научная статья по теме ПОДГОТОВКА ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД К ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ПОДГОТОВКА ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД К ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ»

УДК 669.243

ПОДГОТОВКА ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД К ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ

© Колмачихина Ольга Борисовна, e-mail: olga.cuprum@gmail.com; Чунарев Александр Александрович, e-mail: ultimateee@yandex.ru; Набойченко Станислав Степанович, д-р техн. наук, проф., чл.-корр. РАН, e-mail: svmamyachenkov@ya.ru

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

Статья поступила 17.06.2015 г.

Окисленные никелевые руды характеризуются низким содержанием никеля, а также наличием в руде значительного количества силикатных соединений, затрудняющих высокотемпературное выщелачивание руд, а также последующие операции сгущения и фильтрации. В работе представлены результаты лабораторных исследований двух проб руды Куликовской группы месторождений. Предварительное разделение руды по фракциям и анализ распределения никеля и силикатов позволяет выделить богатые никелем фракции руды и исключить из переработки силикатные составляющие.

Ключевые слова: окисленные никелевые руды; химический состав; фракция; мокрый рассев; распределение компонентов.

Куликовская группа месторождений никелевых руд находится в

Челябинской области, примерно в 70 км от г. Магнитогорска и включает в себя четыре месторождения: Ново-Темирское, Южно-Темирское, Арсинское и Соляноложское.

Руды всех месторождений представлены нонтронитами (70% руд) и выщелоченными серпентинитами (30%). Запасы никеля куликовской группы месторождений оценены в 141 тыс. т, кобальта - около 9 тыс. т.

Для проведения исследований были взяты две пробы никелевой руды Куликовской группы месторождений:

- руда 1, тип - железисто-магнезиальный (нонтрониты), Арсин-ское месторождение;

- руда 2, тип - магнезиальный (выщелоченные серпентиты), Южно-Темирское месторождение.

Химический анализ проб приведен в табл. 1, образцы руд -на рис. 1.

Таблица 1. Химический состав окисленных никелевых руд Арсинского и Южно-Темирского месторождений

>

Уральский

федеральный

университет

mini первого Президента Инпитут н Hcfiiuiypr™

Особенностью руд подобного типа является, в частности, то, что они состоят из зерен, отличающихся не только размерами частиц, но и составом. Крупные фракции (размер частиц 1 мм и более) представлены, как правило, твердыми силикатными составляющими с незначительным содержанием никеля [1-4]. Предварительная отмывка песков даст возможность усреднить пробы перед гидрометаллургической переработкой - например, высокотемпературным выщелачиванием; сократить количество материала и снизить расход кислоты на выщелачивание; позволит избежать затруднений при фильтрации пульп, полученных в результате выщелачивания и последующего выделения металлов из растворов [5].

В качестве подготовительной операции выбран мокрый рассев материала. Подобный процесс позволяет вовлекать в переработку руду без предварительной сушки, что особенно важно для окисленных никеле-

Содержание компонентов %

Ni Co Feoбщ MnO TiO2 CaO Sобщ P2O5 SiO2 Al2O3 MgO Cu Cr Прочие

Руда 1

0,85 0,028 13,7 0,39 0,65 1,21 0,03 0,06 46,11 7,55 12,67 0,1 0,51 16,14

Руда 2

0,78 0,098 11,69 0,44 0,79 0,87 0,03 0,04 48,7 3,39 28,0 0,1 0,41 4,66

Рис. 1. Образцы руд Арсинского (а) и Южно-Темирского (б) месторождений

Таблица 2. Фракционный состав руд

Таблица 3. Результаты мокрого рассева навесок массой 0,5 кг

Величина ячейки сита, мм Выход фракции, %

Руда 1 Руда 2

-10 + 6 1,3 10,7

-6 + 2 2,1 12,4

-2 + 1,25 5,2 4,3

-1,25 + 1 1,9 2,5

-1 + 0,63 29,1 14,1

-0,63 60,4 56,0

Итого 100 100

Фракция Руда 1 Руда 2

масса, г выход, % масса, г выход, %

Пески +1 мм 53,3 10,66 151,4 30,28

Шламы -1 мм 446,7 89,34 348,6 69,72

Итого 500 100 500 100

Таблица 4. Состав песков и шламов, %

Фракция Руда 1 Руда 2

Ni SiO2 Ni SiO2

Пески +1 мм 0,79 19,6 78,2 0,56 10,72 86,3

Шламы -1 мм 0,87 12,51 41,9 0,85 15,44 31,9

Исходная руда 0,85 13,7 46,11 0,78 11,69 48,7

вых руд, содержание гигроскопической влаги в которых не менее 25% от массы руды, а гидратной - до 15% [1]. Кроме того, в результате удаления частиц размером +1 мм и вовлечения в переработку только класса -1 мм получится материал, более однородный по гранулометрическому составу, что позволит избежать таких энергоемких операций, как измельчение руды.

Для проведения исследований по мокрому рассеву пробы обеих руд (масса 20 кг каждой) без предварительной сушки были усреднены, а затем отобраны пробы каждого вида руды массой 2 кг. Из отобранных проб, в свою очередь, были взяты навески массой 0,1 кг для предварительного мокрого рассева и навески массой 0,5 кг для отмывки тонкой фракции. Без предварительного измельчения отобранных проб приготовили пульпу, добавив воду (Ж:Т = 1:1).

Из навески массой 0,1 кг руды Арсинского месторождения (1) в течение 15 мин образовалась пульпа без крупных включений, перемешивание которой при указанном соотношении Ж:Т особых трудностей не вызывало. Из навески массой 0,1 кг руды Южно-Темирского месторождения (2) пульпа готовилась в течение 30 мин, перемешивание пульпы было затруднено из-за наличия крупных зерен. Затем был произведен мокрый рассев проб руд на лабораторных ситах. Результаты проведенного рассева представлены в табл. 2.

Таким образом, суммарный выход крупных фракций -10 + 1 составил 10,5% для руды 1 и 30% для руды 2. На основе результатов предварительного мокрого рассева в качестве сита для отмывки крупных песковых фракций было выбрано сито с ячейками диаметром 1 мм. Мокрый рассев проб массой 0,5 кг на сите с отверстиями диаметром 1 мм был проведен для отделения песков, определения объема воды, необходимой на промывку,

Рис. 2. Песковая и шламовая фракции руд Арсинского (а) и Южно-Темирского (б) месторождений

и получения тонкой фракции для последующих исследований.

Навеску руды 1 массой 0,5 кг распульповали при Ж:Т = 1:1 в течение 30 мин. После тщательного перемешивания пульпу залили на сито и промыли водой до полной отмывки тонкой фракции. Объем воды, поданной на промывку - 570 мл; общий объем затраченной воды - 1070 мл. Навеску руды 2 массой 0,5 кг распульповали при Ж:Т = 1:1 в течение 1 ч. После тщательного перемешивания пульпу залили на сито и промыли водой до полной отмывки тонкой фракции. Объем воды, поданной на промывку - 780 мл; общий объем затраченной воды - 1280 мл. Полученные пески просушили, тонкую фракцию (шламы) отфильтровали и просушили.

Результаты мокрого рассева обеих руд приведены в табл. 3 и 4. На рис. 2 представлены песко-вая и шламовая фракции руд после сушки.

а

б

Таблица 5. Баланс компонентов по фракциям

Фракция Выход, % N1 8102

Содержание, % масса, г е, % Содержание, % масса, г е, % Содержание, % масса, г е, %

Руда 1

Пески +1 мм 10,66 0,79 0,08 9,78 19,6 2,09 15,75 78,2 8,34 18,21

Шламы -1 мм 89,34 0,87 0,78 90,22 12,51 11,18 84,25 41,9 37,43 81,79

Исходная руда 100 0,85 0,86 100 13,70 13,27 100 46,11 45,77 100

Руда 2

Пески +1 мм 30,28 0,56 0,17 22,25 10,72 3,25 23,17 86,3 26,13 54,02

Шламы -1 мм 69,72 0,85 0,59 77,75 15,44 10,76 76,83 31,9 22,24 45,98

Исходная руда 100 0,78 0,76 100 11,69 14,01 100 48,70 48,37 100

Исходная руда Шламы -1 мм Пески +1 мм

Исходная руда

Шламы -1 мм

Пески +1 мм

Исходная руда

Шламы -1 мм

Пески +1 мм

БЮ,

0,2 0,4 0,6 0,8 Содержание никеля, %

■ Руда 1 ■ Руда 2

I I

■ 1$,7 11,69

15,44

19,6

5 10 15 20 25

Содержание железа, %

■ Руда 1 ■ Руда 2

100

0 20 40 60

Содержание ЗЮ2, %

■ Руда 1 ■ Руда 2

Рис. 3. Содержание никеля (а), железа (б) и кремнезема (в) в исходной руде и продуктах мокрого рассева

Полученные фракции были проанализированы на содержание железа, никеля и кремнезема. Результаты анализа обеих руд и распределение металлов представлены в табл. 5 и на рис. 3.

Бе

20 40 60 80

Распределение элементов по фракциям, % ■ фракция -1 мм ■ фракция +1 мм

100

БЮ,

Бе

N1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Распределение элементов по фракциям, %

■ фракция -1 мм ■ фракция +1 мм

Рис. 4. Распределение элементов по фракциям для руды 1 (а) и руды 2 (б)

Распределение никеля, железа и кремнезема по фракциям в обеих рудах показано на рис. 4.

Результаты исследований показывают, что содержание никеля повышается с уменьшением крупности фракций обеих руд. Вместе с тем, выход песковых фракций весьма различен для железисто-магнезиальных (руда 1) и магнезиальных руд (руда 2) - 10,66 и 30,28% соответственно.

Содержание никеля в шламовой части руды 1 практически идентично содержанию никеля в исходной руде (0,87 и 0,85% соответственно). В песках содержание никеля снижается незначительно (до 0,79%). Иначе ведут себя железо и кремнезем: содержание железа в песках выше, чем в шламовой фракции и исходной руде в 1,57 раза и 1,43 раза соответственно. Содержание кремнезема в песках также превышает содержание его в шламовой фракции и исходной руде - в

а

а

0

1

б

б

0

в

,3

1,87 раза и 1,7 раза соответственно. Таким образом, удаление песковой фракции даст возможность получить материал, обедненный по железу и кремнезему, позволит вывести из процесса около 16% железа и 18% кремнезема, потери никеля в этом случае составят около 10%.

Шламовая часть руды 2 несколько богаче по содержанию никеля, чем исходная руда (0,85 и 0,78% соответственно). Пески руды 2 содержат никеля в 1,4 раза меньше, чем исходная руда. Содержание железа также растет с уменьшением крупности: в шламовой фракции содержание железа выше, чем в исходной руде в 1,3 раза. Песковая фракция содержит железа меньше, чем исходная руда. Напротив, содержание кремнезема в песках резко возрастает по сравнению с исходной рудой (в 1,8 раза). В шламовой фракции содержание кремнезема снижается по сравнению с исходной рудой в 1,5 раза. Содержание кремнезема в песковой фракции выше, чем в шламовой в 2,7 раза. Таким образом, в песковую фракцию переходят главным образом силикатные составляющие с незначительным количеством никеля. С песками можно удалить около 54% кремнезема и 23% железа. Вместе с тем, высокий выход песковой фракции приводит к значительным потерям никеля - порядка 22%, что

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