ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 669.053.4
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-3-13-25
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Общемировая тенденция истощения и ухудшения качества сырьевой базы металлургических производств постепенно заставляет вовлекать в переработку все более сложные виды сырья. Такие материалы требуют разработки новых технологий вскрытия. Одним из наиболее перспективных направлений переработки полиметаллического сырья является автоклавная гидрометаллургия. Настоящая работа посвящена исследованию возможности применения двухстадийного выщелачивания (автоклавное + атмосферное) в сернокислых и хлоридных средах для переработки полиметаллических сульфидных концентратов, содержащих никель, медь, кобальт, а также благородные металлы. Используемые методы. В работе было исследовано 3 концентрата, полученные в результате обогащения руд Забайкальского региона, содержащих 9, 6 и 4% никеля соответственно. Для первичного разложения минералов цветных металлов использовался автоклав при следующих параметрах: температура 220°С и давление кислорода 0,7-1,0 МПа, после чего материал подвергался атмосферному выщелачиванию в хлоридной среде при температуре 95°С в течение 4 ч. Новизна. Заключается в принципиально новом подходе к переработке сульфидных полиметаллических материалов, содержащих никель, кобальт, медь, а также благородные металлы. В предлагаемом методе переработки первая стадия выщелачивания проходит в высоких автоклавных условиях (температура 220°С и общее давление до 40 бар) для вскрытия основных макрокомпонентов, а именно сульфидов меди, никеля и кобальта. Вторая стадия выщелачивания проходит в хлоридной среде в атмосферных условиях, ее цель заключается в переводе в жидкую фазу благородных металлов. Результат. Материал месторождения оказался упорным, для первичного разложения минералов цветных металлов в автоклаве из концентрата потребовались высокие параметры. Получаемые при этом твёрдые остатки, кол-лектирующие в себе благородные металлы, также проявили себя как трудновскрываемое сырьё. Проведённый комплекс исследований по хлоридному выщелачиванию кеков автоклавного окисления показал, что в ранее опробованных условиях можно добиться удовлетворительных результатов по извлечению в раствор Pd, Au и Ag. Оно колеблется в пределах 75-95%, тогда как максимальный переход в раствор платины ограничен значением 33%. Технологические приёмы, направленные на повышение извлечения Pt, сопровождаются весьма высоким переходом в раствор железа, что значительно осложняет последующее эффективное выделение всех благородных металлов из раствора. Практическая значимость. Результаты исследований, изложенных в статье, могут быть использованы для разработки полноценной технологии, позволяющей перерабатывать упорное полиметаллическое сульфидное сырье, содержащее никель, медь, кобальт, а также благородные металлы по гидрометаллургической схеме без использования пирометаллургического обогащения.
Ключевые слова
сульфидный концентрат, автоклавное окисление, благородные металлы, медь, никель, кобальт, хлоридное выщелачивание
Для цитирования
Гордеев Д.В., Петров Г.В., Никитина Т.Ю. Применение двухстадийного сернокислого и хлоридного выщелачивания для переработки сульфидных полиметаллических концентратов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №3. С. 13-25. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-3-13-25
1. Автоклавная гидрометаллургия цветных метал-лов: В 2 т. Ч. 2 / С.С. Набойченко, Я.М. Шнеерсон, М.И. Калашникова, Л.В. Чугаев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009.
2. Шнеерсон Я.М., Набойченко С.С. Тенденции раз-вития автоклавной гидрометаллургии цветных ме-таллов // Цветные металлы. 2011. №3. С. 15-20.
3. Набойченко С.С. Развитие отечественной авто-клавной металлургии // Цветные металлы. 1992. №6. С. 27-30.
4. Сульфидное выщелачивание медного концентрата с высоким содержанием мышьяка / Бодуэн А.Я., Петров Г.В., Кобылянский А.А., Булаев А.Г. // Обогащение руд. 2022. № 1. С. 14-19.
5. Dreisinger D. Copper leaching from primary sulfides: Options for biological and chemical extraction of cooper // Hydrometallurgy. 2006. Vol. 83. P. 10-20.
6. Mc Donald R.G., Muiz D.M. Pressure oxidation leaching of chalcopyrite. Part 1. Comparison of high a. low temperature reaction kinetics a. product // Hy-drometallurgy. 2007. Vol. 86. P. 1991-2005.
7. Mackiw V.N., Benz T.W. and Evans D.J.I., 1966, A Review of Recent Developments in Pressure Hydro-metallurgy, Metall. Review, 11(109). 143-158 pp.
8. Зайцев П.В., Шнеерсон Я.М. Автоклавные техно-логии переработки медьсодержащего сырья // Цветные металлы. 2016. №4. С. 26-31.
9. Wilmot J.C., Smith R.I., Brewer R.E. Concentrate leach start-up a. optimization at the Phelps Dodge Bagdad mine Arizona // Pressure Hydrometallurgy. 2004. P. 77-79.
10. Marsden J.O., Brewer R.E., Haazen H. Copper con-centrates leaching developments by Phelps Dodge Corporation // Hydrometallurgy. 2003. Vol. 2. P. 1429-1446.
11. Marsden J.O. Keynote Address: lesson learned from the copper industry applied to gold extraction // World Gold. 2009. P. 231-240.
12. Крылова Л.Н., Мощанецкий П.В., Шириня Н.В. Выщелачивание металлов из труднообогатимого промпродукта флотации медно-цинковых колче-данных руд // Обогащение руд. 2015. №6. С. 14-16.
13. Anderson C.G. Applications of NSC pressure leaching // Pressure Hydrometallurgy 2004. Banff, Alberta, 2004. P. 855-886.
14. Aleksandrova T., Romanenko S., Arustamian K. Re-search of slurry preparation before selective flotation for sulphide-polymetallic ores // IMPC 2018-29th In-ternational Mineral Processing Congress. 2019. С. 2071-2078.
15. Zalesov M.V., Grigoreva V.A., Trubilov V.S., Boduen A.Ya. Designing of engineering solutions to enhance efficiency of high-copper gold-bearing ore processing. Gornaya promyshlennost = Russian Mining Industry. 2021;(5):51-56. (In Russ.) DOI: 10.30686/1609-9192-2021-5-51-56.
16. Crundwell F. et al. Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum Group Metals. Elsevier, 2011.
17. Deng Q. et al. Ramu nickel cobalt project: NI 43-101 Technical report. North Sydney: Behre Dolbear, 2019. 98 с.
18. Ege D.E. et al. Ramp-up experience at Meta Nikel HPAL plant // ALTA 2017 Nickel-Cobalt-Copper. Perth, 2017. С. 1-16.
19. O’Callaghan J. Murrin Murrin Operations – Overview // 2010. С. 155.
20. Shibayama K. et al. Taganito HPAL Plant Project // Miner. Eng. 2016. Т. 88. С. 61-65.
21. Valle L. et al. Completing the Ambatovy ramp-up: The road to successful financial completion // ALTA 2016 Ni-Co-Cu. Perth, 2016. С. 62-80.
22. Valle L., Dickson P., Curtis A. The HPAL plants that SNC-Lavalin built: Where are they now? // ALTA 2017 Ni-Co-Cu. Perth, 2017. С. 410-436.
23. Assessment of refractory gold-bearing ores based of interpretation of thermal analysis data // TN Aleksan-drova, G Heide, AV Afanasova. Journal of Mining In-stitute, 2019, № 235.
24. Bulaev A.G., Boduen, A.Y., Ukraintsev, I.V. Biooxi-dation of persistent gold-bearing ore concentrate of the Bestobe deposit // Obogashchenie Rud, 2019, 2019(6), pp. 9-14.
25. Boduen A.Y., Fokina S.B., Polezhaev S.Y. The hy-drometallurgical pretreatment of a refractory gold sul-fide concentrate // Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Pro-spects –11th conference of the Russian-German Raw Materials, 2018, 2019, pp. 331-340.
26. Совершенствование технологии селективного раз-деления медно-никелевых файнштейнов / Алексе-ев Л.И., Ершов С.Ф., Кайтмазов Н.Г., Беккер В.Г., Матвиенко З.И., Юрьев А.И., & Джусоев Ф.З. // Записки Горного института, 2005. Т. 165. С. 18.
27. Александрова Т.Н., & O’Коннор С. Переработка платинометалльных руд в России и Южной Афри-ке: состояние и перспективы // Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 462-473.
28. Рогожников Д.А. Азотнокислотное выщелачива-ние акжальского сульфидного мышьяковистого медьсодержащего концентрата // Цветные метал-лы. 2020. № 8. С. 11-17.
29. Hosseini Seyes Abolfazl. Leaching of nickel from a secondary source by sulfuric acid / Seyed Abolfazl Hosseinia, Shahram Raygana, Ahmad Rezaeia, Ali Jafarib. Journal of Environmental Chemical Engineering. Volume 5, Issue 4, August 2017, pp. 3922-3929.
30. The total pressure oxidation of copper concentrates / King J.A., Dreisinger D.B., Knight D.A., Paul E. // Extract. Metallurgy of Copper, Nickel and Cobalt. 1993. V. 1. P. 735-756.
31. McDonald R.G., Li J., Austin P.J. High Temperature Pressure Oxidation of a Low-Grade Nickel Sulfide Concentrate with Control of the Residue Composi-tion. Minerals, 2020, 10, 249.
32. Jafari M., Karimi G., Ahmadi R. Improvement of chalcopyrite atmospheric leaching using controlled slurry potential and additive treatments. Physicochem. Probl. Miner, 2017, 53, 1228-1240.
33. McDonald R.G., Li J. The high temperature co-processing of nickel sulfide and nickel laterite sources. Minerals 2020, in press.
34. Qian G., Xia F., Brugger J., Skinner W.M., Bei J., Chen G., Pring A. Replacement of pyrrhotite by pyrite and marcasite under hydrothermal conditions up to 220°C: An experimental study of reaction textures and mechanisms. Am. Mineral. 2011, 96, 1878-1893.
35. McDonald R., Rodriguez M., Li J., Robinson D., Jackson M., Hosken T. The co-processing of nickel sulphide and laterite materials using low oxygen pres-sures. In Pressure Hydrometallurgy 2012, Proceedings of the COM 2012, Niagara Falls, ON, Canada, 30 September-3 October 2012; Collins M.J., Filippou D., Harlamovs J.R., Peek E., Eds.; MetSoc: Montreal, QC, Canada, 2012, pp. 211-225.
36. Булаев А.Г., Бодуэн А.Я., Украинцев И.В. Био-окисление упорного золотосодержащего концен-трата руды месторождения Бестобе // Обогащение руд. 2019. №6. C. 8-13.