CC BY
43
© А.В. Киореску, 2015
УЛК 66.061.34 + 579.66 А.В. Киореску
СПОСОБЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Проведен анализ ранее опубликованных исследований, который позволил установить, что применение технологии микроволнового облучения минерального сырья повышает эффективность процессов выщелачивания из него ценных компонентов. Это способствует сокращению потребляемой энергии и времени, необходимого на переработку руды. Однако результаты работ указывают на необходимость проведения дополнительных исследований, целью которых будет определение оптимального режима микроволновой обработки для каждого конкретного вида минерала, руды, горной породы. Ключевые слова: Микроволновая энергия, интенсификация, выщелачивание, бактериально-химическое выщелачивание (БХВ), извлечение металлов.
Гидрометаллургические методы извлечения металлов из минерального сырья являются наиболее привлекательными, по сравнению с традиционными пирометаллургическими методами переработки. Преимущества гидрометаллургических методов заключаются в меньших затратах потребляемой электроэнергии, в высокой экологической безопасности, в простоте эксплуатации, и в возможности применения к низкосортным рудам, которые не могут быть обработаны с помощью традиционных методов. Однако гидрометаллургические методы имеют недостатки, связанные с низкой степенью извлечения ценных компонентов и высокой продолжительностью процесса [1].
В процессе переработки минерального сырья около 70 % энергии расходуется на дробление и измельчение руды. При этом КПД процесса механического измельчения составляет лишь 2 %, остальная энергия рассеивается в виде диссипативных потерь (энергия теплоты, звука, колебаний окружающей среды). Для снижения этих потерь традиционные способы дробления и измельчения в щековых, конусных дробилках и шаровых мельницах должны быть дополнены методами селективной дезинтеграции и вскрытием тонкодисперсного минерального сырья [2].
В связи с данной проблемой в нашей стране и за рубежом проводились широкие исследования по использованию микроволновой энергии с целью интенсификации процессов выщелачивания ценных компонентов из руды.
Исследования воздействия микроволнового излучения на процессы извлечения металлов из минерального сырья
Первая попытка использовать микроволновую энергию с целью интенсификации извлечения металла из руды проводилось Кгиеэ1 и РгаЬш в 1982 году [3]. Образец халькопирита массой 120 г с концентрацией меди 1,6 % помещали в раствор концентрированной серной кислоты. Смесь облучали в течение 10 минут микроволновым излучением мощностью 600 Вт и частотой 2,45 ГГц. Процент извлечения меди составил 86 %.
Ша1к1ешю2 др. [4] подвергали микроволновой обработке образец халькопирита, содержащий 24 % меди. Облучение проводили в микроволновой печи с мощностью 1кВт, частотой 2,45 ГГц. Через 10 минут при температуре 224°С извлечение меди составило 30 %. Извлечение из того же образца при температуре 255°С составило всего 20 %. Результаты других исследований представлены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты исследования влияния микроволнового излучения на степень извлечения меди
Автор Параметры облучения Используемый материал т, °с Время выщелачивания, мин Извлечение
Turkmen Y. [5] 800Вт; 2,45 ГГц Халькопирит (Си 16,93 %) 106 480 95,03 %
Hwang и др.[6] 4 кВт; 2,45ГГц Халькоцит (Си 47,7 %) 200г. 135 60 100 %
Lovars и др.[7] 300Вт; 2,45ГГц Халькопирит (Си 16,2 %) 30г. 100 100 37 % (о.у. 30 %)
Al- Harahsheh М. [8] 300Вт, 2.45ГГц Халькопирит (Си 33,5 %) <38 ^ш 90 180 17 % (о.у. 14 %)
Примечание: о.у. - обычные условия.
Рис. 2. Эффект микроволнового облучения на степень извлечения цинка в процессе БХВ. МИ-микроволновое излучение [11]
Результаты множества работ свидетельствуют о повышении интенсивности извлечения золота [9], никеля и кобальта [10], и других стратегически важных металлов после обработки микроволновым излучением.
Микроволновое излучение в процессе бактериально-химического выщелачивания
Результаты исследования, проведенного ОУэашЫ и др. [11] указывают на перспективность применения предварительной микроволной обработки для повышения степени извлечения металлов из сульфидсодержащих руд в процессе БХВ (рис.1). Авторы провели биохимические и электрохомические исследования биовыщелачивания цинка из сульфидсодержащей руды, обработанной микроволновым излучением, и контрольных необ-лученных образцов. Облучение проводили в микроволновой печи мощностью 1100 Вт и частотой 250 ГГц. БХВ проводили с применением смешанной бактериальной культуры, включающей АсЮИюЬасШиБ ¡еттоохСапз, АсСНЬюЬасШиз Шоох'Сапз и ЪерОр'тИит £еггоохИат. Концентрацию извлеченных металлов анализировали методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Оставшиеся в породе элементы определяли анализом 1СР, который показал снижение концентрации серы на поверхности минерала после воздействия на него микроволнового излучения, что может быть результатом ее окисления до ЭО2. Снижение количества свободной серы на поверхности образца может способствовать понижению степени тормозящего эффекта на процесс биологического окисления руды. Извлечение цинка из обработанного образца к 18-ым суткам составляло 92,4 %, что значительно выше извлечения за аналогичный период из необлученной породы, составляющего 84,3 %.
Сутки
Заключение
В ходе работы было выявлено, что микроволновая технология в перерабатывающей промышленности обеспечивает максимальное извлечение металлов из руды. Повышенная степень извлечения ценных компонентов способствует значительному уменьшению времени переработки сырья и, как следствие, уменьшению потребляемой энергии, что положительно сказывается на экономической составляющей производства и на состоянии окружающей среды.
Недостатки данного способа интенсификации процесса выщелачивания состоят в сложности точного определения оптимальной продолжительности и мощности воздействия на выщелачиваемый образец. Результаты исследований указывают на необходимость подбора оптимального режима микроволновой обработки для каждого конкретного вида минерала, руды, горной породы.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Трухин Ю.П., Левенец О.О. Трехстадийная технология биовыщелачивания сульфидной кобальт-медно-никелевой руды //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2011. - №. 10.
2. Бунин И.Ж. Теоретические основы воздействия наносекундных электромагнитных импульсов на процессы дезинтеграции и вскрытия тонкодисперсных минеральных комплексов и извлечения благородных металлов из руд. Дисс. канд. технич. наук. - М.: ИПКОН РАН. - 2009.
3. Kruesi, P.R., Frahm, V.H., 1982. Process for the recovery of copper from its ores. US Patent 4324582.
4. Walkiewicz, J.W., Kazonich, G., McGill, S.L., 1988. Microwave heating characteristics of selected minerals and compounds. Minerals and Metallurgical Processing 5 (1), 39- 42.
5. Turkmen Y., Kaya E. Leaching of Chalcopyrite Concentrate in Sulphuric Acid with the Aid of Mechanical Activation and Microwave Energy //Asian Journal of Chemistry. - 2010. - Т. 22. - №. 10. - C. 8107.
6. Hwang J.Y. et al. Oxygenated leaching of copper sulfide mineral under microwave-hydrothermal conditions //Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. - 2002. - Т. 1. - C. 111-119.
7. Lovas M. et al. Intensification of magnetic separation and leaching of Cu-ores by microwave radiation //Separation and Purification Technology. - 2003. -Т. 31. - №. 3. - C. 291-299
8. Al-Harahsheh M. et al. The influence of microwaves on the leaching kinetics of chalcopyrite //Minerals engineering. - 2005. - Т. 18. - №. 13. - C. 12591268.
9. Nanthakumar, B., C.A. Pickles, and S. Kelebek. Microwave pretreatment of a double refractory gold ore. Minerals Engineering, 2007. 20(11): p. 1109-
10. Pinto I. S. S., Soares H. M. V. M. Microwave-assisted selective leaching of nickel from spent hydrodesulphurization catalyst: a comparative study between sulphuric and organic acids //Hydrometallurgy. - 2013. - T. 140. - C. 20-27.
11. Olubambi P.A. Influence of microwave pretreatment on the bioleaching behaviour of low-grade complex sulphide ores //Hydrometallurgy. - 2009. - T. 95. - №. 1. - C. 159-165. EES
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Киореску Александр Вадимович - аспирант, младший научный сотрудник, шд1:с@к5спе1:.ги, Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук.
UDC 66.061.34 + 579.66
INTENSIFICATION OF LEACHING BY METHODS USING MICROWAVES
Kioresku A.V., PhD student, junior scientist, [email protected], Research Geotech-nological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia.
The analysis of previously published studies, which revealed that the use of microwave irradiation technology of mineral raw materials increases the efficiency of valuable components leaching from it, was carried out. It helps to reduce energy consumption and the time required to process the ore. However, the results of studies point to the need for additional research, the purpose of which will determine the optimal mode of microwave treatment for each type of mineral ore rock.
Key words: microwave energy, intensification, leaching, bioleaching, metal extraction. REFERENCES
1. Trukhin Yu., Levenec O.O. Trekhstadijnaya tekhnologiya biovyshchelachivaniya sulfidnoj kobalt-medno-nikelevoj rudy (Three-stage technology of bioleaching of sulphide cobalt-copper-Nickel ores) //Gornyj informacionno-analiticheskij byulleten (nauchno-tekhnicheskij zhurnal) 2011. No. 10.
2. Bunin I. Zh. Teoreticheskie osnovy vozdejstviya nanosekundnyh elektromagnitnyh impulsov na processy dezintegracii i vskrytiya tonkodispersnyh mineralnyh kompleksov i izvlecheniya blagorodnyh metallov iz rud (Theoretical fundamentals of the effects of nanosecond electromagnetic pulses in processes of disintegration and exposure of finely dispersed mineral complexes and recovery of noble metals from ores). Diss. Kand. Tekhnich. Nauk. Moscow: IPKON RAN. 2009.
1119.
