CC BY
54
- © Б.Д. Халезов, 2014
УДК 669.053.4
Б.Д. Халезов
К ВОПРОСУ О ПЕРЕРАБОТКЕ РУД УДОКАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Исследованные ранее различные пирометаллургические и гидрометаллургические схемы переработки руд Удоканского месторождения экономически неэффективны. В данной статье предложено все окисленные и бедные руды перерабатывать кучным выщелачиванием. Богатые хорошо обогатимые руды использовать при традиционной пирометаллургической схеме. Пирометаллургическая схема позволяет производить кроме меди серную кислоту и пар, которые нужны для осуществления кучного выщелачивания. Совместная пиро- и гидрометаллургическая схема позволяет значительно повысить как комплексность использования сырья, так и экономику процесса.
Ключевые слова: руда, кучное выщелачивание, экстракция, катодная медь.
Л ля переработки руд Удоканского месторождения исследовано множество схем, включая традиционные обогащение - плавка, гидрометаллургическую тонкоизмельченной руды и комплексные гидрообогатительные и гидрофлотационно - пирометаллургические [1].
При флотации резко различаются уровни извлечения меди в зависимости от окислености руды от 72 до 95%. Из этого следует, что наибольшее извлечение достигается из сульфидной части руды и меньшее из смешанной с преобладанием окисленной.
Отсюда напрашивается вывод, что окисленную руду, окислено-суль-фидную с преобладанием первой и бедные смешанные руды следует перерабатывать геотехнологией, то есть кучным выщелачиванием (КВ). Для этого требуется соответствующая классификация руд, которая давно организована на ряде горнорудных предприятиях России.
Следует учесть и бортовое содержание 0,6% меди. Это означает, что согласно проектных разработок только около 4 млрд м3 бедной руды и минерализированных пород планируется складировать в отвалы. А с учетом
окисленных и других некондиционных руд это количество многократно возрастает.
Богатую руду с преимущественным содержанием сульфидов предполагается перерабатывать пирометаллурги-ческой технологией с предварительным обогащением с высокими показателями извлечения (более 95%).
Известно, что для КВ требуется серная кислота и вода. По имеющимся у нас данным все растворы при КВ находятся в обороте. В условиях Среднего Урала период выщелачивания в теплое время составляет 180 суток в году с мая по октябрь. В условиях Удоканского месторождения теплое время года 140 суток. Можно остановить выщелачивание на зимний период или продолжить процесс за счет подогрева воды и подачи ее по закрытым трубопроводам. Такая практика существует в отечественных аналогах. Кроме того пока в качестве экзотического предложения можно обратить внимание на разрабатываемые технологии использования тепла земли за счет бурения глубоководных скважин. В конкретных условиях подогрев воды следует организовывать за счет утилизации тепла пирометал-
Таблица 1
Химический состав руды
Массовая доля, %
Fe S Ca Mg Al № K Mo
2,37 2,81 0,47 0,27 0,50 4,50 1,90 1,75 69,0 0,022
Таблица 2
Фазовый состав меди в руде
Наименование фаз масс. % отн., %
Медь в оксидах 1,56 65,82
Медь во вторичных сульфидах 0,81 34,18
Первичные сульфиды следы -
Сумма фаз, % 2,37 100
Таблица 3
Гранулометрический состав руды
Фракция, мм Выход фракции, %
-25 +10 77,68
-10 +5,1 10,75
-5,1 +3,15 4,30
-3,15 +1,60 2,16
-1,6 +0,315 3,49
-0,315 +0,16 0,80
-0,16 0,82
лургического производства [1, с. 43]. Согласно этим расчетам можно получать 120-150 т/ч пара. Таким образом, используя эти данные, имеется возможность организовывать КВ круглогодично.
В процессе пирометаллургической переработки руд и сернокислотного производства получается серная кислота. При указанных объемах производства меди в количестве 474 тыс. т/ год, образуется 0,6 млн т серной кислоты [1, с. 43]. Таким образом, в КВ будет использоваться реагент, производимый на месте. Одним из важных моментов следует указать, что образующаяся в кислотном цехе промывная кислота может быть полностью использована при КВ. Ее не следует доукреплять или нейтрализовать.
В электролизе черновой меди загрязненный электролит без какой-либо очистки также пригоден для КВ.
В качестве обоснования указанных предложений приведены наши данные о выщелачивании пробы удоканской руды, полученные еще в середине XX в. Выполнено перколяционное выщелачивание руды, имитирующее КВ.
Использовали пробу, характеристика которой представлены в таблицах 1, 2 и 3.
Медные минералы представлены в основном окисленными минералами и вторичными сульфидами, которые активно разлагаются в водных растворах серной кислоты [2]. Медные минералы содержатся в следующем количестве, масс. %: 68,5 малахита и брошантита; 29,6 халькозина, ковеллина, борни-
та; 1,9 халькопирита. Руда имеет благоприятное для КВ прожилковое тонковкрап-ленное оруднение. Породообразующие минералы руды (кварц, полевой шпат, серицит), на долю которых приходится до 90%, являются кислотоупорными, что предопределяет пониженный расход серной кислоты.
Результаты поисковых исследований представлены на рис. 1 и 2, из которых следует, что из дробленой руды крупности до -10 мм 90%-е извлечение можно достичь в течение 160 суток. Расход кислоты в данном случае не превышает 1 т/т меди. При увеличении крупности руды темпы извлечения соответственно снижаются в результате затруднения диффузионных процессов.
Методом планирования экспериментов для подобной руды при крупности -400 мм установлены следующие оптимальные параметры: СН2Б04 = 3-5 г/дм3, т = 1-5 сут, V = 40-60 дм3 раствора на 1 т руды. Удельный расход кислоты 13 т/т меди, продолжительность выщелачивания до 85-90%-ного извлечения 600-800 суток.
Если в условиях Удокана выщелачивать только в теплое время года (140 сут/г), то продолжительность выщелачивания составит 5-7 лет. Круглогодичная эксплуатация КВ при подогреве растворов из такой крупности составит 2-3 года.
Экономичность КВ при переработке руды дробленой или естественной крупности решается проектом.
Рис. 2. Зависимость извлечения меди (1) и расхода кислоты (2) от крупности руды при продолжительности выщелачивания 100 сут, плотности орошения 60 дм3/т руды, паузе 1,4 сут, = 10 г/дм3
Рис. 1. Зависимость извлечения меди (1, 2, 3) и расхода кислоты (4, 5, 6) от продолжительности выщелачивания при плотности орошения (V) 60 дм3/т руды, паузе орошения (т) 1,4 сут, крупности руды -10 мм, С„^ю4 = 1 г/дм3 (1, 4), 2,5 г/дм3 (2, 5), 10 г/дм3 (3, 6)
Получаемые при выщелачивании растворы содержат в основном три компонента, г/дм3: 1-3 Си; 0,5-2 Ре; 1-1,5 Н2Б04. В то же время содержание элементов пустой породы (А1, Мд, Са, Б1) в сумме не превышает 0,6 г/дм3.
Учитывая состав растворов и большие масштабы КВ следует считать, что наиболее приемлемым способом извлечения меди является экстрак-
Рис. 3. Схема цепи аппаратов экстракции и электролиза меди из растворов кучного выщелачивания: 1 - экстракторы, 2 - аппарат для флотации органической части, 3 - бак для сбора и отстаивания органической части, 4 - реэкстракторы, 5 - бак для отмывки экстрагента от кислоты, 6 - электролизер
ционный с получением катодного осадка. Данный способ широко изучен в науке и освоен на практике (рис. 3)
На рис. 4 представлена предполагаемая технологическая схема переработки руд Удоканского месторождения.
При осуществлении технологии с замкнутым водооборотом имеется возможность извлекать из руды сопутствующие элементы, включая редкие и благородные металлы.
Твердые остатки после обезмежи-вания руды пригодны для рекультивации и использования в строительной индустрии.
Выводы
1. Имеется отечественная и зарубежная практика эффективного кучного выщелачивания различных про-мышленно-генетических руд медных месторождений.
2. Наиболее перспективным из всех ранее опубликованных способов является кучное выщелачивание руд Удоканского месторождения по эко-
логически чистой и экономически выгодной технологии. Имеет место применение чанового перколяционного выщелачивания дробленой руды.
3. Предлагается все богатые хорошо обогатимые руды перерабатывать по традиционному способу обогащение - плавка, в результате чего значительно повысится экономичность предложенной ранее технологии [1].
4. В процессе горной отработки месторождения все окисленные и бедные руды рекомендуется отсыпать в отвалы на специально подготовленные площадки.
5. Одновременно пирометаллурги-ческое производство будет являться донором серной кислоты и тепла для подогрева растворов КВ.
6. Таким образом, предлагается не «вместо», а «вместе» осуществлять переработку руды пиро- и гидрометаллургическими способами. Это, как известно всегда дает положительный технико-экономический эффект.
7. Все сказанное позволит повысить полноту использования сырья и выве-
Оборотный раствор
Рис. 4. Принципиальная технологическая схема кучного выщелачивания руд Удоканского месторождения
сти проблему эксплуатации месторождения из экономического тупика.
8. С целью получения исчерпывающих данных для промышленного
проектирования необходимо выполнить опытно-промышленные испытания КВ на имеющейся промплощадке Удоканского месторождения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. // Цветная металлургия. - 2012. № 3. - с. 43.
2. Халезов Б.Д. Кучное выщелачивание медных и медно-цинковых руд. - Екатеринбург: УрО РАН, 2013. - 360 с. [¡233
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_
Халезов Борис Дмитриевич - доктор технических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник, e-mail: [email protected], Институт металлургии Уральского отделение РАН.
UDC 669.053.4
PROBLEMS OF UDOKANSKY FIELD ORES PROCESSING
Khalezov B.D., Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, Leading Researcher, e-mail: [email protected],
Institute of Metallurgy of the Ural Branch of Russian Academy of Sciences.
Various pyrometallurgical and hydrometallurgical schemes considered early for processing of the Udokan-sky field ores are economically inefficient. Heap leaching for processing of all oxidized and low-grade ores is considered in this article. High-grade and good dressable ores are offered to process by traditional pyrometal-lurgical scheme. The pyrometallurgical scheme allows to produce moreover copper sulfuric acid and vapor, which are necessary for heap leaching realizing. Joint piro-and hydrometallurgical scheme allows to considerably increase complex using of raw materials, as well as process economy.
Key words: ore, heap leaching, extraction, cathode copper.
REFERENCES
1. Cvetnaja metallurgija, 2012, no 3, p. 43.
2. Halezov B.D. Kuchnoe vyshhelachivanie mednyh i medno-cinkovyh rud (Copper and copper-zinc ore heap leaching), Ekaterinburg, UrO RAN, 2013, 360 p.
РИСУЕТ ДАРЬЯ АБРЕНИНА
Я покупаю книги тех профессоров, у которых учился
