Введение к работе
Актуальность работы определяется задачей вовлечения в переработку техногенного сырья, как замены природных руд при условии создания экологически благоприятной технологии. Необходимость решения этой проблемы обусловлена дефицитом природного минерального сырья в некоторых регионах (истощением природных руд многих металлов), потерей Россией значительных баз некоторых сырьевых ресурсов и экологическими проблемами.
Целью работы является создание и экспериментальное опробование такой технологии переработки сульфидных техногенных материалов (пиритных хвостов, лежалых пирротиновых концентратов), которая обеспечила бы не только окупаемость капиталовложений, комплексное и полное извлечение полезных компонентов, но и была экологически состоятельной. Данная цель достигается детальным изучением вещественного состава рассматриваемых материалов, анализом предыдущих исследований, теоретическими проработками и достаточным количеством экспериментов.
Задачами работы является:
-
детальное изучение характеристик сульфидных техногенных материалов (пиритных хвостов и пирротиновых концентратов) и выявление свойств этих материалов, влияющих на технологию их переработки;
-
выбор наиболее рациональной технологии с учетом мирового и отечественного опыта переработки сульфидных материалов;
3. проведение экспериментов по выбранному в качестве
приоритетного варианта технологии сульфатизирующего обжига
пиритных концентратов хвостов и пирротиновых концентратов
совместно с железо-марганцевыми конкрециями (ЖМК)
океанического происхождения гидрооксидного состава в
укрупненно-лабораторном масштабе с целью доказательства
принципиальной возможности и рациональности их переработки и
установление оптимальных параметров процесса обжига;
4. оценка адсорбционных свойств железо-марганцевых
конкреций и экологического эффекта прогнозируемой технологии;
5. проведение экспериментов по сульфатизирующему обжигу
текущего пиритного концентрата ПО"Аммофос" с целью
моделирования условий промышленного аппарата для выяснения
механизма концентрирования благородных металлов в процессе
сульфатизирующего обжига пирита.
6. обоснование рентабельности рассматриваемых технологий.
Фактический материал и методы исследования. В работе
использовались материалы, предоставленные АСМеханобр" и
собранные автором на Урале: пробы хвостов Учалинского,
Сибайского месторождений и пирротиновых концентратов
норильских руд, а также продукты обжига, предоставленные
кафедрой металлургии цветных металлов (МЦМ) СПбГГИ.
Исследования проводились в СПбГГИ на кафедрах МЦМ, МКП,
ГМПИ, в АО "Механобр-аналит", АО "Механобр-инжиниринг".
Металлургические эксперименты проводились на кафедре МЦМ. В
работе использовались следующие физические, химические и
физико-химические методы: микроскопический, гранулометрический,
дифференциально-термический, спектральный, микрозондовый,
рентгенофазовый, спектральный лазерный анализ
гранулометрического состава, ТЭДС, измерение микротвердости, и другие. Научная новизна работы.
1. С помощью современных аналитических методов при
проведении комплексного изучения минерального состава
техногенных материалов: хвостов руд колчеданных уральских
месторождений и лежалых норильских пирротиновых концентратов,
уточнены формы нахождения в них цветных и благородных
металлов, определяющие принципиальную возможность
избирательного воздействия на них средствами металлургических
технологий;
-
Выявлено различие свойств генераций пирита, влияющее на его технологическое поведение;
-
Изучены агрегативные свойства минералов-компонентов шихты (пирит, гидроокислы марганца, кварц) и их влияние на технологические, в частности, сепарационные процессы; выявлена зависимость способности к агрегированию минералов от структуры индивидов, времени хранения и состава продуктов; предложена оценка агрегативных свойств минералов с помощью коэффициента агрегативности; сформулированы рекомендации по использованию этих свойств для активирования исходных материалов, поступающих в металлургическую переработку;
-
Подтверждена высокая адсорбционная способность конкреций (за счет активной пористой поверхности), ликвидирующая выход
5 сернистого ангидрида в газовую фазу при найденном оптимальном соотношении сульфидной и оксидной составляющих;
5. В продуктах обжига впервые обнаружены частицы свободного укрупнившегося в технологических процессах золота; подтвержден механизм концентрирования благородных металлов на активных восстановительных центрах и конкретизирована роль водорода и хлор-иона в сегрегационных процессах.
Практическая значимость. Предложена и опробована в
укрупненно-лабораторном масштабе технология
сульфатизирующего обжига техногенных сульфидных материалов совместно с железо-марганцевыми гидрооксидными конкрециями, обеспечивающая рентабельность, экологическую состоятельность и высокие степени извлечения металлов; установлены оптимальные параметры процессов обжига; обоснованы рекомендации по использованию других форм марганцевого оксидного сырья в качестве шихтовой добавки к техногенным сульфидным материалам как условия достижения высоких показателей извлечения ценных компонентов и экологичности процессов.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации обсуждались на научных материалах кафедры металлургии цветных металлов и ПНИЛ СПбГГИ, отдельные выводы были доложены на научной минералогической конференции в Институте Минералогии РАН в г.Миассе (1995), на научных конференциях аспирантов и студентов СПбГГИ "Полезные ископаемые России и их освоение" (Санкт-Петербург, 1996, 1997), во время работы годичного заседания Всероссийского минералогического общества по теме "Проблемы экологической минералогии и геохимии"(1997), на международной молодежной экологической конференции "Устойчивое развитие Балтийского региона" на Аландских островах, организованной Карлштадским университетом Швеции и "Edberg Foundational997).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы, одна статья находится в печати, подана заявка на патент.
Объем и структура работы. Работа содержит 100 страниц машинописного текста, 23 таблицы, 23 рисунка и фотографии, а также список литературы из 138 наименований. Работа включает введение, 4 главы, и заключение.
