На тему: Месторождения ''ЭРДЭНЭТИЙН ОВОО''

   малахит (342) > азурит (351) > брошантит (362) > куприт (375) >

   делафоссит (468) > хризоколла > бирюза (522), в скобках  приведена энергия кристаллической  решётки минерала, отнесённая к единице  валентности катионов. Кроме того, в большинстве случаев, окисленные медные минералы приурочены к выветрелым каолинитизированным дайкам андезитовых  и сиенит-диоритовых порфиров флотационная переработка которых связана  с повышенным расходом реагентов  из-за их адсорбции породообразующими  минералами. По этим причинам между  флотационным извлечением меди при  использовании ксантогенатовых  собирателей и степенью окисленности руды существует высокая отрицательная  корреляция с коэффициентом r = - 0,71. Флотационное извлечение меди (по ксантогенату) в зависимости от степени её окисленности для сульфидных руд месторождения «Эрдэнэтийн Овоо» описывается уравнением (1), а для смешанных руд уравнением (2):

                            (1)

                        (2)

   При использовании собирателей типа S-703G (АНУ), ВК-901 (Китай), Берофлот-3026 (Россия) извлечение меди описывается уравнением:

                                (3)

   Низкие  извлечения меди из руд со средней  окисленностью около 8%, составляющие при расчёте по уравнениям (1,2) соответственно 75 и 80%, вызывают необходимость карьерной классификации руды. При этом руда, поступающая на обогащение должна содержать не менее 4.5 % окисленной меди. Смешанные руды с содержанием  от 8,1 до 20% (после усреднения – не более14%) окисленной меди и руды с содержанием более15% вывозятся на внешние склады и вместе с забалансовыми рудами составляют сырьевой резерв предприятия.

   Анализ  заводской практики переработки  труднообогатимых руд с повышенной степенью окисленности минералов показывает применимость методов гидрометаллургии, дающих в большинстве случаев  положительный результат по сравнению  с флотационным обогащением. При  этом отдаётся предпочтение технологии подземного, отвального или кучного  выщелачивания медного сырья.

   Известный химизм и термодинамика кислотного растворения медных минералов с  учётом определённых фазовых составов бедных и труднообогатимых руд месторождения  «Эрдэнэтийн Овоо», позволили выполнить  прогнозные расчёты по извлечению из них меди, таблица 2.

     Экспериментальное исследование технологии безаппаратного выщелачивания бедных и труднообогатимых руд выполнялось в полупромышленном масштабе методом колонного просачивания. Испытания по выщелачиванию медных руд осуществляли в колонках диаметром 345мм и высотой 5м, куда загружали  предварительно дроблёную, фракционированную  руду крупностью -100мм. Масса единичной  загрузки составляла около 700кг. Исходный раствор серной кислоты с концентрацией  примерно 10г/л подавался автоматическими  дозаторами в верхнюю часть колонны, а в её нижней части производился отбор раствора для последующих  исследований. В процессе испытаний  изучалось влияние природы материала, его рудоподготовки и предварительной химической обработки, дозировки серной кислоты, аэрации и биологической активации процесса выщелачивания. По результатам испытаний определяли показатели извлечения меди, удельный расход серной кислоты, показатели бактериальной активности  и изменение окислительно-восстановительного потенциала. Весь комплекс испытаний по колонному выщелачиванию выполнялся в открытом и в замкнутом цикле. В последнем случае обогащённые медью растворы использовались для отработки технологии экстракционного извлечения меди с последующим возвратом растворов на выщелачивание.

      

   Типичные кинетические кривые показателей колонного выщелачивания приведены на рис. 1, 2. 

Показатели  прогнозного извлечения меди из отвальных  материалов при сернокислотном выщелачивании

Таблица № 2 
 

Медные  минералы	Содержание  меди  в руде, связанное  с минеральным  видом, %		Распре- Деление  меди  по  минера-лам , %	Количество  минералов,  доступных  для  выщелачивания, %	Количество  меди,  извлекаемой  из  минерала, %	Количество  меди  извлекае- мой  из руды, %
Отвал №6
CuFeS2		0,154	18,05	70	16	2,022
CuS		0,1782	20,89	70	50	7,311
Cu2S		0,328	38,45	80	95	29,22
Cu2O		0,0801	9,389	95	95	8,474
CuFeO2		0,0216	2,532	95	95	2,285
Малахит		0,0627	7,35	95	100	6,982
Азурит		0,0285	3,341	95	100	3,174
Итого		0,85	100			59,5
Отвал №2
CuFeS2	0,077		21,69	70	16	2,429
CuS	0,0706		19,89	70	50	6,963
Cu2S	0,168		47,33	80	95	35,97
Cu2O	0,0134		3,761	95	95	3,394
CuFeO2	0,0038		1,065	95	95	0,961
Малахит	0,0171		4,817	95	100	4,576
Азурит	0,00513		1,445	95	100	1,373
Итого	0,355		100			55,7

 
 

Рис. 1. Показатели выщелачивания пробы  склада № 2 с содержанием

меди 0,230%

Рис. 2. Показатели выщелачивания пробы  склада № 2 с содержанием

меди 0,328% 
 

     Выполненные исследования, по технологическим  показателям переработки и условиям образования, позволяют выделить три  минерально-генетических типа труднообогатимых руд:

     - смешанные и окисленные вторичные  сульфидные руды с содержанием  меди 0,35-1,0% и окисленностью 10-35%;

     - вторично-сульфидные бедные руды  с содержанием 0,2-0,4% и окисленностью  7-12%;

     - первичные сульфидные руды с  содержанием меди 0,1-0,35% и окисленностью  около 2%.

   Извлечение  меди при флотационном обогащении смешанных  и окисленных руд находится в  пределах 50-70%, в зависимости от степени  окисленности. По данным экспериментальных  исследований, прогнозируемое извлечение меди при безаппаратном выщелачивании  составляет 60-82% из смешанных и окисленных руд, 40-50% из бедных вторично-сульфидных руд, 16-20% из бедных первичных сульфидных руд и 40-50% из вскрышных пород, содержащих 0,09-0,13% меди. Заметный резерв дальнейшего  улучшения результатов выщелачивания  заключается в рудоподготовке, аэрации  рудного массива  и его заражении  тионовыми бактериями. 

Конкурентоспособные показатели переработки  руд с повышенной степенью окисления  и забалансовых руд  месторождения «Эрдэнэтийн  Овоо» обеспечиваются применением гидрометаллургической  технологии,  включающей всесезонное кучное выщелачивание сырья, сольвентную экстракцию меди и электролитическое  осаждение меди  из сернокислых растворов.

   Анализ  результатов опытно-промышленных испытаний  и производственного опыта переработки, медных руд с высокой степенью окисленности, позволили обосновать структурную схему опытного производства в условиях месторождения «Эрдэнэтийн  Овоо», рисунок 3. Организация безаппаратного выщелачивания включала гидрогеологическое и экологическое обоснование  производственной площадки и её подготовку для отсыпки кучи при перемещении  руды из отвала №6, расположение которого неблагоприятно для выщелачивания  на месте. Общий объём перемещённой для выщелачивания руды составил 3273 тыс. т, с содержанием меди 0,83% и количеством растворимой меди 19100т. Химико-минералогический состав руды отвала №6 приведён в таблице 2.

     Выщелачивание кучи  в лете время осуществляется посредством орошения поверхности  отвала обеднённым после экстракции раствором (рафинатом) из магистральных  полиэтиленовых  труб, оборудованных  спринклерными устройствами. Расход раствора составляет 275м³/час. Место орошения в каждое определенное время меняется в соответствии с функцией содержания меди в продуктивном растворе.

   Корректировка рафината по составу осуществляется в сборнике путём подачи серной кислоты  и воды в зависимости от рН раствора. Приведённая схема выщелачивания  не пригодна в зимнее время из-за отрицательных температур достигающих -35 ⁰С. В связи с этим была разработана технология подземного выщелачивания сформированной рудной кучи, включающая установку перфорированных труб диаметром 12см и длиной свыше 20м в предварительно  

     пробуренные скважины. Все трубы подключались к магистральному трубопроводу, а  с целью утепления устраивались колодцы высотой 8м из отработанных шин автосамосвалов и отсыпкой защитного  слоя из свежей руды. Достоинством этой системы оказалась хорошая аэрация, способствующая развитию процессов  выщелачивания при участии тионовых бактерий. Организация всесезонного кучного выщелачивания обеспечила извлечение свыше 70% меди и стабильную работу смежных переделов.

     

     Рисунок 3. Схема опытно-промышленной переработки  труднообогатимых руд месторождения  «Эрдэнэтийн Овоо»

     Высокие показатели экстракции меди из продуктивного  раствора обеспечиваются применением  хелатообразующих реагентов, обладающих большей избирательностью по сравнению  с обычными катионообменными экстрагентами. Органическая фаза состоит из смеси  растворителя (керосин и его производные) с реагентом (альдоксим, кетоксим или  их сочетание) в количестве 10-30%, а соотношение водной и органической фазы находится в пределах 1 / 0,4-1,2. Протекающий при этом процесс перехода меди в органическую фазу может быть описан следующим уравнением: 

Cu⁺⁺ +  SO₄^2- +   2RH  ® R₂Cu  +   2H⁺ + SO₄^2-.                       (4)

    Органическая  фаза с концентрацией меди 3–8 г/л подвергается реэкстракции обеднённым сернокислым раствором от операции электроосаждения катодной меди. Средний состав отработанного электролита в условиях опытного производства соответствует концентрации меди 35 – 38 г/л и концентрации серной кислоты 150 –170 г/л. Схематически реакция реэкстракции отвечает уравнению (4) для протекания процесса в правую сторону.  Коэффициент реэкстракции достигает 95%.

    Аппаратурное  оформление участка экстракции включает два смесителя–отстойника для проведения двухстадийной  экстракции и одного смесителя–отстойника для реэкстракции. Все смесители– отстойники идентичны  по размеру и конструкции, и представляют собой железобетонные ёмкости облицованные сварными листами из нержавеющей  стали и футерованные полиэтиленовой плёнкой высокой прочности. Так  как в процессе выщелачивания  поток раствора увлекает мелкие частицы  нерастворимых примесей, образующих взвесь, то для их отделения в  технологическом цикле предусмотрены  операции осветления и фильтрации растворов. Не содержащий взвешенных частиц сернокислый  раствор с концентрацией меди 42-45г/л поступает на электролиз, а  экстракционный рафинад на кучное выщелачивание. Оборотный раствор (рафинат) производственного  цикла, поступающий на выщелачивание, имеет следующий средний состав, г/л: Cu 0,1-0,3; Fe(общее) 1,5-3,0; Fe(2+) 0,2-0,3; Ca 0,2-0,6; K 0,4-1,5; Al 5,0-15,0; Mg 2,0-10,0.

     Электроосаждение  меди осуществляется в ваннах разделённых  на 19 камер, размещенных в один ряд. Камеры выполнены из бетона с прокладками  из поливинилхлорида.  Каждая камера содержит 36 катодов и 37 анодов. Обогащенный  электролит распределяется по камерам  через заглублённые патрубки, а истощённый раствор безнапорно сбрасывают через  регулируемый по

     высоте  трубопровод, который поддерживает в камере требуемый уровень электролита.

     По  результатам опытно-промышленной отработки  технологического режима электролиза, его показатели имеют следующие  усреднённые значения:

   - продолжительность наращивания  товарного катода массой 40-50кг  составляет                                                      7-12 сут.;

   - рабочая плотность тока    - 150-300 А/м²;

   - выход по току     - 80-95%;

   - расход электроэнергии на 1т катодной  меди - 1800-2300 кВт*ч.

     Сертифицированный анализ продукционных катодов,  выполненный  в 2009 году, установил содержание в  них  меди на уровне 99,9992%, что в  полной мере соответствует международным  требованиям качества.

      Для организации опытно-промышленного  производства по технологии гидрометаллургической  переработки труднообогатимых руд  месторождения «Эрдэнэтийн Овоо»  была создана компания «Эрдмин» с  уставным фондом 10млн долларов. Показатели инвестиций и их окупаемость приведены  в таблице 3. Проектная мощность предприятия  составляет 3000т катодной меди в год, выход на которую был обеспечен  с момента пуска в 1997 году.