ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА ФЛОТОКОНЦЕНТРАТА СУЛЬФИДНЫХ РУД

АННОТАЦИЯ

В статье исследуются возможности использования сульфата натрия в процессе окислительного обжига сульфидных флотоконцентратов. Эксперименты проведены для процессов сушки и обжига с целью снижения содержания органического углерода и сульфидной серы. Установлено, что добавление сульфата натрия положительно влияет на эффективность обжига, однако в процессе сушки ожидаемого эффекта достичь не удалось. Определены зависимости содержания органического углерода и потери массы от времени и температуры обжига. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшей оптимизации параметров обжига и повышения эффективности извлечения цветных и благородных металлов из минерального сырья.

ABSTRACT

The article explores the possibilities of using sodium sulfate in the process of oxidative roasting of sulfide flotation concentrates. Experiments have been conducted for drying and firing processes in order to reduce the content of organic carbon and sulfide sulfur. It was found that the addition of sodium sulfate has a positive effect on the firing efficiency, however, the expected effect could not be achieved during the drying process. The dependences of the organic carbon content and mass loss on the firing time and temperature are determined. The results obtained can be used to further optimize the firing parameters and increase the efficiency of extraction of non-ferrous and precious metals from mineral raw materials.

Ключевые слова: флотоконцентрат, обжиг, сушка, окисление, сорбционное цианирование, сульфидная сера, органический углерод.

Keyword: flotation concentrate, roasting, drying, oxidation, sorption cyanidation, sulfide sulfur, organic carbon.

Введение. Современное развитие металлургической отрасли связано с необходимостью извлечения цветных и благородных металлов из минерального сырья, значительную часть которого составляют сульфидные руды. Одним из ключевых этапов переработки данного сырья является окислительный обжиг – высокотемпературный процесс, в ходе которого сульфиды металлов превращаются в оксиды или сульфаты, что существенно облегчает их дальнейшее гидрометаллургическое или пирометаллургическое извлечение [1; 2].

Актуальность данного исследования обусловлена несколькими факторами. Во-первых, окислительный обжиг позволяет повысить степень извлечения металлов, таких как золото, медь, цинк, никель и свинец, из бедных и труднообогатимых руд [3; 6]. Во-вторых, в процессе окислительного обжига достигается максимальное вскрытие сульфидных минералов, за счет чего появляется возможность на дальнейшую традиционную переработку [4]. В условиях ужесточения экологических требований разработка энергоэффективных и экологически безопасных технологий окислительного обжига приобретает особую значимость [5].

Кроме того, в современных условиях особое внимание уделяется снижению энергетических затрат и оптимизации параметров процесса обжига – температуры, времени выдержки и состава газовой среды. Достижение этих целей требует глубокого изучения физико-химических закономерностей взаимодействия компонентов руды в процессе обжига [8; 9].

Таким образом, исследование процесса окислительного обжига сульфидных руд является актуальным как с точки зрения повышения экономической эффективности металлургического производства, так и в контексте минимизации его влияния на окружающую среду. Результаты данного исследования могут быть использованы для совершенствования существующих технологий переработки сырья и разработки новых методов извлечения металлов с минимальными потерями и выбросами [7].

Объект и методика исследования. Объектом исследования служили образцы проб флотоконцентрата гидрометаллургического завода № 5 АО «Навоийский горно-металлургический комбинат» и сульфат натрия.

В процессе окислительного обжига сульфидных руд в основном определяли содержание органического углерода и потерю массы в процессе [4; 6].

Полученные результаты и их обсуждение. Исследовательские работы по изучению возможностей окислительного обжига флотоконцентрата гидрометаллургического завода выполняли в лабораторных условиях в печах SNOL 15/1200. Для выполнения опыта были отобраны пробы флотоконцентрата и подвергнуты к процессу окислительного обжига с добавлением сульфата натрия. Основной целью данного исследования являлось снижение количества органического углерода путем перевода в другой химический компонент:

Na₂SO₄ + 4C → Na₂S + 4CO

Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO₂

Образуемый компонент сульфида натрия является хорошим депрессантом побочных металлов в процессе сорбционного цианирования, так как в обычных режимах сорбционного цианирования примесные металлы, находящиеся в пульпе, такие как медь, цинк и другие, вступая в реакцию с раствором цианистого натрия в щелочной среде образуют цианистые комплексы, что приводит к увеличению расхода цианистого натрия:

[Zn(CN)₄]^2– + S^2– + 4H⁺ = ZnS↓ + 4HCN;

2[Cu(CN)₄]^3– + S^2– + 8H+ = Cu2S↓ + 8HCN.

Для выполнения опытов по окислительному обжигу образцы были отобраны из точек технологической цепочки перед подачей на обжиг и сушку. Образцы изначально имели разный класс крупности.

Путем классификации для лабораторных условий изъяли основной класс материала крупностью 5 мм. Флотоконцентрат, который направляли на сушку с добавлением реагента сульфата натрия имел около 25 % исходной влажности, а после процесса влажность обычно составлял 10 %. Температуру в процессе установили в пределах 650 ^оС, однако по инерции выделяющейся энергии, а также за счет автогенности процесса, она поднималась даже выше 750 ^оС. Полученные результаты окислительного обжига приведены в таблице 1.

Исходные показатели флотоконцентрата:

Содержание сульфидной серы S_s-16,84%

Содержание органического углерода C_орг-2,94%

Крупность материала-5 мм

Таблица 1.

Результаты опытов процесса обжига и сушки с добавлением реагента сульфата натрия