Автоклавная переработка коллективных медно-цинковых концентратов

В работе изложены научно-обоснованные технологические решения направленные на переработку низкосортного поликомпонентного сульфидного сырья, включающего в себя медь, железо и цинк, с применением процессов автоклавной гидрометаллургии. Предложена двустадийная технологическая схема переработки коллективного медно-цинкового концентрата, состоящая из операций "низкотемпературное автоклавное окислительное выщелачивание" (нАОВ) и "гидротермальная обработка" (ГТО) с применением поверхностно-активных веществ. Установлены оптимальные параметры процесса низкотемпературного автоклавного выщелачивания коллективного медно-цинкового концентрата, обеспечивающие максимально селективное окисление пирита (РО2 – 0,75 МПа, СH2SО4 – 70 г/дм3, τ – 240 мин, СCu(II) – 5 г/дм3 и СFe(III) – 10 г/дм3). При этом в раствор извлекается 35-40 % меди и 60-65 % цинка. Температура процесса 100 °С, массовое отношение пирита к халькопириту, равное 2, и окисление пульпы кислородом способствуют интенсификации окисления пирита при наличии халькопирита. Определены оптимальные параметры гидротермальной обработки кеков автоклавного выщелачивания ([H2SО4]0 = 30 г/дм3; t = 220 °С; [ЛСН]0 = 1 г/дм3, [Cu]0 = 15 г/дм3), позволяющие максимально сконцентрировать медь в кеке, а цинк – в растворе со сквозным извлечением более 99 %. Показано положительное влияние добавки лигносульфоната натрия на показатели выщелачивания цинка из сфалерита (увеличение с 72 до 78 %) и железа из пирита (с 24,8 до 41,2 %), а также осаждения меди на сфалерите и пирите с 51,5 до 78 % и с 1,6 до 24,5 % соответственно при [Cu]0 = 24 г/дм3. С целью исследования поведения сульфидных минералов халькопирита, пирита и сфалерита в процессе гидротермального взаимодействия с растворами меди (II) в присутствии поверхностно-активного вещества – лигносульфоната натрия в высокотемпературных условиях были проведены кинетические исследования с применением модели сжимающегося ядра. Рассчитаны энергии активации, порядки реакций по реагентам, получены обобщающие кинетические уравнения процессов. Получены данные анализа кеков ГТО методом сканирующей электронной микроскопии с ЭДС картированием. На основе полученных результатов предложен механизм процесса гидротермальной обработки сульфидных минералов растворами сульфата меди (II) в присутствии лигносульфоната натрия. Полагается, что лимитирующей стадией процесса является внутренняя диффузия. В работе представлена аппаратурная схема, рассчитан материальный баланс, приведены технико-экономические расчеты на создание участка переработки коллективных концентратов, которые подтверждают эффективность предложенной технологии. Ожидаемый срок окупаемости 5 лет.