Металлургическая переработка отходов производства и потребления

Окончание табл. 5.6

На основании состава и количества исследуемых руд выбраны методы и технологии полного разделения металлов в производственном процессе. В разделах данного пособия представлены методы и технологические схемы извлечения платиноидов в виде чистого порошка платины и палладия на основе новых технологий, разработанных учеными в условиях АГМК.

В мире (Африка, Швейцария, Россия) имеются естественные источники, в которых присутствие осмия-187 в семействе его изотопов составляет лишь 1,6 процента, в то время как в ренийсодержащих медно-молибденовых рудах Узбекских месторождений процентное содержание стабильного изотопа значительно выше [2]. Целесообразность получения осмиевой продукции на промышленной основе обосновано наличием больших запасов исходного сырья, превышающих в три раза запасы Норильского месторождения. Уникальность редкоземельных и рассеянных металлов, широкий диапазон их использования открывают огромные возможности и перспективы для создания ряда совместных предприятий с привлечением иностранных инвесторов.

Основное их отличие от перспективных площадей первого типа заключается в практически полном перекрытии коренных пород молодыми отложениями и фрагментарной изученностью структур- но-геофизическими методами. Однако нет сомнений в том, что при использовании инновационных методов прогнозирования, современной техники и передовых наукоемких технологий здесь будут выявлены новые перспективные месторождения. Сейчас к отдель-

170

ным группам и месторождениям, среди которых медно-молибде- новые – Женгельдинская и Гавасайская, вольфрамовые – Ингичке, Лянгар, Яхтон и Саутбайская, ниобий-танталовые – Сулатсай и Мангит, литиевые – Шавазсай, Кызылсайская, ураново-ванадиевая Цент- рально-Кызылкумская группа проявлений, выявляют особую заинтересованность компании из Великобритании, Чехии, России, Кореи и Японии.

ВУзбекистане создана мощная минерально-сырьевая база, являющаяся основой развития экономики страны, которую составляют сегодня более 1800 месторождений и около 1000 перспективных проявлений полезных ископаемых, 118 видов минерального сырья, из которых 65 осваиваются. Разведаны более 1500 месторождений,

вт. ч. 188 – нефти, газа и конденсата, 48 – благородных металлов, 43 – цветных, редких и радиоактивных металлов, 5 – черных металлов, 3 – угля, 37 – горнорудного, 22 – горно-химического и 30 – камнесамоцветного сырья, 525 – строительных материалов различного назначения и 357 – пресных и минеральных подземных вод. В настоящее время разрабатывается более 40 % разведанных месторождений.

ВУзбекистане действуют более 400 рудников, шахт, карьеров. Предприятиями-флагманами республики по добыче благородных, цветных металлов, урана и руд редких элементов являются Навоийский и Алмалыкский горно-металлургические комбинаты. В рудах благородных, цветных и других металлов в качестве попутных компонентов сосредоточены значительные запасы редких и редкоземельных элементов, значительно повышающие ценность месторождений. В республике создана крупная база цветных, редких и рассеянных металлов, образующих как собственные, так и комплексные месторождения. Это самая обширная и разнообразная группа полезных ископаемых страны, широко используемых в экономике Узбекистана.

Для извлечения платиноидов из сбалансированных рудных месторождений желательно, чтобы в дополнение к основной части в качестве сырья использовались техногенные отходы и отходы производства. Основная причина этому – высокий спрос на первичное сырье во всем мире при его ежегодном сокращении запасов. В то же время рост стоимости МПГ делает процессы их отделения от техногенных отходов более эффективными.

Всвязи с этим исследование количества и определение содержания элементов платиновой группы в техногенных отходах специа-

171

листы и ученые АГМК сочли целесообразным для их дальнейшей переработки. Ниже приводится обсуждение химического состава техногенных отходов, образующихся при добыче и переработке руды в регионе Чоткал-Курама, и количества МПГ в них.

5.2. Анализ техногенных отходов, содержащих металлы платиновой группы

Сульфидные отвалы месторождения «Кальмакыр»

Забалансовые сульфидные руды в руднике «Кальмакыр» сконцентрированы на отвалах А-7 и А-8.

Общее количество забалансовой руды на отвалах А-7 и А-8 – 74,5 млн т, общее количество золота в ней составляет 31,6 т с содержанием 0,424 г/т, количество серебра – 132,2 т с содержанием

1,77 г/т.

Содержание МПГ в забалансовых сульфидных рудах приведено в табл. 5.7. Анализ приведенных данных показывает, что, используя усовершенствованные методы переработки техногенных отходов, можно извлекать из них драгоценные металлы.

172

Окисленные отвалы месторождения «Кальмакыр»

Забалансовые окисленные руды месторождения «Кальмакыр» сконцентрированы в отвалах № 39, 9, 10, 8а, А-4.

Общее количество окисленных забалансовых руд в отвалах № 39, 9, 10, 8а, А-4 составляет 63,8 млн т, в них содержится 31,1 т золота с содержанием 0,488 г/т; 144,5 т серебра с содержанием 2,27 г/т. В табл. 5.8 приведено содержание МПГ в забалансовых окисленных рудах.

По результатам химического анализа, в средней пробе окисленной руды количество веществ составляет, %: SiO2 – 31,5; Al2O3 –

3,35; MgO – 27,1; SO3 – 0,167; K2O – 0,0941; CaO – 30,9; Fe2O3 – 5,81; CuO – 0,0182; ZnO – 0,0518; Ga2O3 – 0,0018; As2O3 – 0,0498; SnO2 – 0,005; Rb2O – 0,0009; SrO – 0,0307; Au – 0,0019; Ag – 0,0017; PbO – 0,023; NiO – 0,0017; MnO – 0,221; TiO2 – 0,278; Ac – 0,0036; Cl – 0,0346; Sb2O3 – 0,0035; U3O8 – 0,0011; Ta2O5 – 0,0044.

Смешанные отвалы месторождения «Кальмакыр»

В отвалах смешанных забалансовых руд среднее содержание зо-

лота составляет 0,36 г/т, серебра – 2,24 г/т, Pd – 0,072 г/т, Pt – 0,051 г/т, Rh – 0,016 г/т, Ru – 0,135 г/т.

173

Для изучения распределения благородных и редких металлов из отвалов забалансовых руд были отобраны мономинералы: пирит, халькопирит, молибденит и др. Определено следующее распределе-

ние благородных металлов, г/т: Pd – 0,25; Pt – 0,20; Rh – 0,02; Ru – 0,93; Os – 0,015. По результатам химического анализа в средней пробе смешанной забалансовой руды количество веществ следую-

щее, %: SiO2 – 54,3; Al2O3 – 16,5; MgO – 2,49; SO3 – 1,49; K2O – 5,72; Na2O – 2,52; CaO – 7,26; Fe2O3 – 7,96; CuO – 0,119; ZnO – 0,0214; Ga2O3 – 0,0042; As2O3 – 0,0057; SnO2 – 0,0037; Rb2O – 0,00295; SrO – 0,0566; Au – 0,0019; Ag – 0,0017; PbO – 0,0018; NiO – 0,0022; MnO – 0,312; TiO2 – 0,571; Ac – 0,0037; Cl – 0,028; Sb2O3 – 0,0017; U3O8 – 0,0014; MoO3 – 0,003; Co2O3 – 0,0132; BaO – 0,0761; Cr2O3 – 0,0042;

V2O5 – 0,0352.

В результате изучения веществ и минералогического состава техногенных отходов можно сказать, что основные элементы платиновой группы входят в сульфидные медно-никелевые руды в сочетании с чистыми минералами меди, пирита, халькопирита и их количество постоянно меняется.

Количество накопленных руд в отвалах месторождения «Кальмакыр»

В отвалах месторождения «Кальмакыр» накоплено 138,3 млн т забалансовых руд, в том числе: сульфидных – 74,5 млн т и окисленных – 63,8 млн т.

На основании анализа 40 проб было определено среднее количество драгоценных металлов и проведена отдельная объективная оценка для каждого металла (табл. 5.9).

Таблица 5.9

Среднее количество драгоценных металлов в техногенных отходах

174

Окончание табл. 5.9

Хвосты обогатительных фабрик (МОФ-1, МОФ-2)

Вхвостохранилищах № 1 (МОФ-1) числится 546,2 млн тонн хвостов обогащения, в них:

– меди – 610,5 тыс. тонн с содержанием 0,112 %;

– золота – 114,0 тонн с содержанием 0,21 г/т;

– серебра – 577,8 тонн с содержанием 1,06 г/т.

Вхвостохранилищах № 1 ежегодно складируется 6,7 млн т хвостов обогащения, в хвостохранилищах № 2 – 27,8 млн т. Данные по содержанию элементов приведены в табл. 5.10.

175

Нерудные минералы составляют 94,2 % и находятся в основном

всвободном состоянии (97 отн. %), реже – в сростках с халькопиритом, пиритом, окислами и гидроокислами железа при размере зерен 0,0165–0,8 мм. Содержание халькопирита – 0,6 %, и он представлен угловатыми, реже – изометричными зернами в свободном состоянии (38 отн. %, размером 0,01–0,06 мм) и в сростках:

–с нерудными минералами (59 отн. %) по границам зерен размером 0,0275–0,11 мм в виде включений в них (0,006–0,01 мм);

–с пиритом (3 отн. %), размер – 0,017–0,088 мм;

–в виде редких включений в агрегатах магнетит-гематитового состава, размер – 0,017 мм.

Пирит содержится в количестве 2,3 % и представлен в основном свободными от сростков (95 отн. %) зернами изометричной и угловатой формы размером 0,0165–0,65 мм, реже – образующим сростки с нерудными минералами (3,4 отн. %), с халькопиритом (1,6 отн. %),

вединичных зернах отмечены изометричные включения борнита. Агрегаты магнетит-гематитового состава и гидроокислов железа

составляют 3 %. Единичные зерна борнита в пирите имеют размер 0,015 мм, содержание ярозита не превышает 0,5 %.

В хвостохранилищах № 2 (МОФ-2) числится 775,3 млн тонн хвостов обогащения, в них меди – 801,6 тыс. тонн с содержанием 0,103 %, золота – 156,5 тонн с содержанием 0,20 г/т, серебра – 800,9 тонн с содержанием 1,03 г/т.

Результаты усредненного химического анализа проб отходов МОФ-2 следующие, %: SiO2 – 36,3; Al2O3 – 6,64; MgO – 1,64; SO3 – 1,20; K2O – 2,19; CaO – 3,58; Fe2O3 – 42,4; CuO – 0,55; ZnO – 1,32; As2O3 – 0,0182; SnO2 – 0,008; Rb2O – 0,0138; ZrO – 0,0218; Au – 0,15; Ag – 0,75; PbO – 0,286; MnO – 0,232; TiO2 – 0,301; Ac – 0,0201; Cl – 0,0516; Sb2O3 – 0,00678; U3O8 – 0,0015; Ir2O3 – 0,0072; BaO – 0,191; Co2O3 – 0,0891; V2O3 – 0,0094.

Процесс изучения химического и минералогического состава общей массы техногенных отходов и забалансовых руд, образовавшихся в результате на АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат», показывает, что количество драгоценных металлов в отходах представляет большой интерес для производства, а разделение благородных и редких металлов возможно и эффективно с использованием современных передовых гидрометаллургических и пирометаллургических технологий.

176

Шлаки медеплавильного производства (МПЗ)

При пирометаллургическом способе получения меди в плавильных печах завода МПЗ АО «Алмалыкский ГМК» образуется большое количество отвального шлака.

Шлаки медеплавильного завода включают: шлак отражательной плавки – 5 439 503 т; шлак кислородно-факельной плавки – 1 836 117 т; шлак от плавки в жидких ваннах – 724 380 т; всего

8 000 000 т.

В нем среднее содержание элементов: Cu – 0,06–0,9 %, Feобщ – до 50 %, SiO2 – 32 % и др. При среднем содержании меди 0,75 % в отвале ее находится 56 945 т.

Техногенное месторождение отвальных шлаков металлургического производства медеплавильного завода находится на расстоянии 3,7 км от города Алмалык. Шлакоотвал действующий. Начало формирования объекта – 1964 год. В него складируются шлаки, образующиеся на медеплавильном заводе при переработке медных концентратов.

В результате микроскопических, электронно-микроскопических исследований шлаков для породообразующих и благородных элементов установлены следующие классы минералов: силикаты – шпинель, магнезиоферт, стекло, кварц, фаялит, форстерит; оксиды металлов – куприт, гематит; сульфиды металлов – пирротин, триолит, халькозин, сфалерит, галенит, борнит; самородные – серебро и медь.

Шлаки отражательной плавки и КФП

Основными минералами исходных шлаков отражательной плавки являются фаялит и магнетит. Железо находится в виде Fe2(SO4)3, Fe3O4, FeS. В этих пробах магнетит находится в виде дендритов и октаэдров, размеры которых доходят до 250–280 мкм.

Чаще всего магнетит находится в форме выделений в кристаллах, ассоциированных с фаялитом и сульфидами меди, в размерах от 10–100 мкм.

Исходный шлак отражательной плавки и шлак КФП после охлаждения состоят из фаялита 2FeO·SiO2 в виде призматических крис-

таллов, иногда зерен, размером 25–50 100–160 мкм (до 30–35,5 %) и силикатной фазы, насыщенной магнетитом (~30 %). Кристаллы

177

магнетита размером 25–65 мкм имеют в основном форму октаэдров. Содержание благородных и редких металлов в шлаках оотражательной и кислородо-факельной плавки приведено в табл. 5.11, 5.12.

Таблица 5.11

Среднее содержание благородных и редких металлов в шлаке отражательной плавки

Таблица 5.12

Среднее содержание благородных и редких металлов в шлаке кислородно-факельной плавки

178

Окончание табл. 5.12

В исходном шлаке МПЗ, в шлаке отражательной плавки или шлаке КФП в значительных количествах присутствуют мелкие капли задержанного штейна и вторичные сульфидные включения. Последние образуются в результате выделения растворенных сульфидов из шлака при его кристаллизации. Во время расплавления шихты ОП и штейно-шлакообразования состав сульфидной фазы меняется от пирротин-халькопиритного и халькопирит-борнитового до халькозинборнитового и халькозинового.

Шлаки плавильной печи Ванюкова

По данным химического анализа, в изучаемой пробе шлака ПЖВ содержится, %: Cl – 0,0311; Na – 2,7; Mg – 0,888; Al – 3,78; Si – 19; S – 0,9443; K – 2,92; Ca – 1,91; Ti – 0,283; Cr – 0,013; Mn – 0,17; Fe – 61,2; Co – 0,138; Cu – 1,47; Zn – 2,71; As – 0,035; Rb – 0,0184; Sr – 0,0219; Y – 0,0078; Zr – 0,396; Mo – 0,455; Sb – 0,111; Ba – 0,182; Ir – 0,0127; Pb – 0,602; Ac – 0,0352; U – 0,0023.

В результате плавки в жидкой ванне в штейновой фазе образуются сульфиды основных цветных металлов, частично из-за параметров процесса плавки цветные металлы переходят в шлаковую фазу. Среднее содержание благородных и редких металлов в шлаке ПЖВ Ванюкова приведено в табл. 5.13, а их содержание с индексом Кларка – в табл. 5.14.

179