Исследование и разработка гидрометаллургической технологии переработки бедного медно-сульфидного сырья Жезказганского региона с извлечением меди и сопутствующих ценных компонентов сорбционным методом : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук : 05.16.02

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………… 5
1 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ.
ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В РАБОТЕ ИОНИТОВ …………………………………… 18
1.1 Методика экспериментов и методы анализа ……………………………………………………………………. 18
1.2 Оценка точности измерений и математическая обработка экспериментальных данных ……. 21
1.3 Физико-химические свойства исследованных ионитов. Методы подготовки ионитов ………. 23
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КИСЛОТНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ РАСТВОРОВ ДЛЯ ИОНООБМЕННОЙ
ПЕРЕРАБОТКИ…………………………………………………………………………………………………………………… 29
2.1 Основные методы выщелачивания меди из различного медьсодержащего сырья (обзор
литературы) …………………………………………………………………………………………………………………………. 29
2.2 Исследование режимов и параметров азотнокислого выщелачивания применительно к
медному сырью Жезказганской группы месторождений Республики Казахстан ……………………. 56
2.3 Поведение сопутствующих ценных компонентов и основных примесей в процессе
выщелачивания меди из сульфидного сырья ………………………………………………………………………… 62
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СОРБЦИИ МЕДИ И
СОПУТСТВУЮЩИХ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ (РЕНИЯ, СЕРЕБРА, ЦИНКА И ДР.)
КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИМИ ИОНИТАМИ…………………………………………………………………… 69
3.1 Физико-химические основы ионообменного извлечения меди(II) ……………………………………. 69
3.1.1 Сорбционные способы извлечения меди из водных растворов (обзор литературы) ……….. 69
3.1.2 Сорбция меди комплексообразующими ионитами………………………………………………………… 85
3.1.2.1 Зависимость процесса сорбции меди от природы кислоты, концентрации меди и
водородных ионов в растворе ………………………………………………………………………………………………. 85
3.1.2.2 Изотермы сорбции меди ионитами из сернокислых и азотнокислых растворов ………….. 89
3.2 Исследование основных закономерностей сорбции рения анионитами различной основности
и структуры …………………………………………………………………………………………………………………………. 92
3.2.1 Сорбционные способы извлечения рения из водных растворов (обзор литературы) ………. 92
3.2.1.1 Основные сорбционно-десорбционные характеристики ионитов, рекомендованных для
извлечения рения из различных сред ……………………………………………………………………………………. 92
3.2.1.2 Извлечение рения в технологических схемах переработки медного, молибденового и
уранового сырья ………………………………………………………………………………………………………………… 100
3.2.2 Технологические характеристики сорбции рения слабоосновными анионитами ………….. 106
3.2.2.1 Исследование химизма сорбции рения анионитами на основе анализа равновесных кривых
распределения ……………………………………………………………………………………………………………………. 106
3.2.2.2 Факторы, влияющие на формы выходных кривых сорбции рения …………………………….. 117
3.2.2.3 Разработка процесса фронтально-градиентной очистки ионита, содержащего анионы
рения, от примесей – на примере вытеснения селена …………………………………………………………… 129
3.3 Использование ионообменных смол в процессах извлечения благородных металлов из
различных сред ………………………………………………………………………………………………………………….. 137
3.3.1 Выбор сорбентов для извлечения серебра и исследование основных закономерностей
сорбции из растворов различной природы и солевого состава …………………………………………….. 137
3.4 Кинетические особенности сорбции меди, рения и серебра из водных растворов …………… 145
3.4.1 Кинетика сорбции меди из сернокислых и азотнокислых растворов с применением хелатных
сорбентов…………………………………………………………………………………………………………………………… 145
3.4.2 Кинетика сорбции рения анионитами макропористой структуры ………………………………… 151
3.4.2.1 Анализ механизма сорбции рения анионитами традиционного зернения на основе
исследования кинетических закономерностей …………………………………………………………………….. 151
3.4.2.2 Условия, обеспечивающие высокие технологические показатели процесса сорбционного
извлечения рения при использовании дисперсных классов ионитов ……………………………………. 159
3.4.3 Кинетические особенности поглощения серебра ионитами из водных растворов ………… 178
4 РАЗРАБОТКА ДЕСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИОНИТАМ,
НАСЫЩЕННЫМ МЕДЬЮ, РЕНИЕМ, СЕРЕБРОМ …………………………………………………………… 186
4.1 Исследование и разработка условий десорбции меди с хелатных смол ………………………….. 186
4.2 Десорбция рения с низкоосновных анионитов с применением азотсодержащих и
щелочныхреагентов …………………………………………………………………………………………………………… 191
4.2.1 Интенсификация процесса аммиачной десорбции рения с низкоосновных анионитов …. 191
4.2.1.1 Сравнение анионитов макропористой и гелевой структуры на операциях аммиачной
десорбции рения ………………………………………………………………………………………………………………… 191
4.2.1.2 Разработка скоростного процесса аммиачной десорбции рения в аппаратах с плотным
слоем насыщенного анионита …………………………………………………………………………………………….. 200
4.3 Исследование условий десорбции серебра с насыщенных сорбентов …………………………….. 207
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ПЕРЕРАБОТКИ ЧЕРНОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ ОБЕДНЕННОГО МЕДНО-
СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ МЕТОДАМИ
СОРБЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ИОНИТАМИ ……………………………………………………………….. 212
5.1 Изучение особенностей состава медьсодержащего сырья Жезказганского региона,
Республика Казахстан. Требования к качеству готовой продукции ……………………………………… 212
5.2 Разработка процесса азотнокислого выщелачивания чернового медно-сульфидного
концентрата, полученного в цикле обогащения обедненного медьсодержащего сырья ………… 216
5.3 Характеристика и наиболее рациональные условия использования промышленных аппаратов
для осуществления процессов сорбции металлов и их десорбции ……………………………………….. 221
5.4 Разработка промышленной технологии избирательного анионообменного извлечения
микроконцентраций рения из макрокатионной среды – растворов выщелачивания медного
ренийсодержащего концентрата …………………………………………………………………………………………. 229
5.5 Разработка промышленной технологии извлечения серебра, основанной на сорбции
хлоридного комплекса и его десорбции; аппаратурное оформление процессов ……………………. 248
5.6 Разработка технологии извлечения меди из растворов выщелачивания ионитами по
«пачуковому» и динамическому вариантам сорбции …………………………………………………………… 252
5.6.1 Определение оптимальных параметров извлечения целевого компонента из растворов или
пульп в статическом варианте сорбции ………………………………………………………………………………. 252
5.6.2 Количественная оценка динамики сорбции меди(II) с использованием
комплексообразующих ионитов …………………………………………………………………………………………. 264
5.7 Описание разработанной гидрометаллургической технологии переработки черновых
концентратов, полученных из обедненного медно-сульфидного сырья, основанной на
ионообменных методах извлечения, разделения, очистки и концентрирования меди и ценных
компонентов………………………………………………………………………………………………………………………. 273
6 ПИЛОТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ, РЕКОМЕНДОВАННОЙ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ
ЧЕРНОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ТОВАРНЫХ ПРОДУКТОВ: КАТОДНОЙ
МЕДИ, ВЫСОКОЧИСТОГО ПЕРРЕНАТА АММОНИЯ, СЕРЕБРОСОДЕРЖАЩЕГО
КОНЦЕНТРАТА, ЖЕЛЕЗНОГО И ЦИНКОВОГО КУПОРОСА …………………………………………. 282
6.1 Балансовое распределение целевых компонентов по продуктам гидрометаллургической
переработки……………………………………………………………………………………………………………………….. 282
6.2 Технико-экономическая эффективность разработанной технологии переработки чернового
концентрата из бедных медно-сульфидных руд Жезказганского месторождения…………………. 285
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………. 289
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………………………………………………… 295
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПООПЕРАЦИОННЫЕ НОРМЫ И ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ОПЕРАЦИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ РЕАГЕНТЫ …………………………………………………………………….. 333
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ………………………………………… 339
ПРИЛОЖЕНИЕ В. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЦЕЛЕВЫХ
КОМПОНЕНТОВ ………………………………………………………………………………………………………………. 345
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. АКТ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ …… 358
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. АКТ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ……………………………………………………… 361
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ……………. 362