Исследование процесса обжига сульфидной свинцово-цинковой руды в атмосфере водяного пара

Работа посвящена разработке нового немеханического метода селективной дезинтеграции сложных минеральных комплексов, основанного на обжиге сульфидных свинцово-цинковых руд в атмосфере водяного пара. Известно, что в большинстве своем полиметаллические руды являются комплексными, характеризуются увеличением доли сложных руд с тесным взаимопроростанием сульфидных минералов и повышенным содержанием труднообогатимых окисленных форм. Как правило, такие сульфидные руды перед флотацией вскрываются в процессе очень тонкого измельчения (до 2—50 мкм). Эффективность переработки труднообогатимых сульфидных свинцово-цинковых руд может быть достигнута предварительным их обжигом в атмосфере водяного пара на стадии подготовки данного сырья к дальнейшей флотации. Для изучения составов и физико-химических свойств исходной пробы руды и продуктов обжига использовались рентгеноспектральный микроанализ, фотонная корреляционная спектроскопия (для анализа размеров частиц) и рентгенофазовый анализ. Физико-химическое моделирование системы «основные составляющие сульфидной руды — водяной пар» проведено с использованием универсальной программы определения равновесных параметров многокомпонентных гетерогенных систем «Terra». Показано, что при обжиге сульфидной свинцово-цинковой руды в атмосфере водяного пара при 650—700 °С происходит селективное окисление пирита с образованием магнетита и сероводорода, а сульфиды свинца и цинка в составе руды остаются без изменений. Экспериментами установлено, что окисление пирита сопровождается дезинтеграцией по межфазным границам сульфидных минералов свинца и цинка. По данным анализов огарков основными продуктами обжига являются ZnS, PbS, Fe3O4, SiO2 и CaCO3, что значительно облегчит дальнейшее флотационное обогащение. 

Антропова И. Г., Гуляшинов П. А., Меринов А. А. Исследование процесса обжига сульфидной свинцово-цинковой руды в атмосфере водяного пара // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 11. – С. 56–67. DOI: 10.25018/0236_ 1493_2021_11_0_56.

Антропова Инна Германовна¹ — канд. техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: inan@binm.ru,
Гуляшинов Павел Анатольевич¹ — канд. техн. наук, научный сотрудник, e-mail: gulpasha@mail.ru,
Меринов Артем Андреевич¹ — инженер, e-mail: artemerinov@yandex.ru,
¹ Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН.

Гуляшинов П.А., e-mail: gulpasha@mail.ru.

1. Бочаров В. А., Игнаткина В. А., Лапшина Г. А., Хачатрян Л. С. Развитие технологии комплексной переработки упорных пиритных полиметаллических руд цветных металлов // Цветные металлы. — 2018. — № 4. — С. 27—34. DOI: 10.17580/tsm.2018.04.03.

2. Чантурия В. А., Бочаров В. А. Современное состояние и основные направления развития технологии комплексной переработки минерального сырья цветных металлов // Цветные металлы. — 2016. — № 11. — С. 11—18. DOI: 10.17580/tsm.2016.11.01.

3. Шумская Е. Н., Поперечникова О. Ю., Купцова А. В. Особенности технологии переработки полиметаллических руд // Горный журнал. — 2016. — № 11. — С. 39—48. DOI: 10.17580/gzh.2016.11.08.

4. Смайлов Б. Б. Разработка способа оценки обогатимости и моделирования флотационных систем переработки труднообогатимых свинцово-цинковых руд: диссертация ... канд. техн. наук, специальность 25.00.13. — М.: ИПКОН РАН, 2019. — 182 с.

5. Zhihao Shen, Shuming Wen, Guang Han, Yaowen Zhou, Xu Bai, Qicheng Feng Selective depression mechanism of locust bean gum in the flotation separation of chalcopyrite from pyrite in a low-alkalinity media // Minerals Engineering. 2021, vol. 170, article 107044. DOI: 10.1016/j.mineng.2021.107044.

6. Кондратьев С. А., Ростовцев В. И., Бочкарев Г. Р., Пушкарева Г. И., Коваленко К. А. Научное обоснование и разработка инновационных технологий комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2014. — № 5. — С. 187—202. DOI: 10.1134/S1062739114050160.

7. Ozun Savas, Vaziri Hassas Behzad, Miller J. D. Collectorless flotation of oxidized pyrite // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2019, vol. 561, pp. 349— 356. DOI:10.1016/j.colsurfa.2018.10.064.

8. Чантурия В. А., Козлов А. П. Современные проблемы комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья // Современные проблемы комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья (Плаксинские чтения–2017). — Красноярск, 2017. — С. 2—6.

9. Fengnian Shi, Weiguo Xie Specific energy-based ball mill model: From batch grinding to continuous operation // Minerals Engineering. 2016, vol. 86, pp. 66—74. DOI: 10.1016/j. mineng.2015.12.004.

10. Алборов И. Д., Гегуева М. М., Касумов Ю. Н., Козырев Е. Н., Созаев В. А. Биогеотехнология золотосодержащих руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 6. — С. 126—133. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-6-0-126-133.

11. Прокопьев И. В. Разработка флотационной схемы обогащения свинцово-цинковой руды с использованием микробиологического воздействия: диссертация ... канд. техн. наук: специальность 25.00.13. — Красноярск: СФУ, 2019. — 121 с.

12. Ye M., Li G., Yan P., Ren J., Zheng L., Han D., Sun S., Huang S., Zhong Y. Removal of metals from lead-zinc mine tailings using bioleaching and followed by sulfide precipitation // Chemosphere. 2017, vol. 185, pp. 1189—1196. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.07.124.

13. Фомченко Н. В., Муравьев М. И. Биовыщелачивание сульфидных концентратов с различным содержанием меди и цинка и оценка качества получаемых осадков // Прикладная биохимия и микробиология. — 2020. — T. 56. — № 4. — С. 366—372. DOI: 10.31857/ S0555109920040054.

14. Востриков В. А., Вострикова Н. М. Термодинамический анализ возможных превращений в системе сульфид металла — водяной пар // Известия вузов. Цветная металлургия. — 2005. — № 6. — С. 8—13.

15. Лобанов В. Г., Кузас Е. А., Мельников А. В., Прокудина Е. В., Каратаева А. В., Викулов В. И., Набиуллин Ф. М., Начаров В. Б., Филонов Н. А., Русских А. А. Патент № 2479650. РФ, МПК C22B 11/00 (2006.01), C22B 1/02 (2006.01), C22B 3/04 (2006.01). Способ извлечения благородных металлов из руд и концентратов: № 2012105165/02: заявл. 14.02.2012 : опубл. 20.04.2013. — 7 с.

16. Акопян К. Е., Карамян Г. Г., Акопян А. Л. Новая технология комплексной переработки пиритного концентрата // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). — 2018. — № 31-36. — С. 62—70. DOI: 10.15518/isjaee.2018.31-36.062-070.

17. Федяева О. Н., Востриков А. А. Превращения пирита и пирротина в сверхкритической воде // Сверхкритические флюиды. Теория и практика. — 2016. — Т. 11. — № 2. — С. 8—13.

18. Никифоров К. А., Гуляшинов А. Н. Кооперативные процессы в паровой технологии пиритных концентратов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 1994. — № 5. — С. 116—118.

19. Гуляшинов П. А., Палеев П. Л., Гуляшинов А. Н. Термодинамическое моделирование процесса деарсенизации труднообогатимой золото-кварц-мышьяковистой (скородитовой) руды в атмосфере водяного пара // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2016. — № 2. — С. 155—160. DOI: 10.1134/S1062739116020526.

20. Антропова И. Г., Дамбаева А. Ю., Данжеева Т. Ж. Применение сульфидизирующего обжига в атмосфере водяного пара в схемах обогащения окисленных свинецсодержащих руд // Обогащение руд. — 2016. — № 6. — С. 3—8. DOI: 10.17580/or.2016.06.01.

21. Binnewies M., Mike E. Thermochemical data of elements and compounds. 2002, 928 p.