УДК 669.053:546.719:546.94
попутное извлечение редких микроэлементов
при комплексной переработке сульфидных медных руд
© Бодуэн Анна Ярославовна; Петров Георгий Валентинович, д-р техн. наук, проф.; Спыну Александр Юрьевич; Мардарь Ирина Игоревна
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». Россия, Санкт-Петербург. E-mail: petroffg@yandex.ru Статья поступила 28.03.2013 г.
Попутное концентрирование ценных компонентов при переработке сульфидного медного сырья Казахстана сопровождается образованием полупродуктов, обогащенных осмием, рением и селеном. Определены продукты - концентраторы редких микрокомпонентов и намечены методы их извлечения, показаны особенности технологического поведения рения, радиогенного осмия и селена.
Ключевые слова: рений; осмий; сульфидные медные руды.
В природе рений находится в виде смеси двух
изотопов: стабильного 185Ие (38,2%) и радиоактивного 187Ие (61,8%). При распаде изотопа 187Ие, присутствующего в сульфидных рудах наравне с изотопом 185Ие, образуется радиогенный изотоп 18708, что обеспечивает возможность его получения без разделения изотопов осмия. Крайне низкая распространенность рения (кларк 0,007 г/т) и осмия (Ие:08 = 450:1) определяет трудности их извлечения и масштабы производства редких ме-талллов.
Сульфидные медные руды являются основным сырьевым источником редких микрокомпонентов - рения и осмия, как правило, не имеющих собственных значимых месторождений. В совокупности с молибденовыми рудами на них приходится более 80% в общем балансе производства первичного рения [1].
Примером наиболее значимого сульфидного медного месторождения, содержащего рений и осмий, является Жезказганское (Республика Казахстан), в рудах которого найден самостоятельный рудный минерал рения - джезказганит СиКеБ4.. Извлечение рения и осмия из медных сульфидных руд основано на их попутном концентрировании при производстве меди. В процессе флотационного обогащения содержание рения в медных концентратах повышается до 15-35 г/т, осмия - до 0,05 г/т; при этом исходное соотношение изотопов 08 и Ие сохраняется: осмий переходит в медный концентрат в такой же степени, как и рений - на 50-60%. По сравнению с исходной рудой медный концентрат обогащается изотопом осмия в 10-15 раз. При последующей пирометаллургической переработке флотацион-
ных концентратов поведение рения и осмия значительно отличается.
При электроплавке медной шихты (Жезказ-ганский медеплавильный завод) и конвертировании рений распределяется по продуктам следующим образом (% от исходной шихты): отвальный шлак - 9,02; технологические пыли -26,11, плавильные и конвертерные газы - 57,23 и вентиляционные газы - 8,21. В процессе плавки возгоняется более 38% рения и в штейне его остается около 52%. Осмий концентрируется в штейне на 91%, менее 6% переходит в плавильный шлак. На стадии конвертирования 56,8% осмия переходит в конвертерные газы, 8,5% - в вентиляционные газы и 26,5% в газоочистные пыли. На стадии мокрой очистки электропечных и конвертерных газов, поступающих в сернокислотное производство, 49% рения и 40% осмия переходят в промывную кислоту и в шлам соответственно - 3,87 и 17%. Содержание в шламе достигает до 20 г/т осмия и до 1,3-1,5 кг/т рения.
При плавке медного концентрата в печи Ва-нюкова (Балхашский медеплавильный завод) с отходящими газами отгоняется сразу 65-70% рения, а в штейн переходит не более 10-15% от исходного количества в концентрате. В системах мокрого пылеулавливания рений на 80-85% переходит в растворы промывной серной кислоты и ^ частично в шламы мокрых электрофильтров и брызгоуловителей [2].
Состав промывной серной кислоты мало зависит от аппаратурного оформления пироме- £ таллургического передела. На Жезказганском 5 горно-металлургическом комбинате промывная г
кислота сернокислотного отделения, содержащая 0,1-0,5 г/л рения и 500 г/л Н2БО4, после смешивания с маточными ренийсо держащими растворами подвергается экстракционной переработке. В качестве экстрагента используется органическая фаза в виде смеси: керосин осветительный, 2-этилгексанол и триалкиламин. Реэкстракция рения осуществляется водным аммиаком. Несмотря на высокую степень извлечения рения из промывной серной кислоты (около 98%), извлечение его в товарный перренат аммония составляет не более 34%.
Осмий при экстракции переходит в органическую фазу лишь на 20-30%; больше половины его остается в отработанной кислоте и безвозвратно теряется. При реэкстракции рения осмий переходит в реэкстракт на уровне 15%. На операциях кристаллизации перрената аммония около 10% осмия остается в маточном растворе, причем его содержание почти на два порядка выше, чем в промывной кислоте. В процессе реэкстракции образуется рений-осмийсодержащий маточный раствор, который для доизвлечения рения направляется на процесс осаждения из нее комплексной соли. Часть фильтрата направляется на извлечение из нее осмийсодержащего промежуточного продукта.
Отличительной особенностью поведения осмия при реэкстракции является его накопление в черных осадках (извлечение осмия от исходного количества составляет около 6-9%), возникающих на границе раздела фаз в экстракционных ваннах. Эти осадки образуются в небольших объемах, но наряду с рением (100-130 кг/т) они содержат максимальные концентрации осмия (свыше 600 мг/т). Выпадение осмия в осадок является одним из проявлений характерного для этого элемента свойства легко восстанавливаться при изменении условий среды в присутствии органического вещества.
Таким образом, в ходе экстракционного извлечения рения происходят также концентрирование осмия и его накопление в отдельных продуктах, содержащих в заметных количествах и рений. Поэтому, несмотря на крайне малое содержание осмия в исходном сырье, образуются при-2 годные для переработки богатые промпродукты: шлам сернокислотного отделения, межфазные экстракционные осадки и отработанная промывная кислота. Хотя валовое количество осмия в £ названных продуктах относительно невелико, но 5 оно весьма существенно для такого уникального г вещества, как изотоп 18708.
В настоящее время, учитывая, что рынок изотопного осмия не сформирован, в то время как рений является весьма востребованным металлом, основные усилия исследователей относятся к совершенствованию технологии попутного извлечения рения из сульфидных медных руд [3].
В рамках существующей экстракционной технологии обеспечение высокого извлечения рения и осмия может быть достигнуто при ликвидации основных каналов потерь металлов. Весьма важным является выделение осмия и рения из богатых оборотных продуктов, так как с их возвращением в производственный цикл начинается их безвозвратное техногенное рассеяние.
Во второй половине 1990-х годов в цехе редких металлов РГП «Жезказганредмет» внедрена технология извлечения осмия, рения и других ценных компонентов из пульпы отделения соли редкометального цеха. Образцы получаемого порошкового осмия состоят преимущественно из изотопа 18708 (не менее 99,4%). Сегодня в ожидании потребителей осадок, содержащий около 20% рения, 20% органики, 20% серы и 0,2% осмия, выводится из процесса на складирование. Вместе с этим осадком выводится 2-5% рения от его количества в промывной кислоте, поступающей на экстракцию.
В Горном университете предложена оригинальная химико-металлургическая схема переработки «черных осадков», обеспечивающая получение товарного осмата калия (металлического осмия в порошке) [3]. При этом отработанные растворы гидрометаллургического вскрытия ос-мийсодержащего сырья содержат в значительных количествах рений (до 1,1 г/дм3) на фоне заметных содержаний хрома (до 12 г/дм3) и селена (до 1 г/л). Для извлечения рения предложена сорбция на высокоселективных ионитах.
В качестве альтернативы базовой экстракционной схеме целесообразно рассматривать сорб-ционную технологию извлечения рения и осмия из промывной кислоты. Например, согласно данным [4], сравнительный технико-экономический анализ двух схем - действующей на РГП «Жезказ-ганредмет» экстракционной схемы и разработанной сорбционной технологии свидетельствует о более высокой рентабельности и экологической безопасности сорбционной схемы.
Заключение. Анализ современной сырьевой базы рения и осмия свидетельствует о том, что сульфидные медные руды в ближайшем будущем сохранят позиции одного из их основных минеральных источников. Ограниченность запасов
руд обусловливает особые требования к разрабатываемым технологиям попутного концентрирования редких микрокомпонентов, непременным условием внедрения которых должно быть исключение безвозвратных потерь и предупреждение техногенного рассеяния рения и осмия.
Библиографический список
1. Металлургия осмия / Под ред. К.А.Большакова. Алма-Ата : Наука КазССР, 1981. 187 с.
2. Загородняя А.Н., Абищева З.С., Букуров Т.Н. Распределение рения и осмия по продуктам переработки суль-
фидного медного сырья // Цветные металлы. 1997. № 9. С. 47-50.
3. Грейвер Т.Н., Попков Е.В., Андреев Ю.В. и др. Современное состояние и перспективы извлечения осмия при комплексном использовании различных видов сырья: Сб. «Новые процессы в металлургии никеля, меди и кобальта. Теория и практика». М. : Руда и металлы, 2000. С. 11-18.
4. Гедгагов Э.И. Совершенствование технологических приемов очистки и разделения металлов на основе использования модифицированных и наноструктурированных сорбентов и их применение в промышленности: Сб. докладов I Междунар. конгр. «Цветные металлы Сибири-2009» (8-10 сентября 2009. Красноярск). С. 401-409.
INCIDENTAL ExTRACTIoN of RARE MICRoELEMENTs
at complex processing of sulfide copper ores
© Boduen A.Ya.; Petrov G.V., Dr Sci. (Eng.); Spynu A.Yu.; Mardar I.I.
Incidental concentration of valuable components at the processing of Kazakhstan copper sulfide ores is accompanied by formation of products enriched by osmium, rhenium, and selenium. Products-concentrators of rare micro-components and methods of their recovery are defined. Features of technological behavior of rhenium-, radiogenic osmium- and selenium-containing products are described. Keywords: rhenium; osmium; sulphide c
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.