Исследования по перколяционному выщелачиванию меди из глинистых смешанных медных руд

Цель – повышение фильтрационных свойств штабеля кучного выщелачивания глинистых, шламистых окисленных и смешанных руд, которые склонны к кольматации и резко снижают просачивание раствора через слой руды. Для проведения лабораторных испытаний по перколяционному выщелачиванию использовалась колонна высотой 2 м и внутренним диаметром 190 мм, в которую была загружена руда массой 89,42 кг крупностью 55-0 мм. С целью устранения кольматации руду загружали слоем высотой 1 м, далее укладывали дренажный слой из пенополистирола и снова насыпали слой руды высотой 1 м. Объектом исследований является руда северного участка Нурказган (Карагандинская обл., Республика Казахстан), в которой медь практически поровну представлена сульфидными (53,48%) и окисленными (46,52%) минералами, из них хризоколла составляет 23,5%. В минеральном составе пробы, определенном с учетом данных оптических и электронномикроскопических исследований, рентгеноструктурного, локального рентгеноспектрального, рентгенофлуоресцентного и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, преобладают породообразующие минералы, составляющие 93,78%, из которых 53,23% приходится на слоистые силикаты –  слюды, хлорит, каолинит. Рудная минерализация представлена как сульфидными фазами (сульфиды меди, пирит), так и оксидными – малахит, гидроксиды железа, оксиды марганца. Содержание легкошламующихся минералов составило 56,30%. Перед началом выщелачивания производили влагонасыщение руды в течение суток. Сверху руду орошали раствором серной кислоты с концентрацией 60 г/дм3. Переработку продуктивных растворов осуществляли по сорбционной схеме (сорбция/десорбция – электролиз). В результате проведения исследований извлечение меди в раствор составило 60,04% с расходом серной кислоты 50,0 кг/т руды при средней скорости орошения 10,58 дм3/(м2∙ч) или 0,1058 дм/ч на свободное сечение трубы. Таким образом, использование послойного штабельного выщелачивания руды с высотой слоя не более 1 м может быть реализовано по схеме «выщелачивание – экстракция/реэкстракция или сорбция/десорбция – электролиз».

1. Фазлуллин М. И. Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов. В 2 т., т. 2: Золото. М.: ИД «Руда и металлы», 2005. 328 с.

2. Дружинина Г. Я., Строганов Г. А., Зырянов М. Н. Кучное выщелачивание золота из предварительно окомкованных руд // Цветные металлы. 1997. № 9. С. 17–19.

3. Рашкин А. В., Авдеев П. Б., Яшкин И. А. Классификация способов управления процессами кучного выщелачивания руд // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ). 2006. Т. 11. № 5. С. 166–169.

4. Рашкин А. В., Авдеев П. Б., Яшкин И. А. Рациональное формирование рудного штабеля при кучном выщелачивании руд // Горный информационноаналитический бюллетень. 2005. № 11. С. 252–254.

5. Волощук С. Н. Кучное и подземное выщелачивание металлов. М.: Из-во «Недра», 1982. 113 c.

6. Водолазов Л. И., Дробаденко В. П., Лобанов Д. П., Малухин Н. Г. Геотехнология. Кучное выщелачивание бедного минерального сырья. М.: Из-во МГГРУ им. C. Орджоникидзе, 2000. 300 с.

7. Пат. № 2283879, Российская Федерация, C22B3/04 C22B11/00. Способ кучного выщелачивания руд / А. В. Рашкин, П. Б. Авдеев, Ю. Н. Резник, Л. В. Шумилова, И. А. Яшкин; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. Заявл. 20.04.2006; опубл. 20.09.2006. Бюл. № 26.

8. Пат. № 2283883, Российская Федерация, С22В 11/00. Способ рудоподготовки техногенных отходов к кучному выщелачиванию золота / Л. В. Шумилова, Ю. Н. Резник, Ю. И. Рубцов; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. Заявл. 03.03.2005; опубл. 20.09.2006. Бюл. № 26.

9. Пат. 2361937, Российская Федерация, C22B 11/00, C22B 3/04. Способ подготовки упорных сульфидных руд и концентратов к выщелачиванию / А. Г. Секисов, Ю. Н. Резник, Л. В. Шумилова, Н. В. Зыков, А. Ю. Лавров, В. С. Королев, Т. Г. Конарева; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. Заявл. 06.12.2007; опубл. 20.07.2009. Бюл. № 28.

10. Фазлуллин М. И. Кучное выщелачивание благородных металлов: монография. М.: Из-во АГН, 2001. 647 с.

11. Lewandowski K. A., Kawatra S. K. Binders for heap leaching agglomeration // Mining, Metallurgy & Exploration. 2009. Vol. 26. No. 1-24. Р. 489–492. https://doi.org/10.1007/BF03403413.

12. Nab B. М. Exploring HPGR technology for heap leaching of fresh rock gold ores // IIR Crushing & Grinding Conference (Townsville, 29–30 March 2006). Townsville, 2006. [Электронный ресурс]. URL: https://orway.com.au/wp-content/uploads/2015/10/Technical-ExploringHPGRTechnology.pdf (30.08.2021).

13. Thiel R., Smith M. E. State of the practice review of heap leach pad design issues // Geotextiles and Geomembranes. 2003. Vol. 22. Iss. 6. P. 555-568. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2004.05.002.

14. Bouffard S. C. Agglomeration for heap leaching: equipment design, agglomerate quality control, and impact on the heap leaching process // Minerals Engineering. 2008. Vol. 21. Iss. 15. Р. 1115–1125. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.02.010.

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

16. Velarde G. Agglomeration control for heap leaching processes // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2005. Vol. 26. Iss. 3-4 Р. 219–231. https://doi.org/10.1080/08827500590943974.

17. Lowandowski K. A., Kawatra S. K. Development of experimental procedures to analyze copper agglomeration stability // Minerals and Metallurgical Processing. 2005. Vol. 25. No. 2. Р. 110–116. https://doi.org/10.1007/BF03403395.

18. Кольцов В. Ю., Кринов Д. И., Кузнецов И. В. Использование серной кислоты при окомковании урановых руд перед их кучным выщелачиванием // Горный журнал. 2014. № 7. С. 90–93.

19. Тюпин В. Н., Зайцев Р. В., Барышников В. И., Трухин В. А. Использование энергии взрыва в качестве эффективного и экологически безопасного способа интенсификации кучного выщелачивания урановых и золотосодержащих руд // Безопасность труда в промышленности. 1999. № 6. С. 12–14.

20. Секисов А. Г., Шевченко Ю. С., Лавров А. Ю. Взрывоинъекционная подготовка руд к выщелачиванию // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: тр. Всерос. конф. с участием иностранных ученых (г. Новосибирск, 9–12 октября 2012 г.). В 2 т. Новосибирск: Изд-во ИГД им. Н.А. Чинакала СО РАН, 2012. Т. 1. С. 283–287.

21. Секисов А. Г., Шевченко Ю. С., Лавров А. Ю. Перспективы использования шахтного выщелачивания при разработке золоторудных месторождений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2016. № 1. С. 116–123.

22. Ghorbani Y., Mainza A. N., Petersen J., Becker M., Franzidis J.-P., Kalala J. T. Investigation of particles with high crack density produced by HPGR and its effect on the redistribution of the particle size fraction in heaps // 8th International Comminution Symposium: Proceedings of Comminution 2012. (Cape Town, 17–20 April 2012). Cape Town, 2012. [Электронный ресурс]. URL: http://toc.proceedings.com/15671webtoc.pdf (30.08.2021).

23. Пат. 2350665, Российская Федерация, C22B 3/18, C22B 11/08. Способ кюветно-кучного выщелачивания металлов из минеральной массы / А. Г. Секисов, Ю. Н. Резник, Н. В. Зыков, Л. В. Шумилова, А. Ю. Лавров, Д. В. Манзырев [и др.].; заявитель и патентообладатель Забайкальский государственный колледж. Заявл. 05.16.2007; опубл. 27.03.2009. Бюл. № 9.

24. Chen Qiusong, Zhang Qinli, Xiao Chongchun, Chen Xin. Backfilling behaviour of a mixed aggregate based on construction waste and ultrafine tailings // PloS one. 2017. Vol. 12. No. 6. Р. e0179872. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179872.

25. Рогожников Д. А., Тропников Д. Л., Мамяченков С. В., Дизер О. А. Совершенствование процесса сульфатизирующего обжига трудновскрываемого медно-цинкового сульфидного сырья // Металлург. 2017. № 8. С. 92–97.

26. Захарьян С. В., Рогожников Д. А., Каримова Л. М., Набойченко С. С., Дизер О. А. Исследование гидрометаллургической переработки растворов выщелачивания обожженного медного концентрата // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 5. С. 207–213. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-5-207-213.

27. Захарьян С. В., Гедгагов Э. И., Юн А. Б. Повышение экологической безопасности на предприятиях цветной металлургии // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 1. С. 26–32. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-1-26-32.

28. 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.

29. Пат. 6649, Республика Казахстан. Способ перколяционного выщелачивания меди из глинистых окисленных и смешанных медных руд / Т. О. Олейникова, В. П. Зеленский, И. В. Терентьева, Л. М. Каримова, В. П. Малышев, Е. Т. Кайралапов; заявитель и патентообладатель РГП «Национальный институт интеллектуальной собственности». Опубл. 08.07.2021.