Научная статья на тему 'Высокотемпературное выщелачивание сульфидной руды месторождения Шануч растворами трехвалентного железа'

Высокотемпературное выщелачивание сульфидной руды месторождения Шануч растворами трехвалентного железа Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
145
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ / СУЛЬФИДНАЯ РУДА / ТРЕХВАЛЕНТНОЕ ЖЕЛЕЗО / НИКЕЛЬ / МЕДЬ / КОБАЛЬТ / LEACHING / SULFIDE ORE / FERRIC IRON / NICKEL / COPPER / COBALT

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Левенец Ольга Олеговна, Хайнасова Татьяна Сергеевна, Балыков Анатолий Анатольевич, Трухин Юрий Петрович

Приведены результаты исследования высокотемпературного выщелачивания сульфидной кобальт-медно-никелевой руды растворами трехвалентного железа «биогенным» (полученным с помощью иммобилизованной биомассы железоокисляющих бактерий) и «химическим» (полученным путем растворения сульфата железа (III) в подкисленной воде).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Левенец Ольга Олеговна, Хайнасова Татьяна Сергеевна, Балыков Анатолий Анатольевич, Трухин Юрий Петрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE HIGH-TEMPERATURE LEACHING OF SULFIDE COPPER-NICKEL ORE FROM SHANUCH DEPOSIT BY FERRIC IRON SOLUTIONS

This article includes the research results of high-temperature leaching of sulfide copper-nickel ore by ferric iron solutions «biogenic» (obtained by immobilized biomass of Fe-oxidizing bacteria) and «chemical» (obtained by dilution of ferric iron sulphate in acid water).

Текст научной работы на тему «Высокотемпературное выщелачивание сульфидной руды месторождения Шануч растворами трехвалентного железа»

© О.О. Левенец, Т.С. Хайнасова, A.A. Балыков, Ю.П. Трухин, 2016

УДК 550.72

О.О. Левенец, Т.С. Хайнасова, A.A. Балыков, Ю.П. Трухин

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ СУЛЬФИДНОЙ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ШАНУЧ РАСТВОРАМИ ТРЕХВАЛЕНТНОГО ЖЕЛЕЗА

Приведены результаты исследования высокотемпературного выщелачивания сульфидной кобальт-медно-никелевой руды растворами трехвалентного железа - «биогенным» (полученным с помощью иммобилизованной биомассы жжелезоокисляющих бактерий) и «химическим» (полученным путем растворения сульфата железа (III) в подкисленной воде). Ключевые слова: выщелачивание, сульфидная руда, трехвалентное железо, никель, медь, кобальт.

Способность ионов Ре3+ эффективно окислять сульфидные минералы при высокой температуре в кислой среде легла в основу одного из способов интенсификации выщелачивания металлов. Трехвалентное железо, взаимодействуя с сульфидами, восстанавливается до двухвалентного, и возникает необходимость постоянного поддержания его в окисленном состоянии для непрерывного протекания процесса выщелачивания. Таким образом, процесс выщелачивания раствором Ре3+ можно разделить на две стадии: 1) получение и регенерация раствора трехвалентного железа с помощью железо-окисляющих бактерий (в мезофильных условиях); 2) выщелачивание руды раствором трехвалентного железа при высокой температуре. Технологии, основанные на выщелачивании сульфидов ионами Ре3+, разработаны для пирротинового, медно-цинкового, золото-мышьякового, медного концентратов [1-5].

Высокотемпературное выщелачивание сульфидной ко-бальт-медно-никелевой руды месторождения Шануч было проведено растворами трехвалентного железа, полученными при помощи иммобилизованных на активированном угле железо-окисляющих бактерий (условное название - «биогенное») и путем растворения соли трехвалентного железа в подкисленной воде (условное название - «химическое») [6].

Материалы и методы

Выщелачивание проводили в реакторе с механическим перемешиванием пульпы («80-100 об/мин) на водяной бане на электрической плитке, при плотности пульпы Т:Ж 1:5 (300 г руды + 1500 мл раствора Ре3+) и температуре пульпы ~80 °С. Крупность руды 100 % <100 мкм. Параметры растворов трехвалентного железа приведены в табл. 1. Содержание металлов в исходной руде: N1 - 6,80 %, Си - 1,42 %, Со - 0,16 %.

Растворы Ре3+ нагревали в реакторе на водяной бане без перемешивания. Затем включали перемешивание и засыпали руду. Продолжительность выщелачивания - 3 ч. Пробы пульпы перед проведением всех анализов остужали. После осаждения твердой фазы в пробе измеряли рН, БЬ жидкой фазы пульпы. Затем пробы центрифугировали при 2000 об/мин в течение 2 мин. Измеряли концентрацию Ре в растворе титрованием три-лоном Б и концентрации N1, Си, Со атомно-абсорбционным методом. После завершения выщелачивания перемешивание отключали, мешалку вынимали из реактора, пульпу остужали и фильтровали через бумажный фильтр. Параметры полученных растворов после выщелачивания представлены в табл. 2.

Таблица 1

Параметры растворов Ре3+, нагретых до 80 °С, перед добавлением руды

Раствор Ре3+ рН БЬ, мВ Ре3+, г/л Ре2+, г/л Рвобш, г/л

«Биогенное» 1,72 524 12,63 0,28 12,91

«Химическое» 1,60 581 12,01 0,00 12,01

Таблица 2

Параметры полученных растворов после выщелачивания

Раствор Ре3+ рН БЬ, мВ Ре3+, г/л Ре2+, г/л Реобщ, г/л №2+, мг/л Си2+, мг/л Со2+, мг/л

«Биогенное» 2,29 304 0,46 19,78 20,24 905,0 39,9 19,4

«Химическое» 2,67 296 0,28 20,8 21,08 994,0 10,9 23,7

Результаты и обсуждение

Анализ данных, представленных на рис. 1-3, показал, что выщелачивание металлов происходит, в основном, в первые 30 мин. В варианте эксперимента с использованием раствора «хи-

мического» Ре3+ более заметно повышение рН. Вероятно, в данном случае более активно расходуются протоны водорода Н+ в реакциях окисления, за счет чего выше и извлечение металлов. По истечении 30-60 мин происходит существенное замедление извлечения металлов в результате восстановления

г- 3+ г- 2 +

ионов Ре до Ре .

Рис. 1. Изменение рН н окислительно-восстановительного потенциала (БЬ) жилкой фазы пульпы в процессе высокотемпературного выщелачивания сульфидной рулы растворами окисного железа

Рис. 2. Изменение концентрации железа в жилкой фазе пульпы в процессе высокотемпературного выщелачивания сульфидной рулы растворами окисного железа

14,0 12.0

0 50 100 150 200

Время, мин

—•—№(бпоРеЗ+) —•—М(химРеЗ+) —*— Сч(биоРеЗ+) ——Си(химЕеЗ+)—*—Со(биоЕеЗ+) —•—Со(хнмРеЗ+)

Рис. 3. Изменение концентрации никеля, меди н кобальта в жидкой фазе пульпы в процессе высокотемпературного выщелачивания сульфидной руды растворами окисного железа

Таким образом, исследование высокотемпературного выщелачивания сульфидной кобальт-медно-никелевой руды месторождения Шануч показало, что выщелачивание одной порцией рабочего раствора целесообразно проводить в течение 30-60 мин. Затем следует либо производить замену рабочего раствора, либо проводить процесс в непрерывном (проточном) режиме. Эффективность раствора «химического» Ре3+ выше «биогенного» Ре3+ на 9,4 % по извлечению никеля, на 33,3 % по извлечению меди, на 6,3 % по извлечению кобальта.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пат. RU 2367691 C1, МПК С22В 3/18, С22В 15/00. Способ переработки сульфидных руд и пирротинового концентрата / М.А. Суханова, Т.А. Пивоварова, В.С. Меламуд. Опубл. 20.09.2009. Бюл. № 26. 8 с.

2. Славкина О.В., Фомченко Н.В., Бирюков В.В., Архипов М.Ю. Исследование технологии бактериального выщелачивания медно-цинкового рудного концентрата. 3. Экспериментальная проверка двухстадийной рециркуляционной технологии выщелачивания медно-цинкового концентрата // Биотехнология. 2005. № 3. С. 48-54.

3. Фомченко Н.В., Муравьев М.И., Кондратьева Т.Ф., Бирюков В.В. Роль первой стадии в двухстадийном процессе бактериально-химического

окисления золотомышьяковых концентратов с использованием умеренно термофильных микроорганизмов // Биотехнология. 2009. № 2. С. 60-68.

4. Palencia I., Romero R., Mazuelos A., Carranza F. Treatment of secondary copper sulphides (chalcocite and covellite) by the BRISA process // Hydrometal-lurgy. 2002. V. 66. P. 85-93.

5. Хайнасова T.C., Левенец O.O., Трухин Ю.П. Применение иммобилизации микроорганизмов в биовыщелачивании // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) № 11. Специальный выпуск 31 «Камчатка-3». М.: Горная книга, 2016. -. С. 235-246.

6. Хайнасова T.C., Левенец O.O., Балыков A.A. Исследование иммобилизации микроорганизмов и окисления железа иммобилизованной биомассой клеток // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) № 11 . Специальный выпуск 31 «Камчатка-3». М.: Горная книга, 2016. - С. 247-253. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Левенец Ольга Олеговна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: leveolga@yandex.ru,

Хайнасова Татьяна Сергеевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: khainasova@yandex.ru,

Балыков Анатолий Анатольевич - научный сотрудник, ana-bio-z@yandex.ru, Трухин Юрий Петрович - доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник, е-mail: ytrukhin@yandex.ru,

Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук.

UDC 550.72

THE HIGH-TEMPERATURE LEACHING OF SULFIDE COPPER-NICKEL ORE FROM SHANUCH DEPOSIT BY FERRIC IRON SOLUTIONS

Levenets O.O., Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, leveolga@yandex.ru, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,

Khainasova T.S., Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, e-mail: khainasova@yandex.ru, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,

Balykov A.A., Research Assistant, ana-bio-z@yandex.ru, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Trukhin Yu.P., Doctor of Geological-Mineralogical Sciences, Chief Researcher, e-mail: ytrukhin@yandex.ru, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia.

This article includes the research results of high-temperature leaching of sulfide copper-nickel ore by ferric iron solutions - «biogenic» (obtained by immobilized biomass of Fe-oxidizing bacteria) and «chemical» (obtained by dilution of ferric iron sulphate in acid water).

Key words: leaching, sulfide ore, ferric iron, nickel, copper, cobalt.

REFERENCES

1. Pat. RU 2367691 C1, MPK C22V 3/18, C22V 15/00. Sposob pererabotki sulfidnykh rud i pirrotinovogo koncentrata / M.A. Suhanova, T.A. Pivovarova, V.S. Melamud. Opubl. 20.09.2009. Bul. № 26. 8 p.

2. Slavkina O.V., Fomchenko N.V., Biryukov V.V., Arhipov M.Yu. Issledovanie tekhnologii bakterialnogo vyschelachivania medno-tsinkovogo rudnogo koncentrata (Study of the technique of bacterial leaching copper-zinc ore concentrate). 3. Eksperimentalnaya proverka dvuhstadiinoy recirkulyacionnoy tehnologii vyschelachivania medno-tsinkovogo koncentrata, Biotehnologia, 2005, No 3, pp. 48-54.

3. Fomchenko N.V., Muraviev M.I., Kondratieva T.F., Biryukov V.V. Rol' pervoi stadii v dvuhstadiinom processe bakterialno-khimicheskogo okisleniya zolotomyshiakovyh koncentratov s ispolzovaniem umerenno termofilnyh mikroorganizmov (Role of the first stage in a two stage process of bacterial-chemical oxidation of gold-arsenic concentrates using moderately thermophilic microorganisms), Biotehnologia, 2009, No 2, pp. 60-68.

5. Hainasova T.S., Levenets O.O., Truhin Y.P. Primenenie immobilizacii mikroorganizmov v biovyschelachivanii (Application of immobilization of microorganisms in bioleaching) // Gornyj informacionno-analiticheskij bulleten' (nauchno-tehnicheskij zhurnal). Specialnyj vypusk 31 «Kamchatka-3». Moscow: Gornaya kniga, 2016, No 11, pp. 235-246.

6. Hainasova T.S., Levenets O.O., Балыков A.A. Issledovanie immobilizacii mikroorganizmov i okislenija zjeleza immobilizovannoj biomassoj (Study of the immobilization of microorganisms and iron oxidation by immobilized biomass) // Gornyj informacionno-analiticheskij bulleten' (nauchno-tehnicheskij zhurnal). Specialnyj vypusk 31 «Kamchatka-3». Moscow: Gornaya kniga, 2016, No 11, pp. 247-253.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.