К.х.н. Каримова Л.М., д.т.н. Жумашев К., Кайралапов Е.Т.

Химико-металлургический институт им. Ж.Абишева, Казахстан

Исследование процесса выщелачивания обожженного чернового концентрата руды Анненского месторождения

В последние годы в ряде стран возросло внимание к гидрометаллургическим и комбинированным способам извлечения меди из минерального сырья [1]. Особое место занимает сульфатизирующий обжиг [2] с последующей гидрометаллургической переработкой продукта обжига. Ранее [3] была установлена оптимальная температура обжига, обеспечивающая получение преимущественно сульфатного огарка, пригодного для выщелачивания ценных компонентов.

Существует много промышленных способов перевода меди в раствор. При определенных условиях выщелачивания можно достигнуть практически полного перевода в раствор меди, причем основными факторами, влияющими на растворение, являются природа и концентрация растворителя и температура.

Исследование проводили с серной кислотой как наиболее распространенным промышленным и легко транспортируемым растворителем в гидрометаллургии, для которого характерна достаточная растворяющая способность. Значительную часть ее рядом способов можно регенерировать в процессе осаждения меди из растворов.

Для определения оптимальных условий извлечения меди в раствор (ценных компонентов) были проведены опыты на основе математического обобщения традиционного планирования эксперимента по методу Зейделя-Гаусса-Малышева [4]. Исследования проводили с перемешиванием на магнитной мешалке в термостатированной ячейке. Изучали влияние температуры (t, 20–80 ⁰С), концентрации серной кислоты (, 25-120 г/л) продолжительности опыта (τ, 20-120 мин.), отношения жидкого к твердому (Ж:Т, 2:1 – 10:1). Графики частных зависимостей по извлечению меди в раствор и приведены на рисунке 1. Химический состав обожженного флотационного концентрата Анненского рудника представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты химического анализа обожженного флотационного концентрата Анненского рудника

Компонент	Cu	Fe	Al	Zn	Mg	Mn	Sобщ.	Sсульфатн.	Ag г/т	Au г/т
Содержание, %	6,35	4,26	3,86	1,10	0,57	0,09	3,47	3,40	156	0,3

εCu,%			εCu,%
				б
	а
		t, ^0C
					τ, мин

εCu,%
			εCu,%
				г
	в
					Ж:Т

Точки – экспериментальные данные; линии – аппроксимирующая функция

ε_Cu,%– извлечение меди в раствор, а – влияние температуры;

б – продолжительности выщелачивания; в – концентрации серной кислоты;

г – отношение Ж:Т

Рисунок 1 – Зависимости извлечения меди в раствор

после выщелачивания от заданных факторов

Из данных опытов рисунка 1 следует, что с ростом температуры от 20 до 80 ⁰С извлечение меди в раствор увеличивается, что обусловлено повышением растворимости компонентов и как следствие - ослабления фактора «высаливания». При этом извлечение меди в раствор в исследуемом интервале повышается с 81,2 до 97,08 соответственно.

Зависимость извлечения меди в раствор от продолжительности выщелачивания возрастает в интервале 30-120 мин с 92,78 до 97,08%.

Неполное растворение меди (т.е. извлечение его в раствор не превышает 98%) и необходимость выщелачивания в течение 3 часов связано с наличием в огарке спекшихся комочков, на распад которых требуется определенное время, а также присутствие в огарке почти нерастворимой формы меди, заключенных в пустую пароду.

Извлечение меди увеличивается с повышением концентрации серной кислоты в растворе. Лучшие показатели по извлечению меди получены при концентрации серной кислоты 120 г/л.

Соотношение Ж:Т в наибольшей степени влияет на результаты выщелачивания меди. При изменении Ж:Т от 1 до 8 извлечение меди в раствор возрастает от 89,94 до 97,15, при снижении Ж:Т извлечение уменьшается, так как при этом пульпа становится плотной и возникают диффузионные затруднения.

Полученные уравнения для извлечения меди в раствор с учетом значимых функций для описания совокупности действующих факторов обобщаются согласно [4] в виде их произведения с нормировкой по центральному экспериментальному значению в степени (n-1), где n – число частных функций. По центральному (ц) для всех функций условию: t = 80 ⁰С, = 120 г/л, τ = 120 мин, Ж:Т=4:1, значение ε_{Cu, ц} =96,92%. Обобщенное уравнение выразится как

. (1)

При сопоставлении результатов эксперимента и расчета нашли значения коэффициента корреляции для извлечения меди в раствор R=0,9883, t_R =158,70>2, что подтверждает адекватность описания данных эксперимента настоящим уравнением.

Таким образом, исследовано влияние различных факторов на процесс выщелачивания. Повышению извлечения меди в раствор способствует продолжительность растворения огарка и увеличение температуры. Установлено, что достаточно высокую степень извлечения меди в раствор можно достичь при условиях: t –80 ⁰С, τ – 120 мин., – 100 г/л, Ж:Т 4:1. Выход кека при этих условиях составляет 74,6%.

При полученных оптимальных условиях выщелачивания проверена возможность повторного использования сернокислого раствора после первого выщелачивания с целью увеличения концентрации меди в растворе, что позволило получить вторичный раствор с содержанием меди 29,025 г/л, что вполне достаточно для ведения процесса электролиза меди.

Литература:

1. Худяков И.Ф., Тихонов А.И., Деев В.И., Набойченко С.С. Металлургия меди, никеля и кобальта. – М.:Металлургия, 1977. –Т.1.

2. Саргсян Л.Е., Оганесян А.М. Обжиг сульфидно-цинкового концентрата с получением преимущественно сульфатного огарка для эффективного выщелачивания//Цветные металлы, 2006. -№7. –С.16.

3. Саргсян Л.Е., Оганесян А.М. Активированный сульфатизирующий обжиг халькопиритового концентрата для серно-кислотного выщелачивания//Известия вузов. Цветная металлургия, 2010. -№5. –С.11-13.

4. Малышев В.П. Математическое описание результатов многофакторного эксперимента, проведенного по методу Зейделя-Гаусса// Вестник АН Каз ССР.-1978.-№4.-С.31-38.