А, М. Кунаев, Б. К. Кенжалиев теория и практика кучного выщелачивания меди алматы «гылым» 1998 4
скорости К растворения борнита от продолжительности
жүктеу/скачать 27,65 Mb. Pdf көрінісі
|
ТЕОРИЯ-И-ПРАКТИКА-КУЧНОГО-ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ-МЕДИ-1
| скорости К растворения борнита от продолжительности
выщелачивания Наиболее высокое значение скорости достигается в первые 30-40 мин выщелачивания борнита, а затем оно резко падает и в дальнейшем находится практически на одном уровне. Это объясняется особенностями механизма его растворения. Так, на кривой изменения потенциала на поверхности борнита в процессе растворения (рис. 37) четко выделяются две площадки, что свидетельствует о стадиальном характере процесса. Причем, по- явление второй площадки соответствует по времени резкому снижению скорости растворения меди из борнита. Данные мик- роскопического анализа (рис. 38) показали, что появление второй площадки (II) на кривой изменения потенциала и снижение скорости растворения борнита связаны с образованием на поверхности исследуемого минерала пленки вторичного халькопирита Об этом же свидетельствуют данные, полученные при исследовании 93 борнита методом мессбауэровской спектроскопии (рис. 39). Исходный образец представляет на мессбауэровских спектрах монопик с параметрами, характерными для высокосимметричного соединения с шириной линий поглощения Г = 0,36 мм/с. Отсутствие квадрапольного расщепления свидетельствует об октаэдри- ческом расположении электрических зарядов. Спектр после первого цикла выщелачивания (цикл 15 минут) почти идентичен исходному спектру борнита с небольшим расширением линии поглощения Г = 0,37 мм/с. Но уже после второго цикла на скоростном спектре появляются линий антиферромагнитного халькопирита, точнее соединения структурно- подобного халькопириту с эффектив- ным магнитным полем 362 кЭ. Количество его растет от цикла к циклу , увеличиваясь с 1,07 % после второго до 2,82 % после пятого (рис. 39). Неизменность центрального монопика, соответствующего борниту, говорит о незначительном переходе железа в раствор. По всей видимости, в начальный момент преобладает процесс перехода меди из борнита в раствор, сопровождающийся преобразованием борнита в халькопиритоподобную структуру. Механизм процесса, на этой стадии представляется следующим образом: 94 Cu 5 FeS 4 + 3Fe 2 (S0 4 ) 3 →CuFeS 2 + 4CuS0 4 + 5FeS0 4 + 2S°, (26) В этот момент процесс, видимо, лимитируется скоростью окисления неустойчивых ионов Сu + , освобождающихся из кристаллической решетки борнита, до Сu 2+ ионами трехвалентного железа: Cu + + Fe 3+ → Сu 2+ + Fe 2+ (27) После снижения концентрации неустойчивых ионов Сu + в решетке борнита и образования халькопиритоподобного соединения на поверхности минерала процесс начинает лимитироваться скоростью диффузии ионов трехвалентного железа через образовавшуюся пленку халькопирита. На этой стадии выщелачивания в растворе появляется элементная сера CuFeS 2 + 2Fe 2 (S0 4 ) 3 →CuS0 4 + 5FeS0 4 + 2S°. (28) При изучении влияния концентрации Fe 3+ на скорость растворения борнита определено, что она увеличивается с 23,07∙10 -7 до 40,28∙10 -7 г/(см 2 ∙с) при повышении концентрации Fe 3+ с 1,0 до 10,0 г/дм 3 . Дальнейшее повышение концентрации ионов железа (III) не оказывало столь существенного влияния на скорость процесса. 95 В целом можно отметить, что механизм растворения природного борнита значительно отличается от борнитоподобного соединения, образующегося при растворении халькопирита. Это, видимо, связано с его нестехиометрическим составом и дефектами кристаллической решетки, на что указывает ряд авторов [256, 132]. Процесс стадиальный и лимитируется диффузией растворителя через слой продуктов реакции. Основным интенсифицирующим фактором для повышения скорости растворения борнита является увеличение концентрации ионов железа (III) в растворителе. На основании проведенных теоретических исследований выданы рекомендации, необходимые для успешной разработки технологии перколяционного выщелачивания сульфидных медных руд. Учитывая, что скорость растворения халькопирита и борнита зависит от концентрации ионов железа (Ш), необходимо 96 поддерживать в выщелачивающих растворах достаточную для их окисления концентрацию сульфата железа (III), источником которого могут служить растворы, полученные от выщелачивания оксидной руды того же месторождения. Концентрация железа (III) в этих растворах по литературным данным находится в пределах от 1,0 до 5,0 г/дм 3 , что вполне достаточно для окисления халькопирита и борнита. Кроме того, эти растворы, благодаря присутствию солей меди, железа и алюминия, являются более активными растворителями, чем серно-кислые растворы сульфата железа (П1) [41]. Процесс выщелачивания необходимо вести ин- тенсивно, с минимальными паузами между орошениями для снятия диффузионного сопротивления на поверхности сульфидных минералов, вызванного образованием промежуточных соединений. Таким образом, исследованы кинетика и механизм растворения медных минералов в растворах серной кислоты. Установлено, что растворение малахита, хризоколлы, куприта, халькозина и борнита протекает в диффузионной области, а халькопирита - в кинетической. Скорость растворения малахита и хризоколлы, покрытых опаловидной пленкой, на порядок ниже, чем соответствующих минералов, свободных от последней. Присутствие в растворах серной кислоты хлорида натрия, обладающего декрептируюищими свойствами, позволяет повысить скорость растворения в 2-3 раза за счет разрушения опаловидной пленки. Скорость растворения окисленных минералов меди зависит от концентра- ции кислоты и незначительно от температуры. Изучены процессы растворения в серной кислоте сульфидных минералов меди. С использованием комплекса современных методов исследования: ИК-, ОЖЕ-, мессбауэровской спектроскопии, кристаллооптического, термографического, электрохимического, измерения магнитной восприимчивости установлена стадиальность процесса растворения халькопирита и по- 97 следовательность образования промежуточных фаз: борнит, халькозин, ковеллин. Этот механизм сохраняется при растворении халькопирита в серно- кислых растворах, содержащих хлорид натрия или примеси: медь, железо, алюминий. Скорость растворения халькопирита, покрытого опаловидной пленкой, возрастает в присутствии хлорида натрия. Она практически не зависит от концентрации кислоты, но растет с повышением температуры. Определены закономерности растворения халькопирита в растворах серной кислоты, содержащих медь, железо и алюминий и их оптимальное соотношение 1:(2-6):(6-12). Показано, что увеличение скорости растворения халькопирита в присутствии солей меди, железа и алюминия происходит, в основном за счет увеличения скорости самой медленной стадии процесса - перехода соединения типа борнита в халькозин. На основании проведенных физико-химических исследований и сопоставления скоростей растворения и растворимости медных минералов определена последовательность их растворения при выщелачивании медных руд растворами серной кислоты. В первую очередь будет преимущественно растворяться малахит, затем хризоколла и куприт, в последнюю очередь - сульфидные минералы халькозин, борнит, халькопирит. В зависимости от стадии кучного выщелачивания медных руд основные параметры процесса должны меняться с учетом соотношения количеств этих минералов в руде: концентрация серной кислоты 2,5-10 г/дм 3 , последовательное снижение плотности орошения руды, введение паузы в орошении; такая же схема обработки может быть применена к низкосортным золотосодержащим рудам, так как золото в них находится в ассоциации с медными и железосодержащими минералами. Скорость растворения золота при этом зависит от скорости вскрытия этих минералов. |