Гидротермальное рафинирование халькопиритных концентратов

В работе предложена технологическая схема гидротермального рафинирования халькопиритных концентратов, состоящая из следующих основных автоклавных операций: автоклавное окислительное выщелачивание (АОВ), автоклавное кондиционирование (АК), гидротермальная обработка (ГТО). Проведено обоснование необходимости использования и оптимизация каждой из операций предполагаемой технологической схемы. Рекомендованы следующие параметры процесса АОВ халькопиритных концентратов: t = 240 °C; PO2 = 5 атм; t = 120 мин; Ж/Т = 6; [H2SO4] = 5–20 г/дм3 . При этом в раствор извлекается до 99,5 % Cu, более 90 % Ni и Zn и менее 2 % Fe. Двухстадийное АОВ (либо АОВ в более плотных пульпах) позволяет получить раствор (65–75 г/дм3 Сu), пригодный для его последующего использования на стадии ГТО. Повышенная температура АОВ способствует наиболее полному разложению сульфидных минералов и окислению сульфидной серы до сульфатной; таким образом повышается эффективность (извлечение золота, расход цианида) последующей операции цианирования кека АОВ. Операция автоклавного кондиционирования кека АОВ в нейтральной атмосфере позволяет снизить его выход с 55–63 до 30–35 %. Рекомендованы следующие параметры операции: t = 110 °С; [H2SO4] ≥ 60 г/дм3; t = 60–100 мин, Ж/Т = 6. Полученный кек с повышенным содержанием благородных металлов (г/т: 12,8 Au, 117 Ag) предлагается отправлять на цианирование для их извлечения. Ввиду особенностей в поведении серебра, при АОВ формируется упорная фаза (аргентоярозит), пассивная к цианиду. Таким образом, при повышенных содержаниях серебра в исходном сырье рекомендуется проводить предварительную обработку кеков АОВ для разложения аргентоярозитов известными способами. Рекомендованы следующие параметры процесса ГТО халькопиритных концентратов растворами сульфата меди: t = 230 °C; CuCuSO4/CuCuFeS2 = 1,87–1,92; t = 60–100 мин; Ж/Т = 6; [H2SO4] = 20–40 г/дм . При этом медь осаждается не менее, чем на 97 %, содержание ее в остатке (богатом медном концентрате) возрастает с 18–22 до 50–60 %. С целью исследования поведения сопутствующих медных концентратам сульфидов примесей – проведен кинетический анализ процессов гидротермального взаимодействия сфалерита, пирита и арсенопирита с растворами сульфата меди в системе «MeS–CuSO4–H2SO4» с применением модели сжимающегося ядра (SCM). Показано, что процессы протекают в две стадии. Рассчитаны энергии активации, порядки реакций по реагентам, температурные коэффициенты, величины критерия Пиллинга–Бэдвордса и др. для приведенных систем, отдельно для каждой из стадий. Получены обобщающие кинетические уравнения процессов гидротермального взаимодействия сфалерита, пирита и арсенопирита с растворами сульфата меди для системы «MeS–CuSO4–H2SO4». Предполагается, что лимитирующей стадией упомянутых процессов является внутренняя диффузия. При гидротермальной обработке халькопиритных концентратов помимо железа (70–85 %) в раствор переходит более 90 % Zn и Ni, что перспективно для переработки медно-цинковых и медно-никелевых концентратов и промпродуктов с селективным переводом этих элементов в раствор и их последующим извлечением. В работе проведен расчет аппаратурной схемы предлагаемой технологии, рассчитаны материальный и тепловой баланс; оценены капитальные затраты на создание участка гидрометаллургического обогащения халькопиритных концентратов, операционные затраты, себестоимость продукции, а также показатели экономической эффективности использования предлагаемых решений. Технико-экономические расчеты подтверждают эффективность предложенной технологии обогащения халькопиритных концентратов. Ожидаемый срок окупаемости 3 года.