CC BY
7Научная статья
УДК 669.015.2 + 669.223
doi:10.37614/2949-1215.2022.13.1.014
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБЕССВИНЦЕВАНИЯ ОБЖИГОВЫХ НИКЕЛЕВЫХ ПЫЛЕЙ АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА «КОЛЬСКАЯ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ»
Николай Викторович Ерошенко1, Наталья Станиславовна Арешина2, Александр Георгиевич Касиков3
1 Кольская горно-металлургическая компания, Мончегорск, Россия, EroshenkoNV@kolagmk.ru
23Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева
Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
2n.areshina@ksc.ru
3a.kasikov@ksc.ru
Аннотация
Рассмотрена проблема снижения потерь серебра при проведении обессвинцевания тонкой обжиговой пыли никелевого производства Кольской ГМК. Показано, что повышение степени извлечения серебра достигается путем использования в качестве сульфатсодержащих реагентов растворов сульфата натрия или очищенных от селена и теллура фильтратов водного выщелачивания пыли на стадии осаждения сульфата свинца. Это обеспечивает последующее разделение серебра и свинца сульфитным выщелачиванием и получение селективных концентратов. Ключевые слова:
обжиговая пыль, выщелачивание, свинец, серебро, селен, теллур
Original article
IMPROVEMENT OF THE DELEADING ROASTING NICKEL DUST TECHNOLOGY OF THE JOINT STOCK COMPANY "KOLA MINING AND METALLURGICAL COMPANY"
Nikolay V. Eroshenko1, Natalya S. Areshina2, Alexander G. Kasikov2
1Kola Mining and Metallurgical Company, EroshenkoNV@kolagmk.ru
2 3I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Apatity, Russia 2n.areshina@ksc.ru
3a.kasikov@ksc.ru
Abstract
The article deals with the problem of reducing the loss of silver during the deleading of fine kiln dust from the nickel production of the Kola MMC. It has been shown that an increase in the degree of silver recovery is achieved by using sodium sulfate solutions or filtrates of water leaching of dust purified from selenium and tellurium as sulfate-containing reagents at the stage of lead sulfate precipitation. This ensures the subsequent separation of silver and lead by sulfite leaching and the production of selective concentrates. Keywords:
roasting dust, leaching, lead, silver, selenium, tellurium
Промышленная установка по обессвинцеванию пылей от обжига никелевого концентрата в печах кипящего слоя (КС) введена в эксплуатацию в 2018 г., что обусловлено необходимостью исключения оборота тонких пылей для обеспечения стабильно высоких показателей качества катодного никеля. К настоящему времени проведенная оптимизация технологии и работы оборудования позволяет производить достаточно богатый свинцовистый кек [1] и раствор, пригодный для использования в цехах электролиза никеля (ЦЭН), а также свободный от свинца твердый остаток, который может быть направлен на пирометаллургическую переработку в рафинировочный цех (РЦ) (рис. 1).
По мере эксплуатации установки выявлены проблемы, требующие дополнительной оптимизации некоторых операций действующей схемы.
Результаты опробования текущих пылей вторых и третьих полей фильтров УГТ-40 в 2021 г. показали довольно широкие колебания содержания в них свинца, никеля, меди и серебра (табл. 1). Отмечено повышенное содержание свинца в пылях вторых полей, которые ранее не подлежали переработке, что обусловлено изменениями в составе перерабатываемого сырья и некоторых параметров работы металлургического и газоочистного оборудования. Вовлечение в переработку текущих пылей способствовало повышению количества поступающего в схему серебра, которое, как показано ранее, по мере переработки пыли перераспределяется по промежуточным продуктам технологии [2].
Рис. 1. Схема переработки пылей от обжига никелевого концентрата в печи КС
Содержание регламентируемых элементов в текущих пылях
Таблица 1
Содержание элементов, мас. %
Pb Ni Cu Ag
Регламент 0,3-0,5 28-35 1,2-1,4 0,1-0,15
Пыли вторых полей 0,57-0,80 48,7-58,3 3,57-3,86 0,18-0,36
Пыли третьих полей 0,19-0,66 41,4-63,6 2,78-4,18 0,10-1,35
Извлечение серебра в раствор на операции хлоридного выщелачивания в зависимости от кислотности реакционной смеси составляет 17-32 % [2], остальная часть присутствует в пылях в форме ассоциированных с оксидом никеля (II) самостоятельных фаз субмикронных размеров [3].
Установлено, что предотвратить переход серебра в хлоридный раствор не представляется возможным, а далее, за счет соосаждения на сульфате свинца [4], этот элемент в значительной степени переходит в свинцовистый кек. В полученных на установке партиях свинцовистого кека содержание серебра составляло 4,0-11,0 мас. %, что не позволяет реализовать кек в виде товарного продукта и приводит к потерям этого элемента.
С целью извлечения серебра из кеков в лабораторных условиях исследована возможность выщелачивания с применением насыщенного раствора Na2SOз. Данный реагент был выбран в связи с его широким применением для переработки других серебросодержащих продуктов [5-7].
Определены оптимальные условия выщелачивания: температура 35-40 оС, соотношение твердой и жидкой фаз Т : Ж = 1 : 10 — 1 : 20, концентрация SOз2 — 125 г / л. В лабораторных испытаниях достигнута степень извлечения серебра более 90 %, которая, однако, не всегда воспроизводилась при одинаковых условиях проведения экспериментов.
Анализ проб свинцовистого кека с применением методов масс-спектрометрии показал наличие ряда примесей, в частности халькогенидов (табл. 2), которые способны оказывать отрицательное влияние на извлечение серебра.
Таблица 2
Содержание элементов в пробах свинцовистого кека
Номер пробы Содержание элементов, мас. %
Pb Ni Cu Fe Ag Te Se
1 53,72 0,91 0,07 1,30 9,52 0,50 0,06
2 55,07 1,04 0,06 0,91 10,31 0,55 0,07
Присутствие примесных элементов в кеке обусловлено применением для осаждения сульфата свинца фильтрата водного выщелачивания пылей, который, как показал анализ, содержит халькогены (табл. 3), в большей степени — теллур, степень извлечения которого при водном выщелачивании составляет более 50 %. Очевидно, что халькогены в той или иной степени соосаждаются со свинцовистым кеком, что в итоге приводит к снижению степени извлечения серебра в сульфитный раствор.
Таблица 3
Содержание элементов в растворах водного и сульфитного выщелачивания
Содержание элементов, мг / л
1 2 3
Ni 51300 0,008 0,0003
Cu 3939 0,074 < 0,01
Co 1262 11,2 0,07
Ag 0,86 1115 1318
Pb 8,40 0,85 0,39
Te 736,0 59,0 2,05
Se 42,41 16,60 4,53
Примечание. 1 — раствор водного выщелачивания пыли; 2 — сульфитный раствор переработки кека без отмывки; 3 — сульфитный раствор переработки кека с отмывкой.
Эксперименты показали, что предварительная отмывка кека при температуре 80 оС в течение 1 ч независимо от температуры и Т : Ж позволяет повысить степень извлечения серебра в раствор и снизить содержание примесей в фильтрате сульфитного выщелачивания, который далее используется для осаждения серебросодержащего концентрата (таблицы 3, 4).
Таблица 4
Влияние отмывки кека и соотношения Т : Ж на степень извлечения серебра
Кек Температу ра 20 ± 1 оС Температура 35 ± 1 оС
Е, % при Т : Ж = 1 : 5 Е, % при Т : Ж = 1 :10 Е, % при Т : Ж = 1 : 5 Е, % при Т : Ж = 1 : 10 Е, % при Т : Ж = 1 : 20
Без отмывки 62,1 69,3 68,2 81,5 84,2
После отмывки 63,8 72,5 71,8 85,6 89,6
Предотвратить присутствие нежелательных примесей в свинцовистом кеке возможно путем замены фильтрата водного выщелачивания, который используется в качестве сульфатсодержащего реагента для осаждения свинцовистого кека, на раствор, не содержащий селен и теллур. В частности, может быть использован раствор сульфата натрия, производимого на АО «Кольская ГМК», или раствор водного выщелачивания, прошедший предварительную очистку методами сорбции или цементации.
После опробования широкого спектра ионообменных материалов марки РигоШе в статических условиях для извлечения теллура и селена предложен хелатообразующий ионит РигоШе 8910, который отличается высокой избирательностью по отношению к этим элементам. Достаточно высокая степень извлечения методом цементации достигнута на медь- или никельсодержащем реагенте (табл. 5).
Таблица 5
Извлечение элементов при очистке раствора водного выщелачивания
Процесс Извлечение, %
Se Te
Сорбция на ионите Purolite S910 91,0-92,0 98,4-99,4
Цементация на Ni порошке 72,6-74,1 90,3-91,8
Цементация на Cu порошке 90,0-90,5 85,3-86,1
В ходе лабораторных испытаний из сульфитного раствора выщелачивания путем осаждения
раствором сульфида натрия получен концентрат, содержащий 84,1 мас. %. серебра.
Таким образом, проведенные исследования показали возможность усовершенствования технологии
обессвинцевания обжиговых пылей печей КС с целью снижения потерь серебра и получения свободного
от серебра сульфата свинца, а также дополнительного серебросодержащего концентрата.
Список источников
1. Тюкин Д. П., Касиков А. Г., Арешина Н. С., Волчек К. М. Промышленные испытания технологии извлечения свинца из пыли от обжига никелевого концентрата в печах кипящего слоя // Цветные металлы. 2018. № 10. С. 35-40.
2. Арешина Н. С., Касиков А. Г., Тюкин Д. П., Волчек К. М. Извлечение серебра при переработке пыли от обжига никелевого концентрата в печах кипящего слоя // Цветные металлы. 2021. № 5. С. 30-35.
3. Велюжинец Г. А. Пылегазовые потоки и рациональные направления их оптимизации при переработке сульфидных медно-никелевых руд (на примере ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»: автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2015. 20 с.
4. Миронкина Н. В., Рюмин А. И., Соркинова Г. А. Соосаждение благородных металлов в сульфат свинца // Цветные металлы. 2009. № 7. С. 48-49.
5. Donga Z., Jianga T., Xua B. etc. Comprehensive recoveries of selenium, copper, gold, silver and lead from a copper anode slime with a clean and economical hydrometallurgical process // Chemical Engineering Journal. 2020. V. 393. P. 1-15.
6. Аллабергенов Р. Д., Ахмедов Р. К., Ходжаев О. Ф. Комплексная переработка отходов цветной металлургии. Т.: Университет, 2013. 50 с.
7. Минеев Г. Г., Панченко А. Ф. Растворители золота и серебра в гидрометаллургии. М.: Металлургия, 1994. 241 с.
References
1. Tjukin D. P., Kasikov A. G., Areshina N. S., Volchek K. M. Promyshlennye ispytanija tehnologii izvlechenija svinca iz pyli ot obzhiga nikelevogo koncentrata v pechah kipjashhego sloja [Industrial tests of lead extraction technology from dust from nickel concentrate firing in fluidized bed furnaces]. Cvetnye metally [Non-ferrous Metals], 2018, no. 10, pp. 35-40. (In Russ.).
2. Areshina N. S., Kasikov A. G., Tjukin D. P., Volchek K. M. Izvlechenie serebra pri pererabotke pyli ot obzhiga nikelevogo koncentrata v pechah kipjashhego sloja [Extraction of silver during the processing of dust from the firing of nickel concentrate in fluidized bed furnaces]. Cvetnye metally [Non-ferrous Metals], 2021, no. 5, pp. 30-35. (In Russ.).
3. Veljuzhinec G. A. Pylegazovye potoki i racional'nye napravlenija ih optimizacii pri pererabotke sul'fidnyh medno-nikelevyh rud (naprimere ZF OAO "GMK "Noril'skij nikel"': avtoref. ... dis. kand. tehn. nauk [Dust and gas flows and rational directions of their optimization in the processing of copper-nickel sulfide ores (on the example of the ZF of OJSC MMC Norilsk Nickel. PhD (Engineering) abstract of dis.]. Saint Peterburg, 2015, 20 p.
4. Mironkina N. V., Rjumin A. I., Sorkinova G. A. Soosazhdenie blagorodnyh metallov v sul'fat svinca [Co-deposition of noble metals into lead sulfate]. Cvetnye metally [Non-ferrous Metals], 2009, no. 7, pp. 48-49. (In Russ.).
5. Donga Z., Jianga T., Xua B. etc. Comprehensive recoveries of selenium, copper, gold, silver and lead from a copper anode slime with a clean and economical hydrometallurgical process. Chemical Engineering Journal, 2020, vol. 393, pp. 1-15.
6. Allabergenov R. D., Ahmedov R. K., Hodzhaev O. F. Kompleksnajapererabotka othodov cvetnoj metallurgii [Complex processing of non-ferrous metallurgy waste]. Tashkent, Universitet, 2013, 50 p. (In Russ.).
7. Mineev G. G., Panchenko A. F. Rastvoriteli zolota i serebra v gidrometallurgii [Solvents of gold and silver in hydrometallurgy]. Moscow, Metallurgija, 1994, 241 p. (In Russ.).
Информация об авторах
Н. В. Ерошенко — главный специалист;
Н. С. Арешина — кандидат технических наук;
А. Г. Касиков — кандидат химических наук.
Information about the authors
N. V. Eroshenko — Chief Specialist;
N. S. Areshina — PhD (Engineering);
A. G. Kasikov — PhD (Chemistry).
Статья поступила в редакцию 14.02.2022; одобрена после рецензирования 04.04.2022; принята к публикации 08.04.2022.
The article was submitted 14.02.2022; approved after reviewing 04.04.2022; accepted for publication 08.04.2022.
