Тема: Комбинированная технология комплексной переработки

<Номер соглашения>
<Номер постера>
Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Рациональное природопользование
Тема: Комбинированная технология комплексной переработки
труднообогатимых руд и техногенного сырья цветных и благородных металлов
Соглашение № 14.575.21.0085
на период 2014 - 2016 гг.
Руководитель проекта: профессор Шехирев Д.В.
Получатель субсидии: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Цели и задачи проекта
Целью выполнения ПНИ является исследование и разработка научно-технологических решений, направленных на создание комбинированной технологии обогащения
комплексных сульфидных труднообогатимых, в том числе тонковкрапленных, руд цветных и благородных металлов и техногенного сырья - лежалых хвостов обогащения этих
руд, основанной на сочетании в единой схеме переработки руд флотационных процессов с гидрометаллургическими.
К настоящему времени по всему миру богатые и легкообогатимые месторождения руды в основном отработаны. В перспективе – труднообогатимые руды с низким
содержанием ценных компонентов, комплексные, тонковкрапленные, а также техногенное сырье.
Сырьевая база руд цветных и благородных металлов РФ в большинстве своем представлена труднообогатимыми сульфидными и смешанными комплексными рудами. От 15 до
34 % учтенных Государственным балансом еще не разрабатываемых рудных месторождений России руд, содержащих медь, свинец и цинк, могут перейти в категорию
забалансовых, так как при существующих ценах на металлы применение традиционных технологий окажется нерентабельным. В техногенных ресурсах предприятий цветной
металлургии России содержится более 7600 тыс. т меди, 9000 тыс. т цинка, 900 тыс. т свинца.
Таким образом, в настоящий момент в России имеется несоответствие состояния минерально-сырьевой базы (необходимости вовлечения в переработку труднообогатимого
минерального сырья) и состояния техники, технологии первичной переработки минерального сырья на горно-обогатительных предприятиях.
Ожидаемые результаты проекта
Основным ожидаемым результатом ПНИ являются научно-технологические решения для комбинированной технологии обогащения комплексных сульфидных труднообогатимых руд цветных и
благородных металлов и лежалых хвостов обогащения, включая принципы построения технологии, методические подходы к оценке обогатимости руд по комбинированной технологии,
экспериментальные данные по обогатимости руд и свойствам их компонентов.
Кроме того, ожидаемыми результатами ПНИ, обеспечивающими возможность реализации комбинированной технологии, являются: экспериментальные образцы лабораторной колонной
флотомашины с керамическим аэратором, лабораторных аппаратов для сгущения и фильтрации с керамическими фильтрующими элементами; программный комплекс, реализующий математическую
модель процесса флотации в колонной флотомашине и обеспечивающий прогнозный расчет промышленных колонных флотомашин; проект лабораторного технологического регламента обогащения
комплексных сульфидных труднообогатимых руд цветных и благородных металлов и техногенного сырья.
Применение для переработки труднообогатимых руд комбинированных технологий, сочетающих собственно обогатительные и гидрометаллургические (реже пирометаллургические) процессы,
является общей мировой тенденцией. Широкого распространения на практике комбинированные технологии пока не получили, в частности, из-за трудностей инженерной реализации. Но они активно
исследуются, патентуются, особенно в части гидрометаллургических методов переработки некондиционных продуктов. Разработки ведутся в США, Австралии, Канаде, Японии, наибольшая активность
наблюдается в Китае и России. Заграницей лидером по числу патентов в данной области являются Newmont USA Limited, далее следуют Sumitomo Metal Mining Co, Santa Fe Pacific Gold Corp., Du Pont,
Drinkard Metalox Inc., Ostrea Antonio M., Protium Metals Inc., Metallgesellschaft Ag.
Перспективы практического использования
Комбинированные технологии позволят вовлечь в производство многочисленные труднообогатимые руды России, с большими запасами цветных и благородных металлов, а также существенно
повысить технико-экономические показатели переработки труднообогатимых типов руд разрабатываемых месторождений.
В частности, возможно будет приступить к освоению крупного Озерного свинцово-цинкового месторождения, вовлечь в переработку труднообогатимые типы руд Горевского месторождения.
Внедрение комбинированных технологий для ряда медно-цинковых месторождений Урала и Оренбуржья позволит повысить извлечение цинка в товарную продукцию на 20-25 %.
Разработанные в ходе исследований научно-технологические решения для комбинированной технологии должны обеспечивать переработку труднообогатимых сульфидных руд цветных и
благородных металлов с получением продуктов высокой ликвидности. При этом достигаются: возможность обогащения свинцово-цинковых, медно-цинковых руд с тонкой вкрапленностью ценных
минералов с размером зерен менее 50 мкм с высокими массовыми долями сульфидов железа, с соответствующей массовой долей сульфидной серы не менее 20 %; извлечение металлов в собственные
товарные продукты для труднообогатимых руд: меди - не менее 85-89%; свинца - не менее 55-60%; цинка не менее 75-80 %; получение, кроме концентратов, товарных продуктов с повышенной
ликвидностью: извлечение от 20-25 % цинка в катодный цинк и извлечение свинца от 15-20 % в карбонат свинца непосредственно в схеме, реализующей комбинированную технологию. Одновременно
достигаются: повышение контрастности флотационных свойств разделяемых минералов путем применения в перечистных операциях флотомашин колонного типа, обладающих повышенной
селективностью; повышение степени раскрытия минералов путем применения химического вскрытия при окислительном выщелачивании; минимизация количества используемой воды благодаря
применению новых керамических фильтрующих элементов и аппаратов на их основе.
Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г.
Предложен новый способ расчета предельной обогатимости руды,
позволяющий на основании количественного минералогического анализа
оценивать обогатимость при получении двух концентратов. Показано, что
неполное раскрытие не лимитирует обогатимость труднообогатимой
свинцово-цинковой руды. С использованием разработанной модели,
проведено моделирование и прогнозирование технико-экономических
показателей комбинированной технологии на примере труднообогатимой
свинцово-цинковой руды с учетом наличия у сфалерита и у пирита
разностей с различной флотоактивностью. Исходными данными для
моделирования, в том числе, являлись спектры флотируемости минералов в условиях свинцово-цинковой и цинковой флотации. Выполнен
анализ результатов моделирования и разработаны варианты технологических схем, включающих флотационный и гидрометаллургический
переделы для руд и техногенных продуктов, с различным вещественным
составом.
Установлено, что для получения свинцового концентрата низшей марки КС7 из руды с типичными массовыми долями
свинца 1% и цинка 5% требуется, чтобы доля флотоактивныых разностей сфалерита была не более 3,5-4,5 %, пирита – не
более 2-3 %, при превышении неизбежно применение комбинированной технологии. Показано, что технико-экономическая
эффективность комбинированной технологии лимитируется содержанием в руде или лежалых хвостах пирита и долей его
флотоактивных разностей.
Проведены уникальные исследования кинетики раскрытия минералов, образования различных морфологических форм
минеральных частиц при измельчении. В процессе измельчения доля минерала в виде раскрытых частиц возрастает. Доля
минерала (от общего его количества в руде) в виде сростков, где его содержание 40-60 %, меняется незначительно. Но
при этом для ценных минералов, содержащихся в руде в малом количестве, заметно уменьшается их доля в виде бедных
сростков, а для пирита и породных минералов – уменьшается их доля в виде богатых сростков.
Изучены особенности флотации и депрессии пирита в условиях флотационного передела труднообогатимых медноцинковых руд. В частности, установлено депрессирующее действие малых расходов (20 г/т) железного купороса на
флотацию пирита при РН 8 и активирующее – при рН 12 и обратное действие для больших расходов (более 200 г/т).
Изучены закономерности чанового выщелачивания с использованием трехвалентного железа на примере бедных сульфидных медных концентратов. Найдены
значения факторов, обеспечивающие перевод в раствор до 90 % и более меди. Концентрация меди в продуктивных растворах достигает 6-8 г/л. Впервые изучены
закономерности регенерации трехвалентного железа из двухвалентного электрохимическим методом в кислой среде (рН в анолите – от 0,15 до 1.5), в том числе в
области высоких концентраций общего железа (до 100 г/дм3). Рекомендованы плотности тока (по катоду) 400-700 А/м2 при напряжении 7-12 В.
Разработана эскизная конструкторская документация лабораторной колонной флотомашины с новым керамическим аэратором.
Разработаны проект лабораторного технологического регламента обогащения комплексных сульфидных труднообогатимых, в том числе тонковкрапленных, руд
цветных и благородных металлов и техногенного сырья - лежалых хвостов обогащения этих руд по комбинированной технологии, а также программа и методики
экспериментальных исследований комбинированной технологии.
Партнеры проекта
Индустриальный партнер проекта – Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр «Бакор». НТЦ «Бакор» специализируется на выпуске плотной – специальной и пористой
проницаемой керамики, огнеупоров и плавильных тиглей, керамических фильтров и фильтрующих элементов, керамических аэраторов. По результатам работы по внедрению современных технологий в
производство, Научно-технический центр «Бакор» регулярно признан "Лучшей научной организацией Московской области" и удостаивался Премий Правительства РФ в области науки и техники.
НТЦ «Бакор» в рамках проекта осуществляет исследования и разработки керамических материалов и изделий, обеспечивающих реализацию комбинированной технологии и снимающих ряд проблем
ее инженерного оформления. Разработана технология и получен монопористый керамический материал с редкими порами. По разработанной технологии изготовлена партия опытных керамических
аэраторов для колонной флотомашины, обеспечивающих монодисперсный состав пузырьков при невысоких давлениях (до 0,2 МПа). Изучено влияние различных технологических факторов на уровень
физико-механических свойств фильтрующих элементов. С использованием полученных данных разработана технология и получены пористые проницаемые керамические материалы из электрокорунда
монофракционного состава со специальной глиной и на его основе изготовлен опытный дисковый фильтрующий элемент. Открытая пористость фильтрующих элементов составила не менее 48 % при
прочности на сжатие не менее 75 МПа и плотности керамической структуры не выше 2,90 г/см3. По разработанной технологии изготовлены партии опытных пустотелых секторных и дисковых фильтров
методом прессования.
В перспективе НТЦ «Бакор» планирует выступить в качестве инжиниринговой компании по внедрению комбинированной технологии, а также как производитель необходимого
для этого оборудования - колонных флотомашин, дисковых сгустителей и секторных фильтров
Внебюджетное финансирование проекта, осуществляемое из собственных средств индустриального партнера, составило в 2015 году 2.4 млн. руб.
14.575.21.0085
1