Intensification of sulfuric acid leaching of copper from sulfide concentrates with the use of ozone and iron ions

Abstract

Исследования выполнены с целью установления закономерностей сернокислотного растворения сульфидов металлов с участием экологически безопасных окислителей -озона и ионов Fe(III), определения параметров и режимов интенсификации извлечения металлов в раствор, уменьшения расхода окислителей и направлены на разработку наименее экологически напряженных, рентабельных способов извлечения цветных металлов из сульфидных руд, продуктов обогащения и техногенных отходов. Объектами изучения были сульфидный медный концентрат флотационного обогащения руды Удоканского месторождения крупностью 90 % -0,074 мм с содержанием меди 24,5 % и озон концентрацией 80-180 мг/л в газовой смеси с кислородом (ОКС), подающийся в реактор со скоростью 1-5 мл/с. Закономерности изучены в диапазоне концентраций серной кислоты 20-100 г/л и ионов Fe(III) 7,8-29,2 г/л при температуре 18-60 °С в реакторах с перемешиванием и соотношении Т : Ж = 1,1÷1,5. Установлено, что использование ионов Fe(III) и озона позволяет значительно интенсифицировать излечение меди из сульфидов в раствор серной кислоты. Извлечение меди из сульфидов повышается пропорционально увеличению содержания Fe(III) с 7,8 до 29,25 г/л -в 2,4 раза. Озон эффективно окисляет Fe(II) и регенерирует ионы Fe(III). При повышении температуры и концентрации железа расход озона на окисление возрастает: на 1 моль Fe расходуется 0,22 моль О 3 , что больше теоретического значения 0,17. Повышение скорости извлечения меди из сульфидов с использованием озона достигается при увеличении температуры с 20 до 50 °С (в 1,4 раза), концентрации озона с 85 до 180 мг/л (в 3 раза), скорости подачи ОКС с 1 до 5 мл/с (в 2,7 раза при 20 °С, в 3,9 раза при 50 °С), добавлении ионов Fe(III) (в ~1,5 раза при 50 °С, [Fe(III)] = 10 г/л). Наибольшую окислительную активность в растворе серной кислоты обеспечивают продукты разложения озона при температуре 50 °С, когда его растворимость снижается. Коэффициент использования озона и его удельный расход на извлеченную медь снижаются при увеличении скорости подачи ОКС с 1 до 5 мл/с (при 20 °С в 1,42 раза, при 50 °С в 1,16 раза) и повышаются при росте температуры и концентрации ионов Fe(III) вследствие быстрого разложения озона и его непроизводительного использования на окисление железа.Ключевые слова: сульфиды, медь, озон, озонокислородная смесь, ионы железа (III), серная кислота, окисление, растворение, извлечение металлов в раствор.Крылова Л.Н. -канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник кафедры «Обогащение и переработка полезных ископаемых и техногенного сырья» НИТУ МИСиС (119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4