Гидротермальное взаимодействие сфалерита с растворами сульфата меди в присутствии лигносульфоната натрия

Цель – исследование эффективности введения поверхностно-активного вещества – лигносульфоната натрия – в процесс гидротермальной обработки сульфида цинка растворами сульфата меди. Растворы анализировали оптико-эмиссионным спектральным методом, кеки – на волновом рентгенофлуоресцентном спектрометре ARL ADVANT’X. Обработка полученных данных проводилась с использованием пакетов прикладных программ: MS Excel, OriginPro и Statgraphics. Анализ размера частиц осуществлялся методом лазерной дифракции на приборе Bettersize ST. Изучена эффективность добавления лигносульфоната натрия на гидротермальное извлечение цинка из сфалерита. Установлено, что добавка данного поверхностно-активного вещества улучшает осаждение меди на поверхности сфалерита, что повышает уровень извлечения цинка в раствор. Было изучено влияние следующих параметров: количества лигносульфоната (0–1 г/дм³), температуры (180–220°С), концентраций серной кислоты (10–30 г/дм³) и меди (6–24 г/дм³); выявлены оптимальные условия для максимального извлечения цинка (55–71%) в продуктивный раствор и осаждения меди (45–83%) на кеке. Показано, что повышение температуры способствует увеличению скорости реакции и растворимости металлов. Выявлено, что изменение концентраций серной кислоты и меди влияет на равновесие реакций и эффективность извлечения цинка в раствор и осаждение меди из раствора. В ходе проведенных экспериментов установлены оптимальные параметры гидротермальной обработки: концентрация лигносульфоната – 0,25 г/дм³, температура – 220°C, концентрация серной кислоты – 10 г/дм³, начальная концентрация меди – 15 г/дм³. При данных параметрах за 120 мин в раствор извлекается 74% цинка и осаждается 83% меди на кеке. Таким образом, выявлено положительное влияние лигносульфоната натрия на процесс гидротермальной обработки сфалерита: введение данной добавки в количестве не более 0,25 г/дм³ интенсифицировало процесс, ускоряя обработку сфалерита в 1,5–2 раза.

1. Шумская Е.Н., Поперечникова О.Ю., Тихонов Н.О. Разработка технологии обогащения труднообогатимой кол чеданной полиметаллической руды Корбалихинского месторождения // Горный журнал. 2014. № 11. С. 78–83. http://doi.org/10.17580/gzh.2016.11.08. EDN: SZEWFP.

2. Абишев Д., Еремин Ю. Обогащение тонковкрапленных руд – приоритетное направление горно-металлургического комплекса // Промышленность Казахстана. 2000. № 10. С. 96–99.

3. Чантурия В.А. Инновационные технологии комплексной и глубокой переработки минерального сырья сложного вещественного состава // Инновационные процессы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья (Плаксинские чтения): матер. Междунар. конф. (г. Апатиты, 21–26 сентября 2020 г.). Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2020. С. 3–4. EDN: MABCBV.

4. Орлов А.К., Коновалов Г.В., Бодуэн А.Я. Пирометаллургическая селекция медно-цинковых материалов // Записки Горного института. 2011. Т. 192. С. 65–68. http://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-421-433. EDN: ROWETD.

5. Булатов К.В., Жуков В.П. Технологические возможности металлургической переработки промпродуктов обогащения полиметаллических руд и обеднения шлаков медеплавильного производства в агрегате «Победа» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 421–433. http://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-421-433. EDN: OUSGWL.

6. Шнеерсон Я.М., Набойченко С.С. Тенденции развития автоклавной гидрометаллургии цветных металлов // Цветные металлы. 2011. № 3. С. 15–20. EDN: NFAQJB.

7. Лапин А.Ю., Шнеерсон Я.М. История создания и освоения автоклавно-гидрометаллургической технологии по переработке никель-пирротиновых концентратов // Цветные металлы. 2020. № 9. С. 57–64. EDN: QAWUXI.

8. Кочин В.А., Набойченко С.С., Лебедь А.Б., Мальцев Г.И. Автоклавно-флотационная схема переработки Cu – Pb – Zn-концентратов // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 196. EDN: RXUOZP.

9. Kritskii A., Karimov K., Naboichenko S. Pressure leaching of chalcopyrite concentrate: iron removal from leaching residues // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299. Р. 1052–1057. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.299.1052. EDN: TRLLKB.

10. Kritskii A.A., Naboichenko S.S., Karimov K.A., Vivek A., Lundström M. Hydrothermal pretreatment of chalcopyrite concentrate with copper sulfate solution // Hydrometallurgy. 2020. Vol. 195. Р. 105478. http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105359. EDN: JBCCPP.

11. Kritskii A., Celep O., Yazici E., Deveci H., Naboichenko S. Hydrothermal treatment of sphalerite and pyrite particles with CuSO4 solution // Minerals Engineering. 2022. Vol. 180. Р. 107507. http://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107507.

12. Kritskii A., Fuentes G., Deveci H. A critical review of hydrothermal treatment of sulfide minerals with Cu(II) solution in H2SO4 media // Hydrometallurgy. 2024. Vol. 231. Iss. 12. Р. 106413. http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2024.106413.

13. Fomenko I.V., Pleshkov M.A., Shneerson Y.M., Ospanov E.A., Shakalov A.A., Naboichenko S.S. Low-grade copper concentrate purification and enrichment by complex pressure oxidation-hydrothermal alteration technology // 10th Conference proceedings of COM + COPPER (Vancouver, 18–21 August 2019). Montreal: Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 2019. 13 p. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/347949233_LOW-GRADE_COPPER_CONCENTRATE_PURIFICATION_AND_ENRICHMENT_BY_COMPLEX_PRESSURE_OXIDATION_-HYDROTHERMAL_ALTERATION_TECHNOLOGY (дата обращения: 28.09.2024).

14. Ковязин А.А., Тимофеев К.Л., Мальцев Г.И., Краюхин С.А. Гидротермальное осаждение меди из растворов выщелачивания металлургических пылей // iPolytech Journal. 2024. Т. 28. № 3. С. 547–561. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2024-3-547-561. EDN: UYMDXG.

15. Kritskii A., Naboichenko S. Hydrothermal treatment of arsenopyrite particles with CuSO4 Solution // Materials. 2021. Vol. 14. Iss. 23. Р. 7472. http://doi.org/10.3390/MA14237472. EDN: ORSDOU.

16. ViñalsJ., FuentesG., HernándezM.C., HerrerosO. Transformationofsphaleriteparticlesintocoppersulfideparticles by hydrothermal treatment with Cu(II) ions // Hydrometallurgy. 2004. Vol. 75. Iss. 1-4. Р. 177–187. http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2004.07.005.

17. Луговицкая Т.Н., Колмачихина Э.Б., Набойченко С.С. К вопросу о применении поверхностно-активных веществ для интенсификации процессов высокотемпературного автоклавного выщелачивания сульфидных минералов // Современные технологии производства цветных металлов: матер. Междунар. науч. конф., посвящ. 80-летию С.С. Набойченко (г. Екатеринбург, 24–25 марта 2022 г.). Екатеринбург: Уральский федеральный ун-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2022. С. 59–64. EDN: UXXVLK.

18. Нафталь М.Н. Применение комбинированного поверхностно-активного вещества – перспективное направление совершенствования технологии автоклавно-окислительного выщелачивания никель-пирротиновых концентратов // Цветные металлы. 2011. № 10. C. 47–53. EDN: OIIZQX.

19. Нафталь М.Н., Выдыш А.В., Сухобаевский И.Ю., Бельский А.Н., Асанова И.И. Воздействие лигносульфонатов на поведение элементной серы при автоклавном выщелачивании никель-пирротиновых концентратов // Цветные металлы. 2009. № 1. С. 25–33. EDN: JVXGCG.

20. Хазиева Э.Б., Свиридов В.В., Набойченко С.С., Меньщиков В.А. Влияние поверхностно-активных веществ на состояние серы при автоклавном выщелачивании цинковых концентратов // Цветные металлы. 2017. № 2. С. 46–50. http://doi.org/10.17580/tsm.2017.02.07. EDN: YGSDNZ.

21. Колмачихина Э.Б., Луговицкая Т.Н., Третьяк М.А., Наумов К.Д. Кинетические исследования влияния поверхностно-активных веществ на показатели автоклавного выщелачивания сульфидных цинковых концентратов // VIII Информационная школа молодого ученого: докл. Всерос. междисциплинарной молодеж. науч. конф. с междунар. участием (г. Екатеринбург, 21–24 сентября 2020 г.). Екатеринбург: УМЦ УПИ, 2020. С. 32–41. http://doi.org/10.32460/ishmu-2020-8-0004. EDN: RGPSRN.