Ученые разработали технологию получения медных супер-концентратов
Специалистам лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ удалось увеличить содержание меди в халькопиритном концентрате в 1,5–2,2 раза (до 35–55 %). Таким образом, благодаря работе ученых промышленники могут получать супер-концентраты. Это очень значимый результат, так как обычно концентрат на обогатительных фабриках содержит до 20–25 % меди. Описание технологии и физико-химических основ гидрометаллургической операции исследователи представили в серии научных статей. Одна из последних публикаций по теме — статья в журнале Hydrometallurgy, подготовленная с руководителями научных гидрометаллургических групп из Турции и Чили и обобщающая информацию за более чем 100 лет. Исследования в лаборатории УрФУ проводятся при поддержке по программе «Приоритет-2030» и УМНОЦ.
«Самое распространенное в мире медное сырье — халькопиридный концентрат — содержит 20–25 % меди. Если содержание меди меньше 20 %, концентрат считается бедным. Если больше 25 % — богатым. Нам удалось получить супер-концентрат, обогащенный до 35–55 %», — поясняет соавтор работы, научный сотрудник лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ Алексей Крицкий.
Гидрометаллурги разработали две схемы. Первая предполагает получение обогащенного концентрата с содержанием 55 % меди и таким образом увеличивает качество сырья в 2,2 раза. Однако, как добавляют исследователи, такая технология предполагает образование нескольких промышленных продуктов и применима в случае, если исходные концентраты не содержат значительного количества благородных металлов. Вторая схема предполагает получение обогащенного концентрата с содержанием до 37 % меди, то есть увеличение качества сырья почти в 1,5 раза. Но эта схема более универсальна и позволяет использовать сырье с любым содержанием благородных металлов, не предполагает образование дополнительных промышленных продуктов и имеет другие технологические преимущества, добавляют исследователи.
«Нашу технологию можно внедрить на обогатительной фабрике в качестве дополнительного этапа гидрометаллургической обработки типичного медного концентрата. По сути, добавляется один этап в классическую схему флотационного обогащения. В случае внедрения такой технологии на обогатительных фабриках медеплавильные заводы смогут увеличить производительность по меди более чем в 1,5 раза. Для этого не придется существенно перестраивать процессы или закупать новое оборудование», — добавляет Алексей Крицкий.
Ученые провели предварительную оценку внедрения технологии на действующих предприятиях по переработке медного сырья. Так, производительность медеплавильных заводов по их оценкам можно увеличить в 1,75 раза без существенных капитальных затрат. При этом выход шлаков медеплавильного производства (которые формируют отвалы) сократится более чем на 50 %, а потери цинка с пылями медеплавильного производства снизятся более чем на 80 %.
«Наша технология позволяет обогащать любой медный, медно-никелевый, медно-цинковый концентрат и даже полиметаллические, сложные по составу материалы, но итоговый показатель степени обогащения будет зависеть от конкретного типа сырья. Чтобы точно определить степень обогащения, необходимо проводить испытания на промышленной установке, однако суть технологии — ее основные этапы и параметры — существенно не изменятся. Мы уже предложили опробовать технологию ведущим металлургическим компаниям, думаю, в обозримом будущем по итогам проведения консультаций с представителями компаний мы получим ответ о будущем этой технологии в России», — поясняет Алексей Крицкий.
Отметим, поступающая в переработку на месторождениях руда, как правило, содержит 0,2–0,5 % меди. В результате обогащения на обогатительной фабрике получают медный концентрат с содержанием меди 20–25 % (на этом этапе ученым УрФУ удалось повысить содержание меди до 55 %). Далее концентрат поступает на медеплавильные заводы. Задача каждой последующей операции — повысить содержание меди в продукте. Вначале из концентрата получают штейн (содержание меди более 50 %), потом из штейна — черновую медь (до 99 %), а затем анодную медь (более 99 %). И уже из анодной меди получают чистую медь (99,995 %).
Гидрометаллургические процессы и технологии считаются более экологичными и энергосберегающими в сравнении с пирометаллургическими, поскольку последние требуют сжигания углеводородов для поддержания высокой температуры зоны расплава, во время переработки и обогащения образуется большое количество промпродуктов, часть из которых зачастую является отвальными, а также сопутствующий газо- и пылевынос. Гидрометаллургические процессы и технологии позволяют не только снизить расход углеводородов и исключить источники загрязнения окружающей среды, но и существенно повысить технологические показатели, такие как увеличение извлечения ценных компонентов сырья в товарные продукты, сокращение потерь ценных компонентов с промпродуктами, повышение комплексности использования сырья, а также улучшить условия труда.
Однако на предприятиях чаще используют пирометаллургические процессы (они дешевле и привычнее), которые десятилетиями совершенствовались и продолжают модернизироваться. Сегодня применяются современные системы утилизации газов, позволяющие в значительной степени сократить ущерб окружающей среде, на предприятиях ведется строгий контроль оборота сырья и промпродуктов, передовые инженерные организации и собственные лаборатории на предприятиях постоянно разрабатывают новые способы повышения эффективности действующих технологий и снижения ущерба окружающей среде. На сегодня классическая пирометаллургическая технология переработки халькопиритных концентратов является крайне эффективной, поэтому предприятия не спешат отказываться от нее в пользу более экологичной альтернативы.
Анна Маринович
Уральский федеральный университет — один из ведущих вузов России, расположен в Екатеринбурге. Участник проекта по созданию кампусов мирового уровня — части национального проекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России. Университет — участник государственной программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030», выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы».
Узнавайте первыми главные энергетические новости и актуальную информацию о важных событиях дня в России и мире.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал
"ГИС-Профи. Информационное сопровождение предприятий энергетической отрасли"