Технические науки/1. Металлургия
д.т.н. Теляков Н.М., к.т.н.
Салтыкова С. Н.
к.т.н. Пурэвдаш М.,
к.т.н., Георгиева Э.Ю.
Национальный
минерально-сырьевой университет «Горный», Россия
Влияние
предварительной биообработки на процесс выщелачивания сульфидной
медно-молибденовой труднообогатимой руды месторождения “Эрдэнэтийн Овоо”
Цель работы-повышение
извлечения меди из труднообогатимых сульфидных медно-молибденовых руд месторождения “ЭРДЭНЭТИЙН ОВОО” с использованием предварительной
биообработки. По проведенным раннее исследованиям было установлено:
•
улучшение вскрываемости сульфидных
медно-молибденовых руд под воздействием силикатных бактерий[1];
•
наибольшему бактериальному
воздействию в рудных образцах подвержен кварц, содержащий примеси, которые
создают в кристаллической структуре дефекты [2];
•
под влиянием
силикатных бактериальных растворов cкорость дезинтеграции сульфидных медно-молибденовых руд
увеличивается в 2 раза [2];
Для
анализа и контроля процесса выщелачивания сульфидных медно-молибденовых руд использовались
следующие методики исследования:
Ÿ
иодометрическое титрование
в сернокислом растворе;
Ÿ
комплексометрический
метод;
Ÿ
контроль pH растворов;
Ÿ
микроструктурный анализ;
Ÿ
химический и рентгенофазовый анализы.
Основная задача исследования - определить оптимальные условия биовыщелачивания труднообогатимой
медно-молибденовой сульфидной руды месторождения “ЭРДЭНЭТИЙН ОВОО”.
Обьект исследования -
забалансовые медно-молибденовые сульфидные руды, химический состав которых
приведен в таблице 1.
Таблица 1- Химический состав исследуемых руд
|
№ |
Компоненты |
Содержание,% |
|
1 |
Медь
общая |
0,55 |
|
2 |
Молибден |
0,017 |
|
3 |
Железо |
2,86 |
|
4 |
SiO2общ |
65,5 |
|
5 |
Al2O3 |
14,7 |
|
6 |
Sобщ |
2,5 |
|
7 |
Na2O |
2,9 |
|
8 |
K2O |
3,7 |
|
9 |
MgO |
1,2 |
|
10 |
CaO |
2,3 |
|
11 |
Mn |
0,03 |
|
12 |
TiO2 |
0,3 |
|
13 |
P2O5 |
0,15 |
|
14 |
ппп |
3,5 |
Главными рудными минералами являются пирит,
халькозин, ковеллин, халькопирит и в подчиненном количестве развиты борнит,
молибденит, теннантит, значительно реже энаргит. Минералогический состав сульфидных медно-молибденовых руд представлен в таблице 2.
Таблица 2 - Минералогический состав
|
Минерал |
Содержание меди,% |
|
Халькопирит |
0,06 |
|
Халькозин, ковеллин |
0,41 |
|
Борнит, |
0,016 |
|
Блеклые руды |
0,06 |
|
Окисленные минералы меди |
0,08 |
|
Молибденит |
0,028 |
|
Сфалерит, галенит |
0,01 |
|
Пирит |
4,3 |
|
Кварц |
36 |
|
Полевые шпаты |
36 |
|
Серицит |
21,7 |
После обработки пробы сульфидной медно-молибденовой руды
крупностью 10 мм силикатным бактериальным раствором в течение 60-ти дней, ее
подвергли выщелачиванию
следующими растворами: Fe2(SO4)3 с концентрацией 5г/л, хлоридным-FeCl3 с концентрацией
5г/л. Процесс выщелачивания продолжался в течение 28 дней, соотношение Ж:Т=
1:6, масса навески при сульфатном выщелачивании составляла 5 г, при хлоридном -
10 г. В ходе испытаний контролировали рН среды, концентрацию Fe2+, Fe3+ в растворе.
Содержание меди и железа в руде до и
после выщелачивания определяли на спектроскане МАКС-G.
Полученные результаты представлены в таблицах 3,4, рисунках 1,2,3.
Таблица 3- Результаты влияния трехвалентного железа Fe2(SO4)3
на процесс выщелачивания медно-молибденовых сульфидных руд до и после обработки
|
Сутки |
Медно-молибденовая
сульфидная руда (до обработки) |
Медно-молибденовая
сульфидная руда (после биообработки) |
||||
|
pH |
Fe3+(г/л), в раствор |
Fe2+(г/л), в раствор |
pH |
Fe3+(г/л), в раствор |
Fe2+(г/л), в раствор |
|
|
3 |
2,1 |
4,8 |
0,2 |
2 |
4,6 |
0,4 |
|
10 |
2,13 |
4,5 |
0,6 |
1,96 |
4,3 |
1 |
|
17 |
2,1 |
4,4 |
0,7 |
1,95 |
4,2 |
1,3 |
|
21 |
1,8 |
4 |
1 |
1,65 |
3,5 |
1,9 |
|
22 |
1,7 |
3,8 |
1,5 |
1,5 |
3,2 |
2,3 |
|
28 |
1,2 |
- |
- |
1 |
- |
- |
Таблица 4- Результаты влияния хлоридного раствора (FeCL3) на
процесс выщелачивания медно-молибденовых сульфидных руд до и после обработки
|
Сутки |
Медно-молибденовая
сульфидная руда (до
обработки) |
Медно-молибденовая
сульфидная руда (после
биообработки) |
||||
|
pH |
Fe3+(г/л)
в растворе |
Fe2+(г/л)
в растворе |
pH |
Fe3+(г/л)
в растворе |
Fe2+(г/л)
в растворе |
|
|
1 |
2,5 |
4,9 |
0,6 |
2,5 |
4,9 |
0,7 |
|
6 |
2,4 |
3,6 |
1,85 |
2,3 |
3,4 |
2,2 |
|
12 |
2,3 |
2,9 |
2,45 |
2,1 |
2,5 |
2,7 |
|
19 |
1,44 |
2,7 |
3,8 |
1,4 |
2,2 |
4 |
|
21 |
1,25 |
2,18 |
6,45 |
1,1 |
1,7 |
7,5 |
Как видно из представленного графика (рис. 1)
предварительно обработанный материал бактериальным раствором выщелачивается с
большей скоростью. Наибольшая скорость выщелачивания наблюдается после 17
суток.
За 19 суток выщелачивания исходной руды и предварительно
обработанной сульфатным раствором разность
концентрации Fe2+ в растворе
соответственно составила ~1,3 г/л и ~1,9 г/л, что указывает на ускорение
процесса выщелачивания предварительно
обработанного материала.
Рисунок 2.
Изменение концентрации Fe2+ г/л в растворе от продолжительности выщелачивания хлоридным
раствором (FeCl3)
Изменение концентрации двухвалентного железа при выщелачивании
хлоридным раствором предварительно
обработанного материала происходит с большей скоростью. За 19 суток после
выщелачивания исходной руды и предварительно обработанной разность
концентрации Fe2+ в растворе соответственно составила 5,8 г/л и 6,8
г/л, что указывает на ускорение процесса выщелачивания предварительно
обработанного материала.
Рисунок 3. Cпектры меди и железа сульфидной
медно-молибденовой руды при выщелачивании
Fe2(SO4)3
1-
Спектр исходной руды ; 2- Спектр руды после
предварительной обработки бактериальным раствором
Исследование влияния крупности материала на процесс выщелачивания
Объект
исследования - исходная медно-молибденовая сульфидная руда с разной крупностью (крупность +5 мм и
крупность -1мм).
Условия
проведения опыта:
1.
Соотношение Ж:Т= 1:6
2.
Раствор 5 г/л Fe2(SO4)3
3.
Температура 28ºС
4.
Масса навески составляла 3г
5.
Продолжительность воздействия
выщелачиваемого раствора составляла 25 дней
Полученные результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Результаты влияния крупности материала на процесс
выщелачивания медно-молибденовой сульфидной руды
|
Сутки |
Медно-молибденовая
сульфидная руда |
|||||
|
(крупность
+5 мм) |
(крупность
-1мм) |
|||||
|
pH |
Fe3+(г/л) |
Fe2+(г/л) |
pH |
Fe3+(г/л) |
Fe2+(г/л) |
|
|
1 |
1,7 |
4,5 |
0,3 |
1,8 |
4,4 |
0,5 |
|
3 |
2,1 |
4,2 |
1,1 |
2,1 |
3,85 |
1,6 |
|
11 |
2,0 |
4,1 |
1,4 |
2,0 |
3,4 |
1,75 |
|
17 |
1,65 |
4,1 |
1,5 |
1,7 |
2,8 |
1,8 |
|
24 |
1,65 |
3,7 |
1,65 |
1,72 |
2,7 |
2 |
Уменьшение
крупности материала с 5 мм до 1 мм приводит к увеличению скорости
выщелачивания.
заключение
По
проведенным исследованиям установлено, что переход меди в раствор из предварительно
обработанной руды происходит в большей
степени, при этом соли хлоридного железа оказывают более сильное воздействие на
процесс перехода меди в раствор по
сравнению с солями сульфатного железа. Изменение концентрации двухвалентного железа в растворе за 21 сутки
при выщелачивании предварительно обработанной руды раствором хлоридного железа
увеличивается ~ в 3,9 раза по сравнению с выщелачиванием той же руды сульфатным
железом.
Литература
1.
Теляков
Н.М., Пурэвдаш М., Афанащенко Е.С., Салтыкова С.Н. Воздействие силикатных бактерий на
минеральные составляющие промышленных руд.«Обогащение руд» №1, 2011 г.
2.
Теляков
Н.М., Афанащенко Е.С., Васильев Ф.А., Доливо-Добровольская Г.И., Салтыковва
С.Н. Изучение
воздействия бактериального раствора на извлечение железа с разным содержанием
оксида кремния.«Обогащение руд» №2, 2012 г.
3.
Пурэвдаш М.,
Афанащенко Е.А., Георгиева Э.Ю., Теляков Н.М., Салтыкова С.Н. Изучение условий обжига
медно-молибденового сульфидного сырья Сборник трудов Всероссийской
научно-технической конференции с международным участием «Электротермия-2010»
4. Адамов Э.В., Панин В.В.
Биогидрометаллургические процессы в технологии переработки минерального сырья.
Л.:Наука, 1990.
5. Адамов Э.В., Панин
В.В. Бактериальное и химическое
выщелачивание металлов из руд. Итоги науки и техники // Обогащение полезных
ископаемых. 1974. Т. 8.
6.
Каравайко Г.И., Росси Дж., Агате А., Грудев С., Авакян З.А. Биогеотехнология металлов: Практическое руководство. ГКНТ,
М., 1989.
7.
Каравайко Г.И.,
Грудев С.Н., Биогеотехнология металлов. ГКНТ,
М., 1985.
8.
Каравайко Г.И., Кузнецов С.И., Голомзик А.И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд. М.:
Наука, 1972.
9.
Кузякина Т.И., Хайнасова Т.С., Левенец О.О., Биотехнология извлечения металлов из сульфидных руд // Наука
о Земле. 2008. № 2.
10. Набойченко С.С.,
Смирнов В.И. Гидрометаллургия меди. М.:
Металлургия, 1974.
11. Панин В. В., Каравайко Г.И., Полькин С. И. Механизм и кинетика бактериального окисления сульфидных
минералов // Биотехнология металлов. ГКНК, М., 1985.
12. Полькин С.И.,
Адамов Э.В., Панин В.В. Технология
бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М.:Недра, 1982.
13. Поспелов И.Д.,
Глазунов Л.А., Томова И.С. Обогащение
медно-молибденовых руд за рубежом с учетом формирования месторождений. М., 1985.
14. Сагдиева М.Г.,
Борминский С.И., Мавжудова А.М., Айропетова Ж.С., Халматов М.М. Разработка
биотехнологии переработки коллективного сульфидного медно-молибденового
концентрата // Горный вестник Узбекистана. 2009. №1.
15. Смирнов В. И. Металлургия меди и никеля. Свердловск. М., Изд-во
Металлургиздат. 1950.
16. Таужнянская З.А. Новое в технологии бактериального выщелачивания за рубежом.
М., 1977.