Переработке бедных забалансовых сульфидных руд посвящено множество исследований, сущность которых сводится к выщелачиванию исходной руды различными методами, поскольку получение концентрата из них считается нерентабельным. Наряду с этим известны подходы, предусматривающие стадии получения концентратов и их переработку пирометаллургическими, гидрометаллургическими или комбинированными методами.
Процесс плавки требует получение богатых концентратов по целевому металлу, что связано с его большими потерями на стадии обогащения. Гидрометаллургические методы требуют сильных окислителей [1-3], которые являются дорогими и дефицитными, что также существенно повышает себестоимость продукции. В связи с этим авторами данной работы уделено внимание развитию компромиссного направления и представлены результаты лабораторных исследований по комбинированной схеме «сульфатизирующий обжиг-выщелачивание».
В качестве исследуемого материала использовали черновой медный флотоконцентрат, химический состав которого приведен в таблице 1.
Таблица 1
Содержание основных компонентов в концентрате, %
Cu,% |
S,% |
Fe |
CaO |
Na2O |
K2O |
8,0 |
5,50 |
3,65 |
12,14 |
1,82 |
1,37 |
Шихту окатывали водой в грануляторе, имеющем чашу диаметром 0,4 м. Фракции гранул необходимого размера отсеивали на ситах. Насыпная масса гранул 1 г/см3. Гранулы сушили и определяли статическую прочность (таблица 2, где d – диаметр гранул).
Таблица 2
Статическая прочность подсушенных гранул концентрата
d, мм |
8,8 |
7,2 |
7,7 |
8,4 |
7,3 |
Среднее, г |
Прочность, г/окатышу |
720 |
770 |
750 |
800 |
750 |
750 |
Как следует из данных таблицы, высушенные гранулы имеют достаточную прочность для обжига в печи тем более в слое небольшой высоты с навеской 15, 5 г. Учитывая диаметр гранул, высоту слоя и насыпную массу гранул, найдем прочность гранул:
где: P – прочность, г/окатыш; γ – насыпная масса, г/см3.
Тогда
допустимая высота слоя
для средних значений составит:
Обжиг вели в вертикально установленной трубчатой электропечи. Вначале печь нагревалась до определенной температуры, которая поддерживалась с помощью реле, соединенного с термопарой, вторичным прибором и регулятором напряжения в цепи нагревательных элементов печи. Затем навеску гранул в корзине, изготовленной из нихромовой проволоки, помещали вовнутрь печи, предварительно нагретой до заданной температуры. Снизу в печь вдували воздух, расход которого контролировали с помощью ротаметра. По окончанию опыта гранулы извлекали из печи, охлаждали и выполняли необходимые замеры (таблица 3).
Таблица 3
Статическая прочность обожженных гранул при температуре 600 0С
d, мм |
8,8 |
7,2 |
7,7 |
8,4 |
7,3 |
Среднее, г |
Прочность г/окатышу |
3400 |
3300 |
3350 |
3150 |
3100 |
3260 |
Обожженные гранулы имеют статическую прочность, примерно в четыре раза больше, чем исходные высушенные.
Последовательно изучено влияние различных факторов - температуры обжига (t, от 400 до 750 &#;С), продолжительности (&#;</FONT>, от 0 до 120 мин), расхода воз­духа, вдуваемого в зону реагирования (<SPAN LANG="en-US">V</SPAN>, от 10 до 100 см<SUP>3</SUP>/с), диаметра гранул (<SPAN LANG="en-US">d</SPAN>, от 2 до 12 мм). Были построены точечные графики частных зависимостей степени выхода газообразных продуктов, отнесенные к количеству серы в концентрате, извлечения меди в раствор из огарка, содержания меди в кеке, данные по которым приведены на рисунках 1 - 3.<P> Как видно из рисунка 1 в интервале температур 550 – 700 <SUP>0</SUP>С степень газообразования остается практически постоянной. Выше 700 <SUP>0</SUP>С начинается диссоциация сульфатов, что приводит к повышению перехода серы в газ, поэтому этот интервал является недопустимым. <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><A HREF="797/3799e912.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/3799e912.gif" ALIGN=LEFT HSPACE=12></A><A HREF="797/m167603b8.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/m167603b8.gif" NAME="Врезка2" ALT="Врезка2" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=24 HEIGHT=24></A><A HREF="797/33316861.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/33316861.gif" NAME="Врезка1" ALT="Врезка1" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=24 HEIGHT=24></A><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><A HREF="797/m2b35c43e.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/m2b35c43e.gif" NAME="Врезка3" ALT="Врезка3" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=24 HEIGHT=24></A><BR /> <P> <A HREF="797/4b35e994.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/4b35e994.gif" NAME="Врезка4" ALT="Врезка4" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=24 HEIGHT=24></A><P> <BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P>Точки – экспериментальные данные; линии – аппроксимирующая функция;<P> <SPAN LANG="en-US">S</SPAN><SUB>газ,</SUB>%– переход серы в газ, а – влияние температуры, <SPAN LANG="en-US">t</SPAN><SPAN LANG="mo-MD">,</SPAN>°С; б – расхода вдуваемого <P>воздуха, <SPAN LANG="en-US">V</SPAN>, см<SUP>3</SUP>/с; <SPAN LANG="mo-MD">в </SPAN>– продолжительности обжига,t, мин; <SPAN LANG="mo-MD">г</SPAN>– крупности гранул, <SPAN LANG="en-US">d</SPAN>, мм<P> Рис. 1– Зависимость перехода серы в газ от заданных факторов<P> <A HREF="797/22929076.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/22929076.gif" ALIGN=LEFT HSPACE=12></A><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P> <P> <BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P>Точки – экспериментальные данные; линии – аппроксимирующая функция;<P> ε<SUB><SPAN LANG="en-US">Cu</SPAN></SUB>, % – извлечение меди в раствор, а – влияние температуры обжига, <SPAN LANG="en-US">t</SPAN><SPAN LANG="mo-MD">,</SPAN>°С; б – расхода вдуваемого воздуха, <SPAN LANG="en-US">V</SPAN>, см<SUP>3</SUP>/с; <SPAN LANG="mo-MD">в </SPAN>– продолжительности, t, мин; <SPAN LANG="mo-MD">г</SPAN>– крупности гранул, <SPAN LANG="en-US">d</SPAN>, мм.<P> Рис. 2 – Зависимость извлечения меди в раствор из огарка от заданных факторов<P> Результаты изучения влияния размера гранул на степень перехода серы в газовую фазу дают информацию о тенденции снижения выхода газовой серы по мере увеличения диаметра окатышей, что объяснимо в связи с затруднениями удаления серы из более крупных гранул. Это положительный эффект с точки зрения сульфатизирующего обжига, однако чрезмерное увеличение диаметра гранул приводит к затруднению процесса обжига за счет затруднений в подводе кислорода к центру гранул. <P>Выщелачивание огарка с содержанием 8% <SPAN LANG="en-US">Cu</SPAN>, 3,65 % <SPAN LANG="en-US">Fe</SPAN>, проводили при условиях Ж:Т=4:1, температуре 60 <SUP>0</SUP>С и продолжительности опыта 120 минут. Изучение проводили при перемешивании магнитной мешалкой в термостатированной ячейке раствором серной кислоты с концентрацией 120 г/л. Графики частных зависимостей по извлечению меди в раствор и содержанию меди в кеке приведены на рисунках 2, 3 соответственно.<P> <A HREF="797/14e562d8.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/14e562d8.gif" NAME="Врезка7" ALT="Врезка7" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=48 HEIGHT=24></A><A HREF="797/m2eaae67b.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/m2eaae67b.gif" NAME="Графический объект2" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=254 HEIGHT=172 BORDER=0></A><A HREF="797/3bb2d4e.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/3bb2d4e.gif" NAME="Графический объект1" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=258 HEIGHT=171 BORDER=0></A><A HREF="797/205887e6.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/205887e6.gif" NAME="Врезка6" ALT="Врезка6" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=24 HEIGHT=24></A><A HREF="797/mf5296dd.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/mf5296dd.gif" NAME="Врезка5" ALT="Врезка5" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=24 HEIGHT=24></A><BR /> <P><A HREF="797/m594b63d0.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/m594b63d0.gif" NAME="Врезка8" ALT="Врезка8" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=48 HEIGHT=24></A><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><A HREF="797/730c77ed.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/730c77ed.gif" NAME="Врезка9" ALT="Врезка9" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=33 HEIGHT=22></A><BR /> <P><A HREF="797/m3a3f2647.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/m3a3f2647.gif" NAME="Врезка10" ALT="Врезка10" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=64 HEIGHT=24></A><A HREF="797/4a324aa8.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/4a324aa8.gif" NAME="Графический объект3" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=252 HEIGHT=172 BORDER=0></A><BR /> <P><A HREF="797/m7335fdfd.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/m7335fdfd.gif" NAME="Врезка12" ALT="Врезка12" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=48 HEIGHT=24></A><A HREF="797/15ddaebd.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/15ddaebd.gif" NAME="Врезка13" ALT="Врезка13" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=48 HEIGHT=24></A><A HREF="797/11b774d0.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/11b774d0.gif" NAME="Графический объект4" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=252 HEIGHT=175 BORDER=0></A><A HREF="797/7563fa98.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/7563fa98.gif" NAME="Врезка11" ALT="Врезка11" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=24 HEIGHT=24></A><BR /> <P><A HREF="797/m2cc62c5c.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/m2cc62c5c.gif" NAME="Врезка14" ALT="Врезка14" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=24 HEIGHT=24></A><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P><A HREF="797/m35fa0322.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/m35fa0322.gif" NAME="Врезка16" ALT="Врезка16" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=68 HEIGHT=24></A><A HREF="797/12158cbc.gif" TARGET="_blank"><IMG src="https://articles-static-cdn.moluch.org797/12158cbc.gif" NAME="Врезка15" ALT="Врезка15" ALIGN=LEFT HSPACE=12 WIDTH=58 HEIGHT=24></A><BR /> <P><BR /> <P><BR /> <P>Точки – экспериментальные данные; линии – аппроксимирующая функция;<P> <SPAN LANG="en-US">β</SPAN><SUB><SPAN LANG="en-US">Cu</SPAN></SUB><SUB>,</SUB>%– содержание меди в кеке, а – влияние температуры обжига, <SPAN LANG="en-US">t</SPAN><SPAN LANG="mo-MD">,</SPAN>°С;<P> б – расхода вдуваемого воздуха, <SPAN LANG="mo-MD"> </SPAN><SPAN LANG="en-US">V</SPAN>, см<SUP>3</SUP>/с; <SPAN LANG="mo-MD">в </SPAN>– продолжительности, t, мин;<P> <SPAN LANG="mo-MD">г</SPAN>– крупности гранул, <SPAN LANG="en-US">d</SPAN>, мм<P> Рис. 3– Зависимость влияния факторов на остаточное содержание меди в кеке после выщелачивания огарка<P> Таким образом, исследовано влияние различных факторов на процесс обжига и на извлечение меди. Установлено, что достаточно высокую степень извлечения меди можно достичь при условиях: <SPAN LANG="en-US">t</SPAN> –550 - 700 <SUP>0</SUP>С, τ – 20 - 60 мин., <SPAN LANG="en-US">d</SPAN> – 8 -12 мм., <SPAN LANG="en-US">V</SPAN> – 20-100 см<SUP>3</SUP>/с. Выход кека при этих условиях составляет 75%. В указанных пределах значения диаметра гранул и скорости подачи воздуха не значимы, т.е. не оказывают влияния на степень обжига концентрата и извлечения меди в раствор.<P> <BR /> <DL> <DT>Литература:</DL> <OL> <LI><P> Шурыгин Ю.А., Халезов Б.Д. Исследование выщелачивания забалансовых окисленных и смешанных руд Кальмакырского месторождения//Цветные металлы, 1974.-№5. – С.68-71.<LI><P> Иванов В.И., Степанов Б.А., Применение микробиологических методов в обогащении и гидрометаллургии.- М.- 1960. – С.23-28.<LI><P> Жумашев К.Ж., Токбулатов Т.Е., Каримова Л.М., Кайралапов Е.Т. Кинетические особенности выщелачивания меди из забалансовых руд Жезказганского месторождения// Комплексное использование минерального сырья. – 2010. -№5(272). – С.35-42.</OL>