CC BY
119
© С. Хандмаа, 2008 С. Хандмаа
ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ХВОСТОВ ПРОМПРОДУКТОВОЙ ФЛОТАЦИИ ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ СОВМЕСТНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ "ЭРДЭНЭТ" МЕТОДОМ БИОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
Аннотация
В Монголии в современных условиях интенсивного раз-вития технология биологического выщелачивания мед-ных руд и концентратов, выделяемых из этих руд, и а также повышения требований к комплексному использованию рудо-минерального сырья требуется совершенствование техноло-гии обогащения медно-молибденовых руд месторождения Эрдэнэтийн Овоо. Испытание новой технологии и совре-менных технических средств проходит в строгом соответст-вии с технологической особенностью и характеристикой руд данного месторождения. Целью этих технико-технологичес-ких мероприятий является решение актуальной проблемы по повышению извлечения меди и молибдена в одноименные концентраты и обеспечение малоотходного обогатительного производства.
Настоящие исследования проводятся в целях выясненая возможности доизвлелечения меди, теряемой в хвостах пром-продуктовой флотации в виде окисленных и шламистых сульфидных минералов.
Переработка методом биогидрометаллургического выщелачивания окисленных и шламистых медных минералов, теряе-мых в хвостах обогащения медно-молибденых руд на обогати-тельной фабрике СП "Эрдэнэт", которые не извлекаются по действующей на фабрике коллективно-селективной флотации, позволит повысить извлечение меди по технологии пониже-ния расхода серной кислоты. В результате отдельного склади-рования хвостов пром-продуктовой флотации и неприсое-динения их к хвостам коллективной контрольной флотации образуются новые запасы техногенного характера, для которых возможно применение гидрометаллургической техно-логии Leaching SX-EW и получение катодной меди.
215
Ключевые слова: Хвосты промпродуктовой флотаци обогатительной фабрики + биовыщелачивание - богатый раствор + SX/EW
Введение
В современных условиях в связи с обеднением содержания полезных компонентов в минерально-сырьевых ресурсах стано-вится актуальным комплексное использование их и внедрение экологически безопасных технологии в обогатительное производство.
Количество меди, произведенной методом Leaching SX/EW, в 2005 году составило 20 % от мирового производства этого металла. Очевидно, в XXI веке технология биогидрометаллургического выщелачивания будет иметь ведущее значение в производстве цветных металлов.
В настоящее время основные мировые производители цветных металлов уделяют особое внимание интенсивному развитию био-гидрометаллургической технологии извлечения металлов, и результаты этих работ положительно влияют на экономические показатели перерабатываюших преприятий руд цветных металлов. Монголия является богатой различными рудоминеральными сырьевыми ресурсами. В результате геологоразведочных работ выявлены огромные запасы медных руд освоенных и подготовленных к эксплуатации месторождений.
Вещественный состав руд позволяет наряду с традиционной технологией успешно примененять методы биогидрометаллургиче-ского выщелачивания, экстракции и электроосаждения (SX/EW).
Следовательно, внедрение этого метода в производство не только дает возможность повышения экономической эффективности предприятия, но и позволит решить проблему комплексного использования руды.
В настоящее время становится актуальной проблема снижения потерь в хвостах обогащения совместного предприятия "Эрдэнэт" меди и других полезных элементов.
1. Исследование
Использование (применение) биотехнологии для переработки окисленных бедных сложного химического состава руд, которые не обогащаются по традиционной технологии, позволит экономически эффективным и простым методом извлекать медь и другие полезные элементы из хвостов обогащения.
216
В настоящее время в Чили, Болгарии, Югославии, Канаде и США выделяют уран, медь, золото и другие металлы методом биотехнологического выщелачивания.
Флотационная технология Cleaner - Scavanger действую-щая на обогатительной фабрике совместного предприятия, обеспечивает положительные результаты по обогащению руд вследствие промпродуктовой флотации в оптимальным режиме (выход -10 %) по плотности пульпы, степени доизмельчения.
Естественно, что с понижением содержания меди в перерабатываемой руде требуется увеличение степени доизмельчения промпродуктов.
Применение технологии Cleaner - Scavanger дает возможность невозврата в основную массу тонкоизмельченных шламистых и обогащенных пиритом промпродуктов, при этом степень раскрытия полезных минералов доходит до 85 % .
Тем самым активируется флотационный процесс и обеспечивается эффективное использование собирателя, увеличивается расход вспенивателя, что в конечном итоге это делает возможной флотацию грубозернистых и тонкоизмельченных зерен. Однако с углублением карьера изменяется вещественный состав руды месторождения Эрдэнэтийн Овоо, и в связи с этим принципиальным изменением возникают потери в промпродуктах флотации большого количества свободных зерен сульфидных медных минералов.
Именно в результате этого возник интерес к исследованию биогидрометаллургического процесса.
В результате технологического опробования, проведенного на хвостах промпродуктовой флотации коллективного цикла, при плотности пульпы промежуточного продукта 10-16 % содержание меди в нем колебалось от 0,4-0,8 %.
В этой связи, безусловно, возникнет осложнение с выщелачиванием обедненного медью большого количества хвостов и, следовательно, нужно разработать соответствующий режим флотации этих хвостов и решить задачу выделения богатого продукта из хвостов.
Ситовая характеристика и минерально-химический состав хвостов промпродуктовой флотации приведены в табл. 1 и 2.
217
Таблица 1
Ситовая характеристика хвостов промпродуктовой флотации и распределение металлов по классом крупности
Класс крупности Выход, Содержание, % Распределение
% металла, %
Mo Fe Mo Fe
-0,2-0,10 8,03 0,36 0,011 2,06 9,12 1,08 1,29
-0,10+0,08 7,19 0,12 0,018 11,65 2,71 1,57 6,5
-0,08+0,044 11,83 0,08 0,030 15,79 3,0 4,22 14,5
-0,044 72,95 0,37 0,106 13,72 85,17 93,13 77,71
Исходный продукт 100 0,32 0,083 12,88 100,0 100,0 100,0
Таблица 2
Минеральный и химический состав хвостов промпродуктовой флотации
№ п/п Наименование минералов Содержание, % Химический состав, %
1 Халькозин 0,02 SiO2 (общ.) 60,77
2 Ковеллин 0,01 SiO2 (своб.) 41,69
3 Халькопирит 0,07 А1203 14,70
4 Борнит 0,01 Fe (общ.) 2,26
5 Теннантит 0,008 S (общ.) 2,39
6 Окисл.медь 0,046 СаО 0,27
7 Молибденит 0,015 MgO 0,75
8 Пирит 4,35 к2о 2,38
9 Окисленные минералы железа 0,3 №20 1,75
10 Кварц 24,5 МпО 0,048
11 Полевой шпат 55,54 Zn 0,011
12 Серицит 15,0 РЬ 0,0024
13 Мо 0,009
14 Си 0,15
Всего 99,92
Несмотря на то, что в результате флотационных опытов удалось выделить из хвостов промпродуктовой флотации медьсодержащий продукт с извлечением 42,02 %, внедрение данного способа в фильтровально-сушильном отделении СП "Эрдэнэт" усложняло бы технологической процесс отделения высоким расходом реагента, необходимостью дополнительного оборудования и его компоновкой на сушествующей площади.
218
Эти обсстоятельства и недостатки флотационной технологии переработки хвостов промпродуктовой флотации требуют разра-боткиу и использования другой малорасходной технологии.
В результате исследований, проведенных в гидрометаллургической лаборатории Технологического института имени Ш.Отгонбилэга, установлено, что для переработки хвостов промпродуктовой флотации коллективного цикла, содержащих 0,150,50 % меди, возможно применить биогидрометаллургический способ.
2. Результаты исследований переработки хвостов промпродуктовой флотации биогидрометаллургическим способом
Пробы, отобранные, из хвостов промпродуктовой флотации при коллективной флотации руд зон вторичного обогащения и первичных сульфидных руд месторождения Эрдэнэтийн Овоо, представляют собою пульпу, имеющуюся плотность 15 %.
Пульпа предварительно сгушалась и фильтровалась, после чего кек фильтрации подвергался выщелачиванию с использованием различных реагентов-растворителей.
Перед процессом непосредственного выщелачивания хвосты промпродуктовой флотации подвергались окислению тионовыми бактериями типа ТюЬасШш - ferroоxidans в целях интенсификации растворения медных минералов.
Процесс выщелачивания производился в двух вариантах: с использованием только серной кислоты и бактерий + серной кислоты. Для обеспечения условий биовыщелачивания жидкие хвосты промпродуктовой флотации нуждаются в предварительном сгущении до соотношения Т:Ж 1:1,5 или 1:1.
Выщелачивание производилось в чанах, футерованных кислотоупорным материалом.
В результате биовыщелачивания из хвостов промпродуктовой флотации с содержанием меди 0,14-0,52 % возможно выделить богатый раствор, который в последующем перерабатывать по технологии SX/EW.
Изучение процесса окисления и выщелачивания первичного минерала - халькопирита, содержащегося в хвостах обогащения, с помощью тионовой бактерии ТюЬасШш - ferrooxidans путем расчета содержания в растворе меди и железа (III) показало, что с увеличением продолжительности растворения увеличилось содержание указанных металлов в растворе.
219
Cu2S+ Fe2(SO4)3 ^ CuSO4 + 2FeSO4 + CuS Д G20g8 = 32,06 кДж/ моль; Ea = 41,8 кДж/ моль CuS+ Fe2(SO4)3 ^ CuSO4 + 2FeSO4 + S Д G20g8 = 50,87 кДж/ моль; Ea = 83,6 кДж/ моль CuFeS2 + 2Fe2(SO4)3 ^ CuSO4 + 5FeSO4 + 2S AG2098 = 109,44 кДж/ моль; Ea = 71 кДж/ моль
Значения (параметры) Гиббса и энергии активации в вышеуказанных формулах свидетельствуют о возможности разложения сульфидов меди этими реагентами.
В результате биовыщелачивания извлечение меди в богатый раствор составляет 34,6-65,4 %, что показывает: путём окисления и выщелачивания с использованием тионовой бактерии Tiobacillus-ferrooxidans возможно из бедных хвостов промпродуктовой флотации выделить обогащенной медью раствор.
Извлечение меди в богатый раствор выщелачивания составляет 65,4 %.
Мы считаем возможным выделить в последующих операциях методами экстракции и элекроосаждения (SX/EW) катодную медь с содержанием 99,9 % меди.
В ходе проведения экспериментов изучена возможность в условиях поддержания оптимальной pH среды в пределах 2,02,5 получения богатого медью раствора с использованием 0,2N серной кислоты для переработки пульпы. Анализы показали, что содержание меди в медном концентрате составляет 63,50-65,4 % в ходе опытов выделения богатого раствора про-веденых при условии соотношения Т:Ж раствора 1:1 b продолжительности растворения 24-168 ч.
Суммарные результаты эксприментов приведены в табл. 3 и показаны на рис. 1 .
2.1 Результаты экспериментальных исследований
Результаты экспериментйьных исследований обработаны методом математического моделирования для каждого из трёхвари-антного выщелачивания окисленных и медных минералов содержащихcz в хвостах промпродуктовой флотации на jбогатительной фабрике СП "Эрдэнэт" (рис. 2).
220
Рис. 1. Содержание меди в растворе
Рис. 2. Зависимость извлечения меди от рН среды при применении бактерии и серной кислоты
221
3 Таблица 3
° Результаты опытов выщелачивания в трех вариантах хвостов промпродуктовой флотации
Соотношение Т:Ж Твердость растворителя Содержание меди в исходной пробе рН раствора Продол-житель-ность вышела-чивания, сутки Содержание в растворе Е ■ н Я 3 и р ! О = - р " I 1 ! я Извлечение меди %
Си2 Си1 Сиокисл До растворения После растворения Си Fe Fe3 ту
1:1 Бактерия +Н^04 0,37 0,115 0,043 рН=2 рН=1.19 7 19.5 1.4 0.35 225 0.19 65.4
рН=1.19 14 32.5 1.06 0.29 218
рН=1.15 21 48.05 1.0 0.11 190
рН=1.12 28 54.8 0.5 0.05 119
рН=1.10 35 65.4 0.2 0.0 96
1:1 + H2SO4 0,37 0,115 0,043 рН=2 рН=4.6 7 12.5 1.15 0.2 248 0.23 55.77
рН=4.9 14 26.2 0.92 0.15 227
рН=5.45 21 36.8 0.66 0.12 221
рН=7.86 28 48.6 0.23 0.08 220
рН=7.96 35 55.77 0.0 0.0 118
1:1 Бактерия 0,37 0,115 0,043 рН=2 рН=2.92 7 19.8 1.4 0.35 326 0.18 63.5
рН=2.89 14 39.7 0.88 0.29 319
рН=2.85 21 51.3 0.62 0.22 212
рН=2.60 28 60.9 0.48 0.19 204
рН=2.55 35 63.5 0.25 0.16 198
Бактерия
рН среды
Рис. 3. Зависимость извлечения меди от рН среды при применении только бактерии
Серная кислота
pH среды
Рис. 2. Зависимость извлечения меди от рН среды при применении только серной кислоты
Результаты экспериментальных исследований показывают, что чем больше содержание в пульпе трехвалентного железа, тем выше окислительно-восстановительный коэффициент.
Из данных показателей экспериментальных исследований вытекает вывод, что вполне целесообразно перерабатывать биогидро-металлургическим способом хвосты промпродуктовой флотации, содержащие окисленные медные минералы и большое количество сульфидных минералов, крупность помола которых ниже 44 мкм.
Хвосты промпродуктовой флотации ОФ
231
Бактерия + H2SO4
—Г
Сгущение
Контактный чан
Слив
(в обратную воду)
Богатый раствор Хвосты
В процесс SX/EW
Рис. 5. Технологичесая схема переработки хвостов промпродуктовой флотации способом биовыщелачивания
В этой связи рекомендуется внедрение в промышленных условиях простой технологической схемы переработки хвостов промпродуктовой флотации. Технологическая схема показанна на рис. 5.
Ориентировочный экономический расчёт
Часовая производительность обогатительной фабрики составляет Qчac = 2739 т/ ч, а с учетом времени простоев 2300 т/ч.
Средневзвешенный выход промпродуктовой флотации у = 3,65%; таким образом при переработке на ОФ 24,0 млн т руды в год 88,8 тыс. т хвостов промпродуктовой флотации теряются.
Среднее содержание меди в хвостах промпродуктовой флотации определилось в размере 0,35 %.
Исходя из этих показателей можно сделать вывод, что ежегодно ОФ СП "Эрдэнэт" недоизвлекает 3108,0 т меди и теряет в хвостах промпродуктовой флотации.
232
В результате исследований определена цена теряемой меди в хвостах промпродуктовой флотации в условиях действующей в настоящее время на мировом рынке.
При внедрении и применении биогидрометаллургического выщелачивания хвостов промпродуктовой флотации получаемая чистая прибыль в 2 раза выше по сравнению с флотационной переработкой данного материала.
Общий вывод
1. Результаты минералогических анализов вещественного состава хвостов промпродуктовой флотации показывают, что крупность измельчения относится к классу -0044 мм и 75,14-85 % окисленных и сульфидных медных минералов теряются.
Из этих хвостов методом биогидрометаллургического выщелачивания возможно доизвлекать медь до 65,4 %.
2. В процессе выщелачивания хвостов промпродуктовой флотации с использованием Tiobacillus-ferrooxidans и серной кислоты в течение 30 суток достигнуто извлечение меди. При бактериальном выщелачивании извлечение составило 65,4 % и при сернокислотном выщелачивании 55,77 %.
На основании этого можно заключить, что применение бактериального окисления сульфидов меди с последующим выщелачиванием серной кислотой имеет преимущества перед чисто кислотным выщелачиванием: увеличение извлечения металла на 10 % с экономией расхода серной кислоты 70 мл/л.
3. В принципе отдельное складирование хвостов промпро-дуктовой флотации без соединения их с хвостами контрольной флотации коллективнвого цикла дает возможность образования еще одного накопления техногенного характера в будущем при разработке месторождения меди.
4. Выявлена принципиальная возможность производить катодную медь из хвостов промпродуктовой флотации с содержанием меди 0,14-0,52 % путём выделения биогидрометаллургиче-ским выщелачиванием богатого медью раствора и переработки его в последующем по технологии SX/EW.
233
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. ДавааcYрэн С., Дорж Д. "Зэсийн металлурги" теслийн эрдэм шинжилгэ-эний тайлан УБ: 1991-1993.
2. Мовсевян С.А., Исаянко М.П. Комплексные медно-молибденовые месторождения. - М: 1974.
3. Шленель Г. Обшая микробиология. - М.: 1987.
4. Каравайко Г.И. Биотехнология металлов. - М.: 1984.
5. Тепнер Е.Е., Шельникова В.К. Практикум по микробиологии.
6. Мошнякова С.А., Каравайко Г.И. Технология батериального выщелачивания цветных и редких металлов. - М.: 1984. - С. 126-129.
7. Набойчинко С.С., Смирнов В.К Гидрометаллургия меди. ЕШ
— Коротко об авторе -
Хандмаа С. - Научно-технологический университет, Технологи-ческий институт им. Ш. Отгонбилэга.
234
