Максим Алексеевич Третьяк – к.т.н., мл. науч. сотрудник научной лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Maksim A. Tretiak – Cand. Sci. (Eng.), Junior Researcher,Scientific laboratory of advanced technologies for complex processing of mineral and man-made raw materials of nonferrous and ferrous metals
19 Mira Str., Еkaterinburg 620002
Кирилл Ахтямович Каримов – к.т.н., ст. науч. сотрудник научной лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Kirill A. Karimov – Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher,Scientific laboratory of advanced technologies for complex processing of mineral and man-made raw materials of nonferrous and ferrous metals
19 Mira Str., Еkaterinburg 620002
Ульяна Рамильевна Шарипова – магистрант УрФУ,инженер-исследователь научной лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Ulyana R. Sharipova – Master’s Student, Research Engineer, Scientific laboratory of advanced technologies for complex processing of mineral and man-made raw materials of nonferrous and ferrous metals
19 Mira Str., Еkaterinburg 620002
Алексей Владимирович Крицкий – к.т.н., науч. сотрудник научной лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Aleksey V. Kritsky – Cand. Sci. (Eng.) Researcher, Scientific laboratory of advanced technologies for complex processing of mineral and man-made raw materials of non-ferrous and ferrous metals
19 Mira Str., Еkaterinburg 620002
Денис Александрович Рогожников – д.т.н., зав. лабораторией перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Denis A. Rogozhnikov – Dr. Sci. (Eng.), Head of the Scientific laboratory of perspective technologies for complex processing of mineral and man-made raw materials of non-ferrous and ferrous metals
19 Mira Str., Еkaterinburg 620002
В работе представлены результаты исследования процессов окислительного выщелачивания халькопирита (CuFeS2) и пирита (FeS2) в серно-кислой среде при низких температурах с добавлением ионов меди (Cu2+) и железа (Fe3+). Методом ортогонального планирования эксперимента установлены оптимальные условия процесса, обеспечивающие максимальную степень деструкции сульфидной матрицы и извлечение ценных металлов. Эксперименты проводились при постоянной температуре 100 °C. Исследовались следующие параметры: парциальное давление кислорода (0,2–0,75 МПа), концентрации серной кислоты (10–50 г/дм3), ионов Fe3+ (2–10 г/дм3) и Cu2+ (1–3 г/дм3), а также продолжительность процесса (60–240 мин). Состав исходных минералов и продуктов выщелачивания анализировали методами рентгеноспектрального флуоресцентного анализа, рентгенофазового анализа и атомно-абсорбционной спектрометрии. Установлено, что максимальное извлечение меди из халькопирита (55 %) достигается при следующих условиях: парциальном давлении O2 – 0,25 МПа, исходных концентрациях H2SO4 – 50 г/дм3, Cu2+ – 1 г/дм3, Fe3+ – 2,5 г/дм3, продолжительности процесса – 240 мин. Максимальная степень окисления пирита составила 56 % при парциальном давлении кислорода 0,75 МПа, исходных концентрацииях H2SО4 – 50 г/дм3, Cu2+ – 2 г/дм3 и Fe3+ – 10 г/дм3. Установлено, что продолжительность и давление кислорода оказывают наиболее значимое влияние на степень разложения халькопирита и пирита (p < 0,05). Выявлены особенности взаимодействия ионов Fe3+ и Cu2+: избыток Fe3+ (>10 г/дм3) приводит к гидролизу и снижению эффективности выщелачивания халькопирита, тогда как Cu2+ способствует частичному образованию вторичных сульфидов меди. Выведены уравнения регрессии (R2 = 0,98 для халькопирита и R2 = 0,96 для пирита), адекватно описывающие процесс.
This study presents the results of oxidative leaching of chalcopyrite (CuFeS2) and pyrite (FeS2) in a sulfuric acid medium at low temperature in the presence of copper (Cu2+) and iron (Fe3+) ions. Using orthogonal experimental design, the optimal conditions were identified to maximize sulfide matrix decomposition and valuable metal recovery. Experiments were conducted at a constant temperature of 100 °C. The parameters investigated included partial oxygen pressure (0.2–0.75 MPa), concentrations of sulfuric acid (10–50 g/dm3), Fe3+ ions (2–10 g/dm3), Cu2+ ions (1–3 g/dm3), and leaching time (60–240 min). The composition of the feed minerals and leach products was analyzed by X-ray fluorescence (XRF) analysis, X-ray diffraction (XRD) analysis, and atomic absorption spectrometry (AAS). Maximum copper recovery from chalcopyrite (55 %) was achieved under the following conditions: O2 partial pressure of 0.25 MPa, initial concentrations of H2SO4 – 50 g/dm3, Cu2+ – 1 g/dm3, Fe3+ – 2.5 g/dm3, and leaching time – 240 min. The maximum degree of pyrite oxidation (56 %) was obtained at an O2 partial pressure of 0.75 MPa, initial concentrations of H2SO4 – 50 g/dm3, Cu2+ – 2 g/dm3, and Fe3+ – 10 g/dm3. The results showed that leaching time and oxygen pressure have the greatest effect on chalcopyrite and pyrite decomposition (p < 0.05). The interaction between Fe3+ and Cu2+ ions was also established: excess Fe3+ (>10 g/dm3) leads to hydrolysis and decreases chalcopyrite leaching efficiency, whereas Cu2+ promotes partial formation of secondary copper sulfides. Regression equations (R2 = 0.98 for chalcopyrite and R2 = 0.96 for pyrite) were derived, providing an adequate description of the process.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.