ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕДИ ПРИ СЕРНОКИСЛОТНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ МЕДНОГО МИНЕРАЛЬНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
DOI:
https://doi.org/10.25635%20/%202313-1586.2025.02.087Ключевые слова:
азурит, малахит, хризоколла, халькопирит, выщелачивание, смешанные медные руды, термодинамическое моделирование, техногенные месторожденияАннотация
Работа посвящена исследованию взаимного влияния окисленной и сульфидной форм меди на кинетику сернокислотного выщелачивания при переработке хвостов флотации смешанных медных руд. Объектом исследования были выбраны мономинеральные фракции: халькопирит, азурит, малахит и хризоколла с известным значением содержания меди. Концентрацию меди в продуктивном растворе определяли методом йодометрического титрования в соответствии с ГОСТ 15934.1−91. Статистические исследования проведены с применением плана Коно на кубе с варьированием содержания азурита, малахита и хризоколлы при фиксированном содержании халькопирита. Цель работы – исследование взаимного влияния окисленной и сульфидной форм меди на кинетику и степень извлечения ее при сернокислотном выщелачивании.
Установлено, что карбонатные минералы полностью растворяются в разбавленных растворах серной кислоты (0,5 − 3 %), обеспечивая извлечение меди 85 − 90 %. Халькопирит характеризуется низкой эффективностью выщелачивания из-за образования элементарной серы на поверхности минерала. Хризоколла также выщелачивается с низкой эффективностью вследствие образования диоксида кремния, препятствующего растворению как самого минерала, так и карбонатных минералов меди. Получена математическая модель, описывающая зависимость извлечения меди от минерального состава с относительной погрешностью, не превышающей 5 %. Представлены результаты термодинамического моделирования зависимости распределения форм элементов при сернокислотном выщелачивании в зависимости от pH. Выявлено, что присутствие в хвостах минералов, в состав которых входят такие элементы, как железо и кальций, может значительно увеличивать расход серной кислоты, обусловливая перерасход реагента до 40 кг/т. Результаты имеют практическое значение для оптимизации параметров выщелачивания хвостов обогащения.
Библиографические ссылки
1. Литвиненко В.С., Петров Е.И., Василевская Д.В., Яковенко А.В., Наумов И.А., Ратников М.А., 2023. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами. Записки Горного института, Т. 259, С. 95-111. DOI: 10.31897/PMI.2022.100
2. Zhukovskiy Y., Tsvetkov P., Koshenkova A., Skvortsov I., Andreeva I., Vorobeva V., 2024. A methodology for forecasting the KPIs of a region's development: Case of the Russian Arctic. Sustainability, Vol. 16, No. 15. 6597. DOI: 10.3390/su16156597
3. Александрова Т.Н., Орлова А.В., Таранов В.А., 2021. Современное состояние переработки медных руд: обзор. Цветные металлы, № 8, С. 375–381. DOI: 10.3103/ S1067821221040027
4. Машевский Г.Н., Ушаков Е.К., Яковлева Т.А., 2021. Цифровая технология оптимизации дозировки сульфида натрия при флотации медной руды. Обогащение руд, № 3, С. 18–33. DOI: 10.17580/or.2021.03.04
5. Su C., Liu D., Cai J., Shen P., 2023. Ammonium–Amine Co-Activation: Promoting the Sulfurization of Azurite and Its Effect on Xanthate Adsorption. Molecules, Vol. 28, no 21, pp. 1-15. DOI:10.3390/molecules28217376
6. Geng Q., Han G., Wen S., 2024. Flotation of copper sulfide ore using ultra-low dosage of combined collectors. Minerals, Vol. 14, No. 10. 1026. DOI: 10.3390/min14101026
7. Миронов В.А., Шишкин А.Ю., Поляков А.В., Трейс Ю.К., 2018. Извлечение меди из водных растворов с использованием железных порошковых материалов. Журнал Белорусского государственного университета. Экология, № 1, С. 97-102. EDN WADOGT.
8. McDonald R.G., 2023. The effects of chloride on the high-temperature pressure oxidation of chalcopyrite: Some insights from batch tests. Part 1: Leach chemistry. Minerals, Vol. 13, No. 8. 1065. DOI: 10.3390/min13081065
9. Aracena A., Valencia A., Jerez O., 2020. Ammoniacal system mechanisms for leaching copper from converter slag. Metals, Vol. 10, No. 6, Art. 712. DOI: 10.3390/ met10060712
10. Hao J., Wang X., Wang Y., Wu Y., Guo F., 2022. Optimizing the leaching parameters and studying the kinetics of copper recovery from waste printed circuit boards. ACS Omega, Vol. 7, No. 4, P. 3689–3699. DOI: 10.1021/acsomega.1c06173
11. M. SOKIĆ at al., 2021. Leaching of Polymetallic Cu-Zn-Pb Concentrate with Sodium Nitrate in Sulphuric Acid. Tehnika, Vol. 72, P. 426 – 436. DOI: 10.5937/ tehnika2104426S
12. Taboada M.E., Hernández P.C., Padilla A.P., Jamett N.E., Graber T.A., 2021. Effects of Fe²⁺ and Fe³⁺ in pretreatment and leaching on a mixed copper ore in chloride media. Metals, Vol. 11, No. 6. 866. DOI: 10.3390/met11060866
13. Kang C.-U., Ji S.-E., Pabst T., Choi K.-W., Khan M.A., Kumar R., Krishnaiah P., Han Y., Jeon B.-H., Kim D.-H., 2021. Copper Extraction from Oxide Ore of Almalyk Mine by H₂SO₄ in Simulated Heap Leaching: Effect of Particle Size and Acid Concentration. Minerals, Vol. 11, No. 9, Art. 1020. DOI: 10.3390/min11091020.
14. Nor Kamariah, Xanthopoulos P., Binnemans K., Spooren J., 2023. Solvometallurgical Process for the Recovery of Copper from Chrysocolla in Monoethanolamine. Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 62, No. 33, P. 12880 12890. DOI: 10.1021/acs.iecr.3c01834.
15. Li Y., Kawashima N., Li J., Chandra A.P., Gerson A.R. 2013. A review of the structure, and fundamental mechanisms and kinetics of the leaching of chalcopyrite. Advances in Colloid and Interface Science, Vol. 197–198, P. 1–32. DOI: 10.1016/j.cis.2013.03.004.
