Исследование и разработка способов получения меди из концентрата месторождения Эрдэнэт

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Страниц:
159


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Актуальность работы

В настоящее время на территории Монголии нет металлургического передела медного концентрата. Горно-обогатительный комбинат Эрдэнэт, имеющий одно из самых больших месторождений меди и молибдена в Азии, выпускает медный концентрат, который отправляется в Китай для дальнейшего получения катодной меди. В тоже время медная промышленность может стать одной из основных в экономике развивающейся страны. В условиях глобализации мировой экономики предприятие сталкивается с проблемой конкурентоспособности своей продукции, её адаптации к новым условиям, и требованиям. Кроме того, ухудшение качества концентрата и большие транспортные расходы при транспортировке в Китай, вызывают необходимость строительства завода по производству меди в составе СП & laquo-Эрдэнэт»- по следующим причинам:

— создание собственного производства меди значительно укрепляет позиции предприятия на рынке, обеспечивая выход из-под возрастающего экономического давления мировых компаний, закупающих концентраты СП & laquo-Эрдэнэт»--

— создание металлургического производства увеличивает на 35−50% объем балансовых запасов сырьевой базы СП & laquo-Эрдэнэт»- за счет расширения объема добычи и переработки руд месторождения Эрдэнэтийн-Овоо, что позволяет продлить срок функционирования градообразующего предприятия.

Из изложенного следует, что создание медеплавильного завода является мощным фактором долговременной стабильной деятельности СП & laquo-Эрдэнэт»-, улучшающим экономические показатели работы предприятия.

Разработанные для комбината ранее пирометаллургические технологические схемы переработки концентратов имеют ряд существенных недостатков, так как не обеспечивают достаточной комплексности переработки исходного сырья и ведут к загрязнению окружающей среды в результате выбросов сернистого газа в атмосферу.

Более перспективны комбинированные и гидрометаллургические технологии, основанные на переводе сульфидной серы в сульфатную форму, а меди — в раствор. Однако применительно к эрдэнэтскому сырью они мало изучены. Поэтому данное исследование и разработка способов получения меди из концентрата месторождения Эрдэнэт является актуальной.

Цель работы

Разработать экологически чистый комбинированный способ переработки эрдэнэтского сульфидного медного, обеспечивающий извлечение меди в раствор не менее 95%.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: уточнить химический, минералогический и гранулометрический составы эрдэнетского медного концентрата. опробовать имеющиеся способы интенсификации сернокислотного выщелачивания концентрата (механоактивацию, применение различных окислителей: кислорода, озона, пероксида водорода). опробовать комбинированные способы переработки концентрата, включающие сульфатизацию, обжиг с NaOH или с NaCl и последующее выщелачивание меди растворами серной кислоты. предложить наиболее приемлемую в экологическом, технологическом и экономическом отношениях технологию переработки концентрата. найти оптимальные режимы экстракции, реэкстракции и электроэкстракции

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовали методики исследования взаимодействий в системе твёрдое тело — жидкость, жидкость — жидкость, химические методы анализа, рН- метрик), гранулометрию, рентгенофазовый, рентгеноспектральный и атомно-адсорбционный анализы.

Научная новизна

1. Обнаружено необычное свойство эрдэнэтского концентрата, заключающееся в том, что в процессе механоактивации он практически не изменяет реакционную способность в результате протекания механохимических превращений в твёрдой фазе с образованием менее химически активных минералов, что приводит к снижению извлечения меди в раствор.

2. Экспериментально установлена взаимосвязь между степенью извлечения меди при выщелачивании огарка серной кислотой и температурой обжига концентрата в присутствии NaCl, проявляющаяся в повышении извлечения меди после обжига при температуре 450−500 & deg-С, что обусловлено образованием водорастворимых соединений меди (СиСЬ) в процессе обжига за счет протекания твердофазных электрохимических реакций.

Практическая значимость работы

1. Предложена комбинированная технологическая схема переработки сульфидного медного концентрата месторождения Эрдэнэт, включающая обжиг концентрата с NaCl, двухстадийное выщелачивание огарка серной кислотой, эктракцию-реэкстракцию меди с последующей электроэкстракцией, что позволяет достичь извлечение меди 95%, при этом получена катодная медь с чистотой 99,9% меди, что соответствует ГОСТ 859–2001.

2. На основании установленных зависимостей оптимизированы. режимы основных переделов: обжига концентрата с хлоридом натрия, выщелачивания продукта обжига сернокислым водным раствором, экстракции и электроэкстракции с получением катодной меди.

3. Разработанная технология прошла опытно-промышленную проверку на СП & quot-Эрдэнэт"-, результаты которой подтвердили показатели, достигнутые при лабораторных исследованиях.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на: 59-ой и 62-ой Научных конференциях студентов МИСиС. Москва, 2004 и 2007 г., Научной сессии МИФИ-2007. Физическая химия растворов. Москва, январь 2007 г.

Публикации. По результатам работы опубликованы 2 статьи в периодической печати и 3 тезиса докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и 3 приложений. Диссертация имеет объем 158 страниц, включая 30 таблиц и 25 рисунков, список использованных источников из 74 наименований.

Выводы

Наибольшее влияние оказывает скорость перемешивания (Ь3 — 0,0755) — затем продолжительность выщелачивания (Ь2 — 0,0638) и наконец, концентрация серной кислоты (6/= 0,0288).

Анализ факторных взаимодействий показал, что взаимодействие концентрации серной кислоты и продолжительности выщелачивания повышает извлечение меди в раствор {Ь]2 — 0,0043), увеличивая ее на 0,0043% при изменении значений факторов: концентрации серной кислоты с 60 до 65 г/л, а продолжительности выщелачивания от 6 до 8 ч.

Для проверки значимости коэффициентов регрессии выполняем четыре параллельных опыта на основном уровне (табл. 4).

Статистическая обработка результатов.

Рассчитываем дисперсию параметра оптимизации и доверительный интервал для коэффициентов уравнения.

По параллельным опытам подсчитываем дисперсию параметра оптимизации и доверительный интервал для коэффициентов уравнения.

Дисперсию параметра оптимизации вычисляем по формуле: где т = 4 — число опытов на основном уровне-

Dn- значение D, получаемое в каждом из трех параллельных опытов-

D — среднее арифметическое значение D. Значение S2D = 11. 6−10"3

Доверительный интервал для коэффициентов регрессии определяем по формуле: где t- критерий Стьюдента- а — уровень значимости-

S2

S2bl = - - дисперсия, характеризующая погрешность в определении коэффициентов (S2D — дисперсия параметра оптимизации, N — число опытов матрицы планирования: N = 8).

Подставляя в эту формулу значение S^ =11.6 ¦ 10"3 и N = S, получаем: т

IЖ-ъу N

Доверительный интервал для коэффициентов регрессии

Ab, =±3. 18-Vl. 45−10"3 = ±0,121

3,18 (при а=0,05 и f = m-1 = 3)

Все абсолютные величины коэффициентов регрессии, кроме коэффициентов при XiX3 и Х2Х3 больше доверительного интервала, и поэтому они являются статистически значимыми. Окончательно уравнение регрессии имеет вид:

D= 0,6133+ 0,0288Х,+ 0,0638Х2+ 0,0755X3+0,0043XiX2+ 0,0215XiX2X3 Рассчитаем дисперсию адекватности модели (табл. 6):

ПоказатьСвернуть

Содержание

1. ОБЗОР ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ СПОСОБОВ РАЗЛОЖЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ.

1.1. Традиционные способы переработки.

1.1.1. Данные по растворению сульфидов меди.

1.1.2. Способы переработки богатых сульфидных материалов.

1.2. Активация процессов выщелачивания.

1.2.1. Измельчение.

1.2.2. Ультразвуковая обработка.

1.2.3. Термообработка. 1.2.4. Механическое активирование.

1.2.5. Химическое активирование.

1.3. Процессы экстракции в гидрометаллургии меди.

Задачи исследования.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Характеристика исходного материала.

2.2. Методика экспериментов.

2.2.1. Выщелачивание.

2.2.2. Обжиг.

2.2.3. Механоактивация.

2.2.4. Определение концентрации меди в растворе.

2.2.5. Титриометрический анализ на остаточную кислотность.

2.2.6. Экстракция и реэкстракция.

2.2.7. Электроэкстракция.

2.3. Прямое выщелачивание концентрата.

2.4. Интенсификациия выщелачивания.

2.4.1. Механоактивация.

2.4.2. Влияние кислорода на сернокислотное выщелачивание. концентрата.

2.4.3. Сернокислотное выщелачивание концентрата в. присутствии Н202.

2.5. Исследование комбинированных процессов.

2.5.1. Предварительный обжиг концентрата с последующим выщелачиванием.

2.5.2. Окислительный обжиг-измельчение-выщелачивание.

2.5.3. Механоактивация- обжиг-выщелачивание.

2.5.4. Двустадийное сернокислотное выщелачивание с предварительной механоактивацией.

2.6. Выщелачивание концентрата после сульфатизации (обжига с серной кислотой).

2.7. Обжиг концентрата с NaOH.

2.8. Обжиг концентрата с NaCl.

2.9. Двустадийное сернокислотное выщелачивание огарка после обжига концентрата с NaCl.

2. 10. Двустадийное сернокислотное выщелачивание огарка после обжига концентрата с NaCl и NaOH.

2. 11. Кинетика выщелачивания.

Обсуждение результатов и выводы.

3. ЭКСТРАКЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ МЕДИ.

3.1. Свойства экстрагента и механизм экстракции.

3.2. Ёмкость экстрагента по меди.

3.3. Влияние кислотности сернокислого медьсодержащего раствора на экстракцию меди.

3.4. Селективность экстрагента.

4. ЭЛЕКТРОЭКСТРАКЦИЯ.

5. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.

5.1. Режимы процессов.

5.2. Материальный баланс технологической схемы.

5.2.1. Материальный баланс процесса обжига.

5.2.2. Материальный баланс процесса выщелачивания.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Список литературы

1. Набойченко С. Гидрометаллургия меди. — М.: Металлургия, 1974.

2. Металлургия меди. Пер. с англ. под редакцией Л. М. Газарьян, О.Н.Т.И., 1937

3. Thomas G., Ingraham Т. R., MacDonald R. I. // Canad. Met. Quart., № 3, 1967.

4. Ткаченко О. Б., Цефт А. Л. Труды Института металлургии и обогащения А Н Каз. ССР. // Наука, Алмата, 1969.

5. Gzzedieluch Z., Lekki I. // Prace instyt. Hytnic, № 3, 1968.

6. Rygaert J., SaelemaekerJ., Van Tiggelen A. // Bull. Soc. Chim. Beiges., № 1−2, 1959.

7. Копылов Г. А., Орлов А. И. // Известия вузов. Цветная металлургия, № 6, 1963.

8. Dutrizac J., MacDonald R. I. С, Ingraham Т. R. // Metallurgical Trans., № 1, 1970.

9. Dutrizac J., MacDonald R. I. C, Ingraham T. R. // Canad. Met. Quart., № 1, v. 10, 1971. lO. Dutrizac J., MacDonald R. I. C, Ingraham T. R. // Trans. Metallurg. Soc. AIME, v. 245, № 5, 1968.

10. Munoz- Ribadeneiza F. J., Gomberg H. J. // Nucl. Technol., № 3, 1971/

11. Ермилов В. В., Ткаченко О. Б., Цефт А. Л. Труды Института металлургии и обогащения А Н Каз. ССР. // Наука, Алмата, 1969.

12. Sherman M.J., Strickland J.D.H. // J. Metals, v. 9, № 6, 1957

13. Jackson K.F., Strickland J.D.H. // Trans. Metallurg. Soc. AIME, v. 112, № 3, 1958.

14. Rose D. H., Lessels V., Buckwalter D. J. // Mining Engng., v. 19, № 8, 1967.

15. Haver F. P., Wong M. M. // J. Metals, Report investigations, № 7474, 1971.

16. Соболь И., Спиридонов В. И., Курумчин X. А. // Цветная металлы, № 4, 1956.

17. Масленицкий Н. Н., Перлов П. М. Автоклавно-содовое процесс перерботки продуктов обогащения вольфрамовых руд. Труды IV научно-технич. сессии ин-та Механобр. Л.: Изд-во ин-та Механобр, 1961.

18. Каковский И. А., Набойченко Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов.- Издательство Наука, Каз ССР, 1986.

19. Авакумов Е. Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск: Наука, 1979.

20. Герлах Я. К., Гокк Е. Д., Гош Ш. К. Активация и выщелачивание халькопиритных концентратов разбавленным раствором серной кислоты. -Гидрометаллургия. М.: Металлургия, 1978.

21. Каковский И. А., Тюрин Н. Г. Каталическое действие ионов меди при растворении металлов с кислородной деполяризацией. — Докл. АН СССР, 1960.

22. Хабаши Ф. Основы прикладной металлургии. М.: Металлургия, 1975.

23. Елисеев Е. М., Смирнов В. И., Худяков И. Ф. Изучение- влияния сульфата меди на растворение сульфида цинка при повышенных температурах. — Физико — химические основы процессов1 цветной металлургии. Свердловск: Изд-во отдел УПИ, 1972.

24. Ванюков А. В., Уткин Н. И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. — М.: Металлургия, 1988.

25. Ритчи Г. М., Эшбрук А. В. Экстракция. Принципы и пирменение в металлургии. М.: Металлургия, 1983.

26. Холькин А. И., Сергеев В. В., Пашков Г. Л. Экстракционное извлечение меди из сернокислых растворов // Цветные металлы, № 1, 1987.

27. Металлургия меди, никеля и кобальта. / Под ред. А. А. Цейдлера. М.: Металлургия. 1965.- 499 с.

28. Травкин В. Ф., Дильман В., Солодов А. И. Разделение эмульсий в смесительно-отстойных аппаратах для экстракции меди // Цветные металлы, № 6, 1983.

29. Полькин С И., Адамов Э. В., Панин В. В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М.: Недра, 1982.- 288 с.

30. Ивахно Ю. Исследование кинетики экстракции меди на проточном реакторе // Известия вузов. Цветная металлургия, № 3, 1980.

31. Быстров В. П., Комков А. А. Анализ влияния изменения состава медного концентрата комбината & quot-Эрдэнэт"- на показатели плавки // Цветные металлы, № 5, 2001.

32. Набойченко С, Доржпурев М. Автоклавное сернокислотное выщелачивание халькозинового концентрата месторождения & quot-Эрдэнэт"- // Известия вузов: Цветная металлургия, № 6, 1982.

33. Эрдэнэт в цифрах (1978 — 2002 годы). М.: В О Зарубежцветмет, 2004.

34. Ливенсон Б. Б. Химические реактивы и высокочистые вещества. Каталог. М.: Химия, 1983.

35. Панин В. В., Воронин Д. Ю., Крылова Л. Н. (МИСИС, Москва), Башлыкова Т. В., Дорошенко М. В. (НВП & laquo-Центр Эстагео& raquo-, Москва). Технологические особенности медных руд Удоканского месторождения и продуктов их переработки. // Новости Интернета. — 15. 04. 04.

36. Зеликман А. Н., Медведев А. Применение механического активирования для интенсификации разложения концентратов тугоплавких металлов. Металлургия редких металлов. Порошковая металлургия. Тр. МИСиС, М.: Металлургия, 1987.

37. Денисов М. Е. Проект строительства Удоканского горнометаллургического предприятия // Цветные металлы, № 9, 1999.

38. Киселев К. В. Теоретические и технологические основы гидрометаллургической переработки медных руд Удоканского месторождения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новокузнецк, 2005.

39. Набойченко С, Юнь А. А. Расчеты гидрометаллургических процессов. М: МИСиС, 1995.

40. Шиврин Г. Н., Годовицкая Т. А. Особенности влияние ПАВ на анодное растворение меди в сульфатном растворе // Известия вузов: Цветная металлургия, № 2, 1990.

41. Елесин А. И., Голиков В. М. Влияние добавок на анодное осаждение, меди и флокуляцию анодного шлама // Цветные металлы, № 5, 1989.

42. Колеватова В. С, Самойленко В. Н., Мурашова И. Б. Хронопотенциометрическое исследование механизма < действия поверхностно-активных веществ на электроосаждение меди из сернокислых электролитов // Известия вузов: Цветная металлургия, № 6, 1984.

43. Бобов С, Самойленко В. Н., Вольхин А. И. О влиянии хлорид-ионов на процесс электроосаждения меди // Цветные металлы, № 3, 1996.

44. Справочник металлурга по цветным металлам. Т. 1/ Под ред. проф. Н. Н. Мурача. М.: Гос. науч. техн. изд-во литературы по черным и цветным металлам, 1953.- 1155 с.

45. Т. М. Малютина, О. В. Конькова. Технический анализ в металлургии цветных и редких металлов. М.: Металлургия, 1977.- 208 с.

46. В. А. Рабинович, 3. Я. Хавин. Краткий химический справочник. Химия, Ленингр. отделение, 1978.- 392 с.

47. Ю. Ю. Лурье. Справочник по аналитической химии. М.: Госхимиздат, 1962. -286 с.

48. Лазарев А. И., Харламов И. П., Яковлев П. Я. Справочник химика- аналитика. М.: Металлургия, 1976. -184 с.

49. Худяков И. Ф., Голдобин В. П. Оборудование металлургических заводов. -М. :УПИ, 1976.

50. Медведев А. С., Стрижко B.C., Коршунов Б. Г. Теория и аппаратура гидрометаллургических процессов. — М.: МИСиС, 1995.

51. Зеликман А. Н., Вольдман Г. М., Беляевская Л. В. Теория гидрометаллургических процессов. -М.: Металлургия, 1993.

52. Медведев А. С. Выщелачивание и способы его интенсификации. — М.: МИСиС, 2005.

53. Термодинамические свойства неорганических веществ. Справочник. / Под ред. А. П. Зефирова. М.: Атомиздат, 1965.- 460 с.

54. Карапетьянц М. X., Карапетьянц М. Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. М.: Химия, 1968. -463 с.

55. Жуховицкий А. А., Шварцман Л. А. Краткий курс физической химии.- М.: Металлургия, 1979.

56. Крестовников А. Н., Герасимов Я. И. Химическая термодинамика в цветной металлургии. Справочное руководство, т. 2. М.: Металлургиздат, 1961.- 262 с.

57. Кистяковский Б. Б., Гудима Н. В. Производство цветных металлов. М.: Металлургия, 1984.- 280 с.

58. Гудима Н. В., Шейн Я. П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. М.: Металлургия, 1975.- 536 с.

59. Физико-химические свойства окислов. Справочник. // Под ред. Самсонова Г. В. М.: Металлургия, 1978.- 472 с.

60. Лидин Р. А., Андреева Л. А., Молочко В. А. Справочник по неорганической химии. М.: Химия, 1987.- 319 с.

61. Хавезов И., Цалев Д. Атомно-адсорбционный анализ. Ленинград: Химия, 1983.- 144 с.

62. Приложение к инструкции по работе с атомно-абсорбционным спектрофотометром AAS1N, 1975.- 54 с

63. Воскресенский П. И. Техника лабораторных работ. М.: Химия, 1973.- 518 с.

64. Грузинов В. П. Экономика предприятия (предпринимательская): Учебник для вузов/ В. П. Грузинов. — 2 — е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ -Дана, 2002. -795с.

65. Райзберг Б. А. Курс управления экономикой: Учебное пособие для вузов / Б. А. Райзберг. — СПб.: Питер, 2003. — 528с.

66. Вахрин П. И. Инвестиции: Практические задачи и конкретные ситуации: Учебное пособие для вузов / П. И. Вахрин. — М.: Дашков и К, 2003. — 212с.

67. Анализ финансового состояния и инвестиционной привлекательности предприятия: Учебное пособие для вузов / Э. И. Крылов, В. М. Власова, М. Г. Егорова. — М.: Финансы и статистика, 2003. — 191с.

68. Шашурин Ю. С, Костюхин Ю. Ю. Организация производства на препритиях цветной металлургии. М.: МИСиС, 2006.

69. Шумейко В. Н. Методы планирования эксперимента. Уч. пособие для практических занятий для студентов специальности 0402 / Под ред. Б. Г. Коршунова. М.: 1982.

70. Миклушевский В. В., Колчин Ю. О., Егорычев К. Н. Организация и планирование эксперимента. Уч. пособие для практических занятий. М.: 1997.

71. Колчин Ю. О. Организация и планирование эксперимента. Уч. пособие для практических занятий. М.: 2001.

Заполнить форму текущей работой