CC BY
41
Содержание кремния в различных шламах и их растворимых фракций
Содержание, % масс Анализируемый материал
Красный шлам Коричневый шлам Растворимые в ацетонитриле фракции Остаточный шлам Растворимые в 10% HCl фракции остаточного шлама Конечный шлам
Кремний 10,1 9,0 - 35,0 0,2 45,0
Алюминий 13,0 6,0 - 8,0 7,0 0,5
Титан 4,8 3,0 - 1,0 3,5 0,4
По данным экспериментов кремний концентрируется в конечном шламе, после обработки ацетонитри-лом и соляной кислотой содержание кремния составляет 45%. Таким образом, конечный шлам представляет собой практически чистый кремнезем с небольшой примесью оксидов алюминия и титана. Эти оксиды по существу нацело отмываются из кремнезёмного порошка 10%-ной соляной кислотой.
Результаты выполненных исследований показали возможность извлечения из техногенного отхода производства глинозема дополнительного сырьевого продукта - кремнезёмного порошка, используемого в современном производстве продукта.
Трудно найти область деятельности, в которой не использовались бы кремнийсодержащие материалы. Порошки кремнезема имеют перспективы промышленного использования в электронной и химической промышленности, для производства оптики, в производстве строительных материалов (песок, бетон, тепло- и звукоизолирующие материалы), катализаторов,
ферментов, сорбентов, наполнителей для лакокрасочных и резиновых изделий («белая сажа»), в качестве минерального наполнителя.
Выводы:
1. С помощью электронной микроскопии установлено формирование основных структурных составляющих кремнезёма на стадиях золь-гель превращения.
2. Выявлено, что аэросил представляет собой изотропное высокодисперсное вещество, первичные его частицы имеют размер ~10 нм и форму близкую к сферической, что свидетельствует об аморфной форме данного кремнезёма.
3. Установлено, что наноразмерные частицы вступают в процесс коагуляции, приводящий к коллоидным агрегатам, глобулам размером 100-200 нм и беспористым крупным агрегатам, связанным между собой через рыхлые или уплотненные мостики.
4. По данным атомно-эмиссионной спектроскопии содержание кремния в чистом кремнеземе (ЭЮ2) составляет 45%.
Библиографический список
1. Айлер Р.К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов: учеб. для вузов. М.: Литература, 1959. 187 с.
2. Лазарев А.Н. Колебательные спектры и строение силикатов: учеб. для вузов. Л.: Наука, 1968. 140 с.
3. Литтл Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул: учеб. для вузов. М.: Мир, 1969. 216 с.
4. Ни Л.П., Халяпина О.Б. Физико-химические свойства сы-
рья и продуктов глиноземного производства: учеб. для вузов. Алма-Ата: Наука, 1978. 250 с.
5. Толстокулакова А.В. Избирательное хлорирование оксидов железа красных шламов тетрахлорсиланом // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2007. Т.2, №1. С.34-36.
6. http://www.rusal.ru
УДК 669.214+669.224, 669.293/294
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ © А.И. Карпухин1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведен анализ перспектив развития металлургии благородных и редких металлов в Иркутской области. С учетом наличия уникальной сырьевой базы, научно-технических разработок и подготовленных инженерных и научных кадров Иркутский регион имеет идеальные условия для создания и развития металлургических предприятий благородных и редких металлов. Представлена экономическая и технологическая целесообразность создания в области Иркутского аффинажного завода по получению чистых благородных металлов (золота и серебра) и Иркутского металлургического завода редких металлов (тантала и ниобия). Ил. 1. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: регион; металлургия; благородные и редкие металлы; сырьё; технологии переработки; аффинаж; экстракция.
1Карпухин Анатолий Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры металлургии цветных металлов, тел.: 89149451407, e-mail: a_karpuhin46@list.ru
Karpukhin Anatoly, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Non-Ferrous Metallurgy, tel.: 89149451407, e-mail: a_karpuhin46@list.ru
NON-FERROUS METALLURGY DEVELOPMENT PROSPECTS IN IRKUTSK REGION A.I. Karpukhin
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The development prospects of the metallurgy of precious and rare metals in the Irkutsk region are analyzed. Owing to the presence of the unique resource base, scientific and technical developments as well as trained engineers and scientists the Irkutsk region has ideal conditions for the creation and development of metallurgical enterprises for precious and rare metals processing. The article shows the economic and technological feasibility of constructing the Irkutsk refinery for producing pure precious metals (gold and silver) and the Irkutsk metallurgical plant of rare metals (tantalum and niobium) in the region.
1 figure. 2 table. 4 sources.
Key words: region; metallurgy; precious and rare metals; raw materials; processing technologies; refining; extraction.
Уровень экономики высокоразвитых стран в значительной степени определяется уровнем развития черной и цветной металлургии. Развитие и совершенствование предприятий цветной металлургии происходит при совокупности трех основных условий:
- наличие сырьевой базы и трудовых ресурсов;
- наличие эффективной технологии переработки;
- наличие и подготовка высококвалифицированных инженерных и научных кадров.
В этом отношении Иркутская область имеет идеальные условия для перспективного развития металлургии благородных и редких металлов. Наш регион располагает уникальной сырьевой базой цветных металлов, инженерными и трудовыми ресурсами, в Иркутске разработаны эффективные металлургические технологии получения чистых металлов.
Более ста лет Иркутская область является крупным поставщиком золотосодержащего сырья. В табл.1 представлены объемы добычи золота основными золотодобывающими регионами России за последние шесть лет.
Иркутский регион добывает 15-16 т золота в год (в 2012 г. - 19 т), что составляет почти 10% всей добычи России. В случае пуска и освоения уникального золотосодержащего месторождения «Сухой лог», Иркутская область сможет добывать более 50 т золота в год и стать одним из ведущих регионов золотодобычи в
России. С учетом изложенного становится очевидной необходимость организации аффинажного завода в Иркутске. В современных условиях регион должен поставлять на рынок не золотосодержащее сырьё, а чистые (аффинированные) металлы - золото и серебро.
Под руководством автора настоящей статьи разработана современная и эффективная кислотная технология аффинажа золота. Данная технология позволяет сократить капитальные затраты на создание завода практически в два раза за счет исключения использования (приобретения) оборотного золота. Кислотная технология впервые была внедрена в 1998 г. на Колымском аффинажном заводе вместо «классической» электролизной технологии, предложенной американскими коллегами. Схема кислотной технологии аффинажа представлена на рисунке. Применение данной технологии на Колымском аффинажном заводе позволило:
• сократить число операций в процессе аффинажа золота;
• исключить приобретение значительного количества необходимого для электролизной (проектной) технологии оборотного золота;
• получить богатые по содержанию золота и незначительные (менее 5% от исходного количества)
Ведущие золотодобывающие регионы РФ
Таблица 1
Регионы Добыча золота по годам, т
2007 2008 2009 2010 2011 2012
Красноярский край 32,2 33,5 33,8 36,0 39,6 44,0
Чукотский авт. округ 4,4 20,1 31,2 25,0 20,15 17,98
Амурская область 14,7 18,7 21,9 19,8 29,11 29,27
Якутия 18,9 18,9 18,6 18,6 21,22 21,22
Иркутская область 14,9 14,6 15,0 16,0 16,97 19,0
Магаданская область 14,9 13,9 13,7 15,4 15,25 14,66
Хабаровский край 14,8 16,2 14,7 15,2 12,48 13,03
Свердловская область 6,4 6,7 7,3 7,2 8,15 7,75
Республика Бурятия 6,8 6,2 6,6 6,0 6,5 5,99
Забайкальский край 6,3 5,7 5,5 5,5 6,29 6,77
Челябинская область 3,5 3,7 3,9 3,7 3,76 5,03
Камчатка 2,1 1,5 2,3 2,2 2,49 2,46
Республика Тыва 1,7 1,4 1,2 1,4 1,37 1,71
Другие регионы РФ 2,0 1,9 2,7 3,2 2,04 10,86
Всего добыча 144,8 163,9 178,3 175,2 185,3 200,0
технологические продукты незавершенного производства.
Более подробно кислотная технология аффинажа золота представлена в [1, 2].
С учетом выгодного географического положения Иркутска экономически оправдано перерабатывать на Иркутском аффинажном заводе (ИАЗ) золотосодержащие продукты, добываемые не только в Иркутской области, но и в близлежащих регионах (Республике Бурятия, Читинской области, Хабаровском крае).
Выполненные технико-экономические расчеты подтверждают экономическую целесообразность организации аффинажного производства в Иркутске производительностью 30 т золота в год, с перспективой увеличения до 60 т золота с учетом освоения месторождения «Сухой лог». Срок окупаемости капитальных вложений составит один год. Годовая прибыль (после погашения кредита) составит более 5 млн дол. А после освоения месторождения «Сухой лог» прибыль составит более 10 млн дол. Результаты
предварительных технико-экономических расчетов представлены в табл. 2.
Создание Иркутского аффинажного завода даст возможность:
• повысить эффективность использования золотосодержащих сырьевых ресурсов Байкальского региона;
• поставлять на рынок высокотехнологичную и ликвидную товарную продукцию из чистых благородных металлов;
• повысить эффективность работы ювелирных предприятий в Иркутском регионе;
• обеспечить в наш регион приток, а не отток высококвалифицированных инженерных кадров.
С учетом вышеизложенного представляется целесообразным рекомендовать администрации Иркутской области внести обязательное условие для победителя в конкурсе по разработке месторождения «Сухой лог» - создание аффинажного завода в Иркутске.
Шлиховое золото
Флюсы
Очистка в скруббере
шлак высокопробное ^ золото
1 * I
Приемная плавка
Сплав Доре
низкопробное золото
Накопление
Газ
С12
I Г
Плавка и грануляция
газы
Царская водка
Вода
гранулы
I I
Очистка в скруббере
газы
^ Хлорирование в расплаве ^
сплав золота (96-98%)
Выщелачивание, декантация фильтрация и промывка
Аи-раствор Ыа2БО3
Вода
НС1
ИГ
Осаждение золота, фильтрация и промывка
кек
Сушка
1
* г
хлоридныи
шлак _*
Плавка на отстои
серебряно-золотои хлоридныи
сплав шлак (вторичный)
1
На хлорирование или на грануляцию
раствор губчатое золото
* I
Очистка раствора СуШка от железа и цветных металлов в
две стадии Плавка
Ыа2СОз
1
Аффинированное золото
Восстановление серебра Шлак
Серебро Накопление техническое
Схема кислотной технологии аффинажа золота
Таблица 2
Основные технико-экономические показатели создания Иркутского аффинажного завода (ИАЗ)
Наименование Ед. изм. Ожидаемые результаты Примечание
Годовой объем товарной продукции: золота серебра кг 30000 Аффинированное
кг 3000 Аффинированное
Стоимость 1 г золота $ 35
Эксплуатационные затраты млн $ 1,25
Списочная численность чел. 61
Объём кредита млн $ 7,0
Капитальные вложения млн $ 5,9
Окупаемость год 1 Стоимость аффинажа до 1%
Срок реализации проекта год 1,5
Высокие достижения современной техники неразрывно связаны с развитием металлургии редких металлов. Особенно широкое применение находят тантал и ниобий. Сплавы с их добавкой обладают повышенными свойствами жаропрочности, хладостойко-сти, механической и химической прочности. Эти сверхсплавы и сами металлы широко применяют в аэрокосмической, атомной, авиационной, военной, электронной промышленности, химическом машиностроении, электротехнике и в других отраслях.
Для производства тантала и ниобия в России в настоящее время используют только лопаритовый концентрат Ловозерской горно-обогатительной компании (Кольский полуостров), причем производимое количество этих металлов незначительное. Для развития экономики России, отвечающей необходимым современным требованиям технического прогресса, требуется увеличить производство тантала и ниобия более чем в десять раз (не менее 2,5 тыс. тонн в год). Поэтому необходимо освоение новых месторождений.
Иркутская область располагает значительной сырьевой базой таких редких металлов, как тантал, ниобий, литий, бериллий. Более половины российских запасов ниобия, тантала и бериллия находятся в горах Восточного Саяна в уже разведанных месторождениях. Это уникальные танталитовые месторождения «Вишняковское» и «Гольцовое», которые по запасам входят в реестр Федеральных участков недр. Кроме того, есть перспективное по содержанию тантала ко-лумбит-танталитовое месторождение «Зашихинское». По запасам ниобия крупнейшим в стране является пирохлор-гатчеттолитовое месторождение «Белози-минское», которое находится в 130 км от г. Тулуна. Эти руды ценны еще тем, что содержат минерал апатит, являющийся основным сырьем для получения фосфорного удобрения, необходимого для сельского хозяйства Восточной Сибири и Дальнего Востока России.
По запасам тантала Россия занимает ведущее место в мире, уступая при этом по качеству руд основным производителям танталониобиевых концентратов. Для повышения извлечения тантала и ниобия в России разработаны комбинированные технологии, сочетающие обогатительные и химико-металлургические процессы. Рациональная глубина обогащения
определяется величиной показателя извлечения тан-талониобатов в грубые гравитационные или другие концентраты, которые в случаях, когда их доводка механическими методами затруднена или неэффективна, должны подвергаться химико-металлургической переработке с получением качественных химических танталониобиевых концентратов или гидроокисей этих металлов. Создание таких комбинированных схем позволяет существенно повысить эффективность использования рудного сырья и является резервом дополнительного выпуска дефицитного тантала и ниобия при сравнительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах.
Из известных химико-металлургических способов переработки некондиционных концентратов перспективными являются сернокислотные технологии, основанные на селективном разложении танталониобие-вых минералов с последующим выделением гидроокисей тантала и ниобия.
НИИПИ «ТОМС» (г. Иркутск) и ВИМС (г. Москва) разработали два варианта технологии обогащения руды месторождения «Вишняковское». А что касается химико-металлургической технологии - рекомендуется использовать разработанную в Иркутске сульфатно-экстракционную технологию, проверенную на практике в Читинской области. Более подробно экстракционная технология получения гидроокисей тантала и ниобия представлена в [3, 4].
Согласно предварительным технико-экономическим расчетам для организации химико-металлургического завода по переработке танталит-колумби-товых концентратов опытного участка «Рябиновый» (месторождение «Вишняковское») производительностью 40 т тантала и 10 т ниобия в год (с получением на первой стадии чистых оксидов тантала и ниобия) требуется 7,0 млн дол. Срок окупаемости 5 лет.
Последующее освоение технологии получения чистых металлов тантала и ниобия позволит повысить экономическую эффективность и высокую значимость Иркутского металлургического завода редких металлов как для Иркутской области, так и для России в целом.
Таким образом, Иркутская область располагает значительным промышленным потенциалом для развития металлургии благородных и редких металлов.
Библиографический список
1. Карпухин А.И., Медведева Л.А., Феоктистов С.А. и др. Пуск и освоение технологии аффинажа золота на Колымском аффинажном заводе // Цветные металлы. 1999. №10. С.21-23.
2. Карпухин А.И. Кислотно-солевой аффинаж золота и серебра: монография. Иркутск: ОАО «Иргиредмет», 2003 192 с.
3. Карпухин А.И., Ильина Г.И., Харлов В.Г. и др. Промышленные испытания и внедрение сульфатно-экстракционной технологии переработки бедных тантало-ниобиевых концентратов // Цветные металлы. 1986. № 11. С.54-56.
4. Карпухин А.И., Минеев Г.Г. Химико-металлургическая переработка тантало-ниобиевых концентратов: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 112 с.
УДК 622.7
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АДСОРБЦИИ КИСЛОРОДА СУЛЬФИДНЫМИ МИНЕРАЛАМИ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ РУДЫ
© А.А. Колодин1, В.В. Ёлшин2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Проведены исследования по процессу поглощения кислорода минеральными составляющими руды, в частности сульфидными, при измельчении. Измерялись такие параметры, как концентрация растворенного кислорода, температура, уровень рН, окислительно-восстановительный потенциал. Изначально среда подготавливалась максимально приближенной к реальному процессу измельчения: уровень рН 9-10.5, свободный доступ к кислороду, интенсивное перемешивание. На скорость адсорбции кислорода влияют состав минерала и степень измельчения, которая увеличивается по мере уменьшения крупности частиц. Наибольшей усвояемостью обладает фрсе-нопирит, наименьшей из представленных минералов - галенит. Тем не менее практически 100% растворенного кислорода поглощается минералом. Начало процесса восстановления кислорода также зависит от состава. Исследования показали, насколько сильно оказывают влияние сульфидные минералы на процесс поглощения кислорода при измельчении. Ил. 9. Табл. 1. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: измельчение; поглощение кислорода; сульфиды; уровень pH; окислительно -восстановительный потенциал; скорость поглощения кислорода.
STUDIES OF OXYGEN ADSORPTION BY GROUND ORE SULFIDE MINERALS A.A. Kolodin, V.V. Elshin
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The authors study oxygen adsorbtion by ore mineral components, in particular sulfide ones, under grinding. The following parameters have been measured: concentration of dissolved oxygen, temperature, pH level, and a redox potential. The medium was initially prepared to resemble as far as possible the real process of grinding: 9-10.5 pH level, free access to oxygen, intensive mixing. Oxygen adsorbtion rate is influenced by the mineral composition and reduction ratio, which increases with the decrease in the particle size. Arsenopyrite has the highest assimilability, while galenite has the lowest one of the examined minerals. However, almost 100% of dissolved oxygen is absorbed by minerals. The beginning of the process of oxygen reduction also depends on mineral composition and varies from 2.5 to 14 hours. The research has shown the extent of sulfide mineral effect on oxygen uptake under grinding. 9 figures. 1 table. 6 sources.
Key words: grinding; oxygen adsorbtion (uptake); sulfides; pH level; oxidation-reduction potential (redox potential); oxygen uptake rate.
Одним из наиболее распространенных способов извлечения золота из руд на сегодняшний день является цианистое выщелачивание. Процесс цианирования золотосодержащих руд протекает в присутствии и взаимодействии цианистого натрия (№С1М), воды и кислорода. В данном случае скорость растворения золота может зависеть от концентрации NaCN и кислорода.
Процессу выщелачивания, как правило, предшествует мокрое измельчение руды в мельнице самоизмельчения либо в шаровой мельнице. Очень часто для интенсификации процесса растворения золота совмещают два процесса - цианирование и измельчение. И как показывает практика, применение такого метода позволяет ускорить процесс цианирования в десятки раз [1, 2].
1Колодин Алексей Александрович, научный сотрудник НИЧ, тел.: 89149109806, e-mail: kolodin@istu.edu
Kolodin Aleksei, Scientific Worker of the Research department, tel.: 89149109806, e-mail: kolodin@istu.edu
2Ёлшин Виктор Владимирович, доктор технических наук, профессор, декан заочно-вечернего факультета, тел.: (3952)
405180, e-mail: dean_zvf@istu.edu
Elshin Victor, Doctor of technical sciences, Professor, Dean of the Correspondence and Extramural Faculty, tel.: (3952) 405180, email: dean_zvf@istu.edu
