Вещественный состав продуктов сернокислотного выщелачивания хвостов флотационного обогащения медеплавильных шлаков

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Объект исследований. Хвосты флотации отвальных литых шлаков Среднеуральского медеплавильного завода после 15 ч выщелачивания при 90°С серной кислотой с концентрацией 300 г/дм3.Цель. Изучить вещественный состав продуктов выщелачивания хвостов флотации медеплавильных шлаков. На основе полученных данных описать процессы, протекавшие при выщелачивании данного типа отходов.Материал и методы. Использованы методы рентгенофлуоресцентного и спектрального анализа (EDX-8000 и CPM-35), масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (NexION 300S), порошковой рентгеновской дифракции (ДРОН-3 и D8 ADVANCE), сканирующей электронной микроскопии (TESCAN MIRA LMS (S6123) со спектрометром INCA Energy 450 X-MaxEDS).Результаты. Установлено, что сернокислотное выщелачивание хвостов флотации медеплавильных шлаков сопровождается уменьшением содержания цинка, меди, марганца, мышьяка и увеличением содержания серы в кеке, преимущественно состоящим из SiO2 (32.5 мас. %) и Fe2O3 (18.0 мас. %). С использованием рентгенофазового анализа в продукте выщелачивания обнаружены следующие минеральные фазы: минералы группы пироксенов, аморфный кремнезем, гипс, барит, минералы группы шпинели, сульфиды, сульфатные формы двухвалентного железа, представленные мелантеритом и ссомольнокитом, сульфат трехвалентного железа – кокимбит, который с течением времени окисляется и дегидратируется, превращаясь в ярозит. По данным сканирующей электронной микроскопии, фазовый состав кеков представлен ассоциацией кремнезема, кристаллической серы, кислородсодержащих соединений железа, свинца, цинка, меди и их сульфидов. Во всех вновь образованных железистых фазах присутствует цинк. Мышьяк приурочен к кремнезему. В выделениях серы обнаруживается медь. Кристаллическая сера, как правило, встречается в сочетании с сульфидами. Выявлена редкоземельная минерализация, представленная фосфатом церия, неодима, лантана, а также фосфатом неодима в ассоциации с ниобием и висмутом. Фазовый состав кеков является отражением протекающих во время выщелачивания химических процессов – электрохимического окисления сульфидов, кислотного гидролиза силикатов, реакций ионного обмена.Выводы. Полученные данные по химическому и минералогическому составу продуктов сернокислотного выщелачивания хвостов флотации медеплавильных шлаков представляют интерес для разработки эффективных способов их использования, утилизации или захоронения с учетом экологических последствий для окружающей среды.

Об авторах

А. Л. Котельникова

Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН

Email: kotelnikova@prm.uran.ru

Е. С. Золотова

Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН

Email: zolotova@igg.uran.ru

Д. С. Реутов

Институт металлургии УрО РАН

Email: reutov-ds@mail.ru

Список литературы

  1. Белогуб Е.В., Щербакова Е.П., Никандрова Н.К. (2005) Сульфаты Урала. Миасс: ИМин УрО РАН, 128 с.
  2. Блинов И.А., Белогуб Е.В., Новоселов К.А., Филиппова К.А. (2011) Техногенная гипергенная минерализация Верхне-Аршинского свинцово-цинкового месторождения (Башкортостан). Башкирский хим. журн., 18(4), 136–144.
  3. Гавриленко В.В., Сахоненок В.В. (1986) Основы геохимии редких литофильных металлов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 172 с.
  4. Гирина О.А. (1998) Пирокластические отложения современных андезитовых вулканов Камчатки и их инженерно-геологические особенности. Владивосток: Дальнаука, 174 с.
  5. Емлин Э.Ф., Рылова Л.П. (1986) Геохимическая миграция цинка и кадмия при промышленном освоении колчеданных месторождений. Свердловск: изд-во НТО горное, 64 с.
  6. Ерохин Ю.В., Козлов П.С. (2010) Фаялит из шлаков Среднеуральского медеплавильного завода (г. Ревда). Минералогия техногенеза, 11, 32-40.
  7. Котельникова А.Л., Золотова Е.С., Рябинин В.Ф. (2022) Миграция элементов из отходов переработки медеплавильных шлаков в систему торф–растения. Литосфера, 22(1), 135-147. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2022-22-1-135-147
  8. Котельникова А.Л., Рябинин В.Ф. (2018) Особенности вещественного состава и перспективы использования отхода вторичной переработки отвальных медеплавильных шлаков. Литосфера, 18(1), 133-139. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2018-18-1-133-139
  9. Листова Л.П., Бондаренко Г.П. (1969) Растворимость сульфидов свинца, цинка и меди в окисленных условиях. М.: Наука, 184 с.
  10. Макаров А.Б., Гуман О.М., Долинина И.А. (2010) Минеральный состав отходов переработки отвальных шлаков Среднеуральского медеплавильного завода и оценка их потенциальной экологической опасности. Вестн. Урал. отд-я РМО, 7, 80-86.
  11. Никитина Л.П. (1978) Миграция металлов с активных вулканов в бассейн седиментации. М.: Наука, 80 с.
  12. Пуртов В.К., Ятлук Г.М. (1982) Экспериментальные исследования процессов мобилизации петрогенных компонентов в гидротермальных системах. Свердловск: ИГГ УрО РАН, 61 с.
  13. Путятин Ю.В. (2019) Влияние кислотности дерновоподзолистой супесчаной почвы на накопление 90Sr сельскохозяйственными культурами. Почвоведение и агрохимия, (1), 211-219.
  14. Реутов Д.С., Котельникова А.Л., Халезов Б.Д., Кориневская Г.Г. (2015) Поиск технологии извлечения цинка, меди и утилизации песков из твердых отходов, полученных после флотации медеплавильных шлаков. Проблемы недропользования, 2(5), 79-84.
  15. Реутов Д.С., Халезов Б.Д. (2015) Поиск оптимальных условий сернокислотного выщелачивания для извлечения меди и цинка из хвостов флотации медеплавильных шлаков. Бутлеровские сообщения, 44(2), 199-203.
  16. Современные технологии переработки техногенного сырья. (2019) (Под общ. ред. К.В. Булатова, Г.И. Газалеевой). Екатеринбург: Урал. рабочий, 200 с.
  17. Стась Н.Ф. (2013) Изучение взаимодействия железных руд с кислотами. Фундамент. исследования, (1) (ч. 2), 422-427.
  18. Халезов Б.Д. (2013) Кучное выщелачивание медных и медно-цинковых руд. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 332 с.
  19. Хожиев Ш.Т. (2020) Разработка эффективной технологии извлечения меди из конверторных шлаков. J. Advan. Engin. Technol., (1), 50-56.
  20. Чантурия В.А., Вигдергауз В.Е. (1993) Электрохимия сульфидов. Теория и практика флотации. М.: Наука, 206 с.
  21. Чантурия В.А., Макаров В.Н., Макаров Д.В. (2005) Экологические и технологические проблемы переработки техногенного сульфидсодержащего сырья. Апатиты: КНЦ РАН, 218 с.
  22. Челищев Н.Ф. (1973) Ионообменные свойства минералов. М.: Наука, 203 с.
  23. Щербакова Е.П. (2000) Современное минералообразование в техногенных водоемах сульфатного типа (Южный Урал). Минералогия техногенеза – 2000. Миасс: ИМин УрО РАН, 169-171.
  24. Fedorov S.A., Amdur A.M. (2021) Review of Man-Made and Secondary Raw Materials of Platinum-Group Metals and their Classification. Metallurgist, 65, 808-814. https://doi.org/10.1007/s11015-021-01218-6
  25. Kasikov A.G., Shchelokova E.A., Timoshchik O.A., Sokolov A.Y. (2022) Utilization of Converter Slag from Nickel Production by Hydrometallurgical Method. Metals, 12, 1934. https://doi.org/10.3390/met12111934
  26. Kolesnikov A., Fediuk R., Amran M. et al. (2022) Modeling of Non-Ferrous Metallurgy Waste Disposal with the Production of Iron Silicides and Zinc Distillation. Materials, 15(7), 2542. https://doi.org/10.3390/ma15072542
  27. Makhathini T.P., Bwapwa J.K., Mtsweni S. (2023) Various Options for Mining and Metallurgical Waste in the Circular Economy: A Review. Sustainability, 15(3), 2518. https://doi.org/10.3390/su15032518
  28. Men D., Yao J., Li H. et al. (2023) The potential environmental risk implications of two typical non-ferrous metal smelting slags: contrasting toxic metal (loid) s leaching behavior and geochemical characteristics. J. Soils Sedim., 23, 1944-1959. https://doi.org/10.1007/s11368-023-03468-0
  29. Meng C., Tian D., Zeng H. et al. (2019) Global soil acidification impacts on belowground processes. Environ. Res. Lett., 14(7), 074003. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab239c
  30. Muravyov M.I., Fomchenko N.V., Usoltsev A.V., Vasilyev E.A., Kondrat’eva T.F. (2012) Leaching of copper and zinc from copper converter slag flotation tailings using H2SO4 and biologically generated Fe2(SO4)3. Hydrometallurgy, 119, 40-46. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2012.03.001
  31. Naz M., Dai Z., Hussain S. et al. (2022) The soil pH and heavy metals revealed their impact on soil microbial community. J. Environ. Manag., 321, 115770. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115770
  32. Seyrankaya A. (2022) Pressure leaching of copper slag flotation tailings in oxygenated sulfuric acid media. ACS omega, 7(40), 35562-35574. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c02903
  33. Urosevic D.M., Dimitrijevic M.D., Jankovic Z.D., Antic D.V. (2015) Recovery of copper from copper slag and copper slag flotation tailings by oxidative leaching. Physicochem. Probl. Miner. Process, 51. https://doi.org/10.5277/ppmp150107
  34. Zhai Q., Liu R., Wang C. et al. (2022) Mineralogical characteristics of copper smelting slag affecting the synchronous flotation enrichment of copper and arsenic. J. Environ. Chem. Engin., 10(6), 108871. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.108871
  35. Zolotova E., Ryabinin V. (2019) Elements Distribution in Soil and Plants of an Old Copper Slag Dump in the Middle Urals, Russia. Ecol. Quest., 30(4), 41-47. http://dx.doi.org/10.12775/EQ.2019.026

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Котельникова А.Л., Золотова Е.С., Реутов Д.С., 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».