Введение к работе
Актуальность работы. Запасы богатых медных руд в нашем республике крайне ограничены и а сферу промышленного производства все болев оовлекаются труднообогатимые бедные и сложные по минералогическому составу руды, для переработки которых традиционные геотехнологические методы не рентабельны. Трудность обогащения тонковкра пленных полиметаллических руд, сложность дальнейшей металлургической переработки полученных концентратов требует разработки новых технологических способов извлечения ценных компонентов. В соответствии с этим актуальной задачей является комплексное извлечение ряда полезных компонентов. Руды цветных металлов, помимо важнейших полиметаллмчвзскик минералов, в качестве пустой породы включают ценные глиноэемсодержзщие компоненты: каолины, нефелины, серициты и т.п., которые о ряде стран являются сырьем для производства глинозема или сульфата алюминия. Получение сульфата алюминия, широко используемого в качестве коагулянта при очистке питьевых и сточных вод, с одновременным производством меди, повышает рентабельность производства и эффективность технологии о целом. Целесообразность технологии, которая объединяет современные приомы получения меди и сульфата алюминия, очевидна при переработке тт^днообогатимых глинистых окисленных' медных руд Воэшэкольского месторождения, когда невозможно подобрать универсальный реагантный режим, обеспечивающий эффективное разделение ценных компонентов.
Кроме того, предлагаемая гидрометаплургическая технология комплексной
переработки окисленных медных руд решает задачу дополнительного извлечш-іич
ряда металлов из промстокои и экологическую пооблему сброса и утилизации
сточных вод. '
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с республиканской целевой научно-технической программой "Комплексное использование минерального сырья на ' основа ресурсосберегающих оысокозфф«жтклкых; технологий о горно-металлургическом комплексе" HAH FK. Шифр'..программы Ц.0048.09.
Цель работы; разработка и научное обоснование новой технологии переработки окисленных медных руд с комплексным извлечением меди (или ее солей) и сульфата алюминия.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- физико-химические исследования исходной Бозшакольской руды и продуктов
ее трансформации в процессе обжига;
- построение адекватных математических моделей выщелачивания меди и
глинозема;
оптимизация выщелачивания обожженной руды сернокислыми растворами;
- определение кинетических параметров и механизма взаимодействия
основных минералов руды с растворами серной кислоты;
интенсификация процессов разделения сернокислотных пульп с использованием различных флокулянтов при отстаивании и фильтрации;
изучение закономерностей извлечения меди из сернокислых растворов различных концентраций сорбцией на ионообменных смолах;
исследование процесса выделения сульфата алюминия из сернокислого раствора и построение математической модели разложения сернокислых растворов алюминия;
- повышение эффективности гидрометапяургической схемы за счет разработки
технологии выделения ряда металлов из сточных вод и решения экологических
проблем.
Научная новизна работы.,
1. Установлено, что преобладающей фазой руды является каолинит, а
основным медным минералом - атакамит; синтезирован искусственный атакамит;
изучено поведение минералов Бозшакольских руд в процессе обжига.
2. Пред пажен химизм взаимодействия атакамита с растворами серной кислоты.
Его правомерность подтверждается диаграммой Е-рН системы Cu-S-H^O и
термодинамическим расчетом.
З.Исходч из исследований кинетики выщелачивания отдельных компонентов «іхедной pyftbt и продуктов ее обжига предложен механизм их выщелачивания;
5 рассчитаны кинетические параметры растворения атакамита и продукта его обжига » оксида меди (І) в растворах серией кислоты: определена лимитирующая стадия выщелачивания втвкамита и оксида меди(|).
4. Выполнена математическая обработка кинетических данных растворения мвтакаолинита с исполыованием библиотеки кинетических уравнений; опредолгна лимитируюиіая стадия этого процесса.
5.8 результате физико-химических исследований природных Чанканвйских цеолитов установлен их фазовый состав, оптимальный режим обжига цеолитов; проведем сравнительный анализ по иэплэчению моди на клиноптилолите, шунгитв и искусственном цеолите.
6. Установлена последовательность сорбции ионов цветных металлоо на природных сорбентах; определен механизм катионного обмена; показана возможность и условия регенерации сорбента и одновременного извлечения меди растворами неагрессивных и дешевых солей металлов.
Практическая ценность работы. Разработана новая технологическая схема переработки окисленной медной руды, в которой соомещено производство одного из тяжелых металлов - меди с попутным извлечением алюминия в форме сульфата.
Отработаны оптимальные условия обжига Бозшакольской медной руды. Найдены оптимальные условия выщелачивания меди и глинозема из руды.
С целью интенсификации разделения сернокислых пульп предложено использование ряда флокулянтоо.
Предложены оптимальные условия выделения меди и сульфата алюминии ил сернокислых растоороэ.
Изучены условия дополнительною получения металлов из сточных вод при ИХ . очистке на природных сорбентах с последующий их регенерацией для многократного использования.
На защиту выносятся следующие положения:
- результаты полного факторного эксперимента (ПФЗ) выщелачивания мвтакаолинита и обожженного атакамита;
результаты кинетических исследований и рассчитанные кинетические параметры; механизм взаимодействия атакамита, продуктов его обжига и мвтакаолинита с сернокислыми растворами;
данные исследований по выделению меди и сульфата алюминия из сернокислых растворов;
метод дополнительного извлечения цветных металлов из сточных вод при их очистке с помощью сорбентов;
новая сернокислотная технология комплексной переработки Боэшакольских руд и ее обоснование.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд (Си. Ni, Co.Sn, At, Mg, Ті и благородные металлы)". (Санкт-Петербург 1994г.), на V Международной конференции по химии и технологии халькогенов и халькогенидоа (Караганда, 1995г.).
Публикации. По результатам работы опубликовано 7 статей и получен 1 патент.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, приложений и списка использованных источников. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста; включает 18 страниц приложений; 45 рисунков и 32 таблицы; библиография содержит 122 наименования.