научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СВИНЦА ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ ШЛАМОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОМЫШЛЕННЫМИ КОМПЛЕКСОНАМИ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СВИНЦА ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ ШЛАМОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОМЫШЛЕННЫМИ КОМПЛЕКСОНАМИ»

УДК 669.347.7

ОСОБЕННОСТИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СВИНЦА ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ ШЛАМОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОМЫШЛЕННЫМИ КОМПЛЕКСОНАМИ*

© Воинков Роман Сергеевич1, e-mail: voinkov_roman@mail.ru; Мастюгин Сергей Аркадьевич1, д-р техн. наук, e-mail: S.Mastugin@elem.ru;

Королев Алексей Анатольевич1, e-mail: A.Korolev@elem.ru; Лобанов Владимир Геннадьевич2, канд. техн. наук, e-mail: lobanov-vl@yandex.ru;

Топоркова Юлия Игоревна2, e-mail: toporkova.y.i@mail.ru

1 ОАО «Уралэлектромедь». Россия, г. Верхняя Пышма

2 ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина». Россия, г. Екатеринбург

Статья поступила 17.06.2015 г.

>

Работа направлена на повышение эффективности переработки медеэлектролитных шламов. Приведены результаты исследований по выбору реагентного режима и оптимизации условий выщелачивания свинца из хвостов флотационного обогащения обез-меженных шламов.

Основные компоненты объекта исследований: оксисульфат свинца (до 60%) и сложные окисленные соединения сурьмы (до 30%). В качестве растворителей предложено использовать промышленные комплексоны.

Тестовыми опытами показана предпочтительность щелочных растворов оксиэтили-дендифосфоновой (ОЭДФ) кислоты. С использованием метода вращающегося диска из синтетического трехосновного сульфата свинца изучены кинетические особенности процесса. Экспериментальная константа скорости выщелачивания свинца в растворе ОЭДФ достигает 6-10-6 г-ион/(см2-с). Установлен диффузионный характер процесса и незначительное влияние температуры.

Проведен укрупненно-лабораторный балансовый эксперимент обессвинцевания хвостов флотации. Установлено, что извлечение свинца в щелочной раствор ОЭДФ достигает 85%, при этом другие важные компоненты шлама (сурьма и благородные металлы) практически полностью остаются в нерастворенном остатке.

Ключевые слова: медеэлектролитный шлам; гидрометаллургическая переработка; свинец; сурьма; ЭДТА; ОЭДФ; выщелачивание.

Значимость проблемы совершенствования переработки медеэ-лектролитного шлама обусловлена повышенным содержанием в нем благородных металлов, селена, теллура и других ценных составляющих. Сложность химического и фазового составов этого сырья предопределяет множество подходов к решению данной проблемы. Ранее в научной литературе [1, 2] обсуждались особенности и перспективность гидрометаллургической технологии переработки шламов. Один из принципиальных вариантов подобной технологической схемы представлен на рис. 1.

Результаты укрупненной лабораторной проверки представленной концепции в части окислительного выщелачивания анодного

Уральский

федеральный

университет

mini первого Президента ЙЩнк E.H.El4l»*U Инпитут

■ мтш^гл

шлама ОАО «Уралэлектромедь» с последующей флотацией позволили определить усредненные показатели первичного обогащения шлама по указанной схеме (табл. 1).

Приведенные результаты показывают, что предлагаемый подход позволяет реализовать основной принцип технологии - извлечение благородных металлов более чем на 98% в целевой продукт - флотокон-центрат. Хвосты флотации содержат не более 0,03% золота и 0,5% серебра. Другие продукты технологической схемы не содержат благородных металлов. Значимой особенностью обсуждаемой схемы является сокращение массы шлама, направляемого на плавку, почти в пять раз. Имеются основания ожидать пропорционального снижения объемов незавершенного производства по благородным металлам.

Важнейшим аспектом при обсуждении этой схемы является выбор рациональных приемов переработки хвостов флотационного обогащения обезмеженного шлама. Поскольку в этом случае основные компоненты сырья - свинец и сурьма, то основным фактором является стремление получить в итоге товарные продукты на основе этих металлов. Определяющий этап в достижении указанной цели - выщелачивание свинца. Целью данной работы являлось исследование

* В работе принимали участие: С.С.Набойченко, д-р техн. наук (ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»); Т.З.Гибадуллин (ОАО «Уралэлектромедь»).

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема гидрометаллургической переработки шлама

возможности и выбор режимов выщелачивания свинца из хвостов флотационного обогащения шламов с использованием промышленных ком-плексонов.

В качестве объекта исследований на предварительном этапе служил камерный продукт флотации, полученный в ходе крупнолабораторных испытаний автоклавно-флотационной переработки медеэлектролитного шлама. Содержание основных компонентов, определенное с использованием атомно-абсорбционного спектрометра Shimadzu AA 7000 в исследовательском центре ОАО «Уралэлектромедь», следующее, мас. %: 44,7 Pb; 17,7 Sb; 3,19 Sn; 1,38 As; 0,44 Cu; 0,44 Se; 1,67 Te; 0,4 Ag; 0,03 Au.

Исследование фазового состава исходных материалов и продуктов выщелачивания проведено в Институте металлургии УрО РАН на рентгеновском дифрактометре XRD 7000C Shimadzu с набором высоко- и низкотемпературных камер, системой поликапиллярной оптики. Расшифровка рентгенограммы выполнена по данным базы Powder Diffraction File (PDF).

Настоящим исследованием определены основные фазы - сульфат и оксид свинца. Наиболее упорными к выщелачиванию составляющими являются: сложный оксид свинца и сурьмы 2РЬ0^Ь205, отвечающий составу минерала биндгеймита (РЬ2БЬ207), оксиды свинца (IV) и олова (IV), соединения типа БЬЛ804. Полученные результаты хорошо коррелируют с установленными ранее [1] выводами о том, что в условиях окислительного автоклавного выщелачивания шламов образуются антимо-наты-арсенаты типа (РЬ0)1-х(8Ь,Л8)205, РЬ^^Ь2-г(0,0И) 6-7, где х < 2-*0 < г < 1. Халькогены и благородные металлы в хвостах флотации содержатся в столь малых количествах, что не оказывают влияния на выбор технологии.

Для выщелачивания свинца предложено множество растворителей: на основе соляной кислоты и хлористых солей, этилендиамин, щелочные растворы, ЭДТА и др. [3-13]. По ряду причин наибольшие перспективы для процесса выщелачивания сульфата и оксида свинца из различных технологических промпро-дуктов, в том числе из шламов электролиза меди имеют промышленные комплексоны. Авторы работы [13] для выщелачивания свинца использовали растворы натриевой соли этилендиа-минтетрауксусной кислоты - ЭДТА (трилон Б). Недостаточное извлечение свинца и высокая стоимость выщелачивающего реагента обусловили необходимость дополнительного исследования по обессвинцеванию хвостов флотации альтернативными реагентами. Проведена серия опытов по сравнительному выщелачиванию свинца растворами ЭДТА, оксиэтилидендифосфоновой кислоты - ОЭДФ и глицерина. Основные параметры проведения сравнительных опытов: масса навесок твердого 100 г; Ж:Т = 10:1; 5:1; концентрация комплексона 0,5 г-моль/л; концентрации гидроксида натрия 100 г/дм3; продолжительность

1 ч; температура 25 °С. Таблица 1. Основные показатели автоклавно-флотационной переработки шлама

Параметры Содержание / извлечение компонентов, %

Se Te Ag Au Cu Pb Sb As

Концентрат флотации 18,5 / 98,4 0,8 / 11,2 45,1 / 98,9 1,5 / 98,4 0,1 / 0,05 14,8 / 26,5 7,2 / 24,8 1,1 / 6,0

Хвосты флотации 0,2 / 1,2 2,1 / 29,0 0,5 / 1,2 0,02 / 1,6 0,5 / 0,2 41,4 / 73,4 20,6 / 69,8 2,3 / 12,8

Извлечение в фильтрат АОВ* 0,3 57,8 0,0 0,0 99,7 0,0 5,4 81,2

"Автоклавное окислительное выщелачивание.

Таблица 2. Результаты сравнительных опытов

Комплектен Убыль массы, % Свинец Сурьма Мышьяк Олово

содержание в кеке, % извлечение в раствор, % содержание в кеке, % извлечение в раствор, % содержание в кеке, % извлечение в раствор, % содержание в кеке, % извлечение в раствор, %

ЭДТА 49 17,4 79,7 30,1 0,1 6,0 65,6 3,5 0,7

ОЭДФ 54 14,4 79,4 39,1 1,92 5,4 72,1 3,8 0,8

Глицерин 58 19,8 78,6 21,2 65,4 4,9 68,5 1,4 38,7

При использовании ОЭДФ исходные растворы для выщелачивания готовили растворением навески химически чистого (ХЧ) комплексона в дистиллированной воде и нейтрализацией полученных растворов натриевой щелочью до концентрации гидроксида натрия 100 г/дм3. Перемешивание пульпы при выщелачивании осуществляли механическими мешалками с фиксированной частотой вращения. По окончании опытов нераст-воренный остаток фильтровали, промывали раствором щелочи (50 г/л), высушивали. В растворе и в кеке определяли содержание основных компонентов и на основе полученных данных оценивали степень выщелачивания свинца и примесей. Обобщенные результаты по основным примесям приведены в табл. 2.

Результаты исследования позволили сделать следующие выводы:

— при сопоставимых условиях максимальное сокращение массы хвостов флотации (более 50%) достигается в растворах ОЭДФ и глицерина;

— в растворах глицерина вместе со свинцом выщелачивается значительная часть сурьмы. В соответствии с известным химизмом взаимодействия сурьмы и свинца с растворами глицерина можно предположить, что выщелачиваются простые оксиды трехвалентной сурьмы. Фаза антимоната свинца остается в нерастворимом остатке;

— максимальное извлечение свинца в раствор ОЭДФ составляет 80%. При этом остаточное содержание свинца в кеках обессвинцевания — 14,4%;

— микропримеси — мышьяк, олово, висмут, селен, медь, серебро — вариативно распределяются в твердых и жидких продуктах выщелачивания.

При этом в раствор ОЭДФ переходят почти весь теллур и мышьяк, в то же время селен, медь и олово остаются в нерастворенном остатке. Теллур и мышьяк, по данным фазового анализа в исходном продукте, находятся в форме труднорастворимых оксидов, ассоциированных со свинцом, но, вероятно, образуют устойчивые комплексы с аддендом ОЭДФ.

Напротив, в условиях автоклавного выщелачивания все растворимые соединения селена и меди перешли в раствор. Оставшаяся в кеках часть этих металлов находится в форме халько-генидов, преимущественно селенидов. Серебро в основном находится в форме Ag2Se. При флотации по ряду причин эти флотационно активные фазы остались в камерном продукте. Ни один комплексон не обладает свойствами растворять эти крайне устойчивые соединения. Олово при автоклавном обезмеживании образует труднорастворимую фазу Н^п04. В этом же виде олово остается в кеках обессвинцевания.

В целом полученные

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком