авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Разработка технологии концентрирования благородных металлов из техногенных отходов переработки сульфидных медно-никелевых руд

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Ковалев Виктор Николаевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД

Специальность 05.16.02 Металлургия черных, цветных

и редких металлов

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ- Петербург

2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный горный университет».

Научный руководитель

доктор технических наук

Петров Георгий Валентинович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Шариков Юрий Васильевич

кандидат технических наук

Тюремнов Александр Вадимович

Ведущая организация Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Калуга, Россия)

Защита состоится « 30 » сентября 2011 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. 3316.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан « 29 » августа 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н. В.Н. БРИЧКИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Отечественные запасы металлов платиновой группы (МПГ) сосредоточены, в основном, в медно-никелевых рудах Норильского промышленного региона, переработку которых ведет ОАО «ГМК «Норильский Никель» (ГМК «НН»). Применяемые технологии переработки норильских руд характеризуются существенными потерями благородных и цветных металлов с отвальными продуктами, что существенно снижает эффективность производства, приводит к загрязнению окружающей среды и сопровождается безвозвратным техногенным рассеянием ценных компонентов.

Различным аспектам геологии, химии и металлургической переработки рудного и техногенного платиносодержащего сырья посвящены исследования известных отечественных ученых, среди которых следует выделить работы Д.А. Додина, В.В. Дистлера, Л.В. Разина, В.Г. Лазаренкова, Н.М. Синицына, С.И. Гинзбург, В.Ф. Борбата, Т.Н. Грейвер, О.Н. Тихонова, М.А. Меретукова, А.МОрлова, Я.М. Шнеерсона.

Платиносодержащие техногенные месторождения Норильского региона, в которых сосредоточено до 300 млн.т сухих отходов, относятся к категории суперкрупных - суммарное содержание благородных металлов в них оценивается в сотни тонн. В настоящее время месторождения рассматриваются, прежде всего, как геотехнические системы, обеспечивающие долговременное хранение горнопромышленных отходов, и в меньшей степени как вторичные минеральные ресурсы. Накопление техногенного сырья характеризуется неупорядоченностью складирования и частичным смешиванием разнотипных продуктов: хвостов обогащения сульфидных Cu-Ni руд, магнетитовых и пирротиновых концентратов, шлаков и пылей ГМК «НН». Формирование месторождений сопровождается изменением вещественного состава отвальных продуктов и миграцией благородных и цветных металлов, что обусловливает разнообразие в природе техногенного сырья, масштабах его накопления и экономической значимости.





В рамках решения задачи по снижению потерь благородных металлов при переработке медно-никелевых руд представляется целесообразным рассмотрение техногенного сырья, образованного на основе отвальных шлакопылевых продуктов пирометаллургических переделов ГМК «НН», в качестве перспективного источника благородных и цветных металлов. Сложный многокомпонентный характер техногенного сырья определяет необходимость изучения его минерального состава и разработки технологии концентрирования МПГ с учетом современных требований экологической безопасности и технико-экономической эффективности.

Цель работы: разработка научных основ извлечения благородных металлов из техногенных отходов переработки сульфидных медно-никелевых руд.

Идея работы: селективное извлечение благородных металлов из техногенных продуктов пирометаллургической переработки сульфидных медно-никелевых руд может быть достигнуто сочетанием в рамках единой технологии операций флотоадгезионного концентрирования, коллектирующей плавки, жидкофазной сульфатизации и ионообменной сорбции.

Задачи исследований.

  • Изучение особенностей обогащения техногенного сырья и разработка метода флотоадгезионного концентрирования благородных и цветных металлов с получением богатого сульфидного концентрата.
  • Исследование закономерностей и разработка метода сульфатизационного вскрытия платинометальных штейнов, полученных при коллектирующей плавке концентрата обогащения.
  • Изучение механизма сорбционного извлечения редких платиноидов из сульфатных растворов и разработка способа интенсификации ионообменного процесса.
  • Разработка принципиальной технологической схемы концентрирования благородных и цветных металлов из техногенных продуктов пирометаллургической переработки сульфидных медно-никелевых руд Норильского промышленного региона.

Методы исследований. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием стандартного оборудования на лабораторной базе Санкт-Петербургского горного университета и института «Гипроникель».

Аналитические исследования проводились в АО “Механобр-Аналит”. Микроэлементный состав техногенных проб и полученных в ходе исследований полупродуктов изучался с использованием масс-спектрометрии с индукционно-связанной плазмой (ICP-MS) на спектрометре Spectrace 5000 Tracor X–ray и атомно-абсорбционным методом.

Научная новизна работы:

- установлены особенности поведения благородных и цветных металлов при их концентрировании из техногенных отходов переработки медно-никелевых руд методом адгезионной флотации;

- установлены закономерности поведения цветных и благородных металлов при вскрытии флотоадгезионных концентратов методом «коллектирующая плавка - сульфатизация»;

- выявлена зависимость степени полимеризации сульфатокомплексов иридия от кислотности среды при ионообменной сорбции иридия из сернокислых растворов.

Основные защищаемые положения.

1. Эффективность флотационного концентрирования цветных и благородных металлов из техногенных продуктов переработки медно-никелевых руд определяется содержанием коллектирующей сульфидной фазы; применение адгезионной флотации обеспечивает получение обогащенного концентрата с суммарным содержанием благородных металлов более 180 г/т.

2. Закономерности поведения благородных и цветных металлов при вскрытии флотоадгезионных концентратов методом «коллектирующая плавка - сульфатизация» определяются степенью металлизации штейна, температурой и продолжительностью жидкофазной сульфатизации; сульфатизация высокометаллизированного штейна при 200 0С в течение 4 ч обеспечивает получение концентрата платины, палладия, родия и золота с суммарным содержанием до 1,5%.

3. Сорбционная активность иридия в ионообменных процессах, протекающих в сернокислых растворах, обусловлена зависимостью степени полимеризации его сульфатокомплексов от кислотности среды; осуществление сорбции на высокоосновном анионите АМП в присутствии окислителя обеспечивает глубокое извлечение иридия из многокомпонентных растворов высокой кислотности.

Практическая значимость.

  • Разработан метод флотоадгезионного концентрирования благородных и цветных металлов из техногенных отходов переработки сульфидных медно-никелевых руд, обеспечивающий получение богатого сульфидного концентрата в замкнутом цикле оборотных продуктов с регенерацией адгезива, что определяет высокую экологичность и низкую затратность метода.
  • Предложен комбинированный способ вскрытия флотоадгезионных концентратов «коллектирующая плавка - сульфатизация», обеспечивающий получение богатого концентрата Pt, Pd, Au с извлечением цветных металлов, серебра и металлов спутников платины (МСП) в сульфатный раствор.
  • Разработан сорбционный метод выделения иридия из сульфатных растворов на высокоосновном анионите АМП с предварительным введением в раствор окислителя с целью увеличения лабильности сульфатокомплексов иридия и повышения его извлечения в смолу.
  • Разработана комбинированная технология селективного концентрирования благородных и цветных металлов из техногенных отходов пирометаллургических переделов ГМК «НН», применение которой обеспечит снижение потерь ценных компонентов сульфидных медно-никелевых руд.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на I международной научно-практической конференции «Интехмет-2008» (Санкт-Петербург, 2008), на международной научно-практической конференции «Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы» (Москва, 2009), на международных конгрессах «Цветные металлы Сибири – 2009» и «Цветные металлы Сибири – 2010» (Красноярск, 2009, 2010).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 13 печатных работах, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Получен 1 патент РФ на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 74 наименования, и приложения. Работа изложена на 119 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 25 рисунков.

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель, идея и решаемые задачи, сформулированы основные защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость.

В главе 1 проведен анализ литературных данных о состоянии и технологиях производства МПГ из медно-никелевых руд. Представлен обзор крупных отечественных техногенных месторождений платиновых металлов, описаны современные методы переработки техногенного платинометального сырья. Поставлены основные научные и практические задачи диссертации.

В главе 2 изложены результаты минералогических и аналитических исследований материала шлакопылевых отвалов ГМК «НН». Представлены данные, полученные при апробации различных флотационных методов концентрирования благородных металлов.

В главе 3 показаны перспективы переработки сульфидных концентратов обогащения техногенного сырья методом «коллектирующая плавка – сульфатизация». Приведены результаты исследований по сульфатизационному выщелачиванию платинометальных штейнов.

В главе 4 представлены данные по изучению анионитной сорбции иридия из сернокислых растворов и предложен способ интенсификации ионообменного процесса извлечения МПГ. Описана принципиальная технологическая схема концентрирования МПГ из материала шлакопылевых отвалов ГМК «НН».

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Эффективность флотационного концентрирования благородных и цветных металлов из техногенных продуктов переработки медно-никелевых руд определяется содержанием коллектирующей сульфидной фазы; применение адгезионной флотации обеспечивает получение обогащенного концентрата с суммарным содержанием благородных металлов более 180 г/т.

Исследования осуществлялись на укрупненной пробе (30 кг) донных осадков прудов-накопителей шлакопылевых отвалов ГМК «НН», содержащей (%): 3,61 Cu; 9,53 Ni; 0,24 Co; 6,66 Fe; 4,22 Ca; 25,7 SiO2; (г/т): 9,6 Pt; 34,8 Pd; 1,2 Au; 30,5 Ag; 1,0 Rh; 0,1 Ir; 0,34 Ru, 0,05 Os. Согласно результатам вещественного анализа основными минеральными составляющими техногенного материала являются шлаки, природные силикаты и оксиды кремния (71-77%), угли (3,5-4%), конгломераты (до 3%); сульфидная фаза (около 11%). Материал характеризуется высокой дисперсностью - более 85% представлено крупностью -44 мкм. Благородные металлы распределены по природным и техногенным компонентам пробы с преимущественным нахождением в сульфидной фазе. С целью выделения сульфидной составляющей в отдельный продукт, коллектирующий благородные металлы, изучены методы пенной и адгезионной флотации.

Поведение благородных и цветных металлов при обогащении материала шлакопылевых отвалов методом пенной флотации изучено в различных средах. При флотации в нейтральной среде установлено незначительное обогащение пенного продукта МПГ (содержание 13,7 г/т Pt; 43,1 г/т Pd, выход концентрата 19%) при крайне низком извлечении благородных металлов (менее 30% для Pd и Pt).

Проведение флотоадгезионного процесса определяется направленным выбором адгезива. Низкие показатели плотности и динамической вязкости, высокая адгезионная способность обусловили выбор в качестве перспективных реагентов трибутилфосфата (ТБФ) и солярового масла.

Определяющее влияние на показатели извлечения МПГ вне зависимости от вида адгезива имеет крупность исходного материала. Например, в варианте с ТБФ увеличение в питании доли фракции -44 мкм с 85 до 100% приводит к повышению извлечения платины и палладия в адгезионный концентрат в 1,5-1,6 раз.

При использовании трибутилфосфата в виде адгезива из-за близости значений плотности H2O и эмульгированного минералорганического продукта (МОП) отделение последнего затруднено, так как отсутствует четкая граница разделения фаз. Более того, флокулы, залегая на дне, смешиваются с камерным продуктом, увеличивая безвозвратные потери адгезива и снижая показатели извлечения МПГ (максимально 25,95% Pt и 48,57% Pd).

Применение солевого раствора (плотность - 1,2 г/см3) на основе хлорида кальция для повышения плотности водной фазы облегчает отделение МОП и заметно повышает показатели извлечения в него благородных металлов. При трехкратном контакте материала со свежим адгезивом достигнуто извлечение платины на уровне 60% и палладия - 65%, но происходит загрязнение адгезионного концентрата окисленными компонентами - значительно возрастает его вес (до 3 раз) и снижается качество по платиновым металлам.

При использовании в качестве адгезива солярового масла изменяются условия формирования МОП - наблюдаются целостность адгезионного слоя, наличие четкой границы раздела органической и водной фаз. Соляровое масло образует на поверхности водной фазы сплошной слой, выступающий в роли адгезионной ловушки тонкодисперсных сульфидных частиц, что дает возможность эффективно использовать насыщенные пульпы (ж:т = 2- 4). В целом отмечаются высокие показатели концентрирования благородных металлов - обогащение по платиновым металлам достигает 5 раз при выходе концентрата около 20%. Введение известных регуляторов флотации ([СuSO4]=(50 г/т) и [Na2CO3]=500 г/т) позволило за одну стадию извлечь в адгезионный концентрат 54,76% Pt и 66,83% Pd.

Для уточнения выявленных закономерностей процесса адгезионной флотации проведены исследования в укрупненно-лабораторном масштабе (исходное питание 2 кг) при расходе солярового масла 50% от питания, содержании в твердом фракции -44 мкм более 90%, продолжительности 30 мин, ж:т = 4, расходах коллектора (ксантогената) 175 г/т и вспенивателя (Т-66) – 250 г/т. Выход концентрата после четырехкратного контакта с адгезивом в солевом растворе хлорида кальция составил 15,9% при его обогащении от исходного материала по платине и палладию в 3,9 раз, по золоту и серебру до 3 раз. Суммарное содержание благородных металлов в полученном концентрате 267,4 г/т при максимальных извлечениях 59,29% Pt и 63,46% Pd. Наблюдается видимая корреляция между извлечением благородных металлов и цветных металлов в адгезионный концентрат, что подтверждает преимущественное ассоциирование благородных металлов с сульфидными соединениями в техногенных продуктах.

2. Закономерности поведения благородных и цветных металлов при вскрытии флотоадгезионных концентратов методом «коллектирующая плавка - сульфатизация» определяются степенью металлизации штейна, температурой и продолжительностью жидкофазной сульфатизации; сульфатизация сильнометаллизированного штейна при 200 0С в течение 4 ч обеспечивает получение концентрата с суммарным содержанием платины, палладия и золота до 1,5 %.

Изучение закономерностей поведения благородных и цветных металлов при сульфатизации осуществлялось на модельных штейнах. При синтезе одного из штейнов в шихту вводился восстановитель для повышения степени его металлизации. Состав модельных штейнов представлен в таблице 1.

Табл. 1 Химический состав модельных штейнов, %

Элемент Штейн Cu Ni Co Fe Pd Pt Rh Ru
Слабометаллизированный 27,6 44,1 5,24 4,3 1,25 0,26 0,04 0,03
Металлизированный 8,6 35,6 4,85 26,6 0,77 0,17 0,035 0,026

Сульфатизацию проводили в жидкофазном режиме при температуре 180-200 0С, ж:т=3-5 в течение 1-6 часов. Выбранные параметры соответствуют режиму переработки электролитных шламов на Комбинате «Североникель», при котором обеспечивается полное удаление цветных металлов в раствор.

Установлено, что металлизированный штейн вскрывается значительно лучше, чем слабометаллизированный (рис. 1, 2). Глубокое удаление меди, никеля и кобальта в раствор на уровне 92-95% при сульфатизации металлизированного штейна при 2000С наблюдается уже за 1 час. Продолжительность процесса 6 часов обеспечивает практически полное извлечение цветных металлов и железа в раствор: Cu - 98,9%; Ni - 99,9%; Co - 99,7%; Fe - 98,8%.

Рис. 1. Извлечение цветных металлов и железа в раствор в зависимости от условий сульфатизации для слабометаллизированного штейна Рис. 2. Извлечение цветных металлов и железа в раствор в зависимости от условий сульфатизации для сильнометаллизированного штейна


Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.