О кинетике извлечения примесей из железного концентрата, полученного в ходе гидрометаллургической переработки чернового медного концентрата

Цель – исследование физико-химических особенностей процесса осаждения высококачественного железного концентрата из растворов азотнокислотного выщелачивания бедного медно-сульфидного сырья и получение высокорентабельного, пригодного для непосредственной переработки на предприятиях черной металлургии продукта. Для проведения экспериментов по получению богатого и обедненного по содержанию примесей железного концентрата использован гидролитический осадок, содержащий 54,6% железа и многочисленные примеси, полученный при переработке растворов азотнокислотного выщелачивания чернового медного сульфидного концентрата Жезказганского месторождения. Для проведения аналитических исследований исходных материалов и получаемых продуктов изучаемых процессов применены современные аттестованные методы: рентгеноспектральный, рентгенофазовый, атомно-абсорбционный анализы, масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Получен высококачественный железный концентрат, содержащий минимальные количества кремния, алюминия, фосфора и серы. Получены частные и обобщенные уравнения, которые позволяют судить о влиянии исследуемых факторов на показатели процесса получения железного концентрата. Рассчитано значение кажущейся энергии активации процесса – 46,77 кДж/моль, что, вероятно, свидетельствует о наличии диффузионных затруднений, вызванных образованием твердых продуктов, пассивирующих поверхность растворяемого материала. Показана принципиальная возможность получения высококачественного железного концентрата из промпродуктов переработки бедного медно-сульфидного концентрата Жезказганского месторождения. В ходе математической обработки экспериментальных данных определены уравнения, характеризующие степень влияния изучаемых факторов на показатели процесса. Установлено, что процесс получения кондиционного железного концентрата протекает в режиме диффузионных ограничений. Впервые получены многофакторные обобщенные зависимости для рассматриваемого процесса. Выполнены их аналитические преобразования. Эти методы могут быть использованы для изучения аналогичных процессов переработки подобного металлургического сырья.

1. Юн А.Б., Захарьян С.В., Каримова Л.М., Терентьева И.В., Серикбай А.У. Исследования по азотнокислому выщелачиванию чернового медного концентрата ЖОФ из руд текущей добычи ТОО «Корпорация Казахмыс» // Абишевские чтения–2016; Инновации в комплексной переработке минерального сырья: материалы науч.- практ. конф. (г. Алматы, 21–22 января, 2016 г.). Алматы: Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан, 2016. С. 581–583.

2. Рогожников Д.А., Русалев Р.Э., Дизер О.А., Набойченко С.С. Азотнокислотное вскрытие упорных сульфидных концентратов, содержащих благородные металлы // Цветные металлы. 2018. № 12. С. 38–44. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.12.05

3. Rogozhnikov D.A., Shoppert A.A., Dizer O.A., Karimov K.A., Rusalev R.E. Leaching kinetics of sulfides from refractory gold concentrates by nitric acid // Metals. 2019. Vol. 9. No. 4. P. 465. https://doi.org/10.3390/met9040465

4. Рогожников Д.А., Захарьян С.В., Дизер О.А., Каримов К.А. Азотнокислотное выщелачивание акжальского сульфидного мышьяковистого медьсодержащего концентрата // Цветные металлы. 2020. № 8. С. 8–11. https://doi.org/10.17580/tsm.2020.08.02

5. Rusalev R.E., Rogozhnikov D.A., Naboichenko S.S. Nitric acid treatment of olympiada deposit refractory goldbearing concentrate // Materials Science Forum. 2019. Vol. 946. P. 541–546. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.946.541

6. Liu Jian, Wen Shuming, Liu Dan, Lv Mengyang, Liu Lijun. Response surface methodology for optimization of copper leaching from a low-grade flotation middling // Mining, Metallurgy & Exploration. 2011. Vol. 28. Р. 139–145. https://doi.org/10.1007/bf03402246

7. Агапитов Я.Е., Захарьян С.В., Каримова Л.М., Хажимухаметов Т.А. Выбор оптимального способа гидрометаллургической переработки высокосернистых медных сульфидных концентратов // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: матер. XXIV Междунар. науч.-техн. конф., проводимой в рамках XVII Уральской горнопромышленной декады (г. Екатеринбург, 9–12 апреля). Екатеринбург: Изд-во «Форт Диалог-Исеть», 2019. С. 300–304.

8. Мухтар А.А., Мухымбекова М.К., Макашев А.С., Савин В.Н. Термомагнитное обогащение и дефосфорация бурожелезняковых руд и концентратов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 9. С. 708–713. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-9-708-713

9. Мухтар А.А., Мухымбекова М.К., Макашев А.С., Момынбеков А.Д., Нускабеков Ж.С., Касымова Б.К. Обжигмагнитное обогащение лимонитизированной руды месторождения Кок-Булак // Горный информационноаналитический бюллетень. 2015. № 9. С. 88–94.

10. Мухтар А.А., Рау А.П., Макашев А.С., Момынбеков А.Д. Исследование процесса термомагнитного обогащения бурожелезняковых руд Лисаковского месторождения // Промышленность Казахстана. 2016. № 4. С. 58–61.

11. Mukhtar A.A., Muhymbekova M.K., Nurumgaliev A.H., Momynbekov A.D., Nuskabekov J.S. Investigation of magnetic roasting process of ayatsk limonite ore with water-oli emulsion // XVI Balkan Mineral Processing Congress: Book of Proceedings (Belgrade, 17–19 June 2015). Belgrade: Mining Institute Belgrade, 2015. Р. 269–271.

12. Стась Н.Ф. Очистка железных руд от кремния растворами щѐлочи при атмосферном давлении // Фундаментальные исследования. 2013. № 6. С. 300–305. [Электронный ресурс]. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_18993056_10075204.pdf (23.06.2020).

13. Стась Н.Ф. Технологические условия обработки железных руд в автоклаве // Фундаментальные исследования. 2013. № 8. Ч. 1. С. 64–68. [Электронный ресурс]. URL: https://www.fundamentalresearch.ru/ru/article/view?id=31871 (23.06.2020).

14. Стась Н.Ф. Химическое обогащение железных руд: монография. Томск: Изд-во ТПУ, 2013. 170 с.

15. Стась Н.Ф. Химическая очистка железных руд от примесей // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 1. [Электронный ресурс]. URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=7877 (23.06.2020).

16. Малышев В.П. Кинетический и технологический анализ обобщающих математических моделей химико-металлургических процессов // Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан. 2008. № 2. С. 13–18. [Электронный ресурс]. URL: http://nblib.library.kz/elib/library.kz/jurnal/d_2008_2/Malishev0802.pdf (25.06.2020).

17. Стась Н.Ф. Очистка железной руды от примесей разбавленными растворами кислот и щелочей // Фундаментальные исследования. 2014. № 6. С. 41–44. [Электронный ресурс]. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_21567595_72936227.pdf (25.06.2020).

18. Нагуман П.Н., Каримова Л.М., Токаева З.М., Шинбаева У.Б. Многофакторное моделирование процесса выщелачивания окисленных молибденовых продуктов в сернокислых растворах // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2009. № 4. С. 17–21.

19. Каримова Л.М. Кинетическое обоснование процесса растворения окисленных молибденовых продуктов в сернокислых растворах // Вестник Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова. Серия: Химия. 2009. № 3. С. 19–27.

20. Каримова Л.М., Кайралапов Е.Т., Жумашев К.Ж. Лабораторная проверка новой кинетической модели измельчения // Обогащение руд. 2013. № 3. С. 27–29.