Технология производства катодной меди sx ew
Металлургические предприятия, обладая достаточно большими производственными мощностями, в процессе своей деятельности выделяют ощутимый объем твердых отходов в виде отвалов пород и шлака, для хранения которых требуются большие хранилища с отчуждением значительных земельных территорий. Такие хранилища являются источниками негативного воздействия на состояние подземных вод путем фильтрации вредных химических веществ и атмосферного воздуха при пылении поверхности под влиянием ветров.
Из года в год происходит рост накопления отходов, а экологический фактор начинает играть в экономике существенную роль. По оценкам специалистом металлургических компаний Германии в последнее время начинают набирать наибольший вес статьи расходов на налоги и оплату экологических издержек производства. Поэтому за рубежом все шире внедряются прогрессивные технологии получения металлов из вторичного сырья. В качестве источников такого сырья выступают хранилища твердых отходов металлургического производства так называемые техногенные месторождения.
Так в производстве меди все заметнее стала проявляться тенденция интенсивного развития гидрометаллургических способов как существенно более дешевых и экологически чистых по сравнению с традиционными способами. В 1997 году около 1770 тыс. тонн меди, или свыше 15% общего объема производства в мире, было получено методом выщелачивания и электролиза, технология Solvent Extraction Electrowinning ( SX/EW ).
Объем производства меди по технологии SX/EW из года в год увеличивается. За период с 1990 по 1997 годы объем производства меди по данной технологии увеличился на 130%. Крупнейшими в мире производителями меди методом выщелачивания являются Чили и США — 50% и 30% соответственно.
Особенный рост объемов производства меди по технологии SX/EW приходится на середину 90-х годов, когда на крупнейших предприятиях Чили стала повсеместно внедряться данная технология, которая обеспечивала вовлечение в переработку ранее складируемых руд с низким содержанием полезных компонентов. При этом так же учитывалось, что на рудниках продолжалось снижение содержания меди в добываемых рудах
В 1994 году в Чили на руднике Чукикамата, который является крупнейшим медедобывающим предприятием мира с производительностью более 600 тыс. тонн меди в год, была введена в действие установка по производству меди из отвалов с использованием технологии бактериального выщелачивания и электрохимического извлечения металла. Эта пилотная установка проектной мощностью 15 тыс. тонн катодной меди в год имела большое практическое значение, так как обеспечивала переработку низкосортных медных руд с эксплуатационными затратами на 30-40% меньше, чем традиционные установки.
В 1997 году в Монголии, занимающей третье место в Азии по производству медных концентратов, впервые в истории бывших стран социалистического содружества на Горно-обогатительном комбинате «Эрдэнэт», в котором 51% принадлежит правительству Монголии и 49% — правительству России, была внедрена экстракционно-электролизная технология получения катодной меди из отвалов окисленных и смешанных руд. Ежесуточное производство составляет 8-10 тонн катодной меди чистотой 99,99%. В 1997 году было получено около 3 тыс. тонн катодной меди.
Данные методы извлечения металла из руды путем выщелачивания и электролиза включают различные технологические схемы. Однако на каждом конкретном объекте применяется специфическая специально адаптированная технология.
При использовании технологии SX/EW часть получаемой продукции представлена низкосортным материалом, требующим дальнейшего рафинирования; другая же часть представлена высокосортной катодной медью, которая реализуется как рафинированный металл по ценам Лондонской биржи металлов.
Привлекательность метода выщелачивания с последующим получением катодной меди высока не только с экологической точки зрения, характеризуемой возможностью вовлечения в разработку техногенных месторождений, но и с экономической тоже.
Данная технология характеризуется низкими показателями средних эксплуатационных затрат на получение 1 тонны меди, которые составляют около 700 долларов при цене металла свыше 1700 долларов за тонну. Поэтому при сохраняющемся ежегодном приросте производства меди к началу следующего тысячелетия около одной трети метала буде выпускаться по технологии SX/EW .
Источник
Routes to finance
Фильм «Медь от А до Я» (Июль 2021).
Медь обычно экстрагируется из оксидных и сульфидных руд, которые содержат от 0,5 до 2,0 процента меди.
Методы переработки, используемые производителями меди, зависят от типа руды, а также от других экономических и экологических факторов. В настоящее время около 80 процентов мирового производства меди добывается из сульфидных источников.
Независимо от рудного типа добытую медную руду сначала необходимо сконцентрировать для удаления жиров, нежелательных материалов, вложенных в руду.
Первым шагом в этом процессе является дробление и порошковая руда в шаровой или стержневой мельнице.
Сульфидные руды
Практически все сульфидные медные руды, включая халькозит (Cu 2 S), халькопирит (CuFeS 2 ) и ковеллит (CuS), обрабатываются плавка.
После измельчения руды до мелкого порошка она затем концентрируется пенной флотацией, что требует смешивания порошкообразной руды с реагентами, которые объединяются с медью, чтобы сделать ее гидрофобной. Затем смесь купают в воде вместе с пенообразователем, который стимулирует вспенивание.
Струи воздуха поднимаются через пузырьки, образующие воду, которые плавают водоотталкивающие частицы меди на поверхность. Пена, которая содержит около 30 процентов меди, 27 процентов железа и 33 процента серы, снимается и берется за обжиг.
Если экономичные, меньшие примеси, которые могут присутствовать в руде, такой молибден, свинец, золото и серебро, также могут быть обработаны и удалены в это время с помощью селективной флотации.
При температурах между 932-1292 г. ° F (500-700 ° С) большая часть оставшегося содержания серы сжигается в виде сульфидного газа, что приводит к кальцинированной смеси оксидов и сульфидов меди.
Флюсы добавляются к кальцинированной меди, которая теперь составляет около 60 процентов чистой, до того, как она снова нагревается, на этот раз до 2192 ° F (1200 ° C).
При этой температуре поток кремнезема и известняка объединяется с нежелательными соединениями, такими как оксид железа, и выводит их на поверхность, подлежащую удалению в виде шлака. Оставшаяся смесь представляет собой расплавленный сульфид меди, называемый «матовым».
Следующим шагом в процессе рафинирования является окисление жидкого штейна для удаления железа и, опять же, сжигание сульфидного содержимого в виде диоксида серы. В результате получается 97-99% меди. Термин «блистерная медь» происходит от пузырьков, образующихся двуокисью серы на поверхности меди.
Чтобы изготовить медные катоды на рынке, блистерную медь сначала необходимо отливать в аноды и обрабатывать электролитически. Погруженный в резервуар с сульфатом меди и серной кислотой вместе с чистым медным катодным стартовым листом, черная медь становится анодом в гальванической ячейке. Заготовки из катода из нержавеющей стали также используются на некоторых нефтеперерабатывающих заводах, таких как меднорудная шахта Kennecott Rio Tinto в штате Юта.
При введении тока ионы меди начинают мигрировать к катоду или стартовому листу, образуя 99. 9-99. 99% чистых медных катодов.
Обработка оксидной руды и SX / EW
После измельчения медных руд оксидного типа, таких как азурит (2CuCO 3 · Cu (OH) 3), брострит (CuSO 4 >), хризоколла (CuSiO 3 · 2H 2 O) и куприт (Cu2O), разбавленная серная кислота наносится на поверхность материала на выщелачивающие прокладки или в выщелачивающие емкости. Когда кислота течет через руду, она сочетается с медью, образуя слабый раствор сульфата меди.
Так называемый «беременный» раствор для выщелачивания (или беременный напиток) затем обрабатывается с использованием гидрометаллургического процесса, известного как экстракция растворителем и электроприемник (или SX-EW).
Добыча растворителя включает удаление меди из беременной жидкости с использованием органического растворителя или экстрагента. Во время этой реакции ионы меди обменивают на ионы водорода, позволяя извлекать кислотный раствор и повторно использовать в процессе выщелачивания.
Водный раствор, богатый медом, затем переносится в электролитический резервуар, где происходит электро-выигрышная часть процесса. Под электрическим зарядом ионы меди мигрируют из раствора в катодные стартовые катоды, изготовленные из медной фольги высокой чистоты.
Другие элементы, которые могут присутствовать в растворе, такие как золото, серебро, платина, селен и теллур, собираются в нижней части резервуара в виде «шламов» и могут быть восстановлены путем дальнейшей обработки.
Электрошоковые медные катоды имеют одинаковую или большую чистоту, чем те, которые производятся в результате традиционной плавки, но требуют от одной четверти до одной трети количества энергии на единицу продукции.
Разработка SX-EW позволила добывать медь в районах, где серная кислота недоступна или не может быть получена из серы в корпусе медной руды, а также из старых сульфидных минералов, которые были окислены при воздействии воздуха или бактерий выщелачивания и других отходов, которые ранее были удалены без обработки.
Медь может альтернативно осаждаться из беременного раствора путем цементации с использованием металлолома. Однако это приводит к получению менее чистой меди, чем SX-EW, и поэтому используется реже.
Выщелачивание in-situ также используется для извлечения меди из подходящих участков рудных месторождений.
Этот процесс включает бурение скважин и перекачку в рудное тело раствора фильтрата — обычно серной или соляной кислоты. Выщелачивающий раствор растворяет минералы меди до его извлечения через вторую скважину. Дальнейшая очистка с использованием SX-EW или химического осаждения дает товарные медные катоды.
ISL часто проводят на низкосортной медной руде в засыпленных стопах (также известную как
выщелачивание стоков ) в обваленных районах подземных рудников. Медные руды, наиболее пригодные для ISL, включают карбонаты меди малахита и азурита, а также тенорит и хризоколу.
Мировая добыча меди на меде оценивается Геологической службой США до 16.1 миллион метрических тонн в 2011 году. Основным источником меди является Чили, которая производит примерно одну треть от общего объема мировых поставок. Другие крупные производители включают США, Китай и Перу.
Из-за высокой стоимости чистой меди большая часть производства меди поступает из переработанных источников. В США рециркулированная медь составляет около 32% годового объема поставок. В глобальном масштабе это число, по оценкам, ближе к 20 процентам.
Крупнейшим корпоративным производителем меди во всем мире является чилийское государственное предприятие Codelco. В 2010 году Codelco произвела 1,76 миллиона метрических тонн рафинированной меди, или около 11% от общего объема мирового производства. Другие крупные производители включают Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. и Xstrata Plc.
Schoolscience. сотрудничество. Великобритания. Медь — жизненно важный элемент. Добыча меди.
URL: // ресурсы. schoolscience. сотрудничество. ик / CDA / 14-16 / cumining / copch2pg2. HTML
Wikipedia. Методы извлечения меди.
URL: // ru. википедия. org / wiki / Copper_extraction
Ассоциация развития меди. Производство.
URL: // www. меди. орг / образование / медь производство /
Источник
ЭЛЕКТРОЭКСТРАКЦИЯ МЕДИ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ
4.1. КОМПЛЕКСНАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Исторически сложилось таким образом, что классическая схема извлечения меди, состоящая из этапов обогащения, плавки и электрорафинирования, была применена для переработки богатых сульфидных медных и полиметаллических медьсодержащих руд. Особенностью такого вида сырья является наличие в нем драгоценных металлов. Это обстоятельство являлось решающим для использования технологии, в которой драгоценные металлы коллектируются в черновых медных анодах и извлекаются в продукт их электролитического рафинирования. Одновременно с этим имеются значительные запасы окисленных медных руд и смешанных окислено-сульфидных с невысоким содержанием меди. Такие руды тоже перерабатывались, но в значительно меньшем количестве и по упрощенной технологии, включающей выщелачивание в атмосферных условиях слабыми растворами серной кислоты с получением растворов, содержащих медь на уровне 5-10 г/л и избыточную кислоту. Затем раствор подвергался переработке с целью осаждения и обогащения по меди в той или иной форме, например, методом цементирования с использованием металлического железа или методом осаждения с использованием H2S. Полученный концентрат шел на дальнейшую переработку плавлением или электрорафинированием. Несмотря на очевидную простоту такой технологии, она имеет существенный недостаток, состоящий в том, что она не позволяет получать высококачественную медь, объем потребления которой, как видно из раздела 1, неуклонно возрастает.
Технология жидкостной экстракции явилась завоевавшей популярность альтернативой традиционному методу. В середине 1960-х годов на базе широко известного класса Cu-селективных гидроксиоксимных реагентов, используемых в аналитической химии, были впервые разработаны экстрагенты для экстракции меди в промышленных условиях. Эти экстрагенты (LIX®63, LIX®64 и LIX®65N) обладали способностью осуществлять селективный перенос меди из разбавленного раствора кислотного выщелачивания в концентрированный раствор CuSO4 (50 г/л Сu и 150-180 г/л H2SO4) с минимальным попутным извлечением Fe (основная примесь). Далее осуществляется электроэкстракция меди из раствора CuSO4, получаемого в результате реэкстракции. После извлечения кислотный рафинат поступает на выщелачивание. Сказанное поясняется схемой (рис.6).
Рис. 6. Принципиальная схема потоков технологии L-SX-EW
Согласно схеме первой ее операцией является выщелачивание исходного медьсодержащего полупродукта (окисленная руда или бедный сульфидный концентрат) растворами серной кислоты (рафинат), получаемыми с операции экстракции. Получаемый после выщелачивания медьсодержащий продукционный раствор поступает на операцию экстракции, при которой медь этого раствора выводится в экстрагент, а в водный раствор в эквивалентном количестве поступает ион водорода. Выделение меди из экстрагента осуществляется при реэкстракции отработанным электролитом электроэкстракции меди (электролит 1), в результате которой получается электролит 2 – раствор сульфата меди, направляемый на электроэкстракцию.
Схемы превращений потоков входных веществ в выходные, протекающие в этой технологии:
1. Выщелачивание (L – leaching) – растворение исходных минералов меди с получением разбавленных (5-10 г/л Cu) растворов, содержащих примеси железа, щелочноземельных металлов, марганца и прочих.
2. Экстракция (SX – экстракция — реэкстракция — solvent extraction) – Cu 2+ + 2(HR)оф® 2Н + + (СuR2)оф.
4. Электроэкстракция (EW — electro winning) – CuSO4 + H2O±2F = Cu + H2SO4 + 1/2O2.
В указанных схемах вещества, обозначенные индексом оф – молекулы органического катионообменника, ионы водорода которого при экстракционном взаимодействии обмениваются на ионы меди. В результате осуществления переделов выщелачивания и экстракции-реэкстракции на электроэкстракцию поступает электролит, содержащий медь в виде CuSO4 и серную кислоту на уровне 150-180 г/л. В результате электролиза на катоде получается катодная медь, на аноде выделяется серная кислота и кислород. Выходящий раствор содержит до 30 г/л меди и 180-210 г/л H2SO4.
Параметры катодного процесса при ЭЭ полностью аналогичны параметрам катодного процесса ЭР и определяются из тех же соображений, что и при ЭР. Катодная плотность тока находится в пределах 150-250 А/м 2 , температура – до 65ºС, циркуляция электролита – внешняя и внутренняя. Скорость внешней циркуляции определяется материальным балансом меди (см. циркуляция). Скорость внутренней циркуляции аналогична скорости внутренней циркуляции при ЭР.
Анодный процесс осуществляется с использованием нерастворимых свинцовых анодов, легированных серебром или кальцием.
Входящий электролит содержит из примесей первой группы в основном железо, второй группы – мышьяк, висмут и сурьму. Он не содержит частиц твердого, и поэтому, в принципе, катодная медь получается чище, чем при ЭР. Коллоидный режим электролита – аналогичный коллоидному режиму ЭР. Лидирующей примесью является железо, содержание которого не должно превышать 1,5-2 г/л. Регулирование содержания железа в электролите осуществляется на переделе выщелачивания.
Выход по току близок к его значениям при ЭР.
Удельный расход электроэнергии вследствие протекания анодной реакции окисления воды, выше примерно на 1200-1400 кВт час/т.
Наращивание катодов ведется в течение 7 суток, как правило, используются технологии ISA или Kidd Kreck.
Применение метода жидкостной экстракции позволило значительно снизить операционные затраты (по некоторым оценкам, до 50% по сравнению с методом цементации с помощью Fe). Один из новейших медных заводов с технологией L/SX/EW — Radomiro Tomic компании Codelco — оценивает себестоимость производимой им меди на уровне около 0.84 USD/кг. Такое значительное снижение операционных затрат позволило включить в число используемого сырья такое сырье, которое раньше считалось экономически невыгодным для переработки. На сегодняшний день в мире существует около 50 медных заводов, работающих по данной технологии, и их общая мощность составляет около 2 млн. тонн меди в год. Мощность линии жидкостной жидкостной экстракции на каждом из этих предприятий колеблется в диапазоне от 50 до 400 м 3 /час по водной фазе. Указанная технология способна обеспечить производство меди в широком диапазоне производительности от мобильных установок производительностью несколько тысяч тонн в год, устанавливаемых непосредственно на месторождении с использованием подземного или кучного выщелачивания до предприятий, производящих сотни тысяч тонн в год из руд, добываемых подземным способом. Показательным является и то, что около 27% этих предприятий введено в эксплуатацию в 1980-х годах, а около 50% — в течение последних 10-15 лет. Такая модель прогрессивного роста популярности является прекрасным подтверждением успешного использования технологии SX в извлечении меди.
Но, пожалуй, самым важным фактором, способствующим успешному «шествию» технологии жидкостной экстракции, стали достижения в области разработки экстрагирующих агентов и «тонкая регулировка» их действия с целью максимального соответствия требованиям, с одной стороны, передела выщелачивания, а с другой — передела электроэкстракции, которые диктуются качеством сырья, используемого на каждом конкретном заводе по производству меди. Мы имеем в виду следующее: наличие медь-селективного экстрагента, обеспечивающего быструю экстракцию, обладающего высокой кинетикой очистки, способного поддерживать высокий уровень экстракции меди в диапазоне уровней рН, характерных для растворов выщелачивания и получаемого рафината (т.е. при рН на уровне 1.2-1.4), и в то же время обеспечивающего легкую очистку.
Дата добавления: 2015-08-05 ; просмотров: 171 ; Нарушение авторских прав
Источник