Текущая страница (168,52 KB)

В.М. Шевко1, Р.А. Утеева2, Г.М. Сержанов3,
Б.А. Лавров4, Г.Е. Каратаева5
УДК 669.2/.8
ХЛОРИДОВОЗГОНКА МЕДИ
ИЗ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
КОУНРАД
Южно-Казахстанский государственный университет им.
М. Ауэзова Республика Казахстан г. Шымкент, ул. Тауке
хана, д. 5
Санкт-Петербургский государственный технологический
университет (технический университет), Санкт-Петербург,
Московский пр., д. 26
В статье приведены результаты исследований по извлечению меди хлоридовозгонкой из оксидной руды Коунрадского месторождения. Исследования проведены методом термодинамического моделирования с программным комплексом
«Астра», основанного на фундаментальном принципе максимума энтропии, с последующей оптимизацией процесса на основе метода планирования исследований. Найдено, что для
высокой степени хлоридовозгонки меди процесс необходимо
проводить в температурном интервале 1200-1300К; увеличение в шихте количества воды блокирует хлорирование железа и позволяет увеличить хлоридовозгонку меди; степень
хлоридовозгонки меди ≥ 95% при минимальной хлоридовозгонке железа (≤ 0,1%) может быть достигнута при 1300К, содержании H2O 3,1-5,8% и до 3,68% O2 от массы руды.
Ключевые слова: медная руда, хлоридовозгонка металлов,
термодинамическое моделирование, программный комплекс
«Астра», планирование исследований.
Медно-песчаные и медно-парфириновые руды
Казахстана подразделяются на сульфидные (содержащие ≤ 10-15% оксидных минералов меди), смешанные
(содержащие от 10-15% до 50-73% оксидных минералов) и оксидные (содержащие > 75% оксидных минералов меди). Низкие показатели флотационного обогащения оксидных медных руд обуславливаются присутствием
в рудах оксидных минералов и, в первую очередь, хризоколлы [(Cu, Al)2H2Si2O5(OH4)4∙ nH2O] [1] и диоптаза
­(Cu6[Si6O18]∙6H2O[CuO∙SiO2]∙ H2O) [2]. Для переработки оксидных медных руд разработаны различные методы их
сульфидирования ­[3-6], позволяющие перевести в сульфиды до 98% меди [3]. Однако нерудная составляющая,
содержащая до 75-80% SiO2, не используется для получения товарной продукции и рекомендуется для хранения
в отвалах. Одним из наиболее распространенных способов извлечения меди из оксидных руд за рубежом является кучное выщелачивание, которое освоено на предприятиях США, в Мексике, Испании, Португалии и ряде
других стран. Кучное выщелачивание меди сернокислотным раствором позволяет довольно полно перевести в
раствор медь, если она находится в руде в виде тенардита, куприта, малахита, азурита [7]. Однако кучное выщелачивание руд, в которых медь находится в виде силикатов, растворами серной кислоты неэффективно в виду
плохой растворимости силикатов меди. Не менее 90%
меди из оксидных руд позволяет извлечь сегрегационный
обжиг. Слабой стороной этого способа является необходимость флотации огарка после обжига [8]. Рациональным является метод хлорирующего обжига медьсодержащих руд, заключающийся в совмещении в одном агрегате
(трубчатая вращающаяся печь) хлоридовозгонки цветных
металлов и формирования цементного клинкера [9]. Не-
смотря на довольно высокие показатели хлоридовозгонки металлов (>90,0%), получаемый клинкер имеет ограниченное использование из-за содержания в нем до 1,5%
хлора в виде хлоркальциевых силикатов CaCl2∙CaO∙SiO2,
3CaO Al2O3∙CaCl2 [10]. Уменьшить содержание хлора можно, если ориентироваться на получение «кислого» огарка,
при котором хлорид кальция разлагается более полно по
реакции CaCl2 + SiO2 = СаSiO3 + Cl2 с последующим использованием огарка для выпуска продукции, например,
имея в виду значительное содержание SiO2- кремнийсодержащих ферросплавов. То есть, задача состоит в создании комбинированной технологической схемы переработки труднообогатимых медьсодержащих руд на основе
хлоридовозгоночного обжига и электротермии. Об актуальности и перспективности создания таких технологических систем сделан вывод также и в работе [11].
В настоящей статье приводятся результаты исследований по максимальному извлечению меди и минимальному железа хлоридовозгонкой из оксидной
труднообогатимой руды Коунрадского месторождения,
содержащей: 0,6% CuO, 0,2% CuS, 1,2% СаО, 0,8% MgO,
16,9% Al2O3, 5,6% Fe2O3, 74,7% SiO2.
Исследования проводились интегральным способом [12], объединяющим метод термодинамического
моделирования взаимодействия в поликомпонентных системах программным комплексом «Астра» [13] с планированием исследований [14]. При проведении исследований независимыми факторами являлись: количество
кислорода (Х1, О2, % от массы руды), воды (Х2, Н2О, % от
массы руды) и температура (Х3, Т, К). Количество CaCl2
во всех случаях оставалось постоянным и составляло
100% от теоретически необходимого для хлорирования
CuO и CuS. Параметром оптимизации являлась степень
1
Шевко Виктор Михайлович, д-р техн. наук, профессор, каф. технологии электрохимических производств и материалов ЮКГУ
Утеева Раиса Акылбеккызы, магистр техники и технологии, ЮКГУ, е-mail [email protected]
Сержанов Галымжон Мельдикараевич, магистр докторант РhD каф. химии и технологии неорганических веществ ЮКГУ
4
Лавров Борис Александрович, д-р техн. наук, профессор, каф. общей химической технологии и катализа СПбГТИ(ТУ), e-mail: [email protected]
5
Каратаева Гульнара Ергешовна, канд. техн. наук, доцент каф. технологии электрохимических производств и материалов ЮКГУ
2
3
Дата поступления – 29 ноября 2013 года
16