ФГБУН Институт металлургии УрО РАН, Екатеринбург, Россия:

Д. С. Реутов, младший научный сотрудник, e-mail: reutov-ds@mail.ru
Б. Д. Халезов, главный научный сотрудник
Л. А. Овчинникова, старший научный сотрудник
А. С. Гаврилов, младший научный сотрудник

Флотационная переработка отвальных медеплавильных шлаков способствует накоплению хвостов флотации. В хвостах, по данным химического анализа, содержится ~0,5 % (мас.) меди и 4 % (мас.) цинка. Медь и цинк входят в виде изоморфной примеси в основные и второстепенные минеральные соединения, а также образуют собственные минеральные фазы, в том числе ферриты меди (0,76 % (мас.)) и цинка (9,24 % (мас.)). Для разработки технологии извлечения меди и цинка из хвостов необходимо определить направление исследований. С этой целью был синтезирован феррит цинка по керамической технологии, которая состоит в совместном тщательном измельчении стехиометрического количества оксидов цинка и железа с последующим спеканием в муфельной печи при температуре 1000–1100 ^оC и выдержкой не менее 12 ч. Из синтезированных ферритов были спрессованы таблетки на гидравлическом прессе под нагрузкой 40 МПа. Таблетки размером 20 мм вклеивали в обойму из фторопласта с помощью эпоксидного клея. Проведено экспериментальное исследование скорости растворения феррита цинка методом вращающегося диска. Использовали лабораторную установку, которая состоит из водяной бани, перемешивающего устройства с контролем скорости, термометра и рН-метра. Изучена кинетика растворения феррита цинка (ZnFe₂O₄) в водном растворе серной кислоты при различных ее концентрациях, температуре и гидродинамическом режиме. Были построены зависимости скорости растворения феррита цинка от концентрации серной кислоты и скорости вращения диска. Установлен режим растворения феррита цинка. По уравнению Аррениуса рассчитана экспериментальная (кажущаяся) энергия активации. Сделан вывод о диффузионном режиме растворения ZnFe₂O₄. Полученные данные полезны при последующей разработке режима выщелачивания хвостов флотации медеплавильных шлаков.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект 16-35-00169.

1. Yang Z., Rui-lin M., Wang-dong N., Hui W. Selective leaching of base metals from copper smelter slag // Hydrometallurgy. 2010. Vol. 103. P. 25–29.
2. Zhang C., Zhuang L., Wang J., Bai J., Yuan W. Extraction of zinc from zinc ferrites by alkaline leaching: enhancing recovery by mechanochemical reduction with metallic iron // J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 2016. Vol. 116, No. 12. P. 1111–1114.
3. Sethurajan M., et al. Leaching and selective zinc recovery from acidic leachates of zinc metallurgical leach residues // Journal of Hazardous Materials. 2017. Vol. 324. P. 71–82. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.01.028
4. Халезов Б. Д. Кучное выщелачивание медных и медно-цинковых руд. — Екатеринбург : РИО УрО РАН, 2013. — 332 с.
5. Реутов Д. С. и др. Изучение кинетики растворения феррита меди // ХХ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. В 5 т. Т. 3 : тез. докл. — Екатеринбург : Уральское отделение РАН, 2016. С. 200.
6. Тимофеева А. С., Болтус Т. Ю. Изучение кинетики выщелачивания цинковых кеков // Молодежь и наука : cб. материалов VI Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. — Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2011.
7. Котельникова А. Л., Рябинин И. Ф., Кориневская Г. Г., Халезов Б. Д., Реутов Д. С., Муфтахов В. А. К вопросу рационального использования отходов переработки медеплавильных шлаков // Недропользование XXI век. 2014. № 6. С. 14–19.
8. Реутов Д. С., Халезов Б. Д. Поиск оптимальных условий сернокислотного выщелачивания для извлечения меди и цинка из хвостов флотации медеплавильных шлаков // Бутлеровские сообщения. 2015. Т. 44, № 12. С. 199–202.
9. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. — М. : Физматгиз, 1959. — 699 с.
10. Каковский И. А., Поташников Ю. М. Кинетика процессов растворения. — М. : Металлургия, 1975. — 224 с.
11. Плесков Ю. В., Филиновский В. Ю. Вращающийся дисковый электрод. — М. : Наука, 1972. — 344 с.
12. Халезов Б. Д. Кинетика растворения минералов меди и цинка // Горный информационно-аналитический бюллетень. 1999. № 2. С. 63–72.
13. Халезов Б. Д., Ватолин Н. А., Крашенинин А. Г., Овчинникова Л. А. Кинетика растворения ванадия из пированадата марганца в растворах кальцинированной соды // Бутлеровские сообщения. 2016. Т. 45, № 2. С. 36–40.
14. Каковский И. А., Набойченко С. С. Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов. — Алма-Ата : Наука, 1986. — 272 с.