Файл: Набойченко, С. С. Гидрометаллургия меди.pdf

менении серии взрывов; схема расположения зарядов и обслужи­ вающих выработок для крупных месторождений показана на рис. 58.

При использовании ядерных взрывов возникает опасность радио­ активного заражения.

Кроме того, вызванные взрывом колебания грунта оказывают воздействие на окружающие инженерные сооружения (специальные горные выработки, цементационную установку, насосные станции и др.). Опасность их разрушения особенно вероятна при использо­ вании серии взрывов. Величина колебаний пропорциональна мощ­ ности взрыва (W=/з) и обратно пропорциональна расстоянию от центра

1 — подача раствора для орошения; 2 — система сбора медьсодержащего раствора; 3 — насосная станция; 4 — примерная граница проницаемости раствора в породе; 5 — наружный контур дробленой породы \

взрыва {S'/-, км). Эмпирический коэффициент пропорциональ­ ности (К) зависит от свойств окружающей породы и возрастает для более плотных пород; для алювия /( = 1,4-10_2, а для гранита

К= 8, 6 - 10- 2 .

Радиоактивное заражение может иметь место при утечке образуе­ мых газов (через трещиноватости породы, при близком расположе­ нии у поверхности рабочих скважин, штреков), активации медьсо­ держащего раствора, руды.

Специальными наблюдениями установлено, что радиоактивность в основном остается в грунте; за 16 ч контакта, раствора с породой на его долю приходилось не более 2% общей активности. Из радио­ активных элементов цементную медь загрязняет только Ru106, кото­ рый при переплавке полностью переходит в черновую медь. Его можно выводить в процессе электролитического рафинирования: до 66% рутения переходит в электролит, откуда его можно извлечь экстракцией.

164

Выработки для подачи раствора рекомендуют проходить на вы­ соте не менее 4D ± 5-н-Ю м от центра взрыва.

Использование ядерных взрывов при подземном выщелачивании представляет особенный интерес для извлечения меди из больших месторождений забалансовых руд 1 или мелких богатых месторожде­ ний (0,25-—10 млн. т руды), эксплуатация которых с использованием

(10 ктс) 55, 2%. При взрыве W = 300 МН (30 ктс) на глубине 305 м можно ожидать дробления 3,63 млн. т руды. Предполагают, что ка­ питальные затраты (на подготовку взрыва, пробивку ствола, штре­ ков, создание цементационной установки, системы сбора растворов и др.) будут составлять около 25 млн. долл. При извлечении .75% меди

Эти показатели свидетельствуют о рентабельности всей технологии.

1 Расчеты показывают эффективность использования ядерных взрывов при со' держании меди в руде не менее 0,182%.

165

Было проведено сравнение эффективности разработки гипотети­ ческого месторождения халькозиновой руды мощностью 24 млн. т, содержащей 1% Си по схемам с применением ядерного взрыва (I ва­ риант) и стандартной технологии, включающей сооружение обога­ тительной фабрики производительностью 6,7 тыс. т/сут (II вариант). В первом варианте необходимо осуществить 35 взрывов, проходку ствола длиной 213 м и скважин длиной 5,17 тыс. м. Кроме того, не­ обходимо сооружение цементационной установки.

Для обоих вариантов приняты срок эксплуатации месторожде­ ния — 10 лет, извлечение меди 80%. Получены данные долл/т:

с применением ядерного взрыва по сравнению со стандартной техно­ логией разработки месторождения и переработки руды затраты на получение 1 т меди будут снижены почти в 1,5 раза. Фирма «Кеннекотт» в шт. Аризона предполагала использовать взрыв мощностью 200 МН (20 ктс) на глубине 366 м при разработке одного из участков месторождения. Ожидалось образование кратера диаметром 61—67 м и глубиной 149 м, вмещающего 1,18—1,36 млн. т руды, содержащей 0,41—0,5% Си. Предполагалось сооружение штрека для сбора рас­ твора *г и ствола шахты на глубину 1067 м. Проектная производи­ тельность установки 2,5 т Си в сутки.

Однако из-за недоработки отдельных вопросов, а также недостатка финансирования, реализация проекта приостановлена [350].

Применение комбинированных реагентов для выщелачивания

По данным работы [234], добавка хлора или гипохлорита к серно­ кислым растворам увеличивает скорость растворения сульфидных минералов почти в 20 раз. На примере выщелачивания нескольких типов медно-колчеданных руд была показана возможность повыше­ ния извлечения из них меди в 1,5— 1,8 раза*2 при использовании «комбинированных», растворителей (сернокислых растворов с добав­ кой нитратов, хлоридов) [63; 351—352]. До выщелачивания на опыт­ ном участке применяли растворы, содержащие 8,55 г/л H 2S04 и 13,6 г/л NaCl; в результате содержание меди в конечном растворе возросло почти на 30%.

** Расход раствора на орошение 10 м3/мин.

*2 По сравнению с выщелачиванием подкисленным раствором сульфата железа,

166

Однако, более поздними исследованиями установлено, что при выщелачивании халькопирита раствором, содержащим 5,5 г/л Fe3+, 9,8 г/л H 3S04, 6 г/л NaCl, ускоряющий эффект хлорида натрия про­ является только при температуре выше 50° С [353].

Много внимания уделяют интенсификации извлечения меди из' сульфидного сырья с помощью использования и совершенствования бактериального выщелачивания. Ведутся поиски новых штаммов микроорганизмов (например, способных окислять азот и тем самым

сырья, интенсивное перемешивание), способствующие их жизнедея­ тельности 3. В работе [354] описана интенсификация бактериального окисления сульфата закиси железа (более чем в 1,5 раза) при магнит­ ной обработке раствора.

Применение электрофизических приемов обработки сырья

В работе [355—358] показано положительное влияние ультразвука (УЗ) при выщелачивании окисленных и сульфидных руд. Так, при температуре 25—45° С, плотности пульпы 3,6% твердого, мощности 0,5 Вт/см2 и частоте 19,18 кГц УЗ продолжительность выщелачивания окисленной руды 0,15% раствором серной кислоты сокращается в 3— 12 раз, а извлечение меди возрастает на 5—15% в сравнении с показателями простого агитационного выщелачивания [355].

При выщелачивании халькозиновой руды наложение УЗ ускорило в несколько раз процесс, особенно в первые 15 мин или при допол­ нительном измельчении материала. Выщелачивание проводили при температуре 50—60° С раствором, содержащим 5% Fe2 (S04)3 и 2% H 2S04. Аналогичные данные получены и для халькопиритной руды и хризоколлы, в работах [356—358] применяли УЗ колебания с частотой 16,75—18,8 кГц и интенсивностью 2,8 Вт/см2.

Ускорение извлечения меди из сульфидных руд в 1,1—-1,4 раза при наложении постоянного электрического тока установлено в ра­ ботах [359;,360, с. 111—114 и 123— 126]; показатели выщелачивания улучшаются с увеличением силы тока и снижения крупности руды. Аналогичное влияние обнаружено при наложении высокочастотного

Комплексное использование растворов

Медные руды, особенно сульфидные, являются комплексными. По­ мимо меди, в зависимости от типа руд, в них содержатся цинк, ко­ бальт, никель, молибден, а также сопутствующие редкие элементы: кадмий, селен, теллур, висмут, индий, германий, уран, галлий, тал­

*1 Пат. (США), № 3272621, 1964.

*2 Пат. (США), № 3455679, 1967. 3 Пат. . (США), № 3305353, 1964.

167

лий, ванадий, благородные металлы. Как правило, редкие элементы представлены в виде изоморфных примесей в сульфидах основных металлов. При выщелачивании значительная часть редких элемен­ тов, а также серебро и даже золото наряду с медью переходят в рас­ твор. Последние при цементации переходят в медный осадок и при дальнейшей его переработке извлекаются. Несмотря на незначитель­ ные концентрации, учитывая большие объемы растворов, извлечение редких элементов может заметно повысить рентабельность перера­ ботки руд. Особенно большое значение имеет попутное извлечение цинка, содержание которого в растворе при переработке ряда типов медно-цинковых руд в несколько раз превышает концентрацию меди. Для ряда месторождений заслуживает внимание и извлечение ко­ бальта. Наиболее эффективными приемами для извлечения сопут­ ствующих редких элементов служат сорбционно-экстракционные про­ цессы или методы ионной и молекулярной флотации.

При обследовании ряда медных рудников США установлено, что на 14 из них получают около 150 м3 растворов в минуту, в которых содержится 2—15 мг/л U30 8 (в том числе на 6 установках до 10 мг/л U3Og), что эквивалентно 725 кг/сут U30 8 [361 ]. Для извлечения урана в полупромышленном масштабе испытывали экстракцию и сорбцию. Более экономичным оказалось сорбционное извлечение (достигнута емкость по U30 8 до 13 г на 1 кг смолы). С учетом расширения практики гидрометаллургической переработки забалансового сырья возможно получать до 2,73 т/сут U30 8 [234].

Новые технологические процессы

Ряд несомненных достоинств других типов растворителей (хлоридных, цианистых, щелочных, которые по сравнению с сернокис­ лыми отличаются повышенной извлекающей способностью и селек­ тивностью) привел к разработке нескольких технологических схем на их основе. Несмотря на высокую стоимость этих реагентов, воз­ можность их практически полной регенерации обусловливает рен­ табельность технологии. Некоторые из них прошли успешную про­ верку в полупромышленном масштабе.

/

Солянокислотная схема

Металлургами Чили [362] для переработки окисленных руд пред­ ложена технология, основанная на использовании солянокислых растворов (рис. 59). При выщелачиваний протекают следующие про­ цессы:

168