НЧОУ ВО «Технический университет УГМК», Верхняя Пышма, Россия:

А. Б. Лебедь, заведующий кафедрой, эл. почта: a.lebed@tu-ugmk.com
Р. И. Верходанов, инженер
З. А. Лебедь, ведущий специалист

АО «Уралмеханобр», Екатеринбург, Россия:
А. А. Метелёв, главный инженер

Кислые оборотные и сбрасываемые воды горно-обогатительных предприятий, содержащие тяжелые металлы, при попадании в окружающую среду могут нанести значительный ущерб экологической обстановке региона. Повышенное содержание цветных металлов (5,2–300 мг/дм³ Cu; 50–450 г/дм³ Zn) в этих водах позволяет рассматривать их в качестве сырья для получения концентратов в целях дальнейшего извлечения металлов. Объектами исследования являлись оборотная вода Сорьинского хвостохранилища, подотвальные воды Ново-Шемурского месторождения и шахтные воды Урупского ГОКа. Цель исследований — разработка технологии селективного извлечения меди в продукт, пригодный для последующей переработки с получением готовой продукции. В большинстве случаев для очистки промышленных стоков от ионов тяжелых цветных металлов используют методы, основанные на нейтрализации. В этом варианте значительная часть цветных металлов теряется безвозвратно, в то время как применение реагентных методов, в частности сульфидирование в кислой области pH, позволяет селективно извлечь их в концентраты, пригодные для вовлечения в существующие технологии производства цветных металлов. Для селективного извлечения меди из поликомпонентных вод в качестве сульфидизатора использовали раствор серы в гидроксиде натрия, полученный при температуре 115–120 ^oC, массовом соотношении NaOH:S = 1:1 и концентрации серы 350 г/дм³. Использование раствора серы в гидроксиде натрия позволило извлечь медь из комплексных по составу растворов в форме сульфидов. Показаны высокие извлечение (94–99,9 %) и содержание меди в медных концентратах (8,9–27,5 %). Установлено взаимодействие железа (III) с сульфид-ионом с образованием элементной серы, которую можно повторно использовать при кондиционировании медного концентрата в гидроксиде натрия, что позволяет вернуть в оборот серу и повысить содержание меди до 24 %. Физические свойства частиц сульфидных концентратов меди определяют высокую скорость осаждения твердой фазы из пульпы. Сульфидные частицы характеризуются высоким отрицательным зарядом –80…–100 мВ и крупностью 90 % класса до 68,9 мкм. Разработана принципиальная технологическая схема извлечения меди из бедных комплексных растворов, включающая дозировку сульфидизатора в существующий поток вод, организованное отстаивание медьсодержащей твердой фазы и при необходимости кондиционирование медного концентрата.

1. Тимофеев К. Л., Лебедь А. Б., Мальцев Г. И. Очистка промышленных стоков и загрязненных вод горно-металлургических предприятий. Опыт ООО «УГМК-Холдинг» : учеб. пособие для студентов вузов. — М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2019. — 224 с.
2. Соложенкин П. М., Делиянни Е. А., Бакояннакис В. Н., Зоубоулис А. И., Матис К. А. Удаление ионов тяжелых металлов из сточных вод // Водоочистка. 2008. № 6. С. 34–39.
3. Курдюмов В. Р., Тимофеев К. Л., Мальцев Г. И., Лебедь А. Б. Технология комплексной очистки шахтной воды с попутным извлечением цветных металлов // Цветные металлы. 2017. № 12. С. 25–29. DOI: 10.17580/tsm.2017.12.03.
4. Курдюмов. В. Р., Тимофеев К. Л., Краюхин С. А. Особенности очистки шахтной воды по технологии обратного осмоса // Водоснабжение и санитарная техника. 2018. № 11. С. 48–56.
5. Özverdi A., Erdem M. Cu, Cd and Pb adsorption from aqueous solutions by pyrite and synthetic iron sulphide // Journal of Hazardous Materials. 2006. Vol. 137. Р. 626–632.
6. Колесников В. А., Кокарев Г. А., Вараксин С. О. Возможности применения электрохимических методов в локальной очистке растворов, промывных вод и регенерации цветных металлов. Малоотходные и ресурсосберегающие процессы в гальванотехнике. — M. : МХТИ, 1988. — 31 с.
7. Вурдова Н. Г., Фомичев В. Т. Электродиализ природных и сточных вод. — М. : АСВ, 2001. — 144 с.
8. Чантурия В. А., Соложенкин П. М. Гальванохимические методы очистки техногенных вод. Теория и практика. — М. : ИКЦ «Академкнига», 2005. — 204 с.
9. Светлов А. В., Миненко В. Г., Самусев А. Л., Салехов Е. М. Очистка шахтных вод рудника «Северный» АО «Кольская ГМК» методом электрохимической коагуляции // Цветные металлы. 2019. № 11. С. 52–56. DOI: 10.17580/tsm.2019.11.06.
10. Филатова Е. Г. Обзор технологий очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, основанных на физико-химических процессах // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2015. № 2. — C. 97–109.
11. Sajeda A. Al-Saydeha, Muftah H. El-Naasa, Syed J. Zaidib. Copper removal from industrial wastewater: A comprehensive review // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2017. Vol. 56. P. 35–44.
12. Lewis A. E. Review of metal sulphide precipitation // Hydrometallurgy. 2010. No. 2. P. 222–234.
13. Zhao M., Xu Y., Zhang C. et al. New trends in removing heavy metals from wastewater // Applied Microbiology and Biotechnology. 2016. Vol. 100. P. 6509–6518.
14. Шакитаев А., Нарембекова А. К. Возможность извлечения меди из техногенных растворов осаждением в виде частиц сульфида меди // Металлургия XXI столетия глазами молодых : сборник докладов V Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов. — Донецк, 2019. С. 71–72.
15. Халезов Б. Д., Ватолин Н. А., Овчинникова Л. А., Павличенко Г. А. Исследования извлечения сульфидов меди и цинка из медно-цинковых сернокислых растворов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № 1. С. 261–265.
16. Халезов Б. Д., Ватолин Н. А., Макурин Ю. Н., Быков Н. А. Извлечение цинка из растворов выщелачивания медноцинковых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № 3. С. 260–265.
17. Халезов Б. Д., Неживых В. А., Овчинникова Л. А. Полупромышленные испытания гидросульфидного способа извлечения цинка из растворов кучного выщелачивания // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № 4. С. 278–279.
18. Клюшников А. М. Исследование процессов концентрирования меди и цинка из подотвальных вод // Металлург. 2019. № 11. С. 8–14.
19. Халезов Б. Д., Гаврилов А. С., Петрова С. А., Овчинникова Л. А. Извлечение никеля из растворов гидросульфидом натрия // Цветные металлы. 2019. № 3. С. 33–38. DOI: 10.17580/tsm.2019.03.04.
20. Wang L. P., Chen Y. J. Sequential precipitation of iron, copper, and zinc from wastewater for metal recovery // Journal of Environmental Engineering. 2019. No. 1. P. 1–11.
21. Wang L. P., Ponou J., Matsuo S. et. al. Selective precipitation of copper and zinc over iron from acid mine drainage by neutralization and sulfidization for recovery // Society of Materials Engineering for Resources for Japan. 2014. No. 2. P. 136–140.
22. Лаптев Ю. В., Сиркис А. Л., Колонин Г. Р. Сера и сульфидообразование в гидрометаллургических процессах. — М. : Наука, 1987. — 157 c.