CC BY
43
© И.В. Шалрунова, 2003
УАК 622.775
И.В. Шалрунова
ИНТЕНСИВНЫЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ НЕКОНАИЦИОННЫХ МЕАЬСОАЕРЖАШИХ ГЕОРЕСУРСОВ УРАЛА*
Добыча и переработка медных и медно-цинковых руд на Урале в течение тысячелетий привели к формированию на поверхности Земли огромного количества медьсодержащих георесурсов техногенного происхождения. Это отвалы бедных руд, вскрышные породы, хвосты обогащения, шлаки и шламы металлургического производства, промышленные стоки, глубоко и неблагоприятно залегающие участки рудных тел (рис. 1). В твердых отходах уральских горно-обогатительных и металлургических предприятий содержится более 2 млн. тонн меди, что уже соизмеримо с разведанными и оцененными мировыми запасами меди, которые составляют 650 млн. т. Переработка некондиционных сульфидных, окисленных руд и медьсодержащих техногенных продуктов по традиционным технологическим схемам, предполагающим добычу открытым или подземным способами, флотацию, плавку, экономически нецелесообразна. Поэтому в настоящее время они не вовлекаются в промышленную переработку. Эти техногенные объекты
представляют собой с одной стороны скопления большого количества полезных ископаемых с достаточно высоким содержанием цветных и благородных металлов, с другой стороны, они являются источником нанесения огромного вреда окружающей среде.
Изучение химического и минерального состава твердых медьсодержащих продуктов показало, что медь в них находится в виде различных минералов. В колчеданных рудах, в основном, в виде сульфидов - халькопирита, борнита, ко-
*Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант 01-05-96415
веллина, халькозина, в окисленных рудах - малахита, куприта, тено-рита, в шлаках - в виде оксидов, сульфидов и силикатов. Медьсодержащие минералы находятся в тонком прорастании с силикатами вмещающих пород и другими минералами цветных металлов и железа. Содержание меди обычно не превышает 2%, в основном составляет десятые доли процента.
Переработка медьсодержащих техногенных отходов из-за огромных запасов и низкого содержания в них полезного компонента возможна только на месте или вблизи их залегания. Процесс должен затрагивать минералы цветных, редких и по возможности благородных металлов, не разрушая породную и пиритную часть руды и отходов. В качестве основного растворителя целесообразно использовать серную кислоту как ге-
нетически связанную с колчеданными рудами. Для снижения экологической нагрузки концентрация серной кислоты должна быть как можно меньше. Широкое промышленное внедрение высокоэффективных физико-химических геотехнологий извлечения меди из природных и техногенных месторождений сдерживается сравнительно низкой скоростью фазовых переходов, зависящей как от
фильтрационных свойств рудного массива, так и от низкой интенсивности протекания самих химических реакций. Растворение окисленных медных минералов происходит достаточно легко, и скорость процесса выщелачивания определяется, в основном, скоростью диффузии растворителя к минералу. Более трудно растворяется медь вторичных сульфидов и связанная с алюмосиликатами, алюмофосфатами и гидроксидами железа. Халькопирит взаимодействует с растворами серной кислоты только при наличии в растворе окислителей. Применение реагентов-интенсифика-торов - хлорного железа, сульфата железа (III) и хлорида натрия позволяет повысить извлечение меди из сульфидной руды в 2,5-3 раза только при расходе 50-100 кг/т. Все эти реагенты являются весьма агрессивными и затрудняют дальнейшую переработку растворов выщелачивания.
Для вскрытия сульфидных минералов разрабатываются новые, экологически безопасные и энергосберегающие методы на основе электрохимических, мощных элек-троимпульсных и механохимиче-ских воздействий. Наложение ультразвукового поля частотой 15 кГц при мощности 1,5 Вт/см2 в сернокислом растворе концентрацией 5% обеспечивает: для халькопирита - интенсификацию процесса выщелачивания в 40 раз, для сфалерита в 26,5 раз, пирита в 20 раз, что позволяет рекомендовать акустический метод для интенсификации процесса выщелачивания тонкоиз-мельченных богатых по меди и цинку промпродук-тов флотации. Электрохимическая обработка выщелачиваемого массива интенсифицирует процесс растворения медных минералов при невысокой (до 2,5А/дм3) плотности тока. При увеличении объемной плотности тока на поверхности сульфидов образуется элементная сера, которая приводит к экранированию поверхности минералов. С целью снижения энергозатрат для создания электрохимического
Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.
Рис. 1
потенциала нами предложено использование метода внутреннего электролиза; для предотвращения растворения электродов и загрязнения продуктивных растворов рекомендуется гальванопара «железо-графит», создающая небольшие (25-20 мА), но достаточные микротоки в сульфдно-сернокислотной системе в течение 30 суток. Применение гальванопары «железо-графит» увеличивает растворение халькопирита в слабом растворе серной кислоты в 57 раз.
Для интенсификации процесса выщелачивания ценных компонентов из рудного и техногенного сырья применяются новые растворители, позволяющие селективно растворять компоненты, преимущественно за счет реакций комплексообразования. При исследовании закономерностей выщелачивания медьсодержащих георесурсов - руд, хвостов обогащения и шлаков медеплавильного производства - установлена возможность и целесообразность применения азотсодержащих органических ком-плексообразователей в растворах серной кислоты низкой концентрации. В качестве комплек-сообразователей использовали уротропин, сернокислый
зин и карбамид с расходом 10-3 -10-4 моль/дм3 или от 0,1 до 1 кг на одну тонну перера-го продукта. Наиболее простой, экономичной и экологичной бавкой является карбамид.
Рис. 2. Т ехнологическая схема подземного выщелачивания руды Сибай-ского месторождения
менение органических комплек-телей позволяет
высить скорость
щелачивания и
зить концентрацию серной кислоты в 22,5 раза. Ин-кация процесса выщелачивания достигается за счет реакции комплексообразования протонированного азотсодержащего основания с катионом талла, находящегося в минерале [1]. Результаты лабораторных следований были апробированы в промышленных условиях при кучном выщелачивании на пром-площадке Сибайского карьера 15296 т окисленной медной руды месторождения Бакр-Узяк
дотвальными водами, имеющими рН 2,8. Промышленный мент позволил установить, что снижение кислотности раствора до рН 1 ,4 и добавление да в 2,5 раза увеличивает концентрацию меди в растворе и на 19,6 % повышает извлечение меди. В ходе промышленного перимента подтверждена
можность эффективной
ботки руд физико-химическим методом с получением цементной меди при извлечении меди из ды на уровне 80%. Для ского медно-серно-го комбината разработаны технологические комендации для выщелачивания оставшихся запасов медных руд на месторождениях Сибайское и Бакр-Узяк. Доработку Сибайского месторождения рекомендуется проводить в нисходящем порядке в направлении от бортов карьера вглубь массива с максимальным использованием имеющихся подземных выработок. Подготовка к выщелачиванию руд в приборто-вой зоне Сибайского карьера предусматривает взрывание скважинных зарядов в направлении от от-
коса в массив. Разрушение при-бортовых запасов взрывом целесообразно осуществлять, используя в качестве компенсационного -карьерное пространство. Управление устойчивостью бортов осуществляется пригрузкой бедными и забалансовыми рудами, выщелачиваемыми совместно с шахтными запасами (рис. 2).
Выщелачивание медьсодержащих руд комплексным растворителем позволяет вовлечь некондиционные руды, оставленные после разработки месторождения физико-техническими способами, в эффективную доработку за счет интенсифицирующего действия растворителя, использования имеющихся горных выработок и первичной техногенной подготовки массива. Применение данной технологии позволяет извлечь медь из сульфидных руд с содержанием 0,65% на 70% при продолжительности выщелачивания 1 год, из окисленных медных руд на 82% при продолжительности 180 сут. Расчетами экономической эффективности предлагаемых технологий определена себестоимость подземного выщелачивания медных руд месторождения Бакр-Узяк 198,5 руб/т., доход от внедрения технологии составит 62,5 млн. руб.; себестоимость подземного выщелачивания сульфидных руд Сибайского месторождения 149,3 руб/т., доход от внедрения 438 млн руб.
Высокие технико-экономические показатели обусловлены отсутствием в предлагаемой технологии затрат на транспортирование руды, выпуск, откатку на стадии добычи, дробление, измельчение и флотацию на стадии переработки. В предлагаемой технологии нет отвалов бедных руд и хвостов обогащения. Попутная очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов способствуют экологичности горных работ и позволяют снизить экологические платежи горнодобывающих предприятий. Получение металлического товарного продукта повышает их конкурентоспособность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. О механизме действия карбамида при сернокислотном выщелачивании окисленных руд./Чантурия В.А., Шадрунова И.В., Минеева И.А.и др. - Цветные металлы, №3, 2002.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------
Шадрунова Ирина Владимировна - докторант ИПКОН РАН.
Файл: ШАДРУН~1
Каталог: G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB9_03
Шаблон:
C:YUsers\Таня\AppData\Roammg\Micшsoft\ШаблоныYNor•maLdo
tm
Заголовок: Интенсивные низкотемпературные процессы выщелачивания
некондиционных медьсодержащих георесурсов Урала*
Содержание:
Автор: Nasonova Alla
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 18.07.2003 13:42:00
Число сохранений: 18
Дата сохранения: 18.07.2003 14:49:00
Сохранил: ГитисЛ.Х.
Полное время правки: 56 мин.
Дата печати: 09.11.2008 1:23:00
При последней печати страниц: 3
слов: 1 380 (прибл.)
знаков: 7 868 (прибл.)
