The results of chemical-physical studies of the leaching process of copper heap from oxidized and sulphide copper minerals of Aktogai and Aidarly ore deposits in conditions close to geotechnological processes are summarized in this monograph. The results of semi-industrial trials of heap leaching technology of different types of copper ores of Aktogai and Aidarly ore deposits suggested by the authors are given. Beisembaev together with members of the laboratory of special methods of ore extraction and hydrometallurgy.
The authors would like to thank the members of the Laboratory for Special Methods of Ore Enrichment and Hydrometallurgy and senior scientist V.
Методика проведения экспериментов
Скорость вращения диска с исследуемым минералом составляла 350 об/мин, температура во всех экспериментах 298 К, объем раствора 0,5 дм3. Спектры записаны на серийном спектрометре ядерного гамма-резонанса ЯГРС-4М, спектры ПК на УР-20, спектры ЭПР на приборе Jeol-JESHE-Z, электронные спектры на спектрофотометре ДУ-83, мессбауэровские спектры сняты на серийном ядерном гамма-спектрометре. резонансный спектрометр ЯГРС-4М с некоторыми изменениями в системе. Спектры ЭПР записаны на спектрофотометре Joel-JESHE-3 в 3-см диапазоне при комнатной температуре и температуре жидкого азота (77,2 К).
Он составляет 10-15% от общего количества медных минералов в оксидной зоне и проявляется в виде жил, пленок, отложений и основных масс; зеленый или ярко-зеленый цвет; размер зерна не более 2-3 мм; микротвердость 110-250 кг/мм2; удельный вес 3,94 г/см3; Он представлен преимущественно игольчатыми кристаллами неправильной формы, образовавшимися в срастании с хризоколлой, реже в виде сплошных скоплений в пустотах выщелачивания халькопирита и халькоцита.
Кинетика и механизм растворения окисленных минералов меди Скорость растворения малахита оксидной зоны Актогайского
Как видно, с увеличением концентрации H2SO4 от 0,05 до 0,5 г-экв/дм3 показатели скорости V4 процесса растворения малахита существенно увеличиваются с 1,1·10- соответственно. Значения энергии активации, рассчитанные по экспериментальным данным, оказались равными 24,16 кДж/моль для раствора серной кислоты и 20,18 для раствора, содержащего H2SO4 и 250 г/дм3 NaCl. Спектр раствора малахита, выщелоченного серной кислотой 2,5 г/дм3 в присутствии хлорида натрия 250 г/дм3 при 323 К, показан на рис.
Эти параметры получены нами впервые и показывают, что для периодического выщелачивания можно рекомендовать оптимальную концентрацию кислоты - 5 г/дм3, температуру - 298 К.
Кинетика и механизм растворения сульфидных минералов меди
На рис. 16 представлены кинетические кривые разложения куприта серной кислотой при 323 К, из которых видно, что в пер-. А при 323 К с увеличением концентрации кислоты скорость растворения минерала возрастает, но максимума не наблюдается, так как в этом случае выщелачивание проводилось кислотой с концентрацией H2S04 до 1 г-экв/дм3. Результаты экспериментов по растворимости халькоцита в H2S04 показали (табл. 11, 12), что при низких температурах (298 К) она меньше зависит от концентрации последней.
Если принять d=10 нм, то предел прочности для хлорида натрия составит около 40 кг/мм2.
Условия эксперимента были приняты оптимальными по результатам предыдущих исследований: концентрация серной кислоты -5,0 г/дм3, соотношение ионов меди, железа и алюминия в растворе - 1:2:6, концентрация - 3,0. г/дм3 соответственно. При увеличении концентрации ионов железа (III) от 0,1 до 0,6 г/дм3 происходит заметное изменение зависимости потенциала от времени (рис. 23). Так, продолжительность существования участка, соответствующего образованию борнита и переходу его в халькоцит, сокращается с 12,5 часов (рис. 23, кривая 1) при концентрации Fe3+ 0,1 г/дм3 до 7,5 часов при 0,6 г. /дм3 .
При изменении концентрации меди от 0,1 до 2,5 г/дм3 (рис. 24) зона существования соединения самородного типа также уменьшается с 15,5 до 14,5 часов. Наличие двух интенсивностей тока с максимумом при значениях потенциала 350 и 525 мВ соответствует различным реакциям, протекающим последовательно на рабочем электроде [289, 297]. Поэтому на следующем этапе исследований с целью определения промежуточных соединений, образующихся при растворении халькопирита, минерал был подвергнут электродиспергированию при приложенных значениях потенциала 350 и 525 мВ в различных растворах.
Доказано, что при потенциале 350 мВ поверхность халькопирита покрыта составом типа бордита, а при 525 мВ - типа ковелита. Интегральный ИК-спектр исходного раствора (рис. 33, кривая 1) содержит полосу при 1650 см-1 - полосу деформационных колебаний воды (Iδion - 24). В процессе полоскания интенсивность полосы деформации воды и интегрального ИК-спектра увеличивается (Iδioi = 32, рис. 33, кривая 3), что соответствует уменьшению концентрации кислоты в растворе и увеличению ее количества. сульфата.
Концентрация железа (III) в этих растворах, по литературным данным, колеблется от 1,0 до 5,0 г/дм3, что вполне достаточно для окисления халькопирита и борнита.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕДНЫХ РУД
Перколяционное выщелачивание оксидных руд Актогайского месторождения
Перколяционное выщелачивание руды осуществлялось в перколяторах из оргстекла (рис. 40), рассчитанных на загрузку до 15 кг руды. 41 видно, что для каждой концентрации кислоты увеличение извлечения меди в раствор и концентрация металла в последнем увеличиваются с увеличением числа поливов до тех пор, пока общее извлечение меди из руды не составит 30-35%. , а затем значительно снижается. 42 показывают, что для каждой густоты орошения все показатели выщелачивания руды улучшаются с увеличением числа поливов до тех пор, пока из руды не будет извлечено 30-35% меди.
Так, при плотности орошения 80 дм3/т извлечение меди за цикл примерно в два раза выше, чем при 20 дм3/т руды. Перерыв (рис. 43 а, б, в, г, д) в выдержке до двух суток и извлечение из руды около 30% меди не оказывает заметного влияния на успешность процесса перколяционного выщелачивания. При ежедневной вымачивании руды растворами серной кислоты после извлечения 30-35% меди степень извлечения последней за одну вымачивание снижается до 0,4%, расход кислоты увеличивается до 5,2 т/т меди, концентрация меди в растворе не превышает 0,38 г/дм3 (рисунок 41).
В этом случае выщелачивание руды проводят в указанных выше условиях растворами, содержащими серную кислоту 5 г/дм3, что позволяет извлекать в раствор при искусственном орошении в среднем 0,92% меди, получая растворы, содержащие ок. 1,2 г/дм3 меди. 43, в видно, что увеличение паузы в орошении до двух суток после достижения общего извлечения меди из руды ок. 60% позволяет повысить степень извлечения меди при орошении и снизить расход кислоты по сравнению с промывками с однодневным перерывом. С целью ее повышения проведены исследования по снижению плотности орошения (табл. 24) до 20 - 25 дм3/т руды, что позволяет вновь поднять концентрацию меди в растворе до более 1,35 г/т. дм3.
Оптимальные условия выщелачивания на завершающем этапе следующие: концентрация серной кислоты - 2,5 г/дм3, плотность орошения - 20-25 дм3/т руды, пауза в орошении - двое суток. Наконец, завершающую стадию проводят растворами с концентрацией серной кислоты 2,5 г/дм3, с плотностью орошения 20 дм1/т руды и двухдневным перерывом на полив.
Перколяцнонное выщелачивание сульфидной медной руды Актогайского месторождения
Концентрация солей меди, железа и алюминия варьировала от 0,05 до 5,0 г/дм3, серная кислота, плотность орошения и пауза во всех опытах были одинаковыми - 5 г/дм3, 50 дм3/т, 2 сут. Например, при плотности орошения 25 дм3/т извлечение меди в раствор составило 14,7% за 100 поливов при удельном расходе кислоты 5,6 т/т меди. При увеличении плотности орошения до 100 дм3/т извлечение меди увеличивается до 24,61%, а удельный расход кислоты - до 12,4 т/т меди.
Следует отметить, что средняя концентрация меди в растворах после промывки снижается с увеличением плотности орошения от 0,8 при 25 дм3/ч до 0,45 г/дм3 при -100. Плотность орошения для всех перколяторов составляла 50 дм3/ч, перерыв - 2 суток, что соответствовало оптимальным параметрам для окисленной части руды, взятым из экспериментальных данных [46, 192J. Промывка проводилась раствором серной кислоты концентрацией 5,0 г/дм3, плотность орошения - 50 дм3/час, перерыв между поливами - двое суток.
30 видно, что при изменении соотношения оксидной части минерала к сульфидной части от 1:1 до 1:5 скорости выщелачивания на 100 поливов несколько уменьшаются. Плотность орошения предлагается поддерживать на уровне 25-50 дм3/т, концентрацию кислоты 2,5-5,0 г/дм3 и делать перерыв в орошении в интервале от 2 до 4 дней. При изучении влияния кислотности раствора (рис. 48) концентрация кислоты изменялась от 2,5 до 15 г/дм3 с перерывом в поливе в течение двух суток.
48 видно, что при увеличении концентрации кислоты в оросительном растворе от 2,5 до 15 г/дм3 наблюдается закономерный рост извлечения меди в раствор. Результаты исследования влияния плотности орошения на процесс выщелачивания меди из руды (рис. 49) раствором серной кислоты концентрацией 10 г/дм3, при плотности орошения 25 дм3/ч показали, что извлечение меди в раствор - до 1,35% на цикл орошения.
Физико-химические исследования продуктов перколяционного выщелачивания руды
Для сульфат-иона правильной тетраэдрической симметрии в ИК-спектре правила отбора [137] допускают одну валентную частоту тройного вырожденного колебания V3 (F2), которая обычно возникает вблизи 1110 см-1. При понижении симметрии иона максимальное число ожидаемых валентных зон равно четырем, три из которых возникают в результате расщепления колебания V3 и одна за счет активации запрещенного в ИК спектре поглощения правильным тетраэдрическим симметрия идеально симметричная вибрация V1 (А1). Микроскопическое исследование рудных минералов в отраженном свете в процессе выщелачивания показало, что после извлечения из руды 10% меди в халькопирите произошли явные изменения: на его поверхности появилась тончайшая пленка розового, светло-коричневого, медно-красного цвета. цвета поверхности (рис. 54, б).
После извлечения из руды 60% меди в шлифе появилось значительное количество трещин, на поверхности которых появились новые образования, соответствующие соединениям, образовавшимся после извлечения из руды 10 и 30% меди, т.е. При извлечении меди из руды на уровне 10% на поверхности хризоколлы наблюдается образование тонкой белой пленки (рис. 56, б). Поэтому после извлечения 20-30% металла из руды необходимо сделать однодневную паузу в орошении руды для улучшения условий окисления халькопирита и растворения медных минералов в объеме куски руды.
Исследование кинетики цементации меди из растворов после кучного выщелачивания
Для выяснения влияния интенсивности перемешивания на процесс цементации эксперименты проводились при температуре 293 К и скорости перемешивания раствора 1410 об/мин. Результаты испытаний (рис. 61) показывают, что скорость осаждения меди с повышением температуры от 293 до 323 К увеличивается в 1,1 и 1,4 раза. При концентрации алюминия в растворе 3,5-5,0 г/дм3 степень извлечения меди достигает 90-95%, при этом скорость осаждения остается высокой.
63 видно, что в первые 5-10 минут цементация меди к модельным и технологическим растворам происходит с большой скоростью, затем скорость замедляется по экспоненциальному закону. Полученные значения остаточной концентрации меди в технологических растворах (рис. 63, кривая 2) при цементации в целом согласуются с данными для модельных растворов (рис. 63, кривая 1). С понижением температуры отмечен сдвиг рН выщелачивающих растворов в кислую область [102], при этом вязкость и плотность раствора возрастали (1,07 при 293 К и 1,1 г/см3 при 277 К).
В то же время следует отметить, что при температурах ниже 283 К цементация меди продолжает подчиняться законам диффузионной кинетики (рис. 65) и влиянию тех же факторов. Если ввести в схему после отстойника-загустителя колонну с фракцией магнитного клинкера и следовать рекомендациям Института Юнипромед по использованию полиакриламида для коагуляции мелкозернистого цементного порошка, то извлечение меди может быть значительно увеличено при работе установки при низких температурах. . В условиях, когда на железо-медном цементном элементе образуются плотные малопористые отложения выделившегося металла и скорость процесса мала (режим пиковой подачи) [71], то на практике в большинстве случаев абразивное воздействие тяжелых отходы, шлаки [151] и др., способствующие восстановлению осадочной поверхности.
Цементация меди после выдержки обработанного раствора в течение 1 часа при температуре 283 К завершилась за 7,5 минут, расход железа составил 1,15 г/г меди; при 275 К науглероживание завершилось за 9 мин при расходе железа 1,3 г/г меди. Через сутки после обработки цементация меди из раствора завершилась примерно за 8 минут и расход железа составил 1,3 г/г меди, а при 275 К время цементации составило 11,5 минут при расходе железа 1,5 г/г меди. .
Иследование экстракции меди оксиоксимами
Компания Henkel (США) разработала новые экстрагенты для меди, представляющие собой смеси кетоксимных и альдоксимных экстрагентов вместо смесей альдоксимов со спиртами и фенолами, например Lix-622, Lix-864, Lix-984, при использовании которых происходит образование межфазного шлама не наблюдается. При разработке технологического процесса извлечения меди из продуктивных растворов выщелачивания руд конкретного месторождения/с учетом «ноу-хау» в области синтеза и использования экстрагентов необходимо провести полное исследование и испытание в промышленных условиях всех компонентов схемы, от выбора экстрагента и растворителя до получения товарного продукта. мерную колбу на 25 мл в CCI4, один миллилитр полученного раствора переносили в мерную колбу на 25 мл и повторно растворяли в CCI4.
Константу диссоциации органической кислоты можно увеличить введением в структуру экстрагента индуктивных заместителей (Cl, Br, I, С6Н5 и др.), обладающих значительной электрофильностью и сдвиг типа С1 С(О) вызывает <— О <— Н. При учете полученной нами экспериментально логарифмической зависимости коэффициентов распределения меди от равновесного значения рН водной фазы, органическая фаза - 0,2 М растворы в керосине, водная фаза: 0,0156 М; 0,5М; 0:В=1:1 наблюдается сдвиг изотерм экстракции в зависимости от структуры используемых реагентов (рис. 77). Однако значения Кр меди остаются высокими (Кр = 100) даже в 2-молярном растворе аммиака с добавкой 0,5 М сульфата натрия (рис. 81).
