CC BY
11
УДК 532.77
ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ РАСТВОРОВ
Л.С. Латыш*, TJL Нелова (НИПЦДНО РАН)
Причины данные по экспериментальным исследованиям переработки медно никелевых руд каипчексаи кислот, получение которых возможно т техногенных и природных растворов. Анаит результатов показывает перспективность испауьямаинх техногенных и концентрированных конденсатов высокотемпературных геотермальных питокт длл ведения тдраметаляур.'ических процессов при переработке минерального сырья
the article gives (he data on experimental research of cop/ter-nickel ore processing by acid complexes, produced from natural and technogenic solutions. The analyses of the results shews the perspective of using technogenic and concentrated condensates of high-temperature geothermal streams for conducting hydromeldturgical processes during гон materials' processing.
Решение экологических проблем, связанных с переработкой минеральною сырья, зависит от степени комплексноети использования его ресурсов 11 ]. В настоящее время при перераГклке сырья наиболее широко применяются шлрометаллургнческие меюды (.в частности, процессы выщелачивания), позволяющие, по сравнению с другими, при соответствующей организации процесса производства существенно снизить возможный ущерб окружающей среде. Одним из способов повышения степени извлечения цепных компонентов из сырья является разрушение силикатного киркаса минералов как правило, механическими способами. В процессах выщелачивания зтого можно достигнуть химическими способами за счет применения плавиковой кислогы.
Исследования в лабораторных условиях показали перспективность использования комплекса кислот (например, H2S()j, HCI, HP) в результате повышения суммарного эффекта, превосходящего последовательное действие каждой кислош в отдельности. Однако стоимость технических кислот таких комплексов высока, что не позволяет реализовать метод в производстве.
Вместе с тем имеются возможности получения таких комплексов па основе техногенных и природных растворов, а именно:
1. Технологические газы. выбрасываемые из труб химических и металлургических комби ииггов, содержат указанные химические соединения в значительных количествах. Установив соответствующее оборудование в линиях очистки технологических газов, можно выделить неінь ходимые компоненты, объединив которые можно получить рсигешы требуемого состава.
2. Не менее перспективным, на наш взгляд, является направление использования природных растворов. К примеру, Камчатско-Курильская зона располагает широким спектром геотермальных теплоносителей, обладающих кислотными свойствами это различные термальные воды и парогазовые теплоносители с температурой до І ІО'С. Одиако имеются геотермальные теплоносители с высокими термодинамическими нарамеїрами, іемпераіурой выше 600ХГ и .давлением н несколько десятков аімосфер. Они <|м>рмируюгся магматическими очагами и относятся к разряду магмакненных геотермальных флюидов (активная воронка кратера Мутиовского вулкана). 1ср-модинамическис параметры обусловливают высокую степень активности водяного газа, вследствие чего конденсаты магматогенпых флюидов представляют из себя водяные растворы серосодержащих кислот (от 4 доЮ%), соляной (от 0,5 до 2%) и плавиковой (до 0,1%) кислот.
Наличие таких природных смесей кислот в высокотемпературных геотермальных флюидах [2, 3] даст возможность получить кислотные растворы в местных условиях для ведения гидроме-таллургичоских процессов переработки полиметаллического сырья, что может значительно повысить рентабельность технологических процессов. Вместе с тем на Дальнем Востоке существует большое количество месторождений полиметаллического сырья, перспективною дли перерабогки і идрометаллургичеекпми методами. I олько в пределах Камчатской области и Курильских островов выявлено около 170 точек с повышенным содержанием меди и более 20 точек рудопроявлсиий никеля Кроме существенно медных проявлений с содержанием золота, серебра. цинка, молибдена и других металлов известны медно-полиметаллические проявления с золотом и серебром, медно-никелевые с кобаиыхш и медно-молибденовые |4).
В южной части Срединного Камчатского хребта в 1956 г. открыта Кирганнкскан меднорудная зона. П 1958 г. выявлено однотипное с Кирганикским Шаромскос рудогтроявлснис В пределах юго-чапал ной части С редин но Камчатского выступа располагаются Дукукскос и Ку-валорожскос мсдно-никслевые рудопроявлення. Высокую оценку получили также рудопроявле-ния па участках Северный и Аннабергнтова Щель. В нейтральной часі и Камчатки отмечены линзовые минерализованные участки с повышеннычт содержанием меди и никеля но р. Левая Кать и ручью Темный в бассейне р Кимнтина. В восточной части Камчатки мсдно-никслсвыс рулопро-явления представлены Кроиоцкой группой. В Охотско-Чукотском вулканическом поясе медная минерализация прослежена в верховье р. Ус и бассейне р. Тыкляваям, на острове Карагинском в бассейне р. Маркеловая. На территории Курильских островов известны полиметаллические месторождения Валентиновское и Докучасвское и рудопроявлення Филатовское (о. Кунашир), Чис-торечснскос (о. Итуруп) и др. На Южно-Курильских <істровах проводились поисково-опробоватсльские работы на золото-серебряное и чтедно-полимсталличсское оруденения.
Текстура руд может быть вкрапленной. прожилково-вкрапленной, гнездовой, в различной степени окисленной и выщелоченной с поверхности. По минеральному составу руды делятся на пирит-халькопиритовыс, халькопнрнт-пирротиновые, магнетит-халькониришвые. реже вегре-чактгея малахит и азурит. Содержание рудных элементов колеблется в следующих пределах: Си - от 0,10 до 4,66%; N і - от 0,1 до 7,55%; Мо - до 0,2%; Со - до 0,23%.
Другими важными компонентами сулЦ'ИДНЫХ мед но никелевых руд лвляктгея платина и платиноиды, а также кобальт, основная часть которого связана с пентландитом. Содержание его пропорционально содержанию никеля и составляет 3 4% последнего. Для подготовки руды к переработке ее необходимо ишельчиїь. Задачей згой операции является полное или частичное раскрытие рудосодержащих минералов. Операции дробления, и особенно тонкого измельчения, являются энергоемкими, и расходы на них составляют значительную долго энергозатрат (от 40 до 60%), так как затраты энергии при размоле руды обратно пропорциональны кубу радиуса получаемых частиц 15]. Кроме того, остро встает вопрос улавливания сверхтонких частиц (6).
В большинстве случаев іранигапнонньїе процессы обогащения мннератыюго сырья являются подгоіовиїельньїми. Совершенствование и интенсификация іравитациониьіх методов разделения приобретают все большую роль. Предварительное оценочное обоїашение медно-никелевых руд Хим-Кирганикской рудной зоны с содержанием меди (до 0,76%), никеля (2,5%) меіодочг двухсгади-
алыюй коллективной флотации с доизилеченнем иирротинового концентрата из хвостов коллективной флотации показывает, что в промпродукт н;игг более 40% руды с содержанием 2,07% меди и 6.58% никеля, а в хвосты - до 56% руд с содержанием 0,03% меди и 0,23% никеля |7|. Однако необходимо отмстить, что работа проводилась с рудой, измельченной до-0,074 мм.
Целью настоящей работы явилось выяснение возможности использования техногенной или природной смеси кислот для процессов выщелачивания при переработке наиболее перспективных видов полиметалл и ческогч> сырья Камчатки — медно-никелевых руд.
Руды исследованных медно-никелевых месторождений по своему минералогическому составу характеризуются разнообразием минеральных форм, тонким взаимным прорастанием минералов, а также наличием нескольких кристаллических модификаций одного и того же минерала.
В пашей работе были использованы образцы медно-никелевых с кобальтом руд трех наиболее характерных и перспективных (в плане разработки) для Камчатско-Курильского региона ме сторождсний.
В образце /*> 1 руды вкрапленные, прожилково вкрапленные. Богатые ру ды составляют 35-40% всей массы породы Главные ру дные минералы - это халькопирит, пирротин, пснтландиі, пирит, минералы группы виолариіа, содержащие N1 (4.66%), Со (0.13%), Си (0.62%). /п (0.003%). В образце № 2 рудная минерализация представлена вкрапленниками и прожилками сульфидом никеля. меди и железа: N і - 1,45%; Со - 0.122%: Си - 0,35%, 7п - 0,007%.
Для анализа нродукіииньїх растворов использовался рентгено-флуоресцентный с иск трап, ный анализ [10]. Спекірьі снимались на сканирующем кристалл-дифракциоином спектрометре «Сиекгроскан» с рентгеновской трубкой БС-1 с Мо-анодом. В качестве аналитических были иы-браны линии КіК,а (I 655,0 мА), СиКа (1 540,0 мА), 7.пКа (1 435,0 мА).
Известно, что при использовании дая подземного выщелачивания серной кислоты растворы се, взаимодействуя с рудоносными породами, обогащаются не только полезными компонентами, но и элементами, входящими в состав породообразующих минералов, среди которых наибольшее значение имеют N3, К, Са, Ма, АІ. Ре. принадлежащие к числу самых распространенных петрогенных элементов [И, 12, 14. 151.
Для определения оптимальных концентраций кислот нами была проведена серия экспериментов в статических условиях. Исследовались растворы серной кислоты в концентрациях 10. 15, 20. 30. 40 г/л; соляной кислоты в концентрациях 10,20, 30, 40, 50 г/л. Навеску руды с фракцией
0.4 0.25 мм и массой 5 г заливали 100 мл раствора. Пробы отбирали по I мл и анализировали рентгено-флуоресцентным методом. Опгимальными концешраиинми для П^О_ и НС1 явилась концентрация 20 г/л. В последующем смесь кислот Н^Од и НСІ в кониенгранних но 20 г/л использована дня процессов выщелачивания в динамических условиях. Эксперименты проводились на установке, показанной на рис. I.
Реагент, представляющий собой инди вндуальные кислот ы или их смесь, из сосуда / через соединительную трубку подавался в фильтрационную колонну 2. С помощью зажимов ■/, 5 регулировалась скорость фильтрации Она составляла 0,1-0,2 мл/мин. Продуктивный раствор поступал в приемник 3. В качестве приемника использовалась мерная колба, обьем которой варьиро вален в зависимост и от условий проведения опытов. Процесс взаимодействия сульфидных руд с растворами кислот осложняется выделением газообразного сероводород, и и некоторых случаях - и водорода, поэтому испытания проводили фильтрацией снизу нверх, что обеспечивало выход газооб разных продукти через газоо I водную трубку 6 в барбатер 7, где происходило поглощение сероводорода.
Результаты представлены на графике (рис. 2). Анализ результатов покатывает.
Рис. / Слу мл мбор\іщорчг/й угтаноеки еідя ігроведвчим испытаний п динамических уежжиях / сосут) с реагентом. 2 - фи^ьмриционная колонка с материала* 3 приемник (мерная каэба/.
4. 5 регулировочные пинты 6 ,'лю(мптк)чаи тру/йеа. 7- (кцтатср
что массовая долм меди в продуктивном растворе на веем продолжении эксперимента остается практически неизменой и составляет 0,5—4,5)10'
Рис 2. Выщеяачтание медио^ткеяеной руды растворам кампчекса кислот и динамических ухлоаинх:
П Си, С/Си) п /О ], О гп, С(2п) -п - 10 А - М, С/М) - п 10 О 1-е. СУГе) п - Ю‘
Массовая доля цинка в первых порииях продуктивного раствора увеличивается, достигает максимального значения, равного 3.78 • 10 •%, и резко падает. Массовая доля никеля сначала резко возрастает до 0.43%, затем монотонно уменьшается до 0.095%. Интересным оказалось поведение железа: его концентрация сначала несколько возрастает, затем остается почти на одном уровне и в десятой пробе продуктивного раствора начинает нарастать.
Выводы
Проведен анализ месторождении нолимеполлическою сырья Курило-Камчаккого региона.
Проведен анализ природных и техногенных раствором для ведения Процессов выщелачивания минерального сырья.
Изготовлена :нссперимснтальная установка для ведения гидромегаллуртчоских процессов переработки минерального еырья.
Получеиные результаты показывают перспективность использования техногенных и концентрированных конденсатов высокотемпературных теплоносителей дня ведения процессов выщелачивания при переработке медно-никелевых руд.
Полученные нролукшвные растворы имени высокое содержание полезных компонентов (граммы и десятки г/л) и могут бьпъ переработаны в целевые продукт известными способами [13).
Анализ результатов экспериментальных исследований позволил определить огтгимальные ахи-ношения компонентов кислотного состава выщелачивающего раствора (возможно, в агитационном режиме), чю необходимо для составления технико-экономического обоснования, а также выяснения влияния солевой составляющей.
Литература
1. Состояние и перспективы мирового и внутреннею рынков цветных, редких и благородных металлов: Информационно-аналитический обзор. - М.: И11ФОМСТГПО. 2002. Выи 5: Никель
2. Трухин Ю.П., Степанов НИ., Шу'ва.тн Р.А. Ртугь в современном гидротермальном про-цеесс. - М.: Наука, 1986. - 200 с.
3. Наким НА., Кирсанов И.Т., Кирсанова Т.П. Термальные ноля и горячие источники Муг-новского вулканического района // Гидротермальные системы и термальные ноля Камчатки. Владивосток: Дальнаука, 1976. - С. 85.
4. Геоло!ическая изученность СССР. Т. 21: РС ФС Р. Камчатская область и Курильские острова Сахалинской области. Период 1976-1980. - Вып. 1, 2. - М.: Недра. 1993 С, 214,
5. Мастеницкий НИ. ЧугаевЛ.В. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия. 1972.-368 с.
6. Латкин А.С. Научные и технологические основы повышения эффективности переработки дисперсною минерального сырья на базе вихревых аппаратов: Дне. ... докг. техн, наук Ха баровск, 1995,-386 с.
7. Отчет «Камчатгеологии» по поисково-оценочным работам в пределах северо-западной части Хнм-Кнргаликской рудной зоны (Шанучское рудное паю), проведенным в 1977-1979 п . в с. Мильково Камчатской области. Т. 2. - 1979. - 40 с.
8. Способ концентрирования ценных компонентов из жидкости и устройство для его осуществления. А. с. СССР X? 1,692 196 от 15.07.1991 г. / IO.il Трухни. А.С. Латкин к др.; МКИ Е 21 В 4/26,13 01 О 9/04.
9. Грабовников В.А. Геоггехнологичеекис исследования при разведке металлов. - М.: Недра,
1983. 120 с.
10. Бахтиаров А.В. Рентт сноспектральный флуоресцентный анализ в геологии и геохимии. -.П.: Химия, 1985.- 144 с.
\\,Бахуров В.Г., Руднева НК. Химическая добыча полезных ископаемых. М.: Химия. 1972.- 134 с.
12.Латкин А.С., Белова Т.П. О применении техногенных и природных растворов дли реализации Iидромпаллуртичсских процессов //Физико-техн. пробл. разраб. полезных ископаемых. -1998.-Х® 2.-С. 104-109.
13. Мухлеим И.11. Авербух АЯ., Кузнецов В.Л. Общая химическая технология. М.: Высш. шк., 1984. 386 с.
14.Белова Т.П., Латкин А.С. Интенсификация переработки минерального сырья на основе разрушения силикатных каркасов химическими методами И Рациональное освоение месторождений полезных ископаемых Дальнего Востока. Владивосток: Д&льнаука. 1997. С. 114-119.
15. Латкин А.С.. Бежит Т.Н. Перершхлка нолимегаллического сырья техногенными и природными распюрами // Тр. междунар. сонет. «Экологические проблемы и новые гехношмии комплексной переработки минеральною сырья (Ппаксинские *пгния)>». - Чита: ЧнгГТУ, 2002. - Ч. 2. - С. 111-117.
