ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОЛЬФРАМА ИЗ ЛЕЖАЛЫХ ХВОСТОВ ИНГИЧКИНСКОЙ ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ

АННОТАЦИЯ

Особое значение приобретает необходимость увеличения производства вольфрама за счет более глубокой переработки руд, вовлечения в переработку запасов труднообогатимых руд, лежалых многолетних хвостов, обогащение шламов гидрометаллургического производства, накопленных в отвалах и хвостохранилищах обогатительных фабрик, техногенных минеральных образований, как вторичного сырья.  Вовлечение в   производство   техногенных отходов и минеральных образований сопровождается рядом трудностей, поскольку сведения о них, в данный момент не систематизированы.  Вместе с тем, отсутствуют данные о содержании полезных компонентов в техногенных отходах, физико–химическом состоянии шламов, закономерностях их пространственном размещении.

ABSTRACT

Of particular importance is the need to increase tungsten production through more thorough ore processing, utilization of hard-to-enrich ore reserves, long-standing tailings, enrichment of hydrometallurgical production sludge accumulated in dumps and tailings ponds of processing plants, and technogenic mineral formations as secondary raw materials. The incorporation of technogenic waste and mineral formations into production is accompanied by a number of difficulties, as information about them is currently not systematized. Additionally, there is a lack of data on the content of valuable components in technogenic waste, the physicochemical state of sludge, and the patterns of their spatial distribution.

Ключевые слова - кек, техногенные отходы, утилизация, отвал, отстойник, безотходная технология, комбинированный метод, отсадочная машина, концентрационный стол.

Keywords - cake, technogenic waste, utilization, dump, settling tank, zero-waste technology, combined method, jigging machine, concentration table.

Введение

Обогащение полезных ископаемых сопровождается получением большого количества отходов, значительная часть которых до сих пор не используется, складируется в отвалах, хранилищах, отстойниках. К числу таких отходов относятся флотационные хвосты. Огромные запасы полезных компонентов содержатся в техногенных отходах, возникающих при добыче, обогащении и переработке продуктов обогащения руд цветных и редких металлов. Актуальной задачей, стоящей перед НПО АО «АГМК» является проблема переработки лежалых хвостов  обогатительной фабрики и сбросного кека с извлечением из них полезных компонентов для последующего использования их в качестве вторичного сырья [4; с. 91-93].

Материалы и методы исследования

Решение этой проблемы позволяет, во-первых, извлекать вольфрам из сбросного кека значительно дешевле, чем из концентрата, при этом из схемы переработки исключается ряд технологических переделов. Во-вторых, после извлечения металлов из кека, последний может быть полезно утилизирован. Глубокое изучение научно-технических разработок, их теоретический анализ, а также обобщение опыта передовых предприятий по переработке техногенных отходов является предпосылкой для разработки новой технологии извлечения вольфрама из техногенных отходов и создания усовершенствованной безотходной технологии в металлургии редких металлов.

В конечном счете, внедряемая технология переработки техногенных отходов даст возможность освободить территорию, занимаемую  хвостами и техногенными отходами, улучшению экологической обстановки в зоне действия предприятий и вокруг нее.

Крупно вкрапленные минералы обогащают комбинированным методом, на отсадочной машине, на концентрационных столах и с использованием механических флотационных машин.

Готовая продукция обогатительной фабрики представляет собой шеелитовый концентрат марки КШ-4 для производства твёрдых сплавов.

На начальном этапе обогащение руд проводилось методом флотации на опытной фабрике с производительностью переработки руды до 100 – 150 т. в год. В результате её деятельности было намыто хвостохранилище №1 общим объёмом 3,6 млн.т. хвостов. В 1976 году была введена в эксплуатацию основная обогатительная фабрика, имеющая производительность до 500 тыс. т. руды по исходному сырью, которая работала до 1996 г. В результате её деятельности было сформировано хвостохранилище №2, способствующее складированию около 12 млн. т. лежалых хвостов.

Среднее содержание в лежалых хвостах – 0,06% WO₃.

Технология извлечения вольфрама из старых лежалых хвостов  включает следующие операции:

- операцию получения чернового вольфрамового концентрата,

- операцию получения промпродукта,

- операцию получения золотосодержащего продукта и вторичных отвальных хвостов.

Эти операции осуществляются с помощью гравитационных методов мокрого обогащения и последующей доводки полученного чернового концентрата и промпродукта с помощью гравитационного (центробежного) обогащения и магнитной сепарации получением кондиционного вольфрамового концентрата с содержанием 63% WO₃ при извлечении 50% WO₃ [1].

При этой технологии лежалые хвосты подвергаются первичной классификации с выделением 44,5% всего массы в виде фракции +3 мм во вторичные отвальные хвосты. Хвосты фракции крупностью -3 мм разделяют на классы -0,5 мм и +0,5 мм и с помощью винтовой сепарации из хвостов крупностью +0,5 получают грубый концентрат и хвосты. А остальные хвосты разделяют на классы -0,1 и +0,1 мм. Выделенный грубый концентрат из класса +0,1 мм с помощью центробежной сепарации, как и грубый концентрат винтовой сепарации, подвергают центробежной сепарации и получают черновой вольфрамовый концентрат и золотосодержащий продукт. Доизмельчают хвосты винтовой и центробежной сепарации до фракции -0,1 мм и затем разделяют на классы от -0,1 до +0,02 и -0,02 мм. Класс -0,02 мм выводят из процесса на вторичные отвальные хвосты. Класс -0,1+0,02 мм путем центробежной сепарации обогащают для получения вторичных отвальных хвостов и вольфрамового промпродукта, а вольфрамовый промпродукт направляется на доводку путём магнитной сепарации вместе с доизмельчённым до крупности -0,1 мм концентратом центробежной сепарации. Полученная магнитная фракция является вольфрамовым концентратом, немагнитная фракция является промпродуктом. Промпродукт подвергается II стадии магнитной сепарации с выделением немагнитной фракции во вторичные отвальные хвосты и вольфрамового концентрата (магнитная фракция). Последовательно, вольфрамовый концентрат обогащают путём центробежной и магнитной сепарациями. После чего вновь центробежной сепарацией получают кондиционный вольфрамовый концентрат с содержанием WO₃ 62,7% с выходом 0,14% и с извлечением 49,9%. Направляются во вторичные отвальные хвосты отходы центробежных сепараций и немагнитная фракция, суммарный выход чернового вольфрамового концентрата на стадии доводки при содержании в них WO₃ - 2,1% составит - 3,28%.

Основными недостатками этого способа являются – много операционность технологического процесса, включающего шесть операций классификации, две операции доизмельчения, а также пять операций центробежной и три операции магнитной сепарации с использованием сравнительно дорогостоящих аппаратов. При этом доводка чернового вольфрамового концентрата, связана с потерями их во вторичные отвальные хвосты со сравнительно высоким содержанием в них WO₃ - до 2,1%.

При обогащении вольфрамовых руд содержанием WO₃ до 45% получают шеелитовый концентрат не превышающий их извлечение - 70-75%. При последующей переработке таких концентратов в продукты вольфрамат кальция, оксиды или аммонийные соли извлечение достигается не выше 95%. При существующих технологиях переработки руд максимально возможное сквозное извлечение вольфрама из руд в конечные продукты составляет не более 70%, а реально 60-65%. Кроме этого, резко увеличивают их себестоимость и потери вольфрама в хвосты с получением кондиционных шеелитовых концентратов при применении до обогащения промпродуктов путём пропарки и многочисленных флотационных перечисток.

Из анализа проведенных исследований существующих способов переработки лежалых отвальных хвостов обогащения вольфрамовых руд и  опыты работ, ведущих мировых горно–обогатительных компаний, показывают реальность и актуальность проведения научно- исследовательских работ по усовершенствованию и разработке технологии переработки хвостов обогатительных фабрик, к таковым относятся многотоннажные лежалые хвосты Ингичкинской обогатительной фабрики.

В последнее время, приобретает особое значение проблема увеличения производства вольфрама за счет более глубокой переработки руд, вовлечения в переработку запасов трудно перерабатываемых руд, хвостов обогащения и шламов, накопленных в отвалах и хвостохранилищах, как вторичного сырья. Вместе с тем, вовлечение в  производство  техногенных минеральных образований сопряжено с рядом трудностей, поскольку сведения о них, как правило, не систематизированы [3]. Отсутствуют данные о содержании полезных компонентов, закономерностях их пространственного размещения.

В связи этим, необходимо проведение ревизионно-оценочных и научно исследовательских работ в поиске оптимальных схем переработки отходов существующих технологий переработки вольфрамовых концентратов.

Способы переработки сбросных кеков гидрометаллургического производства, и частично внедрённые в настоящее время эти способы, сводятся в основном только к доизвлечению вольфрама. К наиболее эффективной цели можно добиться повторным автоклавным выщелачиванием [3]. При выщелачивании необходимо применять растворы при продолжительности в два раза большей с  10–13-кратным избытком соды, чем при выщелачивании исходного концентрата. Так как вольфрам в шламе находится в виде не до конца выщелоченных зёрен шеелита, покрытых оболочкой вторичного карбоната кальция. Даже и при этих технических условиях извлечение вольфрама из шлама не превышает 70,0 %. В результате получаются вольфрамат натрия в низко концентрированных растворах, который усложняет их дальнейшую переработку. Из-за сравнительно низкого (0,5–3,0%) содержания вольфрама в шламах, возникает необходимость целесообразности их обогащения перед выщелачиванием.

Обычно извлечение вольфрама не превышает 71-73,9% при получении стандартных шеелитовых концентратов содержанием WO₃ до 46%. Извлечение вольфрама составляет 90-95,5% при дальнейшей переработке таких концентратов в продукты. При существующих технологиях переработки, максимально возможное сквозное извлечение вольфрама в конечные продукты из вольфрамовых, молибдено-вольфрамовых и шеелитовых руд, составляет не более 72% а в среднем обычно - 61-65%. Резко увеличиваются их себестоимость и потери вольфрама в хвосты при применении технологии обогащения с пропаркой и нескольких флотационных перечистных операций, получением кондиционных шеелитовых концентратов. При гравитационном методе обогащения вольфрамовых шламов, состоящего из классификации в классификаторах и гидроциклонах, концентрации на шлюзах, отсадки в отсадочной машине и перечистки на концентрационных столах, при этом теряется вольфрамовый материал крупностью менее 20 мкм.

Извлечение вольфрама из шламов включают следующие операции применяемой комбинированной схемы:

- выделение вольфрамсодержащего продукта в центробежных концентраторах;

- доводку его на концентрационных столах;

- получение молибденового продукта с применением флотации гравитационного концентрата;

- слив центробежных концентраторов.

Результаты и обсуждения

При обогащении шламов автоклавно-содового выщелачивания шеелитовых и вольфрамовых концентратов главной задачей является разделение вольфрамсодержащих минералов и вторичного карбоната кальция, составляющего до 89-90,0 % от массы шлама. В исследовательских институтах исследователи использовали метод химического обогащения, так как карбонаты сравнительно легко разлагаются сернистой и серной, или щавелевой кислотами. В данный момент исследователями изучена азотно-кислотная обработка отвальных кеков НПО АО «Алмалыксий ГМК» в автоклавном выщелачивани. При обработке карбонатсодержащих материалов растворами кислот наблюдается большое выделение углекислого газа, в результате чего создаются некоторые сложности и поэтому предложено аппаратурное оформление данного процесса. Они, кроме того предлагают кислотную декарбонизацию шлама после автоклавно-содового выщелачивания на барабанных, дисковых вакуумных фильтрах или фильтр-прессах совместить с процессом фильтрации пульпы.

Заключение

Использование технологии обогащения отвальных вольфрамсодержащих шеелитовых шламов представляет большой интерес, наряду с извлечением вольфрама, предусматривающая получение ценного удобрения применяемая в сельском хозяйстве в качестве побочной продукции - нитрата кальция. Существуют такие методы, как прямая возгонка WO₃ в плазменных печах и термохимические методы его извлечения из техногенных отходов и  кека НПО АО «Алмалыкский ГМК».

Но, надо отметить, что предложенные и разработанные технологии обогащения вольфрамсодержащих шламов в практике не нашли широкого применения.

Список литературы:

1. Муталова М.А., Хасанов А.А., Ачилов У., Шакаров Т. Разработка технологии извлечения вольфрамового промпродукта из отвальных кеков НПО АО «Алмалыкский ГМК» // Международная научно-практический конференции «Современные проблемы и инновационные технологии решения вопросов переработки техногенных месторождений «Алмалыкского ГМК». Алмалык -2019 г. – С. 91-93.
2. Xolmatova, S. U. (2022). Texnogen chiqindilarni flotatsiya usulida boyitish jarayonlari. Евразийский журнал математической теории и компьютерных наук, 9, 28.
3. Mutalova Markhamat, Kholmatova Sarvinoz, & Khakimova Dilafruz (2025). STUDYING THE GEOLOGICAL CHARACTERISTICS OF PRODUCTION WASTE FROM THE KUYTASH DEPOSIT. Universum: технические науки, 10 (5 (134)), 55-58. doi: 10.32743/UniTech.2025.134.5.20176
4. Муталова, М. А., & Ибрагимов, И. С. (2023). СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СМЕШАННЫХ МЕДНЫХ РУД. Европейский журнал междисциплинарных исследований и разработок, 13, 242-248.
5. Муталова, М. A., & Ибрагимов, И. С. ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ. Arxitektura, muhandislik va zamonaviy texnologiyalar jurnali, ISSN, 2181-3469.
6. Муталова, М. А., & Ибрагимов, И. С. (2024). Олтин Таркибли Рудаларни Флотация Усулида Бойитишнинг Ўзига Ҳос Хусусиятлари. Miasto Przyszłości, 46, 809-812.
7. Mutalova, M. A., Khasanov, A. A., Salijanova, G. K., Ibragimov, I. S., & Melnikova, T. E. (2022). Use of Local Reagent in Breeding Polymetallic-Copper-Lead-Zinc Ore. Journal of optoelectronics laser, 41(5), 401-409.