Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время уменьшилось количество руд и россыпных месторождений с простым вещественным составом. На первое место выходят коренные месторождения упорных сульфидных руд, продуктами обогащения которых являются концентраты с высоким содержанием сульфидов и цветных металлов, что сильно затрудняет извлечение из них драгоценных металлов. Неполное разложение сульфидов и перевод их в шлак может приводить к затруднению процесса плавки, получения в конце операции сплава металлов и не полному извлечению драгоценных металлов. Необходимость дополнительных операций разложения сульфидных минералов проб (обжиг или обработка кислотами) обуславливает увеличение затрат и снижение извлечения вследствие возможных потерь драгоценных металлов с растворами кислотного выщелачивания и газами окислительного обжига. В этой связи представляет научный и практический интерес разработка технологии плавки сульфидных материалов, при которой разложение сульфидных минералов и плавка совмещались в едином процессе и протекали за счет физико-химического взаимодействия компонентов пробы с флюсами и добавками, составляющими шихту.
Цель работы
Разработка эффективной технологии окислительно-восстановительной плавки сульфидных материалов и продуктов их переработки, содержащих цветные и драгоценные металлы, с извлечением драгоценных металлов в свинцовый сплав. Усовершенствование процесса окислительного плавления свинцового сплава драгоценных металлов.
Для достижения поставленной цели в работе выполнен комплекс исследований:
-
изучены физико-химические закономерности взаимодействия компонентов шихты и пробы;
-
изучены химические реакции процесса разложения сульфидов цветных металлов;
-
выявлены основные факторы, влияющие на потери драгоценных металлов при плавлении сульфидных продуктов и окислительном плавлении свинцового сплава;
-
разработаны оптимальные условия технологии окислительно-восстановительной плавки и окислительного плавления свинцового сплава драгоценных металлов с применением натриевой селитры и металлического олова;
-
разработана технологическая схема и проведены укрупненные лабораторные испытания.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Выявлены особенности взаимодействия компонентов системы, включающей Cu2S, Ni3S2, FeS2, NaN03 и Na2C03 в интервале температур 573-973 К. Установлены основные физико-химические закономерности
взаимодействия NaNOj с №2СОз и сульфидами цветных металлов (изобарно-изотермический потенциал, константа скорости, энергия активации);
-
Доказано, что лимитирующие ограничения протекания реакций, обусловленные образованием на поверхности частиц сульфидов металлов пассивирующего слоя из продуктов реакции, снимаются за счет выдержки реакционных смесей при температуре в диапазоне 673-873 К. Установлено, что полное разложение дисульфида железа происходит при температуре 673 К, Cu2S - при 873 К, Ni3S2 - при 923 К;
-
Установлено, что окисление и разложение сульфидов при температурах 673-873 К с последующим повышением температуры плавления до 1473 К позволяет максимально извлечь драгоценные металлы в свинцовый сплав (99,8%);
-
Выявлены формы нахождения драгоценных металлов в серебряном корольке и изучены механизм и кинетика взаимодействия компонентов системы, включающей драгоценные металлы и свинец в интервале температур 1173-1273 К;
-
Выявлена особенность использования металлического олова в качестве добавки к свинцовому веркблею, способной в процессе купелирования при температурах 1153-1183 К обеспечить образование защитной пленки на поверхности, снижающей потери драгоценных металлов;
Практическая значимость работы состоит в следующем:
-
Разработана и предложена технология окислительно-восстановительной плавки сульфидных материалов, включающая два последовательных этапа: низкотемпературное термохимическое окисление сульфидов при температуре 673-873 К с использованием смеси селитры (16%) с содой (8%) и плавку продукта при температуре 1423-1473 К, защищенная двумя патентами РФ. Проведены укрупнено-лабораторные испытания технолопіи плавки в ОАО Иргиредмет. Внедрение технологий позволит повысить извлечение драгоценных металлов при плавке сульфидных материалов в свинцовый сплав с использованием традиционных и недорогих реагентов;
-
Добавление металлического олова в процесс окислительного плавления обеспечивает на поверхности глета и на поверхности металлического серебра образование плотной Pb-Sn пленки толщиной до 1-3 мк, ограничивающей доступ кислорода к поверхностям металлов, предотвращая окисление и потери металлов платиновой группы;
3. Технология проверена на различных материалах (золотые головки,
сульфидные концентраты, файнштейн, руды), характеризуется высокой
производительностью, рациональным использованием реагентов, простотой
аппаратурного оформления и снижением экологической нагрузки.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись синтезированные сульфиды меди и никеля, а также природный пирит (мономинеральная фракция FeS2).
В качестве природных объектов для исследования использовали стандартные образцы, полученные из руд месторождений Норильского
(сульфидные руды и концентраты), Камчатского региона (природный никелевый концентрат) и месторождения Южной Африки (тугоплавкая хромитовая руда).
Аналитические исследования включали методы термического, рентгенографического, микрорентгеноспектрального и химического анализов, атомно-абсорбционного в пламени ацетилен-воздух, атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой.
На защиту выносятся:
-
Обоснование и результаты исследования разложения сульфидов цветных металлов в объеме шихты при окислительно-восстановительном плавлении сульфидных продуктов, содержащих драгоценные металлы;
-
Результаты исследования форм нахождения драгоценных металлов в свинцово-серебряном сплаве и влияния добавления легирующего металла на снижение потерь драгоценных металлов в процессе окислительного плавления;
-
Результаты испытания разработанной технологии плавления сульфидных продуктов и усовершенствованной технологии окислительного плавления свинцового сплава.
Публикации н апробация работы
Основные результаты работы обсуждались на заседаниях обогатительно-металлургической секции Научно-технического совета ОАО «Иргиредмет» и на международном совещании «Современные проблемы обогащения и глубокой комплексной переработки минерального сырья» (Плаксинские чтения, Владивосток, 2008).
По теме диссертационной работы имеется 6 публикаций, в том числе два патента РФ, 3 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, публикации в материалах международных конференций.
Структура диссертации и объем работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы из 94 наименований и Приложения. Работа изложена на 138 страницах, включает 48 рисунков и 37 таблиц.
