Hydrothermal interaction of sphalerite with copper sulfate solutions in the presence of sodium lignosulfonate

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The present paper aims to study the efficiency of using sodium lignosulfonate surfactant for hydrothermal treatment of zinc sulfide with copper sulfate solutions. The solutions were analyzed by the optical emission spectral method; an ARL ADVANT’X wave X-ray fluorescence spectrometer was used to study cakes. MS Excel, OriginPro, and Statgraphics software packages were used for data processing. Particle size was determined using a Bettersize ST laser diffraction particle size analyzer. We have studied the effect of sodium lignosulfonate on the hydrothermal extraction of zinc from sphalerite. The addition of this surfactant enhances the precipitation of copper on the sphalerite surface, thus increasing the degree of zinc extraction into the solution. Effects of temperature (180–220°C) and concentration of lignosulfonate (0–1 g/dm3), sulfuric acid (10–30 g/dm3), and copper (6–24 g/dm3) has been studied; optimal conditions for the maximum zinc extraction of 55–71% into the pregnant solution and copper cake precipitation of 45–83% were identified. Elevated temperatures increase the reaction rate and solubility of metals. Changes in the concentrations of sulfuric acid and copper affect the equilibrium of reactions and the efficiency of copper precipitation and zinc extraction into the solution. The performed experiments have resulted in the optimal parameters of hydrothermal treatment: 0.25 g/dm³ lignosulfonate concentration, 220°C temperature, 10 g/dm³ sulfuric acid concentration, and 15 g/dm³ initial copper concentration. For these parameters, 74% of zinc is extracted into the solution in 120 min and 83% of copper is deposited on the cake. Thus, the effect of sodium lignosulfonate on the hydrothermal treatment of sphalerite can be stated as positive: the concentration of this additive below 0.25 g/dm³ accelerates sphalerite treatment by 1.5–2 times.

About the authors

U. R. Sharipova

Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin

Email: ursharipova@urfu.ru

M. A. Tretiak

Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin

Email: m.a.tretiak@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8405-8100

K. A. Karimov

Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin

Email: kirill_karimov07@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1415-4484

D. A. Rogozhnikov

Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin

Email: darogozhnikov@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5940-040X

References

  1. Шумская Е.Н., Поперечникова О.Ю., Тихонов Н.О. Разработка технологии обогащения труднообогатимой кол чеданной полиметаллической руды Корбалихинского месторождения // Горный журнал. 2014. № 11. С. 78–83. http://doi.org/10.17580/gzh.2016.11.08. EDN: SZEWFP.
  2. Абишев Д., Еремин Ю. Обогащение тонковкрапленных руд – приоритетное направление горно-металлургического комплекса // Промышленность Казахстана. 2000. № 10. С. 96–99.
  3. Чантурия В.А. Инновационные технологии комплексной и глубокой переработки минерального сырья сложного вещественного состава // Инновационные процессы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья (Плаксинские чтения): матер. Междунар. конф. (г. Апатиты, 21–26 сентября 2020 г.). Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2020. С. 3–4. EDN: MABCBV.
  4. Орлов А.К., Коновалов Г.В., Бодуэн А.Я. Пирометаллургическая селекция медно-цинковых материалов // Записки Горного института. 2011. Т. 192. С. 65–68. http://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-421-433. EDN: ROWETD.
  5. Булатов К.В., Жуков В.П. Технологические возможности металлургической переработки промпродуктов обогащения полиметаллических руд и обеднения шлаков медеплавильного производства в агрегате «Победа» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 421–433. http://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-421-433. EDN: OUSGWL.
  6. Шнеерсон Я.М., Набойченко С.С. Тенденции развития автоклавной гидрометаллургии цветных металлов // Цветные металлы. 2011. № 3. С. 15–20. EDN: NFAQJB.
  7. Лапин А.Ю., Шнеерсон Я.М. История создания и освоения автоклавно-гидрометаллургической технологии по переработке никель-пирротиновых концентратов // Цветные металлы. 2020. № 9. С. 57–64. EDN: QAWUXI.
  8. Кочин В.А., Набойченко С.С., Лебедь А.Б., Мальцев Г.И. Автоклавно-флотационная схема переработки Cu – Pb – Zn-концентратов // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 196. EDN: RXUOZP.
  9. Kritskii A., Karimov K., Naboichenko S. Pressure leaching of chalcopyrite concentrate: iron removal from leaching residues // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299. Р. 1052–1057. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.299.1052. EDN: TRLLKB.
  10. Kritskii A.A., Naboichenko S.S., Karimov K.A., Vivek A., Lundström M. Hydrothermal pretreatment of chalcopyrite concentrate with copper sulfate solution // Hydrometallurgy. 2020. Vol. 195. Р. 105478. http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105359. EDN: JBCCPP.
  11. Kritskii A., Celep O., Yazici E., Deveci H., Naboichenko S. Hydrothermal treatment of sphalerite and pyrite particles with CuSO4 solution // Minerals Engineering. 2022. Vol. 180. Р. 107507. http://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107507.
  12. Kritskii A., Fuentes G., Deveci H. A critical review of hydrothermal treatment of sulfide minerals with Cu(II) solution in H2SO4 media // Hydrometallurgy. 2024. Vol. 231. Iss. 12. Р. 106413. http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2024.106413.
  13. Fomenko I.V., Pleshkov M.A., Shneerson Y.M., Ospanov E.A., Shakalov A.A., Naboichenko S.S. Low-grade copper concentrate purification and enrichment by complex pressure oxidation-hydrothermal alteration technology // 10th Conference proceedings of COM + COPPER (Vancouver, 18–21 August 2019). Montreal: Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 2019. 13 p. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/347949233_LOW-GRADE_COPPER_CONCENTRATE_PURIFICATION_AND_ENRICHMENT_BY_COMPLEX_PRESSURE_OXIDATION_-HYDROTHERMAL_ALTERATION_TECHNOLOGY (дата обращения: 28.09.2024).
  14. Ковязин А.А., Тимофеев К.Л., Мальцев Г.И., Краюхин С.А. Гидротермальное осаждение меди из растворов выщелачивания металлургических пылей // iPolytech Journal. 2024. Т. 28. № 3. С. 547–561. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2024-3-547-561. EDN: UYMDXG.
  15. Kritskii A., Naboichenko S. Hydrothermal treatment of arsenopyrite particles with CuSO4 Solution // Materials. 2021. Vol. 14. Iss. 23. Р. 7472. http://doi.org/10.3390/MA14237472. EDN: ORSDOU.
  16. ViñalsJ., FuentesG., HernándezM.C., HerrerosO. Transformationofsphaleriteparticlesintocoppersulfideparticles by hydrothermal treatment with Cu(II) ions // Hydrometallurgy. 2004. Vol. 75. Iss. 1-4. Р. 177–187. http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2004.07.005.
  17. Луговицкая Т.Н., Колмачихина Э.Б., Набойченко С.С. К вопросу о применении поверхностно-активных веществ для интенсификации процессов высокотемпературного автоклавного выщелачивания сульфидных минералов // Современные технологии производства цветных металлов: матер. Междунар. науч. конф., посвящ. 80-летию С.С. Набойченко (г. Екатеринбург, 24–25 марта 2022 г.). Екатеринбург: Уральский федеральный ун-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2022. С. 59–64. EDN: UXXVLK.
  18. Нафталь М.Н. Применение комбинированного поверхностно-активного вещества – перспективное направление совершенствования технологии автоклавно-окислительного выщелачивания никель-пирротиновых концентратов // Цветные металлы. 2011. № 10. C. 47–53. EDN: OIIZQX.
  19. Нафталь М.Н., Выдыш А.В., Сухобаевский И.Ю., Бельский А.Н., Асанова И.И. Воздействие лигносульфонатов на поведение элементной серы при автоклавном выщелачивании никель-пирротиновых концентратов // Цветные металлы. 2009. № 1. С. 25–33. EDN: JVXGCG.
  20. Хазиева Э.Б., Свиридов В.В., Набойченко С.С., Меньщиков В.А. Влияние поверхностно-активных веществ на состояние серы при автоклавном выщелачивании цинковых концентратов // Цветные металлы. 2017. № 2. С. 46–50. http://doi.org/10.17580/tsm.2017.02.07. EDN: YGSDNZ.
  21. Колмачихина Э.Б., Луговицкая Т.Н., Третьяк М.А., Наумов К.Д. Кинетические исследования влияния поверхностно-активных веществ на показатели автоклавного выщелачивания сульфидных цинковых концентратов // VIII Информационная школа молодого ученого: докл. Всерос. междисциплинарной молодеж. науч. конф. с междунар. участием (г. Екатеринбург, 21–24 сентября 2020 г.). Екатеринбург: УМЦ УПИ, 2020. С. 32–41. http://doi.org/10.32460/ishmu-2020-8-0004. EDN: RGPSRN.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).