Тезисы НМ РРМ 2013

Опытно-промышленные испытания технологии сорбционного выщелачивания меди и цинка из шламов нейтрализации шахтных вод.

Е.В. Кириллов, М.Л. Черный, В.Н. Рычков, А.М. Пастухов, А.Е. Машкин¹, Г.М.Буньков

Уральский Федеральный Университет, кафедра РМиН, 620002 Екатеринбург, ул. Мира, 21. тел. +7 343 2190419, e-mail: kalata@e1.ru;

¹ООО «Новая Металлургия», 624140 Свердловская обл., г. Кировград, пос. Ломовский, Промплощадка, тел. +7 343 2191404, info@novo-met.ru

 

В настоящее время, в металлургической и горнорудной отраслях накоплены громадные количества отходов, содержащих цветные, редкие и благородные металлы. В Уральском регионе некоторые отвалы и шламохранилища настолько значительны по объему отходов и содержанию в них полезных компонентов, что их следует классифицировать как техногенные месторождения. Тем более, что определенные расходы на добычу и переработку минерального сырья, например, на измельчение, уже понесены. Это повышает экономическую целесообразность переработки отходов.

Одним из таких объектов являются шламы, образующиеся в результате обезвреживания кислых шахтных вод медных рудников. Традиционно применяемый процесс их нейтрализации известью приводит к образованию и накоплению сотен тысяч тонн шлама в год. Задача их складирования в шламонакопителях ведет к значительным ежегодным тратам, и позволяет лишь отсрочить решение вопроса их переработки. Многие рудники Урала уже выработаны и закрыты, в то же время, кислые шахтные воды продолжают выходить на дневную поверхность, и процесс накопления шламов их нейтрализации идет непрерывно. Шахтные воды можно рассматривать как жидкие руды, содержащие цветные и редкоземельные металлы, а содержание меди и цинка в шламах превышает их содержание в современных промышленных рудах.

Ранее исследовательской группой Уральского Федерального Университета были проведены исследования по сорбционному извлечению цветных металлов из шахтных вод и шламов на аминокарбоксильных амфолитах. Установлены оптимальные технологические параметры процесса, проведено сопоставление смол различных марок.

Целью настоящего исследования была проверка закономерностей сорбционного извлечения цветных металлов из шлама в укрупненных масштабах. Процесс сорбционного выщелачивания металлов был реализован в каскаде реакторов с общим объемом 0.3 м³ с механическим перемешиванием, десорбцией смол в колоннах с неподвижным слоем объемом 0.025 м³. Показана возможность практически полного извлечения меди при сернокислотном выщелачивании с введением в систему ионитов хелатного типа. При этом степень извлечения цинка достигает 70%, извлечение макрокомпонентов (железа, кальция, алюминия) незначительно. Десорбция растворами серной кислоты позволяет получать элюаты с концентрацией меди до 35 г/дм­³, со значительным содержанием цинка.

В ходе исследований были изучены гидратные шламы различного химического состава. Также были сопоставлены ионообменные смолы различных марок, с оценкой их селективности и емкостных характеристик.

Для дальнейшего концентрирования растворов, разделения меди и цинка и очистки от мешающих примесей, применена жидкостная экстракция.  Из концентрированных сернокислых растворов получены катодные осадки меди и цинка, проведена оценка их чистоты.

Масштабирование позволило подтвердить работоспособность технологии, уточнить операционные затраты и выявить узкие моменты технологии. Получены необходимые данные для технико-экономических расчетов и проектирования.