Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 2.

Горячев А. А. и др. Переработка руды месторождения Нюд II методом низкотемпературного обжига. Введение Рост потребления цветных металлов обусловлен их востребованностью в базовых отраслях промышленности. Медь в чистом виде широко используется в электротехнике при производстве силовых кабелей; она является важным компонентом генераторов, трансформаторов, двигателей и систем возобновляемой энергетики. Этот металл применяется для изготовления систем связи, мобильных телефонов и персональных компьютеров, а также в строительной отрасли в ходе создания санитарно-технических систем ( Кондратьев и др., 2019). Основная часть вырабатываемого никеля расходуется на производство жаропрочных, конструкционных, инструментальных и нержавеющих сталей, где никель применяется в качестве легирующего элемента; до 20 % никеля используется в производстве сплавов и суперсплавов совместно с железом, хромом, медью, цинком и другими металлами (Игревская, 2005). Значительную роль медь и никель играют в транспортной промышленности. Вследствие увеличения производства электротранспорта спрос на эти металлы существенно возрос. В 2022 г. отмечен значительный рост цен на медь и никель, так как их рыночные запасы находятся на многолетних минимумах. Кроме того, влияние на рост цен оказала геополитическая обстановка. Авторы работы (Henckens et al., 2020) отмечают тенденцию роста производства меди и никеля и прогнозируют рост объема их производства более чем в 12 раз к 2100 г. В Российской Федерации активно разрабатываются сульфидные медно-никелевые месторождения, на долю которых приходится около 37 % мировых запасов никеля. Характерной особенностью сульфидных месторождений является относительно выдержанный минеральный состав руд. Главными рудными минералами являются пирротин, пентландит, халькопирит и магнетит. Среди второстепенных минералов характерны пирит, кубанит, миллерит, валлериит, минералы группы платины. Руды содержат никель, медь, кобальт, платиноиды, а также селен и теллур, золото, серебро и серу. Месторождения сульфидных руд являются ведущими в запасах и добыче никеля в России. С Мурманской областью связаны значительные запасы медно-никелевого сырья природного и техногенного происхождения. В проведенных ранее исследованиях по обогащению руд большое внимание уделяется залежам массива Нюд, а именно месторождениям Нюд II и Терраса. Содержание никеля и меди в образцах руды ниже бортового, составляющего для никеля 0,55 % (Терновой и др., 2009). В этом случае эффективность традиционных способов обогащения существенно снижается. Для руд данных месторождений предложены схемы обогащения на основе кучного выщелачивания с применением растворов серной кислоты, а также бактериальных культур (Фокина и др., 2018; Masloboev et al., 2018). Проведенные исследования указали на перспективность вовлечения забалансовых руд данных месторождений в переработку при создании альтернативных технологий обогащения. По этой причине для переработки руды выбран химический метод обогащения с использованием сульфата аммония, что обусловлено его высокой реакционной способностью и наличием в исходной руде сульфидов цветных металлов, механизм взаимодействия которых с сульфатом аммония был описан нами в предыдущих работах (Горячев и др., 2022). Технология низкотемпературного обжига сульфидного сырья с сульфатом аммония успешно применялась в мировой практике для различных видов сырья (Ju et al., 2023), например латеритных и сульфидных никелевых руд (Li et al., 2018; Cui et al., 2020), бокситовых (Xu et al., 2022), окисленных цинковых (Sun et al., 2015), марганцевых руд (Deng et al., 2018) и др. Технология апробирована ранее для руды отвала Аллареченского месторождения (Горячев и др., 2020) и чернового медно-никелевого концентрата, полученного из руды месторождения Заполярное Печенгского рудного поля (Goryachev et al., 2021). Материалы и методы Отбор проб руды месторождения Нюд II выполнен в летний период 2021 г. (рис. 1); руда взята с бортов карьера; среднее содержание Ni составляет 0,45 %, Cu - 0,39 %. Основными рудными минералами являются пирротин, пентландит, халькопирит, магнетит. В ходе лабораторных исследований сульфидное сырье перемешивали с сульфатом аммония квалификации "химически чистый" (ГОСТ 3769-78) и измельчали полученную смесь в шаровой мельнице BMU-100 (HT Machinery Co. Ltd., КНР). После этого смесь обжигали в муфельной печи СНОЛ 3/11 (ООО "НПФ Термикс", Россия), варьируя температуру (300-500 °С) и продолжительность обжига (60-340 мин) в статической атмосфере воздуха. После обжига смесь охлаждали на открытом воздухе при температуре ~ 20 °С в течение 60 мин. Затем обожженную смесь выщелачивали в подогретой до ~ 80 °С дистиллированной воде в течение 40 мин при постоянном перемешивании интенсивностью 230 мин-1, используя верхнеприводную мешалку MV-6 (ООО "НВ-ЛАБ", Россия). Для диагностики минерального состава экспериментальных проб был применен метод порошковой рентгеновской дифракции (СиКа-излучение, длина волны 0,154184 А) на приборе ДРОН-2.0 (АО "ИЦ Буревестник", Россия). Расшифровка дифрактограмм выполнена с использованием эталонов сравнения картотеки рентгеновских данных JCPDS или ASTM. Определение морфологии и состава частиц руды произведено с помощью сканирующего цифрового электронного микроскопа с программным обеспечением 138