Введение к работе
Актуальность работы. Отечественные запасы металлов платиновой группы (МПГ) сосредоточены, в основном, в медно-никелевых рудах Норильского промышленного региона, переработку которых ведет ОАО «ГМК «Норильский Никель» (ГМК «НН»). Применяемые технологии переработки норильских руд характеризуются существенными потерями благородных и цветных металлов с отвальными продуктами, что существенно снижает эффективность производства, приводит к загрязнению окружающей среды и сопровождается безвозвратным техногенным рассеянием ценных компонентов.
Различным аспектам геологии, химии и металлургической переработки рудного и техногенного платиносодержащего сырья посвящены исследования известных отечественных ученых, среди которых следует выделить работы Д.А. Додина, В.В. Дистлера, Л.В. Разина, В.Г. Лазаренкова, Н.М. Синицына, С.И. Гинзбург, В.Ф. Борбата, Т.Н. Грейвер, О.Н. Тихонова, М.А. Меретукова, А.М. Орлова, Я.М. Шнеерсона.
Платиносодержащие техногенные месторождения Норильского региона, в которых сосредоточено до 300 млн.т сухих отходов, относятся к категории суперкрупных - суммарное содержание благородных металлов в них оценивается в сотни тонн. В настоящее время месторождения рассматриваются, прежде всего, как геотехнические системы, обеспечивающие долговременное хранение горнопромышленных отходов, и в меньшей степени как вторичные минеральные ресурсы. Накопление техногенного сырья характеризуется неупорядоченностью складирования и частичным смешиванием разнотипных продуктов: хвостов обогащения сульфидных Cu-Ni руд, магнетитовых и пирротиновых концентратов, шлаков и пылей ГМК «НН». Формирование месторождений сопровождается изменением вещественного состава отвальных продуктов и миграцией благородных и цветных металлов, что обусловливает разнообразие в природе техногенного сырья, масштабах его накопления и экономической значимости.
В рамках решения задачи по снижению потерь благородных металлов при переработке медно-никелевых руд представляется целесообразным рассмотрение техногенного сырья, образованного на основе отвальных шлакопылевых продуктов пирометаллургических переделов ГМК «НН», в качестве перспективного источника благородных и цветных металлов. Сложный многокомпонентный характер техногенного сырья определяет необходимость изучения его минерального состава и разработки технологии концентрирования МПГ с учетом современных требований экологической безопасности и технико-экономической эффективности.
Цель работы: разработка научных основ извлечения благородных металлов из техногенных отходов переработки сульфидных медно-никелевых руд.
Идея работы: селективное извлечение благородных металлов из техногенных продуктов пирометаллургической переработки сульфидных медно-никелевых руд может быть достигнуто сочетанием в рамках единой технологии операций флотоадгезионного концентрирования, коллектирующей плавки, жидкофазной сульфатизации и ионообменной сорбции.
Задачи исследований.
Изучение особенностей обогащения техногенного сырья и разработка метода флотоадгезионного концентрирования благородных и цветных металлов с получением богатого сульфидного концентрата.
Исследование закономерностей и разработка метода сульфатизационного вскрытия платинометальных штейнов, полученных при коллектирующей плавке концентрата обогащения.
Изучение механизма сорбционного извлечения редких платиноидов из сульфатных растворов и разработка способа интенсификации ионообменного процесса.
Разработка принципиальной технологической схемы концентрирования благородных и цветных металлов из техногенных продуктов пирометаллургической переработки сульфидных медно-никелевых руд Норильского промышленного региона.
Методы исследований. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием стандартного оборудования на лабораторной базе Санкт-Петербургского горного университета и института «Гипроникель».
Аналитические исследования проводились в АО “Механобр-Аналит”. Микроэлементный состав техногенных проб и полученных в ходе исследований полупродуктов изучался с использованием масс-спектрометрии с индукционно-связанной плазмой (ICP-MS) на спектрометре Spectrace 5000 Tracor X–ray и атомно-абсорбционным методом.
Научная новизна работы:
- установлены особенности поведения благородных и цветных металлов при их концентрировании из техногенных отходов переработки медно-никелевых руд методом адгезионной флотации;
- установлены закономерности поведения цветных и благородных металлов при вскрытии флотоадгезионных концентратов методом «коллектирующая плавка - сульфатизация»;
- выявлена зависимость степени полимеризации сульфатокомплексов иридия от кислотности среды при ионообменной сорбции иридия из сернокислых растворов.
Основные защищаемые положения.
1. Эффективность флотационного концентрирования цветных и благородных металлов из техногенных продуктов переработки медно-никелевых руд определяется содержанием коллектирующей сульфидной фазы; применение адгезионной флотации обеспечивает получение обогащенного концентрата с суммарным содержанием благородных металлов более 180 г/т.
2. Закономерности поведения благородных и цветных металлов при вскрытии флотоадгезионных концентратов методом «коллектирующая плавка - сульфатизация» определяются степенью металлизации штейна, температурой и продолжительностью жидкофазной сульфатизации; сульфатизация высокометаллизированного штейна при 200 0С в течение 4 ч обеспечивает получение концентрата платины, палладия, родия и золота с суммарным содержанием до 1,5%.
3. Сорбционная активность иридия в ионообменных процессах, протекающих в сернокислых растворах, обусловлена зависимостью степени полимеризации его сульфатокомплексов от кислотности среды; осуществление сорбции на высокоосновном анионите АМП в присутствии окислителя обеспечивает глубокое извлечение иридия из многокомпонентных растворов высокой кислотности.
Практическая значимость.
Разработан метод флотоадгезионного концентрирования благородных и цветных металлов из техногенных отходов переработки сульфидных медно-никелевых руд, обеспечивающий получение богатого сульфидного концентрата в замкнутом цикле оборотных продуктов с регенерацией адгезива, что определяет высокую экологичность и низкую затратность метода.
Предложен комбинированный способ вскрытия флотоадгезионных концентратов «коллектирующая плавка - сульфатизация», обеспечивающий получение богатого концентрата Pt, Pd, Au с извлечением цветных металлов, серебра и металлов спутников платины (МСП) в сульфатный раствор.
Разработан сорбционный метод выделения иридия из сульфатных растворов на высокоосновном анионите АМП с предварительным введением в раствор окислителя с целью увеличения лабильности сульфатокомплексов иридия и повышения его извлечения в смолу.
Разработана комбинированная технология селективного концентрирования благородных и цветных металлов из техногенных отходов пирометаллургических переделов ГМК «НН», применение которой обеспечит снижение потерь ценных компонентов сульфидных медно-никелевых руд.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на I международной научно-практической конференции «Интехмет-2008» (Санкт-Петербург, 2008), на международной научно-практической конференции «Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы» (Москва, 2009), на международных конгрессах «Цветные металлы Сибири – 2009» и «Цветные металлы Сибири – 2010» (Красноярск, 2009, 2010).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 13 печатных работах, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Получен 1 патент РФ на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 74 наименования, и приложения. Работа изложена на 119 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 25 рисунков.
