CC BY
32
© 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: [email protected],
Хайнасова Татьяна Сергеевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected],
Балыков Анатолий Анатольевич - научный сотрудник, [email protected], Трухин Юрий Петрович - доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник, е-mail: [email protected],
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, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,
Khainasova T.S., Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, e-mail: [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,
Balykov A.A., Research Assistant, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Trukhin Yu.P., Doctor of Geological-Mineralogical Sciences, Chief Researcher, e-mail: [email protected], 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.
