Кондиционирование цинксодержащих медных концентратов обогащения колчеданных руд с использованием автоклавного окислительного выщелачивания

• Автор: Иванов, Баир Станиславович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ МЕДИ ИЗ РУДНОГО СЫРЬЯ

1.1 Мировая минерально-сырьевая база меди

1.1.1 Геолого-промышленные типы месторождений меди

1.1.2 Ресурсы меди по странам

1.2 Отечественная минерально-сырьевая база меди и ее особенности

1.2.1 Классификация медноколчеданных руд России

1.2.2 Практика и перспективы обогащения медноколчеданных руд на обогатительных фабриках Урала
1.3 Применение автоклавных технологий для кондиционирования труднообогатимых колчеданных руд
1.3.1 Общие закономерности автоклавного окисления сульфидов
1.3.2 Механизм и кинетика автоклавного окисления основных минералов входящих в состав медных концентратов
1.3.3 Автоклавное выщелачивание в металлургии меди
1.4 Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА АВТОКЛАВНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЦИНКА ИЗ ФЛОТАЦИОННОГО МЕДНОГО КОНЦЕНТРАТА
2.1 Исследование вещественного состава флотационного концентрата
2.2 Методы расчета кинетических характеристик
2.1.1 Классический метод
2.1.2 Метод по модели «сжимающегося ядра»
2.3 Методика экспериментов
2.4 Определение кажущейся энергии активации
2.4.1 Определение кажущейся энергии активации по классическому методу.
2.4.2 Определение кажущейся энергии активации по модели «сжимающегося ядра»
2.5 Определение кажущегося порядка реакции по кислороду
2.5.1 Определение кажущегося порядка по кислороду по классическому методу
2.5.2 Определение кажущегося порядка по кислороду по модели «сжимающегося ядра»
2.6 Обсуждение результатов
2.7 Выводы к главе
ГЛАВА 3 АВТОКЛАВНОЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ НИЗКОСОРТНОГО СУЛЬФИДНОГО МЕДНОГО КОНЦЕНТРАТА
3.1 Исследование процесса автоклавного кондиционирования
—3.1.1 Определение аэрационных характеристик автоклавного агрегата
3.1.2 Методика экспериментов
3.2 Результаты экспериментов и их обсуждение
3.2.1 Влияние технологических параметров на выщелачивание цинка и меди
3.2.2 Поведение минералов меди при выщелачивании
3.3 Характеристика продуктов автоклавного кондиционирования
3.3 Выводы к главе
Г лава 4 Разработка технологии гидрометаллургического кондиционирования низкосортных медных концентратов
4.1 Переработка растворов автоклавного выщелачивания
4.1.1 Методы концентрирования цинка из растворов автоклавного выщелачивания
4.2.1 Результаты экспериментов по концентрированию цинка из растовров и их обсуждение
4.2 Разработка технологической схемы автоклавного кондиционирования низкосортных медных концентратов
4.2.1 Исходные данные для проектирования предприятия по кондиционированию медных концентратов
4.3 Экономические показатели предприятия по кондиционированию низкосортного медного концентрата
4.4 Выводы к главе
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложение А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Россия занимает седьмое место в мировом рейтинге производителей горнорудной медной продукции, ежегодно обеспечивая до 4,5% добываемой в мире меди.
Структура отечественной сырьевой базы меди (92,7 млн. т балансовых запасов) характеризуется доминированием сульфидных медно-никелевых месторождений (40,6% запасов) над объектами колчеданного (19%) и меднопорфирового типа (менее 10%). В то же время около 40% российской меди производится при переработке колчеданного сырья, значение которого будет возрастать в связи освоением новых крупных медноколчеданных месторождений, в том числе уральского региона (Ново-Шемурское месторождение и др.).
Флотационное разделение медноколчеданных руд сопровождается получением некондиционных медных концентратов, содержащих 15-20% меди и более 5% цинка, пирометаллургическая переработка которых на черновую медь сопровождается высокими затратами и безвозвратным техногенным рассеянием ценных компонентов. Перспективным направлением совершенствования традиционных технологий переработки низкокачественных медных концентратов на основе принципов высокой энерго- и ресурсоэффективности, наряду с максимальным использованием возможностей, связанных с обогатительным циклом, является их модернизация с применением гидрометаллургических процессов, в частности автоклавного кондиционирования.
Различным аспектам химии, обогащения и металлургической переработки рудного медьсодержащего сырья посвящены исследования известных отечественных и зарубежных ученых, среди которых следует выделить работы С.С. Набойченко, Я.М. Шнеерсона, В.А. Чантурия, С.Б Садыкова,
В.И. Горячкина, Л.В. Чугаева, М.И. Калашниковой, М.Е. Wadsworth, K.G. Thomas, однако значительный круг вопросов, связанный с кондиционированием низкосортных медных концентратов остается недостаточно изученным.

1.3.3 Автоклавное выщелачивание в металлургии меди
Аммиачное выщелачивание
В работе [60] исследовали технологическую схему с использованием автоклавного окислительного выщелачивания цинковых концентратов. При 410-430 К, Р(О2)=0,5 МПа за 4-6 ч количественно окисляли сульфиды металлов, при этом в раствор извлекали на 98-99 % Си, Ъа., Сб, А§, Б, а Те, РЬ, Ая, БЬ, Ш, 1п, Бп и компоненты пустой породы оставались в кеке. Последующая переработка раствора включала сорбционное извлечение благородных металлов, цементационную очистку раствора, осаждение карбоната цинка диоксидом углерода при 300±5К, Р(О2)=0,3 МПа, получение сульфата аммония. Карбонат цинка предлагали или растворять в оборотном электролите и затем извлекать цинк электролизом, или прокаливать с получением оксида цинка. Рекомендованные параметры выщелачивания обеспечивали полное извлечение цветных металлов из разнообразных концентратов, а разработанная технология характеризовалась высокой комплексностью использования сырья.
В полупромышленном масштабе испытана аммиачная технология переработки медно-цинковых концентратов [61]. Технологическая схема переработки коллективных концентратов (Рисунок 1.3) включает автоклавное аммиачное выщелачивание, разделение пульпы; свинцово-железный кек направляется на переработку, а раствор обрабатывают для отгонки избыточного аммиака, доокисления политионатов и затем направляют на автоклавное осаждение меди водородом. После цементации цинковой пылью остатка меди и кадмия осаждают карбонат цинка, обрабатывая раствор диоксидом углерода, а затем получают катодный цинк. Раствор после осаждения цинка очищают от примесей и направляют на получение сульфата аммония. Дополнительным вариантом переработки растворов может служить экстракционное разделение меди и цинка.
Характерным для автоклавного аммиачного выщелачивания является следующее: высокая селективность извлечения меди, цинка и кадмия
относительно железа и компонентов пустой породы (железо пирита практически