научная статья по теме ПЕРЕРАБОТКА МЕДНЫХ ШЛАМОВ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ Металлургия
Текст научной статьи на тему «ПЕРЕРАБОТКА МЕДНЫХ ШЛАМОВ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ»
ПЕРЕРАБОТКА МЕДНЫХ ШЛАМОВ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
© Чернышев Антон Александрович; Петров Георгий Валентинович, д-р техн. наук; Беленький Абрам Мордухович, канд. техн. наук; Ковалев Виктор Николаевич, Куколевский Антон Сергеевич
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова.
Россия, 199106, Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, 2. Тел.: + 7 (812) 328 84 59, е-тэИ: metal@spmi.ru
Статья поступила 12.01.2009 г.
Представлен обзор современного состояния переработки медеэлектролитных шламов. Отмечены основные достоинства и недостатки существующих технологических схем, завершающей операцией которых является плавка на золотосеребряный сплав. Показано, что плавка является основным источником потерь благородных металлов. Основным направлением совершенствования шламового производства должно быть создание гидрометаллургической технологии с полной ликвидацией плавильного передела. Рассмотрены варианты гидрометаллургических технологий. Отмечено, что недостаточно изученными остаются вопросы гидрометаллургического вскрытия халькогенидов благородных металлов, определяющих условия концентрирования золота и серебра при переработке шламов.
Рассмотрены существующие отечественные технологии извлечения селена в шламовом производстве. Отмечено, что одним из этапов совершенствования обжигово-селенидной технологии может стать применение электроэкстракционного выделения селена. Обсуждены особенности выбора концепции гидрометаллургической переработки шламов и приоритетности технологических задач разделения ценных компонентов.
Ключевые слова: селен; медь; теллур; золото; серебро; золотосеребряный сплав; медный шлам; электролиз селена; получение селена; растворы, содержащие селен.
Анодные шламы, образующиеся в процессе электрорафинирования меди при переработке сульфидных медных руд, являются основными источниками извлечения благородных металлов и редких халькоге-нов. Из-за сложности и разнообразия химического состава шламов и сложившихся традиций на различных заводах применяют разные технологии извлечения элементов, которые включают в себя ряд последовательных стадий, имеющих целью удаление из шлама меди и никеля, селекцию редких халькогенов с выпуском их в виде товарных продуктов, получение кондиционного золотосеребряного сплава. Независимо от сочетания предшествующих операций, неизменно присутствующей уже более столетия в шламовой технологии остается плавка на золотосеребряный сплав. Основное достоинство этого процесса - возможность получения из шихт сложного состава золото-серебряного сплава с низким содержанием лигатуры (<2 %), отвечающего требованиям аффинажа. Такая плавка - тяжелый и трудоемкий процесс, имеющий ряд серьезных недостатков. Прежде всего, плавка является основным источником потерь драгоценных металлов в оборотных продуктах (пылях, шлаках, выломках). Содержание в шламах значительного количества свинца, мышьяка и сурьмы предопределяет их переход в газовую фазу в виде летучих оксидов (при плавке), что обусловливает повышенную вредность 09 плавильного передела. Необходимость получения Я стандартного золотосеребряного сплава, а отсюда по-^ требность в универсальной операции - плавке, опре-• деляются в значительной степени условиями техно-| логии аффинажа.
< Учитывая актуальность решения задачи комплекс-
2 ного использования минерально-сырьевых ресурсов,
более широкого внедрения безотходных технологических процессов, повышения эффективности мер по охране природы, принципиально важным является совершенствование технологии переработки меде-электролитных шламов с более эффективным использованием гидрометаллургических процессов, как в отдельных переделах, так и в технологии в целом. Наиболее радикальный вариант полной гидрометаллургической переработки шламов, исключающий плавку на золотосеребряный сплав, позволит сократить потери драгоценных и редких металлов, повысить экологическую безопасность производства и существенно улучшить условия труда [1].
Известные и предлагаемые гидрометаллургические методы переработки шламов основаны на применении сульфатизационных, окислительных, автоклавных и электрохимических технологий.
В отличие от зарубежных заводов, где сульфатиза-ционный способ, сочетающий извлечение селена, меди и никеля, определяет технологию, в России низкотемпературная жидкофазная сульфатизация золотистых шламов применяется как дополнительная операция, ориентированная исключительно на удаление меди и никеля. Анализ сульфатизационных методов показывает, что они хорошо сочетаются с основным медным производством - цехами электролиза меди и медного купороса. Перевод меди и никеля в форму хорошо растворимых сульфатов и растворение халькогенидов серебра в концентрированной серной кислоте при относительно низких температурах создают предпосылки гидрометаллургического извлечения селена, теллура и серебра. Методы жидкофазной сульфатизации высокоэффективны для извлечения в раствор меди и никеля. К их недостаткам можно отнести высокую
концентрацию серной кислоты в конечных растворах, протекание вторичных процессов, вызывающих перераспределение серебра и селена между конечными продуктами и, как следствие, «размазывание» ценных компонентов [2].
Азотнокислое выщелачивание шламов ориентировано на перевод в раствор селена, теллура и серебра и их селективное осаждение. Промышленное применение азотнокислых методов тормозится нетрадиционностью реагентов для основного медного производства, большим объемом растворов, бедных ценными компонентами, необходимостью создания специальных систем улавливания и регенерации оксидов азота, а также вредными условиями труда [3].
Особенностью методов гидрохлорирования, широко применяемых в аффинажном производстве, является образование многокомпонентных хлоридных растворов, что значительно усложняет задачу селективного выделения из шламов редких халькогенов, свинца, сурьмы и благородных металлов. Недостатки этих методов связаны с использованием нетрадиционных для медного производства хлора и соляной кислоты - реагентов, вызывающих повышенную коррозию, а также с необходимостью предварительного обезме-живания растворов и удаления свинца, обладающего низкой растворимостью в хлоридных системах при пониженной температуре.
Весьма перспективно автоклавное окислительное вскрытие медных шламов, осуществление которого возможно как в кислой, так и в щелочной средах. К несомненным достоинствам щелочного автоклавного выщелачивания можно отнести избирательность извлечения селена и теллура. Недостатками процесса при большом содержании кремнезема являются плохая фильтруемость силикатных щелочных пульп и переход селена в шестивалентное состояние, восстановление которого в щелочной среде затруднено. В кислой среде достигается обезмеживание и частичное удаление никеля из шламов, а также перевод в раствор теллура [4]. Автоклавные методы, реализуемые в кислых средах, не решают задачи перевода селена в раствор (селениды окисляются до элементарного состояния непосредственно в пульпе выщелачивания), и для его извлечения необходима дополнительная операция.
Анодное электрохимическое выщелачивание в кислых средах аналогично традиционному обезмежи-ванию, но сложнее по аппаратурному оформлению. Анодное выщелачивание в щелочных средах сопровождается образованием трудновосстановимого селена-та натрия. Катодное восстановление в щелочной среде решает лишь локальную задачу извлечения селена, но не теллура [5].
При достаточно широком выборе эффективных гидрохимических способов удаления цветных металлов, свинца, сурьмы, мышьяка недостаточно изученными остаются вопросы гидрометаллургического вывода золота и серебра и селекции редких халькогенов. При этом следует учитывать, что именно поведение халькогенидов благородных металлов (прежде всего,
селенида серебра) в значительной степени определяет условия концентрирования золота и серебра при переработке анодных шламов.
До недавнего времени в России для извлечения селена применялась исключительно обжигово-селенидная технология, которая была внедрена на крупнейших предприятиях-производителях селена - в Уральской горно-металлургической компании и в ОАО «ГМК «Норильский никель». Сегодня обжигово-селенидная технология в основном сохранена на Норильском ГМК. Она включает в себя в качестве основных стадий окислительный обжиг шлама, улавливание диоксида селена из печных газов в системе мокрой газоочистки оборотными содово-щелочными растворами, восстановление селенит-иона гидразин-гидратом, аэрационное выделение кристаллического селена из селенидного раствора. При всех очевидных достоинствах (малооперацион-ность, высокое извлечение селена и др.) она связана с использованием в качестве восстановителя дорогостоящего гидразин-гидрата и сопровождается накоплением в сбросных и оборотных растворах селено-сульфата натрия, устойчивого к восстановительным и аэрационным операциям. В связи с этим одним из направлений совершенствования обжигово-селенидной технологии может быть разработка безреагентного электрохимического способа извлечения селена из содово-щелочных растворов газоулавливания обжигового передела [6, 7].
На комбинате «Уралэлектромедь» в условиях резкого сокращения потребления селена промышленностью в 1980-1990-х годах и снижения содержания селена в анодных шламах обжигово-селенидная технология была упразднена. С внедрением в химико-металлургическом цехе новой технологической схемы плавки на золотосеребряный сплав необожженного шлама появилась возможность извлекать селен из полупродуктов отделения пылеулавливания и газоочистки: выщелачиванием селена из кислых селенистых растворов и селена и теллура из плавильных свинецсо-держащих пылей и шлаков. Восстановлению и совершенствованию селенового передела способствовали необходимость формирования канала вывода селена и резкий рост цен на селен в 2003-2005 гг. При этом сохранились все проблемы, связанные с присутствием плавильной операции в технологической схеме.
При выборе концепции исключительно гидрометаллургической технологии следует отметить, что возможно извлечение благородных металлов
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.