CC BY
1
DOI - 10.32743/UniTech.2024.129.12.18917
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИВЛЕЧЕНИЯ К ПЕРЕРАБОТКЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ
МЕДНООБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК
Масидиков Эльяр Мирсодикович
докторант,
Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Алмалык E-mail: masidikovelyor@gmail.com
Абдурахмонов Сойиб Абдурахмонович
профессор,
Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Алмалык E-mail: akhtamovfozil@gmail.com
Ахтамов Фозил Эркинович
д-р техн. наук (PhD), доц., Навоийский государственный горно-технологический университет, Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: akhtamovfozil@gmail. com
THE POSSIBILITIES OF INVOLVING COPPER PROCESSING PLANTS IN THE PROCESSING OF MAN-MADE WASTE
Elyar Masidikov
Doctoral student, Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Almalik
Soyib Abdurakhmonov
Doct. Tech. Sci., Professor, Tashkent State Technical University , Republic of Uzbekistan, Almalik
Fozil Akhtamof
Doct. Tech. Sci., Associate Professor, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлены результаты исследований по разработки эффективных методов переработки техногенных хвостов с высоким извлечением ценных компонентов. Кроме того приведены результаты опытов по переработки отходов меднообогатительных фабрик и их гранулометрические, минералогические и химические составы. Хранение этих отходов связано с большими материальными затратами и в то же время наносит определенный ущерб окружающей среде. Важно, что возможности разделения минералов железа электромагнитным методом возросли в связи с тем, что количество железа увеличилось в несколько раз после извлечения диоксида кремния из отходов. Благодаря этому данный вид отходов служит дополнительным источником извлечения железа, золота, серебра, меди и других ценных компонентов. В результате проведенных исследований разработанная технология переработки техногенных отходов меднообогатительных фабрик эффективно утилизируется благодаря таким факторам, как герметичность при низкой температуре, экологическая безопасность, энергоэффективность, что позволяет эффективно перерабатывать отходы МОФ.
Библиографическое описание: Масидиков Э.М., Абдурахмонов С.А., Ахтамов Ф.Э. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИВЛЕЧЕНИЯ К ПЕРЕРАБОТКЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕДНООБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2024. 12(129). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/18917
A UNIVERSUM:
№ 12 (129)_¿Л ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2024 г.
ABSTRACT
This article presents the results of research on the development of effective methods for processing man-made tailings with high extraction of valuable components. In addition, the results of experiments on the processing of waste from copper processing plants and their granulometric, mineralogical and chemical compositions are presented. The storage of these wastes is associated with high material costs and at the same time causes some damage to the environment. It is important that the possibilities of separating iron minerals by the electromagnetic method have increased due to the fact that the amount of iron has increased several times after the extraction of silicon dioxide from waste from copper processing plants. Due to this, this type of waste serves as an additional source of extraction of iron, gold, silver, copper and other valuable components. As a result of the research, the developed technology for processing man-made waste from a copper processing plant is effectively disposed of as a result of such factors as hermetically at low temperature, environmental safety, energy efficiency, which makes it possible to effectively recycle waste from copper processing plants.
Ключевые слова: руда, концентрат, флотация, хвосты, сублимация, обжиг, выщелачивание, раствор, кек, дробление, измельчение, физико-химические свойства.
Keywords: ore, concentrate, flotation, tailings, leaching, solution, cake, crushing, grinding, physical and chemical properties.
На сегодняшний день в мире важно разработать эффективные методы переработки минерального сырья и полиметаллических руд, полностью извлечь из них полезные ископаемые, увеличить мощности производства редких и благородных металлов, создать малоотходные и безотходные технологии. А также вовлечение в производство всех видов техногенных отходов горно-металлургической промышленности (отходы горнодобывающей промышленности, обогатительных фабрик, жидкие и твердые отходы гидрометаллургических и пирометаллургических процессов), разделение силикатных соединений сложного состава на отдельные оксиды за счет возврата использованных реагентов в процесс, и, как следствие, обеспечение извлечения полезных компонентов из состава техногенных отходов является актуальной проблемой в этой области.
Количество отходов и металлов
Технология извлечения полезных компонентов из руд выбирается в зависимости от химической природы перерабатываемой руды, в частности медные руды обогащают преимущественно флотационным методом. Выход концентрата составляет 3-4 процента. 96-97% добытой руды считаются отходами (хостами) и отправляются в хвостохранилище. В настоящее время в результате длительной переработки руд среднее количество меди на двух хвостохранилищах Алмалыкского горнометаллургического комбината составляет 0,11%, скопились 1459,5 млн. т техногенных отходов. Подсчитаны общие запасы драгоценных металлов с учетом отходов, накопившихся на хвостохра-нилищах за многие годы, результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1.
в них накопленные до 2024 г.
№ Хвостохранилище Количество скопленных отходов, тыс. т. Количество металлов
Медь Золото Серебро
% тыс. т г/т т г/т т
1 573000 0,112 641,7 0,29 166,17 3,06 1753,38
2 886500 0,104 921,96 0,31 274,81 2,94 2606,31
Всего 1 459 500 0,11 1563,66 0,3 440,98 3 4359,69
В табл. 2 представлены результаты химического анализа проб, накопленные за многие годы. Из приведенных данных следует, что полученные образцы характеризуются типичным алюмосиликатом: 67,31% SiO2 и 13,26% Al2Oз. Проба, отобранная из отходов МОФ «Алмалык КМК», отличается содержанием сульфидов 2,36%. Также был изучен фракционный состав отходов и распределение металлов по размерным фракциям, результаты представлены в табл. 3. Из табл. 3 видно, что большая
доля благородных металлов (более 80%) приходится на фракцию +0,1, что объясняется тем, что элементы, содержащиеся в крупных кварцевых минералах, остаются в хвостах флотационного обогащения медные руды.
Оксиды алюминия и кремния составляют основную часть состава отходов меднообогатительных фабрик и содержится следующим образом: 67,31% SiO2 и 11,57% AЪOз.
Таблица 2.
Полное химические составы проб техногенных отходов
Оксиды и элементы Состав, % Оксиды и элементы Состав, %
SiO2 67,3 Ssoз 0,41
Feобщ. 8,69 SO2 0,90
Fe2Oз 8,83 P2O5 0,17
FeO 3,23 ±H2O 0,49
^2 0,36 Cu 0,11
MnO 0,08 Pb 0,018
Al2Oз 11,57 Zn 0,026
CaO 1,30 As 0,0028
MgO 1,97 Sb -
^ 4,27 Mo 0,0030
Na2O 0,44 Аи, г/т 0,3
Sобщ. 2,77 Ag, г/т 3,0
Ss 2,36 Прочие 0,34
Если при переработке отходов основное внимание уделить разделению FeO, SiO2 и Al2Oз, количество ценных металлов в деалюмосиликатных отходах увеличится в несколько раз. Это создает возможность комплексной переработки отходов без отходов.
Исходя из этого, была выбрана технология переработки техногенных отходов с использованием галогенаммониевых солей (ЫН^). В основном происходит следующая реакция.
SiO2+ = (NH4)2SiF6 + 4МЙ3 + 2^ (1)
Гексафторосиликат аммония, полученный по реакции 1, имеет технологически выгодные физико-химические свойства. Это вещество при обычных условиях является твердым, при температуре выше 3200С сублимируется и переходит в газовую фазу.
Таблица 3.
Фракционный состав отходов меднообогатительных фабрик и распределение в них металлов
Класс крупности, мм Выход фракции Медь Золото Серебро
Содер жание, % Масса, g Распре деление, % Содер жание, г/т Масса, г Распре деление, % Содер жание, г/т Масса, г Распре деление, %
g %
+ 0,59 108 5,4 0,127 0,137 6,22 0,36 0,000039 6,5 3,62 0,00039 0,65
-0,59+0,3 648,8 32,44 0,112 0,726 33,0 0,34 0,00022 36,66 3,42 0,0222 37,0
-0,3+0,21 514 25,7 0,111 0,570 25,9 0,31 0,000159 26,5 3,28 0,0168 28,0
-0,21+0,15 274 13,70 0,109 0,298 13,58 0,30 0,000082 13,6 3,17 0,00868 14,46
-0,15+0,10 84,8 4,24 0,108 0,091 4,13 0,29 0,000024 4,0 2,95 0,0025 4,16
-0,10 +0,074 77,2 3,86 0,106 0,081 3,68 0,27 0,000021 3,5 2,86 0,0022 3,66
-0,074 +0,044 149,6 7,48 0,102 0,152 6,9 0,24 0,000036 6,0 2,75 0,00411 6,85
-0,044 143,6 7,18 0,101 0,145 6,59 0,13 0,000019 3,24 2,17 0,00312 5,1
Всего: 2000 100 0,11 2,2 100 0,3 0,0006 100 3,0 0,06 100
Еще одним преимуществом использования фторида аммония в качестве реагента для десиликации является возможность его регенерации. При температуре 700С растворимость гексафторосиликата аммония достигает 370 г/л. ГФСА (гексафторо-силикат аммония) реагирует с аммиаком, вызывая осаждение SiO2.
(NH4)2SiF6 + 4КН40И = SiO2 + 6КН4? + 2Н2О (2)
Возможность регенерации фторида аммония обеспечивает непрерывный цикл десиликация и извлечения кварца из отходов в виде SiO2 с мелкими частицами. После отфильтровывания оксида кремния из раствора фторид аммония остается в растворе, и после выпарной кристаллизации его возвращают в процесс десиликации отходов.
Для извлечения полезных компонентов из состава техногенных отходов меднообогатительных фабрик сначала необходимо извлечь оксид кремния и оксиды железа. С этой целью был разработан технологический процесс десилицирования остатков обогащения отходов с использованием галогенаммониевых солей (NH4F или NH4F•HF).
С целью определения оптимальных параметров сублимационного обжига отходов меднообогатитель-ных фабрик исследована зависимость различных факторов на выделение SiO2 в аморфный продукт. Сначала была изучена зависимость температуры сублимационного обжига на степени извлечения SiO2. Эксперименты проводились в диапазоне температур от 1000С до 5000С в течение 1 часа. Построенная диаграмма зависимостей по результатам исследования представлена на рис. 1.
й ы в о т о г
%
ь н е п е т С
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
150 250 350
Температура, 0С
450
550
Рисунок 1. График зависимости степени извлечения SiO2 из отходов меднообогатительных фабрик
от температуры сублимации
Как видно из диаграммы на рис. 1, с увеличением температуры сублимационного обжига отходов меднообогатительных фабрик в течение 1 часа степень извлечения SiO2 увеличивается и достигает высокого значения 75% при 4500С, дальнейшие повышение температуры не приводит к значительному увеличению степени извлечения SiO2. Исходя из этого, оптимальной температурой сублимационного обжига можно принять 4500С.
А также, при оптимальной температуре 4500С исследовано зависимость степени извлечение SiO2 от времени сублимационного обжига. Эксперименты проводились в интервале времени от 0,5 до 3 часов. Построенная диаграмма зависимостей по результатам исследования представлена на рис. 2.
й ы в о т о г
ь н е п е т С
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
30 60 90 120 150 Продолжительность обжига, мин.
180
Рисунок 2. График зависимости степени извлечения SiO2 из отходов меднообогатительных фабрик от продолжительности сублимационного обжига при оптимальных температурах
0
0
0
Как видно из диаграммы на рис. 2, степень извлечения SiO2 увеличивается с увеличением времени обжига отходов меднообогатительных фабрик при температуре 4500С и достигает высокого значения 99,77% за 120 минут, еще больше продлить время обжига не приводит к увеличению извлечения SiO2. Исходя из этого, оптимальной продолжительностью сублимационного обжига можно считать 2 часа.
Для выделения SiO2 из состава ГФСА, полученного в результате сублимационного обжига, его обрабатывали аммиачной водой (ЫН4ОН). Эксперименты проводились с 2, 4, 6, 8, 10 и 12%-ными растворами NH4OH. В результате проведенных исследований установлено, что оптимальной концентрацией ЫЩОН при выделении SiO2 из состава ГФСА является 10% раствор. Одним из преимуществ выделения SiO2 из состава ГФСА аммиачной водой является возможность получения необходимого для процесса ЫЩОН путем абсорбции газов аммиака, образующихся при сублимационном обжиге отходов меднообогатительных фабрик с применением NH4F.
декабрь, 2024 г.
Заключение. Таким образом, ЫН^, полученный испарительной кристаллизацией после выделения SiO2, возвращается на сублимационный обжиг. Это позволяет проводить процесс десиликации непрерывно и извлекать из отходов мелкодисперсный оксид кремния в виде белого порошка чистотой 99,9.
В связи с тем, что основную часть отходов медно-обогатительных фабрик составляет оксид кремния (67,31% SiO2), если основное внимание уделить выделению SiO2 количество благородных металлов в обессиликатных отходах увеличится в несколько раз и появляется возможность эффективно извлекать цветных и благородных металлов.
С целью удаления SiO2 из отходов меднообога-тительных фабрик были определены следующие оптимальные параметры сублимационного обжига с добавлением ЫН^: температура сублимационного обжига - 4500С, время обжига - 2 часа, оптимальная концентрация ЫН4ОН при выщелачивании ГФСА -10%. При этом степень извлечения SiO2 достигает 99,77% и получается SiO2 чистотой 99,9%.
Список литературы:
1. К. Санакулов. Научно-технические основы переработки отходов горно-металлургического производства. Ташкент. Фан. 2009. 404 стр.
2. А.У. Самадов. Комплексный подход к переработке техногенных образований горно-металлургических производств. Ташкент. 2019. 187 стр.
3. Abduraxmonov S.A. Masidikov E.M., Axtamov F.E. Возможности комплексной переработки техногенных отходов медного производства// Universum: технические науки, 2022. 11-2 (104). 40-43 стр.
4. S Abdurakhmonov, E Masidikov, F Akhtamov. Possibilities of comprehensive processing of man-made waste from copper processing plants. Science and innovation, 2024. №8. 2024. Стр. 130-135.
