ВОЗМОЖНОСТИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследований по разработке эффективных способов переработки минерального сырья и полиметаллических руд, по полному извлечению из них полезных компонентов. Кроме того, проведены опыты по созданию технологии переработки отходов медеобогатительной фабрики, углубленно изучены местонахождение отходов, гранулометрические, минералогические и химические составы.

ABSTRACT

The article presents the results of research on the development of effective methods for processing mineral raw materials and polymetallic ores, for the complete extraction of useful components from them. In addition, experiments were carried out to create a technology for processing waste from a copper processing plant, the location of waste, granulometric, mineralogical and chemical compositions were studied in depth.

Ключевые слова: руда, концентрат, флотация, хвосты, выщелачивание, раствор, кек, дробление, измельчение, физико-химические свойства, концентрация.

Keywords: ore, concentrate, flotation, tailings, leaching, solution, cake, crushing, grinding, physical and chemical properties, concentration.

Сегодня в мире ведется разработка эффективных методов переработки минерального сырья и полиметаллических руд, полное извлечение полезных ископаемых в их составе, увеличение производственных мощностей по добыче редких и благородных металлов, создание малоотходных и безотходных технологий, привлечение всех видов техногенных отходов горнодобывающей промышленности металлургическая промышленность (горнодобывающая промышленность, отходы обогатительных фабрик, жидкие и твердые отходы, разделение силикатных соединений сложного состава на отдельные оксиды с возвратом в процесс использованных реагентов и, как следствие, извлечение полезных компонентов из состава техногенных отходов является одной из актуальных проблем этой отрасли.

Технология извлечения полезных компонентов из руд выбирается исходя из химической составы перерабатываемой руды, в частности, медные руды обогащаются в основном методом флотации. Выход концентрата составляет 3-4%. 96-97% добытой руды считается отходами (хвосты) и направляется в места хранения отходов (хвостохронилище).

Хранение этих отходов связано с большими материальными затратами и в то же время наносит определенный ущерб окружающей среде. В частности, в ходе многолетнего процесса флотационного обогащения медно-молибденовых руд завода, принадлежащего акционерному обществу "Алмалыкский горно-металлургический комбинат" (АО "АГМК"), на двух хвостохронилище скопилось около 1321,5 млн тонн отходов. [1]. Включая:

На хвостохронилище №1 - 546,2 млн. тонн, а на хвостохронилище №2 - 775,3 млн. тонны отходов.

В год в хвостохронилище №1 продолжают сбрасываться 6,7 млн. тонн, а в хвостохронилище №2  27,8 млн. тонн. [2].

Кроме того, ожидается, что ежегодный объем отходов удвоится, если месторождения "Юность-1", "Юность–2" будут запущены на полную мощность. Основную часть отходов (80-85%) составляют кремний, глинезем, железо и оксиды железа (SiO₂-65-67%, Al₂O₃–11-12%, Fe, Fe₂O₃, FeO–12-13%). Установлено, что драгоценные металлы находятся в количестве Cu–0,11–0,12%, Au–0,3–0,6г/т, Ag–2-3 г/т. В табл. 1 представлены результаты полного химического анализа пробы, взятой со хвостохронилище меднообогатительной фабрики АО "АГМК".

Таблица 1.

Результаты полного химического анализа пробы, взятой со хаостохронилище меднообогатительной фабрики АО “АГМК”

Общее количество драгоценных металлов на хвостохронилище представлено в табл. 2. Как видно из табл. 2, при создании рациональной технологии переработки отходов увеличится сырьевая база для производства меди, золота и серебра.

Таблица 2.

Общее количество драгоценных металлов на хвостохронилище скопленный в период 1961 – 2022 годах

Были проведены опыты с некоторыми методами (гравитационное обогащение, флотационным обогащением, выщелачивание) по извлечению меди, золота и серебра. По результатам эксперимента они произвели технико-экономические расчеты и пришли к выводу, что известные в настоящее время способы экономически неэффективны, а кроме того, провели широкомасштабные исследования по переводу меди, золота и серебра в раствора методом кучного выщелачивания с участием бактерий и добился определенного положительного результата [3].

Проф. С. Абдурахманов и доктор философских наук Р.Алимов провел опыты по извлечению меди из отходов методом флотации с использованием смолы, выделенного из новых, местных, горючих сланцев. Степень извлечение меди в концентрат составляла 80–85 % [4].

Вышеупомянутые научно-исследовательские работы сосредоточены только на извлечении из отходов меди, золота и серебра, а вопрос комплексного использования полезных ископаемых остался без внимания.

Оксиды алюминия и кремния вместе с Fe и его оксидами составляют основную часть состава отходов и содержится следующим образом: 67,31% SiO2, 11,57 % A12O3 и 12 % Fe [5]. Общий запас алюминия, кремния, железа и их оксидов в отходах был оценен и занесен в табл. 3.

Таблица 3.

Общие запасы алюминия, кремния, железа и их оксидов в отходах

По мнению академика Е.А. Ферсмана что "производство налажено именно там, если ни один грамм добытой массы не теряется, ни один грамм не выбрасывается, ничто не улетает в воздух и не течет в воде", то есть можно сказать, что там используется комплексная переработка полезных ископаемых. С этой точки зрения, извлечением железо и оксиды железа из отходов меднообогатительных фабрик использовать для производства цемента, оксид алюминия для производства алюминия, оксид кремния в аморфной форме для производства стекла и шин, и если извлекаются медь, золото и серебро, а остаток (~10%) используется в качестве минерального удобрения, то можно сказать, что отходы использованы полностью [6].

Авторы данной статье предлагают возгонки четырехокиси кремния из отходов меднообогатительных фабрик с реагентом фторид аммония. Для извлечения ценных металлов из отходов меднообогатительных фабрик необходимо сначала разделить диоксид кремния и оксиды железа:

SiO₂ + 6NH₄F = (NH₄)₂SiF₆ + 4NH₃ + 2H₂O.                              (1)

Гексафторсиликатная аммониевая соль, образующаяся в результате химической реакции, очень удобна с технологической точки зрения благодаря своим физико-химическим свойствам. В нормальных условиях твердое вещество сублимируется при 320 ℃ и переходит в газовую фазу. Преимущество использования фторида аммония в качестве реагента для обескремнивания заключается в том, что его можно регенерировать. При 70℃ растворимость гексафторсиликата аммония в аммиачной воде достигает 370 г/л. В результате воздействия аммиака он гидролизуется по реакции 2 и выпадает в видечетырехокиси кремния:

 (NH₄)₂SiF₆+4NH₄OH =SiO₂+6NH₄F+2H₂O.                            (2)

Извлечение фторида аммония обеспечивает непрерывность процесса обескремнивания и возможность получения «белоснежной» разновидности тетраоксида кремния в виде мелкодисперсной дисперсии кварцевых составляющих в отходах [7].

В результате изучения процесса фторирования техногенных отходов при различных температурах определена степень образования тетраоксида кремния. Использовался низкотемпературный процесс обработки кварцевого сырья фторидом аммония до 450℃. При нагревании техногенных отходов до 350 ℃ в течение 60 мин., 30 мин. Установлено, что 70, 90 и 100% гексафторсиликата аммония переходит в газовую фазу при нагревании до 400℃ в течение 15 мин.

Научная новизна этого метода заключается в том, что АГФС, образующийся при реакции фторида аммония с четырехокисью кремния, в исходном продукте обрабатывают 15%-ным водным раствором аммиака, осадок фильтруют, промывают, сушат и нагревают при 800°С, в результате чего получают 99,9 % чистоты. Был получен тетраоксид кремния.

Таким образом, в результате исследований разработанная технология переработки техногенных отходов меднобогатительной фабрики эффективно утилизируется в результате таких факторов, как герметически при низкой температуре, экологическая безопасность, энергоэффективность что дает возможность эффективно перерабатывать отходов меднообогатительных фабрик.  

Список литературы:

1. Р.С. Алимов, О.Т. Хайитов, С.А. Абдурахмонов. Результаты медно – молибденовых руд и отвальных хвостов обогашения с применением новых реагентов – собирателей. Вестник Таш ГТУ 2019 г №2 стр 220-227.
2. Алимов Р.С. “Повышение эффективности переработки медно-молибденовых руд и хвостов обогашения АГМК на основе применения новых реагентов – собирателей”. Диссертация на соисканий ученой степени доктора философии (PhD). 2021г
3. К.Санақулов научно – технические основы переработки отходов горно – металлургического производства. Ташкент издательство “Фан”. Академии наук республики Узбекистан. 2009.
4. Абдурахмонов С, Алимов Р, Хайитов О. Применение новых реагентов – собирателей при флотации медно – молибденовых руд. Геология и минеральных ресурсов №5 стр 52-54, Ташкент 2018г.
5. Алимов Р.С., Абдурахмонов С.А., Баранова А.Б. Новых реагенты – собиратели для флотации. Медно – молибденовых руд и лежалных хвостов обогашения. The ISSVE contains: Procecdings of the est International scienttifik and Practical conference. №3 (30) Hamburg, German. 26 – 28. 09.2020.  pp. 186-189.
6. Материалы к исследованию и систематике водных магнезиальных силикатов - Петроград: Типография Императорской Академии Н, 1916.- 58 с
7. Самадов А.У. “Особенности Комплексного Подхода Переработки Техногенных Образований Горно-Металлургических Производств” Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук (Doctor of Science) 2017г.