Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Гранулы были получены при соотношении Т : Ж = 3 : 1. В качестве связующего применяли 10%-й раствор H 2 SO 4 . Диаметр гранул для испытаний составил 0,8-1 см. Хвосты содержали, %: Ni 0,17, Cu 0,07, Co 0,01. Перколяционное выщелачивание вели 1%-й серной кислотой в колонках диаметром 45 мм и высотой 0,2 м в течение 110 сут. Предварительно проводили влагонасыщение гранул водой. Загрузка гранул составляла 150 г. Пауза между орошениями составляла 2-3 сут, объем подаваемой кислоты — 25 мл. Динамика выщелачивания металлов в эксперименте свидетельствует, что процесс протекает достаточно интенсивно. Концентрации никеля в растворе стабильны и находятся в диапазоне 0,1-0,35 г/л. Эти показатели приемлемы для промышленной реализации метода при условии оборота растворов. С учетом растворения части силикатных минералов концентрации железа достигают 0,9 г/л. Таким образом, необходима проработка технических решений селективного удаления железа из продуктивных растворов. Обращают на себя внимание относительно высокие концентрации меди. Показатели для кобальта также достаточно стабильны. Кинетика выщелачивания металлов из гранулированных хвостов обогащения медно-никелевых руд показывает, что наиболее интенсивно, как и следовало ожидать, выщелачивается никель. За 110 сут в раствор перешло около 60 % содержащегося в гранулах металла. Более низкие показатели для меди (44 %) объясняются тем, что металл присутствует в составе халькопирита. Относительно низкие показатели для кобальта (41 %) связаны, вероятно, с нахождением части металла в виде изоморфной примеси в магнетите. Третьим шагом на пути решения проблемы складирования и хранения хвостов может стать использование их в качестве геохимического барьера. Формирование искусственных геохимических барьеров позволит эффективно защищать поверхностные и подземные воды от загрязняющих веществ, попадающих в результате сброса сточных вод предприятий горнодобывающей промышленности, растворения горных пород отвалов, хвостохранилищ и т. д. [5]. В качестве материалов для создания геохимических барьеров можно использовать: отходы горнопромышленного комплекса (вскрышные породы, хвосты обогащения); искусственные смеси или модифицированные различным образом минералы; продукты глубокой химико-металлургической переработки руд и концентратов [ 6 ]. Хвосты обогащения медно-никелевых руд комбината «Печенганикель» состоят из серпентина (60 %) и магнетита (13 %). Материал предварительно измельчали до крупности -0,063 мм. Гранулирование проводили методом окатывания с использованием лигносульфоната. Полученные гранулы обжигали в течение 2 ч при температурах 650 и 700 °С. Для проведения экспериментов в динамических условиях гранулы массой 150 г помещали в колонки высотой 0,2 м и увлажняли сульфатным раствором, содержащим 0,1 г/л Ni2+, 0,05 г/л Cu2+и 0,1 г/л Fe2+. Данные концентрации металлов были выбраны для ускорения времени экспериментов и диагностирования новообразованных фаз. Величины рН модельного раствора составляли 3,84. Эксперименты продолжали в течение 300 сут. Суточный расход раствора составлял 75 мл. Периодичность подачи исходного раствора осуществляли через каждые 2 ч в течение 8 ч, объем исходного раствора — 15 мл. По истечении 300 сут эксперимента на хвостах обогащения, обожженных при температурах 650 и 700 °С, извлечено: железа 55 и 61 %, меди 46 и 60 %, никеля 21 и 35 %. Осаждение меди, никеля и железа происходит в результате действия одновременно протекающих реакций. На дифрактограммах минеральных фаз хвостов обогащения, обожженных при температурах 650 и 700 °С, после взаимодействия с сульфатными растворами металлов фиксируются рефлексы новообразованного серпентина. Это объясняется тем, что при взаимодействии ионов металлов с метастабильной фазой образуются силикатные соединения, близкие по структуре к серпентину. Дополнительными центрами сорбции выступают соосажденные гидроксиды железа и гидратированная поверхность гематита. Применение геохимических барьеров на основе хвостов обогащения медно-никелевых руд Печенгского рудного поля позволяет значительно увеличить содержание полезных компонентов по сравнению с исходными значениями. По истечении 300 сут эксперимента средние содержания металлов в хвостах обогащения, обожженных при температурах 650 и 700 °С, составляют: железа 20 и 21 %, никеля 0,4 и 0.7 %, меди 0,35 и 0,5 % соответственно. Среднее содержание магния уменьшилось по сравнению с исходным значением (17 %) до 7,5 и 7,3 % в хвостах обогащения, обожженных при температурах 650 и 700 °С [7]. При моделировании возможности добавления вещества барьеров использовали шахтные воды рудника «Северный» Кольской ГМК. Вода содержала, мг/л: никеля— 0,808, меди— 0,078, железа— 1,215, уровень рН — 9.6. При соотношениях смеси реагент : раствор 5 г/л остаточные концентрации металлов в растворе не превышают ПДК для рыбохозяйственных водоемов (ПДКрбх, мг/л: Cu — 0,001, Ni — 0,01, Fe — 0,1). Продолжительность взаимодействия 3 ч. Степень очистки шахтных вод от металлов превышает 99 %. Полученные средние содержания ценных компонентов в материале геохимического барьера сопоставимы с содержаниями металлов в перерабатываемой руде на ОФ № 1Кольской ГМК (г. Заполярный). Таким образом, может быть перспективным доизвлечение металлов уже из самих фильтрующих систем, после выработки емкости сорбента. В настоящее время отечественными и зарубежными исследователями разработаны экономически выгодные и эффективные гидрометаллургические методы переработки некондиционных медно­ никелевых руд. С другой стороны, использование барьеров позволяет эффективно очищать сточные воды от ионов меди, никеля и железа до ПДКрбх. Литература 1. Кадастр отходов горно-металлургического производства Мурманской области (по состоянию на 01.01.99 г.) /составители: Козырев А. А., Калашник А. И., Вишняков И. А. и др. Мурманск; Апатиты, 1999. 96 с. 823