистка органической фазы от металлов примесей. Полученный в результате реэкстракции водный раствор содержит от 40 до 48 г/л меди. Суммарное содержание металлов примесей в данном растворе не превышает 1-3 г/л. Обезметалленная органическая фаза со стадии реэкстракции возвращается на экстракцию меди из продуктивных растворов КВ.
Товарный реэкстракт смешивается с оборотными растворами отделения электролиза. Полученный раствор с содержанием меди 35-40 г/л направляется на электролитическое извлечение меди. Для электролиза применяют аноды из сплавов свинца и катоды из нержавеющей стали или матрицы катодной меди. В результате процесса электролиза медь осаждается из раствора на поверхности катодных матриц. После достижения требуемой толщины слоя катодной меди катоды вынимают из электролизера, и листы меди
отделяют от стальных матриц на специальных сдирочных аппаратах. Если в качестве катодов используются медные матрицы, дополнительных операций с катодами не производят. Листы катодной меди являются товарной продукцией предприятий.
Отработанный штабель после КВ подвергается обезвреживанию и рекультивации. Если руда содержит малое количество глинистой составляющей, отработанный штабель оставляют на действующей площадке, а поверх него формируют новый рудный штабель КВ. В противном случае осуществляют выемку руды и ее транспортировку в отвал.
Основные особенности проведения кучного выщелачивания меди в России
Несмотря на богатый мировой опыт кучного выщелачивания меди из окисленных руд, в нашей стране существует только одно предприятие по добычи меди из окисленных руд - ОАО «Уралгидромедь», расположенное в г. Полевском Свердловской области, которое занимается подземным выщелачиванием металла. Исходя из того, что в России сосредоточены большие запасы окисленных медных руд, как в новых месторождениях, так и в отвалах действующих производств, в ближайшее время следует ожидать бурного развития технологии КВ меди в нашей стране. Уже сейчас на различных стадиях внедрения данной технологии находятся несколько металлургических предприятий [3].
Так как большинство действующих предприятий КВ меди находятся в зонах с теплым и засушливым климатом, реализация данного процесса в нашей стране ввиду климатических особенностей требует разработки специальных технических решений: основной особенностью КВ меди в России является проведение процесса в условиях отрицательных температур. При реализации КВ меди в холодном климате рекомендуется предусматривать специальные мероприятия, такие как:
- подогрев выщелачивающих растворов;
- заглубление системы орошения;
- теплоизоляция магистральных трубопроводов и продуктивных трубопроводов.
Другой немаловажной особенностью является наличие на большинстве территорий положительного водного баланса между атмосферными осадками и величиной испарения воды. В странах с засушливым климатом отработанную руду после КВ вывозят в отвал, где происходит ее естественное высыхание и исключается попадание кислых стоков в окружающую среду. При реализации КВ меди в России необходимо предусматривать мероприятия по нейтрализации оставшейся в отработанном штабеле серной кислоты. Кроме этого, в процессе КВ за счет выпадения атмосферных осадков может возникать избыток оборотных растворов, который также должен подвергаться нейтрализации перед складированием в хвостохрани-лище.
Учитывая большое количество факторов, которые могут оказывать влияние на эффективность извлечения меди из окисленных руд, перед реализацией технологии КВ требуется обязательное проведение де-
тальных исследований технологических свойств руды [4]. Данные исследования позволят выбрать оптимальные параметры переработки руды и минимизировать риски, связанные с недостижением проектных показателей. Кроме того, требуется детальное изыскание климатической характеристики района строи-
тельства. Результаты данного изыскания должны быть обязательно учтены при разработке технологического регламента и последующем проектировании и строительстве предприятия.
Статья поступила 25.12.2013 г.
Библиографический список
и кучное выщелачивание Т. 2. М.: Руда и металлы,
1. Фазлуллина М.И. Подземное урана, золота и других металлов 2005. 337 с.
2. Extractive metallurgy of cooper / Mark E. Schlesinger [and other]. L.: Elsevier Ltd., Oxford, UK, 2011. 467 c.
3. Аксенов А.В., Васильев А.А., Никитенко А.Г. Мировой опыт кучного выщелачивания меди из окисленных руд // Перспективы развития технологии углеводородных, растительных и
минеральных ресурсов: мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Иркутск, 25-26 апреля 2013 г.). Иркутск, 2013. С. 63-66.
4. Алтушкин И.А., Король Ю.А. Экономическая оценка инновационных решений проекта освоения Михеевского месторождения медно-порфировых руд // Горный журнал. 2012. № 8. С. 113-116.
УДК 574
РЕГЕНЕРАЦИЯ ФТОРА ИЗ РАСТВОРОВ ГАЗООЧИСТКИ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ ФТОРИДА КАЛЬЦИЯ
1 9 о л с
© А.Н. Баранов1, Л.В. Гавриленко2, А.А. Гавриленко3, А.В. Моренко4, П.А. Якушевич5
1,3,5Иркутский государственный технический университет,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
2ООО «РУСАЛ ИТЦ»,
665716, Россия, Братск-16.
4РУСАЛ Глобал Менеджмент Б. В.
660111, Россия, г. Красноярск, ул. Пограничников, 40.
Производство алюминия сопровождается выбросами фтористого водорода, который улавливается раствором карбоната натрия и направляется на получение вторичного криолита. Для повышения производительности производства алюминия в настоящее время алюминиевые заводы применяют кислые электролиты, и использование криолита ограничено. В связи с этим вместо него добавляют фтористый алюминий и фтористый кальций. Для регенерации фтора разработана технология получения фторида кальция. Определены оптимальные условия регенерации раствора фторида натрия при которых получен синтетический фторид кальция, пригодный для использования в качестве добавки в электролит в производстве алюминия. Ил. 4. Табл. 4. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: производство алюминия; фтористый водород; абсорбция; карбонат натрия; известь; криолит; фторид кальция; регенерация.
FLUORINE REGENERATION FROM GAS PURIFICATION SOLUTIONS OF ALUMINUM PRODUCTION WITH CALCIUM FLUORIDE PREPARATION
A.N. Baranov, L.V. Gavrilenko, A.A. Gavrilenko, A.V. Morenko, P.A. Yakushevich
Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
"RUSAL ETC" LLC,
Bratsk -16, Russia, 665716.
RUSAL Global Management B.V.,
40 Pogranichnikov St., Krasnoyarsk, 660111, Russia.
1Баранов Анатолий Никитич, профессор кафедры металлургии цветных металлов, тел.: 89025610167, e-mail: a_baranow@mail.ru
Baranov Anatoly, Professor of the Department of Non-ferrous Metallurgy, tel.: 89025610167, e-mail: a_baranow@mail.ru
2Гавриленко Людмила Владимировна, менеджер, е-mail: Lyudmila.Gavrilenko@rusal.com
Gavrilenko Lyudmila, Manager, e-mail: Lyudmila.Gavrilenko@rusal.com
3Гавриленко Александр Александрович, аспирант.
Gavrilenko Alexander, Postgraduate.
4Моренко Антон Владимирович, менеджер.
Morenko Anton, Manager.
5Якушевич Павел Анатольевич, аспирант, е-mail: pashayakushevich@mail.ru Yakushevich Pavel, Postgraduate, e-mail: pashayakushevich@mail.ru
