Введение к работе
Актуальность работы Существующие на ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н. Гулидова» (ОАО «Красцветмет») технологии глубокого извлечения благородных металлов из растворов и твердых продуктов предопределяют практически полное зацикливание таких примесных элементов, как медь, селен, теллур, олово, сурьма, мышьяк, свинец. Частично организован вывод меди в медистые гидраты с их отгрузкой на заполярный филиал горно-металлургической компании «Норильский никель» (ЗФ ГМК «Норильский никель»). Железо, никель и цинк переходят в гидратные осадки и шлаки, отправляемые на комбинат «Североникель».
В технологии аффинажного производства платиновых металлов, в частности на ОАО «Красцветмет», в больших количествах образуются пыли электрофильтров (ПЭФ) и цементаты, содержащие ценные компоненты, такие как медь, свинец, сурьма, селен, теллур и др. За период 2010 - 2012г. среднегодовой объем цементатов составил 270 - 280 т. По концентрату ПЭФ фиксируется значительный (~ 25 %) прирост объемов (200 т - 2010г., 246 т -2011г., 315 т - 2012г.). Основным компонентом ПЭФ является свинец, содержание которого составило: 19 % - 2010г., 22 % - 2011г., 25 % - 2012г.
До 2006г. эти бедные по содержанию платиновых металлов Q4VLL1T (металлы платиновой группы) -0,5-1,0 %) промпродукты направлялись на ЗФ ГМК «Норильский никель» для дальнейшей переработки в общей технологической схеме металлургического цеха. В настоящее время ЗФ ГМК «Норильский никель» даже без поставок отходов аффинажного предприятия имеет значительные трудности с выводом цветных металлов, особенно свинца, из технологического процесса получения концентратов Mill'. Переработка пылей пирометаллургическим методом на ОАО «Красцветмет» технологически неэффективна, т.к. более 50 % массы концентрата вновь переходит в газовую фазу.
Практика полной переработки бедных промпродуктов в аффинажном цикле неприемлема, т.к. простые расчеты показывают, что материальные расходы только на вскрытие продуктов, нитрование растворов и цементацию достаточно велики и достигают 2 т реагентов на 1 т примесных элементов. Таким образом, разработка технологии переработки основных оборотных промпродуктов: пылей электрофильтров и цементатов аффинажного производства, является актуальной.
Цель диссертационной работы Целью настоящей работы являлась разработка рациональных технологий селективного извлечения неблагородных элементов как из исходных материалов (концентрат платиновый-1 (КП-1), объединенный концентрат (ОК) и концентрат платиновый-2 (КП-2)) в голове технологической схемы аффинажа, так и из бедных промпродуктов - пыли электрофильтров и цементатов аффинажного производства.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследование поведения вредных примесных компонентов промпродуктов, в основном свинца, в различных средах в условиях гидрометаллургической переработки;
исследование поведения платиновых металлов при селективном извлечении свинца в форме сульфата свинца из раствора, моделирующего технологический процесс в условиях аффинажного производства;
установление закономерностей процессов селективного выщелачивания неблагородных элементов из концентратов МПГ, пыли электрофильтров и цементатов аффинажного производства;
разработка и испытание в производстве новых гидрометаллургических технологий обогащения концентратов МПГ и переработки промпродуктов аффинажного производства.
Работа выполнена в соответствии с хоздоговорными работами Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета в 2006 - 2010 гг. с ОАО «Красцветмет».
На защиту выносятся:
результаты исследований процессов растворения сульфата свинца в различных средах,
результаты исследований соосаждения благородных металлов с сульфатом свинца,
результаты селективного выщелачивания целевых элементов из концентратов МПГ, концентрата пыли электрофильтров и цементатов аффинажного производства,
технологические схемы переработки пыли электрофильтров и цементатов.
Методы исследований Экспериментальные исследования выполнялись с использованием стандартного оборудования на технической базе ОАО «Красцветмет». Количественные анализы продуктов на благородные и цветные металлы выполнены контрольно-аналитическим отделением ОАО «Красцветмет» по методикам и на оборудовании, прошедшем международную аккредитацию. Был применен метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индукционно-связанной плазмой (ICP), рентгенофазовый и пробирный анализ твердых продуктов.
Научной новизной работы обладают следующие, защищаемые в работе результаты:
1. Установлены кинетические закономерности процесса
выщелачивания сульфата свинца в растворах гидроксида и хлорида натрия, выявлены промежуточные формы нахождения свинца. Показано, что на начальных стадиях данные процессы лимитируются растворением образующихся промежуточных оксидно-сульфатных или сульфатно-хлоридных соединений. При продолжительности более 10-20 мин. процессы выщелачивания лимитируются диффузионными ограничениями, обусловленными
насыщением раствора по свинцу в форме его гидроксидных или хлоридных комплексных соединений.
2. Показано, что сульфат свинца является сорбционно малоактивным по отношению к МПГ, и наиболее вероятным типом соосаждения МПГ является адсорбция. В случае серебра наиболее вероятно изоморфное соосаждение.
Практическая значимость и реализация работы
Разработана технология обогащения концентратов КП-2 и ОК, а также технологии переработки таких бедных промпродуктов аффинажного производства, как пыли электрофильтров и цементаты.
Данные технологии обеспечивают вывод из аффинажного производства в отгружаемые продукты до 80 - 90 % свинца в виде сульфата свинца, до 30 - 70 % меди, олова, мышьяка в виде медистых цементатов. Полученные продукты содержат менее 50 г/т МПГ, золота. Технологии характеризуются высокой производительностью, рациональным использованием реагентов, простотой аппаратурного оформления и экологической безопасностью.
На ОАО «Красцветмет» проведены опытно-промышленные испытания, которые подтвердили данные лабораторных исследований и позволили уточнить оптимальные режимы процессов, что подтверждается соответствующими актами.
Проведенные технико-экономические расчеты показали, что ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемых технологий переработки концентрата ПЭФ и цементатов составит 4230 тыс.руб./г.
Результаты работы будут внедрены на аффинажном производстве ОАО «Красцветмет» после создания участка по переработке отходов производства.
Апробация работы
Основные результаты работы представлены и обсуждены на XVIII международной Черняевской конференции по химии, аналитике и технологии платиновых металлов (г. Москва, 2006г.), 7-й Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Красноярск, 2009г.), XIX международной Черняевской конференции по химии, аналитике и технологии платиновых металлов (г. Новосибирск, 2010г.), Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы металлургии цветных металлов» (г. Красноярск, 2011г.), заседании кафедры «Металлургия цветных металлов» Национального исследовательского Иркутского государственного технического университета (г. Иркутск, 2013г.)
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 6 тезисов докладов.
Структура работы
Материалы диссертации изложены на 118 страницах, включая 25 рисунка и 24 таблиц. Работа состоит из введения, литературного обзора,
экспериментальной части, включающей 5 глав, выводов, списка цитируемой литературы из 91 источника и приложений.
Автор выражает благодарность за помощь в выполнении работы профессору СФУ д.х.н. Н.В. Белоусовой, доценту СФУ к.т.н. А.В. Чубарову.
