Что такое и зачем нужно азотнокислотное выщелачивание

«ВНИПИпромтехнологии» разработал техрегламент извлечения полезных компонентов из медной руды с помощью азотной кислоты. Метод позволяет увеличить выпуск меди, сократив при этом расход азотной кислоты. Использовать его будет «Казахмыс» — ​один из основных производителей меди в Казахстане. По оценкам разработчиков, азотнокислотное выщелачивание особенно пригодится в переработке бедных и труднообогатимых руд.

Извлечение меди с помощью азотной кислоты — ​нетипичный способ. Обычно используется выщелачивание серной кислотой или флотация. Однако для некоторых руд этих широко применяемых технологий недостаточно.

Как разрабатывали технологию

Казахстанская «Казгидромедь», занимающаяся разработкой обогатительных и гидрометаллургических технологий, в 2015 году обратилась во «ВНИПИпромтехнологии» (инжиниринговый центр горнодобывающего дивизиона «Росатома») с просьбой создать систему регенерации азотной кислоты из оксидов азота, чтобы сократить затраты на производство. Поскольку «ВНИПИпромтехнологии» еще в 1980‑е разрабатывал опытные установки по выщелачиванию азотной кислотой уранового и уран-молибденового сырья, компания взялась за заказ.

Специалисты «Казгидромеди» и «ВНИПИпромтехнологии» опробовали азотнокислотное выщелачивание на разных видах сырья. По итогам исследований технологи предложили техрегламент для участка выщелачивания и схему регенерации азотной кислоты. Сначала их протестировали на лабораторной установке производительностью 0,5 кг в час, затем — ​на полупромышленной, 15 кг в час. Тесты показали сокращение расхода азотной кислоты более чем в 10 раз.

Как работает технология

У азотной кислоты высокая окислительная способность. Она легко растворяет соли металлов, из раствора их извлечь гораздо проще.

Технологическая цепочка в общем виде выглядит так: сначала флотация руды c получением чернового концентрата, содержащего 4–9 % меди. Флотоконцентрат отправляют на азотное выщелачивание. Образовавшуюся на выщелачивании пульпу разделяют на жидкую (раствор с металлами) и твердую (отходы) фазы. Из раствора получают катодную медь. Извлечение меди составляет 97–99 %.

Возможности применения

Азотнокислотное выщелачивание будут применять на опытном гидрометаллургическом заводе производительностью около 52 тыс. т в год. По результатам опытного производства «Казахмыс», конечный заказчик технологии, примет решение о строительстве гидрометаллургического завода для переработки бедных руд Жезказганского месторождения производительностью 3 млн т в год. Также во время опытной эксплуатации станет понятно, есть ли экономическая целесообразность в выделении из раствора попутных продуктов — ​цинка, железа, серебра и рения.

«Азотнокислотное выщелачивание можно применять к разным видам сульфидного сырья цветных и редких металлов. Особенно перспективным этот способ представляется для переработки бедных и труднообогатимых руд», — ​отметил начальник отдела комплексной переработки сырья «ВНИПИпромтехнологии» Алексей Соловьев.

Если говорить о потенциале технологии, то ориентироваться надо на тот же тип сырья (руды). Породы Жезказган­ского месторождения относят­ся к медистым песчаникам. Промышленно значимые месторождения такого типа есть в Польше (Купфершифер), в Замбии и Конго (так называемый Медный пояс) и в России (Удокан). Эксперты отмечают, что месторождения уникальны по набору металлов, поэтому технологию извлечения надо подбирать для каждого отдельно.

На российском Удокане извлечение — ​как раз большая проблема, так как сульфидные и окисленные руды, к которым нужно применять разные методы извлечения, перемешаны. Отделять один тип руды от другого сочли нерациональным. Возможно, что для довыщелачивания меди на Удокане пригодится именно разработка «ВНИПИпромтехнологии».