Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Проведенные исследования подтвердили эффективность технологии кучного биовыщелачивания с предварительным гранулированием для извлечения цветных металлов из лежалых хвостов обогащения медно-никелевых руд. Гранулирование с использованием комбинации серной кислоты и ПВА позволило получать прочные гранулы (до 7,23 МПа), однако введение ПВА несколько снижало извлечение металлов в раствор. Применение только серной кислоты обеспечивало максимальные концентрации в растворе (Ni — 19,9 мг/л, Cu — 7,43 мг/л, Co — 0,98 мг/л), но снижало прочность гранул. Ключевым фактором эффективности является измельчение хвостов до класса -71 мкм, что повышает как прочность гранул, так и доступность металлов для выщелачивания. Для извлечения меди из продуктивного раствора могут быть использованы методы цементации и гальванокоагуляции. Цементация особенно эффективна для небольших производственных объемов (до 5 тысяч тонн в год) и при низкой концентрации ионов меди в растворе (менее 200 мг/л), когда использование экстракционных методов очистки растворов становится экономически невыгодным. Процесс извлечения меди путем цементации был тщательно изучен Б. Д. Халезовым, который разработал оптимальные режимы и аппаратные решения для этой технологии [4]. В практической реализации цементации часто используют железный лом, обезжиренную консервную жесть, жестяную обрезь, а также губчатое железо. После извлечения меди из раствора, как правило, остается значительное количество железа, которое необходимо удалить перед дальнейшей обработкой раствора для извлечения никеля. Одним из эффективных способов осаждения железа является барботирование кислородом, что позволяет перевести железо в трехвалентную форму, после чего добавлением негашеной извести или других подщелачивающих агентов можно вызвать осаждение железа в виде железо - гипсового кека. Этот кек может быть использован в производстве строительных материалов, что способствует минимизации отходов и добавленной стоимости процесса. Для получения товарного никелевого продукта, такого как гидроксид никеля, в раствор добавляют негашеную известь или брусит, что приводит к осаждению гидроксида никеля при pH = 6,7. Получение гидроксида никеля является важным этапом в переработке растворов, поскольку позволяет получить продукт, пригодный для дальнейшего использования в промышленности. Проведенные исследования сернокислотного реакторного выщелачивания медно-никелевых хвостов выявили принципиальное различие в составе кристаллических продуктов в зависимости от степени измельчения исходного материала. Для неизмельченных хвостов (класс крупности -250 + 100 мкм) характерно преимущественное образование кристаллогидратов сульфата железа (FeSO4 х 7ШѲ — мелантерит, FeSO4 х 4ШѲ — роценит) (рис. 2, а), тогда как при переработке измельченного материала (класс -71 мкм) доминирует кристаллизация сульфатов магния (MgSO4 х 4 H 2 O — старкеит, MgSO4 * 4 H 2 O — пентагидрит) (рис. 2, б). Эта особенность может быть объяснена с позиции минералогических характеристик сырья. В неизмельченных хвостах железо преимущественно ассоциировано с относительно легко выщелачиваемыми фазами (сульфиды, оксиды, гидроксиды), расположенными на поверхности частиц или в трещиноватых зонах. Кислотное выщелачивание таких форм происходит быстро и селективно. Магний в исходном материале, вероятно, включен в структуру более устойчивых силикатных минералов (оливинов, пироксенов), требующих механического разрушения кристаллической решетки для перехода в раствор. Уменьшение размера частиц до -71 мкм приводит к увеличению удельной поверхности, обнажению ранее недоступных минеральных фаз, интенсификации диффузионных процессов. Для силикатов, содержащих магний, это критически важно — их растворение требует не только кислотного воздействия, но и разрушения Si-O связей, что становится возможным только при достаточной степени дисперсности. Кристаллы сульфата железа, получаемые из лежалых хвостов обогащения, представляют значительный интерес для различных отраслей промышленности. Наиболее широкое применение Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 276-281. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 276-281. © Горячев А. А., Дубровина В. Н., Невзорова Ю. В., Макаров Д. В., Компанченко А. А., 2025 279