Актуальность работы
Расширение минерально-сырьевой базы обусловлено не только поиском новых месторождений, но и переоценкой запасов, подготовкой к освоению резервных месторождений, вовлечением в разработку труднообогатимых и нетрадиционных видов сырья, ранее считавшихся неперспективными, разработкой новых более экологически безопасных схем комплексной переработки сырья и утилизации отходов производства, обеспечивающих извлечение всех полезных компонентов с минимальными потерями в целях рационального природопользования.
Известно большое количество месторождений, содержащих значительные количества цветных, благородных и редких металлов, но состоящих из упорных компонентов, в которых эти ценные металлы находятся в труднодоступном виде - тонкая вкрапленность в сульфидную матрицу минералов и пустую породу, наноразмерные частицы, наличие в составе руд высокотоксичных соединений и т.д.
В первую очередь к таким материалам относятся сульфидные труднообогатимые концентраты и полупродукты флотации
полиметаллических руд, концентраты упорных сульфидных руд.
Особое место занимают руды, содержащие благородные металлы. Золотоносные руды цветных металлов, где Аи играет роль попутного ценного компонента, составляют 18 % общемировых запасов. При этом из отдельных видов такого сырья золото не извлекается даже после сверхтонкого измельчения.
В этой связи приобретает особую научную значимость поиск способов вскрытия подобных упорных материалов и дальнейшего выделения ценных металлов с целью сокращения их потерь на различных стадиях технологического процесса.
Для разработки новых технологий необходимо проведение исследований, включающих изучение строения и составов подобного упорного сырья, исследование кинетических закономерностей и механизмов протекающих процессов гидрохимического растворения, как на модельных моносульфидах, так и на реальных производственных объектах. Это позволит достичь практической значимости планируемых исследований и применить их в реальном секторе экономики - на металлургических предприятиях.
Работа выполнена в рамках исследований, включенных в следующие государственные программы:
— Грант РФФИ № 16-38-60095 «Разработка новых процессов гидрохимического выщелачивания трудновскрываемых полиметаллических сульфидных материалов с последующим селективным выделением ценных компонентов в отдельные высококачественные продукты»;
— Грант РФФИ № 16-38-00536 «Исследование гидрометаллургических процессов комплексной переработки полиметаллических сульфидных промпродуктов»;
— Грант Президента РФ для молодых российских ученых-кандидатов наук № МК-1661.2019.8 «Исследование гидрометаллургических процессов окисления упорных сульфидных минералов, содержащих цветные и благородные металлы»;
— Г рант РНФ № 18-19-00186 «Разработка новых гидрометаллургических процессов комплексной переработки медьсодержащего сырья».
Степень разработанности темы исследования
Традиционные методы переработки полиметаллического упорного сырья заключаются в окислении сульфидных минералов с целью разрушения их кристаллической решетки и высвобождения ценных компонентов. Наибольшее распространение получили исследования процессов автоклавного и бактериального окисления, операций термического разложения, гидрометаллургического вскрытия с предварительным тонким измельчением.
Наиболее известными в мире технологиями, основанными на использовании азотной кислоты, являются NSC®, Nitrox®, Arseno®, Redox® и др. Общим недостатком их является относительно низкая степень улавливания и регенерации кислоты из нитрозных газов, а также недостаточная степень вскрытия упорных минералов.
Работы, посвященные теоретическим аспектам азотнокислотного выщелачивания сульфидных золотосодержащих концентратов, ограничены, что показывает необходимость проведения дополнительных исследований, которые могли бы углубить полученные ранее данные...
1. Полиметаллические упорные сульфидные руды и концентраты представляют собой значимый объект для горно-металлургического комплекса, т.к. содержат значительные количества цветных и благородных металлов, однако их переработка зачастую осложнена вследствие тонкой вкрапленности ценных металлов в породообразующих минералах и взаимного прорастания сульфидов, наличия токсичных соединений мышьяка и сурьмы, наноразмерного золота и т.д.
2. Азотнокислотное выщелачивание рассматривается как один из перспективных способов вовлечения в переработку упорного сырья на ряду с широко распространенными и используемыми в промышленности автоклавными, бактериальными, обжиговыми и пр. технологиями.
Обеспечивая высокую интенсивность процессов вскрытия сульфидного сырья в атмосферных условиях, удается извлекать цветные металлы в растворы с их дальнейшим селективным выделением в готовую продукцию, утилизировать токсичные соединения мышьяка в пригодных для захоронения формах, высвобождать золото из сульфидной матрицы вмещающих его минералов, реализовывать рецикл азотнокислых растворов за счет улавливания образующихся нитрозных газов.
3. Исследования термодинамических закономерностей окисления сульфидов цветных металлов азотной кислотой позволило выявить преобладающие реакции и условия образования искомых продуктов данных взаимодействий. Для максимально возможного перевода сульфидной серы в сульфатную форму, цветных металлов в соответствующие водорастворимые соединения, мышьяка в арсенат-ионы необходимо придерживаться значений окислительно-восстановительного потенциала системы не менее 0,7 В.
Расчетами равновесного распределения компонентов изучаемых гетерогенных систем впервые установлена первоочередность разложения сульфидных минералов в азотнокислых средах и расход азотной кислоты для получения искомых продуктов.
4. Выполненные аналитические исследования подтвердили сложность
минералогического строения использованных разновидностей
полиметаллических сульфидных концентратов, взаимное прорастание сульфидов, их тесную ассоциацию с минералами пустой породы, неравномерность распределения золота в сульфидной матрице и его диспергацию в виде субмикронных включений.
Лабораторные эксперименты по азотнокислотному выщелачиванию упорного сульфидного сырья и математическая обработка полученных результатов позволили рекомендовать параметры разрабатываемых процессов для исследованных видов материалов в зависимости от концентрации азотной кислоты, плотности пульпы, продолжительности и температуры. Достигнуты высокие показатели извлечения в раствор выщелачивания: Си, /п, Бе, Аз - более 96 %; золота из кеков - более 92 %. Это подтверждает эффективность применения процесса азотнокислотного вскрытия для высвобождения цветных и благородных металлов из изучаемых образцов упорного сырья.
5. Выполненные кинетические исследования позволили впервые выявить факторы, оказывающие наибольшее влияние на скорость и интенсивность протекающих реакций при азотнокислотном выщелачивании, механизмы растворения соответствующих сульфидных минералов в изучаемых условиях.
Большее содержание сульфидной серы в исходном материале позволяет значительно интенсифицировать процесс растворения за счет протекающих
экзотермических реакций сульфидов с азотной кислотой. При этом образуется меньшее количество элементной серы, пассивирующей поверхность растворяемых сульфидных частиц и значительно замедляющей процесс...
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
