Новая экологичная технология поможет извлекать в два раза больше меди

12:00, 18 января 2024

Она упростит процесс переработки руды и позволит снизить издержки предприятий

Разработка ученых снизит потери благородных металлов. Фото: ИРИ / Фестиваль науки.

Специалисты Уральского федерального университета разработали экологически безопасную и экономически эффективную технологию переработки сложных медно-цинковых руд. Новый метод может быть интересен промышленным предприятиям, добывающим медь и другие благородные металлы, так как не только повышает объем извлеченных цветных металлов, но и упрощает процесс переработки руды, соответственно, снижает издержки, полагают разработчики. Создание технологии поддержало государство — работа выполнена в рамках госзадания РФ (грант № 075-03-2021-051/5 (FEUZ-2021-0017)). Описание метода, показатели эффективности и современное состояние медной сырьевой базы представлены в диссертации одного из соавторов технологии, младшего научного сотрудника научной лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ Максима Третьяка.

«Наша технология позволяет эффективно перерабатывать сложные медно-цинковые коллективные концентраты. Обычно их дальнейшее обогащение на монокомпонентные составы достаточно длительно и многостадийно, а с помощью нашей технологии эту многостадийность можно избежать, что также упрощает технологический процесс и снижает издержки. При традиционной переработке сложных руд потери благородных металлов составляют от 4 % до 30 %. Лабораторные испытания показали, что с помощью нашей технологии можно снизить эти потери, а также извлекать из медно-цинкового сырья до 63,75 % железа и 99 % цинка в отдельные продукты. Содержание меди в конечном продукте увеличилось более чем в два раза по сравнению с исходным коллективным концентратом — с 11,03 % до 23,1 %», — поясняет Максим Третьяк.

Суть технологии специалистов УрФУ заключается в применении двухэтапной схемы — автоклавное окислительное выщелачивание и гидротермальная обработка. При этом выщелачивание происходит при низких температурах (менее 105 °С), что позволяет селективно растворять, к примеру, пирит. На стадии гидротермальной обработки при повышенных температурах (более 180 °С) применяют поверхностно-активные вещества, что позволяет увеличить количество осаждаемой меди в пять раз.

«За последние 50 лет среднее содержание металлов в сырье уменьшилось более чем на 50 %. Наблюдается тенденция истощения богатых месторождений, и металлургическим предприятиям приходится вовлекать в переработку более сложное сырье. Процессы переработки усложняются, а традиционные технологии уже не справляются. Значительная часть металлов теряется и переходит в отвалы и хвостохранилища: до 35 % меди, до 40 % цинка, до 50 % свинца, до 50 % редких и благородных металлов. Формируется большое количество отходов и „техногенных месторождений“, содержащих ценные элементы различных металлов. Это, в свою очередь, приводит к снижению производительности предприятий, ухудшению качества получаемых концентратов, увеличению расхода реагентов и повышению себестоимости продукции», — добавляет Максим Третьяк.

Технология может быть полезна как российским, так и зарубежным промышленным компаниям, полагают специалисты.

«Несмотря на то, что обычно концентраты содержат около 10–18 % меди, 5–12 % цинка, 1–10 % свинца, 20–30 % железа, 25-45 % серы и небольшое количество других металлов, включая благородные, состав сырья в разных точках мира может сильно отличаться, и придется потратить некоторое время на оптимизацию нашей технологии для переработки конкретных видов», — заключает Максим Третьяк.

В планах исследователей провести испытания на российских обрабатывающих предприятиях, что позволит уточнить производственные показатели новой технологии. Однако, по предварительным подсчетам, технология может окупиться за пять лет.

Справка

В 2022 году мировые запасы меди составляли более 900 млн тонн. Средняя потребность в меди оценивалась в 30 млн тонн в год. Наибольшее производство мировой меди сосредоточено в Северной и Южной Америках, Китае и Республике Конго. На 2022 год в России добывали 4 % мировых объемов меди (875 тыс. тонн).

На данный момент около 80 % мировой меди добывается из сульфидных руд, состоящих преимущественно из минералов — халькопирита, борнита и халькозина. Также в этих рудах присутствуют сульфиды других металлов, например, пирита, сфалерита, галенита и др. В России медь сосредоточена в сульфидных медно-никелевых рудах (около 45 %), медно-колчеданных (28 %) и медистых песчаниках и сланцах (около 20 %). Около 6 % запасов меди находятся в медно-порфировых, железомедных рудах.

Чаще всего содержание меди в комплексных рудах достигает не более 1–1,5 %, поэтому их подвергают предварительным процессам обогащения, увеличивая содержание меди до 20–30 %. Остальные 20 % меди находятся в окисленных медных рудах, которые извлекаются методами кучного и подземного выщелачивания. Несмотря на внушительный глобальный опыт кучного выщелачивания, в России медь из окисленных руд добывается в единственном предприятии — ОАО «Уралгидромедь», которое использует гидрометаллургические методы.

Больше 20 % запасов сульфидной меди России сосредоточено на Урале. Ее обогащают на таких предприятиях, как Учалинский ГОК, Гайский ГОК, Михеевский ГОК и др. Получаемые медные концентраты содержат порядка 15 % меди, 0,1–1,5 % цинка, 20 % диоксида кремния, 20–25 % железа, 22–30 % серы и др. Содержание примесей других металлов варьируется от тысячных до десятых долей процента.

Анна Маринович, Сергей Лукьянченко