ООО «НИЦ «Гидрометаллургия», Санкт-Петербург, Россия

Т. Ю. Косицкая, старший научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: kositskaya-t@gidrometall.ru
С. И. Лях, главный инженер, канд. техн. наук, эл. почта: lyakh-s@gidrometall.ru
Р. Р. Анохин, младший научный сотрудник, эл. почта: anohin-r@gidrometall.ru
Н. А. Пирогова, младший научный сотрудник, эл. почта: Pirogova-n@gidrometall.ru

В последние десятилетия все большее внимание уделяется вопросу переработки некондиционных цинковых концентратов с использованием гидрометаллургических технологий, которые позволяют перевести основную массу сульфидной серы в элементную форму. Приведены результаты лабораторных исследований двухстадийного противоточного выщелачивания образца российского цинкового концентрата в атмосферных (температура 95–100 ^oC) и автоклавных (температура 145–150 oC, давление кислорода 0,7 МПа) условиях. На основании проведенных исследований сформированы и представлены две технологические схемы, позволяющие достигать высоких технологических показателей переработки цинкового концентрата гидрометаллургическими способами (без обжига). С помощью современного оборудования были экспериментально установлены основные параметры каждой стадии выщелачивания. Описаны сравнительные характеристики химизма и показателей основных головных операций двух технологий. Показана возможность достижения высоких показателей по извлечению цинка (>98 %) в продуктивный раствор. В ходе экспериментов установлено, что схемы позволяют эффективно очищать продуктивный раствор от железа и других гидролизуемых примесей (As и Sb) перед цементационной очисткой и электролитическим осаждением цинка. Проанализированы основные преимущества и недостатки головных операций, а также связанных с ними последующих операций очистки продуктивного раствора. Выполнен гранулометрический анализ остатков выщелачивания. Приведены показатели обезвоживания пульп после двух стадий атмосферного и автоклавного выщелачивания с кратким обоснованием возможных причин проявленных седиментационных характеристик получаемых пульп.

1. Кляйн С. Э., Козлов П. А., Набойченко С. С. Извлечение цинка из рудного сырья. — Екатеринбург : ГОУ УГТУ – УПИ, 2009. — 491 с.
2. Паньшин А. М., Затонский А. В., Козлов П. А., Кондратюк А. А. Освоение процесса обжига тонкодисперсных цинковых концентратов уральских месторождений на ОАО «ЧЦЗ» // Цветные металлы. 2010. № 5. С. 34–37.
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. Berdiyarov B., Matkarimov S. Method for oxidative roasting of sulfide zinc concentrates in an air oxy gen stream in fluidized bed furnaces // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023. Vol. 1142. 012035. DOI: 10.1088/1755-1315/1142/1/012035
5. 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
6. Picazo-Rodríguez N. G. et al. Direct acid leaching of sphalerite: An approach comparative and kinetics analysis // Minerals. 2020. Vol. 10, Iss. 4. 359. DOI: 10.3390/min10040359
7. Nnanwube I. A., Onukwuli O. D., Ezekannagha C. B. Kinetics of sphalerite dissolution for potential zinc recovery via oxidative leaching // Canadian Metallurgical Quarterly. 2024. Vol. 63, Iss. 4. P. 1592–1603. DOI: 10.1080/00084433.2024.2306037
8. Svens K. Direct leaching alternatives for zinc concentrates // T. T. Chen Honorary Symposium on Hydrometallurgy, Electrometallurgy and Materials Characterization, ed. by W. Shijie, J. E. Dutrizac, M. L. Free, J. Y. Hwang, D. Kim. 2012. P. 191–206.
9. Садыков С. Б. Автоклавная переработка низкосортных цинковых концентратов. — Екатеринбург : УрО РАН, 2006. — 582 с.
10. Таккала Х. Выщелачивание цинковых концентратов на заводе в Коккола // Обогащение руд. Цветные металлы. Специальный выпуск. 2001. Июнь. С. 65–68.
11. Svens K. Outotec atmospheric zinc concentrate direct leaching process – past, present and future // World of Metallurgy. ERZMETALL. 2010. Vol. 63, Iss. 3. P. 136–144.
12. Mirzoev P., Bodnarchuk T. Sulfate-balance control strategy at the Flin Flon zinc plant // COM 2015. The Conference of Metal lurgists. — Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum. 2015. P. 1–16.
13. Gu Yan, Zhang T., Liu Y., Mu W. et al. Pressure acid leaching of zinc sulfide concentrate // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010. Vol. 20. P. S136–S140. DOI: 10.1016/S1003-6326(10)60028-3
14. Krysa B. D. Zinc pressure leaching at HBMS // Hydro metallurgy. 1995. Vol. 39, Iss. 1-3. P. 71–77. DOI: 10.1016/0304-386X(95)00046-J
15. Haakana T., Saxén B., Lehtinen L., Takala H. et al. Outotec direct leaching application in China // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2008. Vol. 108, No. 5. P. 245–251.
16. Xu Z., Jiang Q., Wang C. Atmospheric oxygen-rich direct leaching behavior of zinc sulphide concentrate // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013. Vol. 23, Iss. 12. P. 3780–3787. DOI: 10.1016/S1003-6326(13)62929-5

17. 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.
18. 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 Processing. 2017. Vol. 53, Iss. 1. P. 601–616. DOI: 10.5277/ppmp170147
19. Казанбаев Л. А., Козлов П. А., Колесников А. В., Кондратюк А. А., Кутейников В. Н. К вопросу конверсии железа в процессах выщелачивания сульфидных цинковых материалов при атмосферных условиях // Цветные металлы. 2005. № 5-6. С. 20–24.
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. 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.
22. Karimi S., Rashchi F., Ghahreman A. The evaluation of sphalerite surface formed during oxidative leaching in acidic ferric sulfate media // Journal of Sustainable Metallurgy. 2021. Vol. 7, Iss. 3. P. 1304–1313. DOI: 10.1007/s40831-021-00418-3
23. Горячкин В. И., Нелень И. М., Шнеерсон Я. М. Гидрометаллургическая переработка медно-никелевых пирротиновых концентратов на основе автоклавного окислительного выщелачивания // Гидрометаллургия. Автоклавное выщелачивание, сорбция, экстракция. — М. : Наука, 1976. С. 48–59.
24. Ashman D. W., Jankola W. A. Zinc pressure leaching at Cominco // Lead – Zinc 90. Edited by T. S. Mackey, R. D. Prengman. — The Minerals, Metals & Materials Society, 1980.
25. А. с. 891555 СССР. Способ получения серы / Н. А. Шептунов, И. И. Михайлов, Г. З. Леденева ; опубл. 23.12.1981, Бюл. № 47.
26. Косицкая Т. Ю., Лапин А. Ю., Шнеерсон Я. М. Особенности поведения элементарной серы в составе гидро металлургических промпродуктов и выбор способов ее выделения в товарный продукт // Цветные металлы. 2020. № 9. С. 78–84.