Создание источника тока на основе выщелачиваемого сырья для интенсификации процесса его переработки Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

© Ф.Ф. Борисков, 2003

YAK 622.775

Ф.Ф. Борисков

СОЗААНИЕ ИСТОЧНИКА ТОКА НА ОСНОВЕ ВЫЩЕЛАЧИВАЕМОГО СЫРЬЯ АЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ*

Уменьшение содержания

ценных компонентов в рудах [1] и вовлечение в переработку их разновидностей и отходов производства со сложными для обогащения текстурноструктурными особенностями (глинистые, окисленные, тонкозернистые, шлаки с включениями стекла и др.) компенсируются разработкой и внедрением в производство новых методов переработки минерального сырья.

Положительный опыт работы установки кучного выщелачивания тонкодисперсного золота из окисленных руд Майского месторождения (Хакасия) обусловил распространение этой технологии в золотодобывающей промышленности России [2,3]. Гидрометаллургическая переработка других видов сырья, например, медьсодержащего, развивается медленно, что сдерживает расширение минерально-сырьевой базы нашей страны. По этой причине не осваиваются природные и техногенные месторождения, в которых концентрация меди выше, чем в кондиционных рудах. Например, забалансовая глинистая руда месторождения Бакр-Узяк (Башкирия) содержит 1,87 % меди и до 2 г/т золота, а шла-мы нейтрализации рудничных вод - 0,8-1,5 % меди и 1,8-5,6 % цинка. На территории Свердловской области существует 10 шламохранилищ. Только на Леви-хинском руднике сосредоточено 2,4 млн. м шламов [4]. Руда месторождения Бакр-Узяк и шламы нейтрализации рудничных вод являются невостребованным минеральным сырьем, так как традиционными методами обогащения не удается получить из них

концентратов требуемого качества. Для разработки технологии освоения «упорных» забалансовых руд, шламов нейтрализации рудничных вод и пиритных хвостов были использованы гидрометаллургические способы.

Ускорение гидрометаллургической переработки материалов достигается различными воздействиями на сырье: нагреванием для повышения скорости химических реакций, применением электрического тока для реализации электрохимического механизма растворения компонентов, жизнедеятельностью микроорганизмов и др. Новый метод интенсификации выщелачивания с использованием электрохимического механизма растворения металлов из различных материалов основан на использовании электродных потенциалов.

Потенциал ф (в В), например, медного электрода в растворе соли меди определяется по формуле Нернста:

Ф = ф0 + 1д а • 0,058 / л, (1)

где фо-стандартный потенциал, а активная концентрация, л-валентность иона.

В соответствии с (1) источник тока создается размещением электродов в перерабатываемом сырье в точках с разной концентрацией ионов в его жидкой фазе. Наибольшая разница в содержании ионов около электродов достигается при расположении одного из них в зоне орошения сырья, а другого - на выходе из него продуктивного раствора, обогащенного растворенными компонентами. Разность в концентрациях ионов около электродов приводит к появлению на них разных по величине потен-

циалов ф! и ф2. Циркуляция тока в системе: «1-й электрод - проводник - 2-й электрод - выщелачиваемое сырье - 1-й электрод (исходная точка)» обеспечивается ЭДС (ф1 - ф2) при соединении электродов проводником.

Источник тока, созданный таким образом, состоит из выщелачиваемого сырья и помещенных в него электродов (не менее двух). Потенциалы появляются на электродах даже в том случае, когда они находятся в растворе, который не содержит ионы материала электрода. Например, потенциал электрода из графита в молярном растворе ИаС1 равен + 0,6 В. Следовательно, интенсификацию процесса выщелачивания сырья электроэнергией, вырабатываемой за его счет, можно проводить с использованием любых электродных материалов в том числе и устойчивых в растворах кислот, щелочей и солей, в которых эти вещества диссоциируют на ионы.

Интенсификация выщелачивания минерального сырья предложенным методом проводились 5 % раствором серной кислоты. Система «электроды - сырье» работала в режиме короткого замыкания электродов (сопротивление Я ^ 0) и через резистор с образованием внешней цепи «1-й электрод - проводник - резистор - проводник - 2-й электрод» с целью определения влияния величины Я на данный процесс. В контрольных опытах циркуляция тока через сырье отсутствовала, так как электрическая цепь создаваемых источников тока была разомкнута (Я^ <»).

В табл. 1, 2, 3 приведены результаты физического моделирования выщелачивания различных видов минерального сырья с использованием разрабатываемого метода в различных вариантах.

Результаты, полученные при выщелачивании шламов, показывают, что наибольший прирост извлечения меди в раствор (12,5 %) достигается при коротком замыкании электродов проводником, когда сопротивление внешней цепи источника тока имеет минимальное значение.

"Материалы к докладу и публикации подготовлены при поддержке гранта РФФИ, проект № 01-05-96434

Таблица 1

ПЕРКОЛЯиИОННОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ШЛАМОВ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ РУАНИЧНЫХ ВОА ШАХТЫ «ЦЕНТРАЛЬНАЯ» (Г. КАРАБАШ)

Опыт Извлечение меди в раствор за 3 дня, %

Я^ да (цепь разомкнута) 83,3

Я^ 0 (цепь короткозамкнута) 95,8

Я = 148 Ом 93,4

Таблица 2

ПЕРКОЛЯНИОННОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ МЕЛИ ИЗ РУАЫ МЕСТОРОЖАЕНИЯ БАКР-УЗЯК

Опыт Концентрация меди Извлечение меди за 50 дней, %

Продуктивный раствор, г/л Хвосты выщелачивания, % Продуктивный раствор Хвосты выщелачивания, %

Я— да 5,90 0,137 90,16 9,84

Я = 100 Ом 6,51 0,124 91,3 8,7

Таблица 3

КУЧНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ПИРИТНЫХ ХВОСТОВ САФЬЯНОВСКОГО МЕСТОРОЖАЕНИЯ

Опыт Концентрация в растворе, мг/л Извлечение в раствор за 50 дней, %

Медь Цинк Медь Цинк

Я —— да 520 1700 47,83 32,14

Я— 0 690 2370 53,23 44,81

Переработка «упорных» медных руд месторождения Бакр-Узяк гидрометаллургией, как показывают результаты физического моделирования в лабораторных масштабах, является в настоящее время наиболее перспективным направлением в освоении данного минерального сырья. Технико-экономические

показатели выщелачивания руд (извлечение меди в продуктивный раствор и концентрация металла в растворе) могут быть повышены при переработке руд в штабелях или перколяцией в чанах при интенсификации процесса растворения меди разрабатываемым методом. После извлечения меди из руды можно присту-

пить к выщелачиванию из нее золота, например цианидным методом. При любом способе переработки руд месторождения Бакр-Узяк (кучное, чановое и др.) инфраструктура, созданная для проведения первой операции, может быть использована для проведении второй (извлечение золота), что значительно повысит рентабельность их переработки. Обезмеженные и обеззо-лоченные глинистые хвосты обогащения могут стать основой шихты для производства цемента. При положительном решении этого вопроса данная руда может быть полностью переработана без выбросов отходов в окружающую среду, т.е. кроме высокой степени комплексности использования сырья, предложенная технология переходит в разряд экологически безопасных.

Переработка пиритных хвостов методом кучного выщелачивания с циркуляцией тока, вырабатываемого этим сырьем, повышает извлечение металлов в раствор: меди на 5,40; цинка на 12,67 % и качество раствора с 520 до 690 г/л по меди и с 1700 до 2370 г/л по цинку. В этих условиях, как отмечалось выше, реализуется дополнительно

электрохимический механизм растворения компонентов сырья без расхода электроэнергии на осуществление данного процесса из ее обычных источников.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ЧантурияВ.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России // Обогащение руд. -2000. - № 6. - С. 3-8.

2. Борисков Ф.Ф. Кучное выщелачивание золота в России // Изв. вузов. Горный журнал. - 1997. - № 11-12. -С. 193-198.

3. Хайретдинов И.А., Меньшиков В.Г. Кучное выщелачивание золота Муртыкты // Изв. вузов. Горный журнал. - 1997. - № 5-6. - С. 142-143.

4. Петровская Н.И. Утилизация шламов станций нейтрализации рудничных вод медьдобывающих предприятий на основе брикетирования // Информационно-издательский центр Уральской государственной горно-геологической академии. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Екатеринбург. - 2002. - С. 3

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Борисков Ф.Ф. - Институт горного дела УрО РАН.

«НЕДЕЛЯ Г0РНЯКЛ-2003» СЕМИНАР № 19

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

БОРИСКОВ

G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB8_03

C:YUsersYТаняYAppDataYRoammgYMicшsoftYШаблоныYNormaLdotm

Гор

сотрі

30.06.2003 10:32:00 7

30.06.2003 10:39:00 Гитис Л.Х.

16 мин.

09.11.2008 0:34:00 3

1 203 (прибл.)

6 858 (прибл.)