ООО «НИЦ «Гидрометаллургия», Санкт-Петербург, Россия
Т. Ю. Косицкая, старший научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: kositskaya-t@gidrometall.ru

А. Ю. Лапин, главный научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: lapin-a@gidrometall.ru

АО «Челябинский цинковый завод», Челябинск, Россия
M. C. Варганов, начальник Технического управления, эл. почта: mkv@zinc.ru
О. А. Фатхутдинова, главный технолог Технического управления, эл. почта: oaf@zinc.ru

В настоящее время актуален вопрос переработки сульфидных цинковых концентратов различного состава. Наряду с классической технологией переработки такого сырья, предполагающей на головных операциях применение обжига и атмосферного выщелачивания огарка, существует чисто гидрометаллургический метод, который основан на автоклавном окислительном выщелачивании концентрата (температура 150 oC, давление кислорода 0,7 МПа) с переводом основной массы сульфидной серы в элементную. Приведены результаты исследований двухстадийного противоточного автоклавного окислительного выщелачивания цинкового концентрата одного из месторождений России, показана принципиальная технологическая схема его переработки. С применением современного автоклавного оборудования были экспериментально отработаны основные параметры каждой стадии выщелачивания. Установлено взаимовлияние параметров одной стадии процесса на показатели другой стадии. В результате получены параметры обеих стадий, обеспечивающие высокое извлечение цинка в продукционный раствор (>98 %) и высокую степень селекции цинка и железа в процессе автоклавного окислительного выщелачивания. Найдены возможности получения продукционного цинкового раствора с низким содержанием железа (≤1 г/л) и серной кислоты (≤5 г/л), что позволяет упростить схему его очистки перед электролитическим осаждением цинка. Изучены составы твердых продуктов, образующихся в процессе автоклавного выщелачивания. Определено, что главными составляющими автоклавных осадков, кроме элементной серы, являются вторичные железистые фазы — кристаллические соединения ярозитного типа. Получение кристаллических осадков обусловливает достижение высоких седиментационных характеристик пульп 1-й стадии выщелачивания, что упрощает аппаратурную схему их обезвоживания.

1. Снурников А. П. Гидрометаллургия цинка. — М. : Металлургия, 1981. — 220 с.
2. Кляйн С. Э., Козлов П. А., Набойченко С. С. Извлечение цинка из рудного сырья. — Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2009. — 491 с.
3. Wood J., Coveney J., Helin G., Xu L., Xincheng S. The Outotec® Direct zinc smelting process // Proceedings of EMC 2015: European Metallurgical Conference, Germany. 2015.
4. Kania H., Saternus M. Evaluation and current state of primary and secondary zinc production // Applied Sciences. 2023. Vol. 13, Iss. 3. 2003. DOI: 10.3390/app13032003
5. Berdiyarov B., Matkarimov S. Method for oxidative roasting of sulfide zinc concentrates in an air oxygen stream in fluidized bed furnaces // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023. Vol. 1142. 012035. DOI: 10.1088/1755-1315/1142/1/012035
6. Набойченко С. С., Ни Л. П., Шнеерсон Я. М., Чугаев Л. В. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. — Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2002. — 940 с.
7. Набойченко С. С., Шнеерсон Я. М., Калашникова М. И., Чугаев Л. В. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. Т. 2. Автоклавная технология в металлургии цветных металлов. — Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2009. — 612 с.
8. Колмачихина Э. Б., Луговицкая Т. Н., Третьяк М. А., Наумов К. Д. Физико-химические закономерности автоклавного выщелачивания сульфидного цинкового концентрата в присутствии лигносульфоната // Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. Т. 27, № 5. С. 13–24. DOI: 10.17073/0021-3438-2021-5-13-24
9. 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 : материалы Международной научной конференции, посвященной 80-летию С. С. Набойченко, Екатеринбург, 24–25 марта 2022 г. — Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2022. С. 59–64.
10. Набойченко С. С. Автоклавная переработка медно-цинковых и цинковых концентратов. — М. : Металлургия, 1989. — 112 c.
11. Ozberk E., Bolton G., Masters I. The sherritt zinc pressure leach process; 15 years after cocializationmmer // The future of lead and zinc. Asia and world. Beijing, China. 19–23 May 1996.
12. Sadeghi N., Moghaddam J., Ilkhchi M. O. Determination of effective parameters in pilot plant scale direct leaching of a zinc sulfide concentrate // Physicochemical Problems of Mineral Process. 2017. Vol. 53, No. 1. P. 601–616. DOI: 10.5277/ppmp170147
13. Пат. 32638 РК. Способ переработки низкосортных сульфидных цинковых концентратов / Жунусова Г. Ж., Кальянова О. А. ; заявл. 24.06.2016 ; опубл. 05.02.2018, Бюл. № 5.
14. Sadykov S., Kalanchey R., McConaghy E., Stiksma J. et al. Commercialization of Dynatec Zinc pressure leach process at Kazakhmys Corporation in Balkhash, Kazakhstan // Pressure Hydrometallurgy 2004: 34th Annual Hydrometallurgy Meeting. Banff, Alberta, Canada. October 23–27, 2004. P. 929–949.
15. Jankola W. A. Zinc pressure leaching at Cominco // Hydrometallurgy. 1995. Vol. 39, Iss. 1-3. P. 63–70. DOI: 10.1016/0304-386X(95)00045-I
16. Krysa B. D. Zinc pressur e leaching at HBMS // Hydrometallurgy. 1995. Vol. 39, Iss. 1-3. P. 71–77. DOI: 10.1016/0304-386X(95)00046-J
17. Жуков В. В. и др. Кинетика модели прямого выщелачивания цинка под давлением // Проблемы недропользования: Международный форум-конкурс молодых ученых, Санкт-Петербург, 19–21 апреля 2017 : сборник научных трудов. Ч. 1. — СПб., 2017. С. 185–187.
18. Садыков С. Б. Автоклавная переработка низкосортных цинковых концентратов // Екатеринбург : УрО РАН, 2006. — 582 с.

19. Fupeng Liu, Zhihong Liu, Yuhu Li, Wilson B. P., Lundstrom M. Behavior of gallium and germanium associated with zinc sulfide concentrate in oxygen pressure leaching // P hysicochemical Problems of Mineral Process. 2017. Vol. 53, No. 2. P. 1047–1060.
20. Соловьева Г. В., Колмачихина Э. Б., Мамяченков С. В. Термодинамический анализ стехиометрии процесса растворения сульфида цинка в сернокислом растворе с участием кислорода // Известия вузов. Цветная металлургия. 2020. № 4. С. 22–28. DOI: 10.17073/0021-3438-2020-4-22-28
21. Шпаер В. М., Калашникова М. И. Математическое моделирование макрокинетики выщелачивания // Цветные металлы. 2011. № 8-9. С. 165–171.
22. Talmage W. P., Fitch E. B. Determining thickener unit areas // Industrial and Engineering Chemistry. 1955. Vol. 47, No. 1. P. 38–41. DOI: 10.1021/ie50541a022
23. Справочник по обогащению руд. Т. 2. — Москва ; Ленинград, 1964. — 1008 с.