Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Физико-химические закономерности автоклавного выщелачивания сульфидного цинкового концентрата в присутствии лигносульфоната

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-5-13-24

Полный текст:

Аннотация

Изучены физико-химические закономерности автоклавного окислительного сернокислотного выщелачивания сульфидного цинкового концентрата. Установлено влияние концентрации лигносульфоната (СЛСН = 0,2÷0,8 г/дм3), продолжительности выщелачивания (τ = 20÷120 мин), температуры (Т = 393÷423 К) и парциального давления кислорода (РО2= 0,3÷0,7 МПа) на степень извлечения цинка и железа в раствор, а также на гранулометрический состав кеков. Показано, что введение ЛСН позволяет интенсифицировать процессы извлечения цинка и железа. За 120 мин выщелачивания при СЛСН = 0,6÷0,8 г/дм3 максимальное извлечение цинка составляет 89 %, железа – 37 %. Частный порядок реакции по лигносульфонату для сфалерита
равен 0,3, для сульфидов железа – 0,9. Выявлено неоднозначное влияние повышения температуры на исследуемый процесс. Увеличение температуры с 413 до 423 К приводит к снижению извлечения цинка на 3–4 % вследствие формирования серосульфидных агрегатов крупностью более 150 мкм. Рассчитаны величины кажущейся энергии активации (Еа) выщелачивания сфалерита и сульфидов железа в присутствии лигносульфоната – соответственно 30 и 45 кДж/моль. Обнаружено, что увеличение парциального давления кислорода с 0,3 до 0,5 МПа оказывает положительное влияние на выщелачивание и позволяет повысить извлечение в раствор цинка (на 22 %) и железа (на 27 %). Однако при повышении парциального давления кислорода до 0,7 МПа в присутствии ЛСН после 40 мин ведения процесса отмечалось снижение скорости выщелачивания сульфида цинка, что могло быть связано с деструкцией лигносульфоната. Выявлено, что величины частных порядков реакций выщелачивания по кислороду составляют 1,2 для сфалерита и 2,5 для сульфидов железа.

Об авторах

Э. Б. Колмачихина
Уральский федеральный университет (УрФУ) им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Канд. техн. наук, вед. инженер кафедры металлургии цветных металлов

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19



Т. Н. Луговицкая
Уральский федеральный университет (УрФУ) им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Канд. техн. наук, доцент-исследователь кафедры металлургии цветных металлов

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19



М. А. Третьяк
Уральский федеральный университет (УрФУ) им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Аспирант кафедры металлургии цветных металлов

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19



К. Д. Наумов
Уральский федеральный университет (УрФУ) им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Канд. техн. наук, инженер кафедры металлургии цветных металлов

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19



Список литературы

1. Wood J., Wilson D., Hughes S. A new era in smelting sustainability — intensification of the Outotec® Ausmelt top submerged lance (TSL) process for zinc production. Miner., Met., Mater. Ser. 2020. P. 63—73. DOI: 10.1007/978-3-030-37070-1_6.

2. Садыков С.Б. Автоклавная переработка низкосортных цинковых концентратов. Екатеринбург: УрО РАН, 2006.

3. Набойченко С.С., Болатбаев К.Н. Закономерности гидрохимического окисления сульфидных минералов в сернокислых средах (> 380 К). Комплекс. использ. минер. сырья. 2005. No. 1. С. 46—52.

4. Jan R.J., Hepworth M.T., Fox V.G. A kinetic study on the pressure leaching of sphalerite. Metall. Trans. B. 1976. No. 7. P. 353—361. DOI: 10.1007/BF02652705.

5. Halfyard J.E., Hawboldt K. Separation of elemental sulfur from hydrometallurgical residue: A review. Hydrometallurgy. 2011. Vol. 109. No. 1—2. P. 80—89. DOI: 10.1016/j.hydromet.2011.05.012.

6. Owusu G., Peters E., Dreisinger D.B. Surface tensions and contact angles due to lignin sulphonates in the system: Liquid sulphur, aqueous zinc sulphate and zinc sulphide. Canad. J. Chem. Eng. 1992. Vol. 70. No. 1. P. 173—180. DOI: 10.1002/cjce.5450700125.

7. Owusu G., Dreisinger D. B., Peters E. Effect of surfactants on zinc and iron dissolution rates during oxidative leaching of sphalerite. Hydrometallurgy. 1995. Vol. 38. No. 3. P. 315—324. DOI: 10.1016/0304-386X(94)00061-7.

8. Suárez-Gómez S.L., Sánchez M.L., Blanco F., Ayala J., de Cos Juez F.J. Successful sulfur recovery in low sulfurate compounds obtained fromthe zinc industry: Evaporation-condensation method. J. Hazard. Mater. 2017. Vol. 336. P. 168—173. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.04.051.

9. Jorjani E., Ghahreman A. Challenges with elemental sulfur removal during the leaching of copper and zinc sulfides, and from the residues: A review. Hydrometallurgy. 2017. Vol. 171. P. 333—343. DOI: 10.1016/j.hydromet.2017.06.011.

10. Rutledge J., Anderson C.G. Tannins in mineral processing and extractive metallurgy. Metals. 2015. No. 5. P. 1520— 1542. DOI: 10.3390/met5031520.

11. Dreisinger D., Zheng Z., Hannigan N.J. The use of OrthoPhenylene-Diamine (OPD) as a surfactant in the pressure oxidation of pyritic gold ores and concentrates. Proc. TMS Fall Extract. Process. Conf. 2003. Vol. 1. P. 603—615.

12. Шнеерсон Я.М., Онацкая А.А., Краснов А.Л. Применение поверхностно-активных веществ при автоклавном выщелачивании пирротиновых концентратов. Цветные металлы. 1982. No. 9. С. 26—30.

13. Tong L., Dreisinger D. The adsorption of sulfur dispersing agents on sulfur and nickel sulfide concentrate surfaces. Miner. Eng. 2009. Vol. 22. No. 5. P. 445—450.

14. Owusu G., Dreisinger D.B., Peters E. Interfacial effects of surface-active agents under zinc pressure leach conditions. Metall. Mater. Trans. B. 1995. Vol. 26. P. 5—12. DOI: 10.1007/BF02648972.

15. Набойченко С.С., Ни Л.П., Шнеерсон Я.М., Чугаев Л.В. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. Екатеринбург: УГТУ—УПИ, 2002.

16. Шпаер В.М., Калашникова М.И. Влияние серной кислоты на автоклавное выщелачивание низкосортных цинковых концентратов. Цветные металлы. 2010. No. 8. С. 23—27.

17. Sofekun G.O., Evoy E., Lesage K.L., Chou N., Marriott R.A. The rheology of liquid elemental sulfur across the λ-transition. J. Rheol. 2018. No. 62. P. 469—476. DOI: 10.1122/1.5001523.

18. Steudel R. Liquid sulfur. In: Elemental sulfur and sulfur-rich compounds I (Top. Current Chem. Vol. 230). Chapter 2. Berlin: Springer, 2003. P. 81—116. DOI: 10.1007/b12111.

19. Тимрот Д.Л., Трактуева С.А., Алексеев Б.А. Поверхностное натяжение жидкой серы. Теплофизика высоких температур. 1983. Т. 21. No. 5. С. 884—889.

20. Crundwell F.K. Analysis of the activation energy of dissolution of the iron-containing zinc sulfide (sphalerite). J. Phys. Chem. C. 2020. No. 124. P. 15347—15354. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106702.

21. Zhukov V.V., Laari A., Lampinen M., Koiranen T. A mechanistic kinetic model for direct pressure leaching of iron containing sphalerite concentrate. Chem. Eng. Res. Design. 2017. Vol. 118. P. 131—141. DOI: 10.1016/j.cherd.2016.12.004.

22. Xie K., Yang X., Wang J., Yan J., Shen Q. Kinetic study on pressure leaching of high iron sphalerite concentrate. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2007. Vol. 17. No. 1. P. 187—194. DOI: 10.1016/S1003-6326(07)60070-3.

23. Bailey L.K., Peters E. Decomposition of pyrite in acids by pressure leaching and anodization: the case for an electrochemical mechanism. Canad. Metall. Quart. 1976. Vol. 15. No. 4. P. 333—344. DOI: 10.1179/000844376795050462.

24. Long H., Dixon D.G. Pressure oxidation of pyrite in sulfuric acid media: A kinetic study. Hydrometallurgy. 2004. Vol. 73. No. 3—4. P. 335—349. DOI: 10.1016/j.hydromet.2003.07.010.

25. Lowson R.T. Aqueous oxidation of pyrite by molecular oxygen. Chem. Rev. 1982. Vol. 82. No. 5. P. 461—497. DOI: 10.1021/cr00051a001.


Для цитирования:


Колмачихина Э.Б., Луговицкая Т.Н., Третьяк М.А., Наумов К.Д. Физико-химические закономерности автоклавного выщелачивания сульфидного цинкового концентрата в присутствии лигносульфоната. Известия вузов. Цветная металлургия. 2021;27(5):13-24. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-5-13-24

For citation:


Kolmachikhina E.B., Lugovitskaya T.N., Tret’yak M.A., Naumov K.D. Physical and chemical regularities of zinc sulfide concentrate pressure leaching in the presence of lignosulfonate. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy). 2021;27(5):13-24. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-5-13-24

Просмотров: 28


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)