Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:

Л. Г. Елфимова, старший преподаватель, эл. почта: elg-mtf@yandex.ru
Н. Г. Агеев, доцент
С. С. Набойченко, профессор кафедры металлургии цветных металлов

Приведен вариант использования программы HSC Chemistry 6 (модуль Equilibrium Composition) для термодинамического моделирования процесса окислительного сернокислотного выщелачивания модельной пробы медно-никелевого файнштейна. Проба получена путем шихтовки файнштейнов и промежуточных продуктов никелевых предприятий. Рассчитаны рациональный состав модельного файнштейна, количество серной кислоты и кислорода на возможные реакции с компонентами пробы. Выбраны диапазоны расхода серной кислоты 0,001–1,0 кмоль и фиксированные расходы кислорода 0,09; 0,62; 1,2; 1,8 кмоль. При выбранных параметрах построены диаграммы равновесного состояния систем. Приведены возможные химические реакции. При расходе кислорода 0,09 кмоль никель, железо, медь и CoS растворяются; основной фазой в твердом остатке является Ni₃S₂, который растворяется с образованием NiS и NiSO₄; в качестве промежуточной фазы может образовываться Ni₃S₄. Халькозин Cu₂S начинает растворяться при увеличении расхода серной кислоты с образованием CuS. Показана возможность образования элементной серы. В жидкой фазе концентрация никеля увеличивается, а растворенной меди — нет, так как имеет место обменная реакция сульфата меди с сульфидами никеля и кобальта. При увеличении расхода кислорода до 1,2 кмоль уменьшается количество сульфидов никеля, переход никеля в раствор составил 93 %. Сульфиды меди окисляются при расходе кислорода 1,8 кмоль. В твердой фазе медь присутствует в форме гидроксида и основного сульфата. При увеличении расхода кислоты свыше 0,4 кмоль медь переходит в раствор. Проведено сравнение данных термодинамического анализа с результатами эксперимента при t = 85 ^oC, Ж:Т = 6, РO₂ = 0,23 МПа, [H₂SO₄]/Ni = 0,52, расход кислоты 0,54 г/г файнштейна. Получены сопоставимые результаты, которые говорят о возможности разделения никеля и меди на стадии окислительного выщелачивания.

1. Попов В. А., Цемехман Л. Ш., Дьяченко В. Т., Беседовский С. Г., Савинова Ю. А. Термодинамический анализ распределения микропримесей между продуктами пирометаллургического производства ОАО «Кольская ГМК» // Цветные металлы. 2011. № 8/9. С. 81–85.
2. Попов В. А., Цемехман Л. Ш. Поведение микропримесей при металлургической переработке сульфидных медно-никелевых концентратов // Цветные металлы. 2014. № 9. С. 58–62.
3. Цымбулов Л. Б., Пигарев С. П., Жак Е. Термодинамический анализ процесса конвертирования медных штейнов и концентратов в двухзонной печи Ванюкова // Цветные металлы. 2011. № 8/9. С. 62–72.
4. Кольцов В. Ю. Термодинамические основы процесса сульфатизации окисленной никелевой руды // Цветные металлы. 2014. № 8. С. 28–31.
5. Попов В. А., Цемехман Л. Ш., Велюжинец Г. А., Фомичев В. Б. Термодинамическое моделирование поведения мышьяка в пирометаллургическом производстве меди // Цветные металлы. 2014. № 5. С. 24–28.
6. Резник И. Д., Ермаков Г. П., Шнеерсон Я. М. Никель : в 3 т. — М. : Наука и технологии, 2003. Т. 3. — 608 с.
7. Yan Fu, Bin-chuan Li, Chuan-lin Fan, Xiu-jing Zhai, Xijun Zhang, Dong-he Li. Selective leaching of nickel from lowsulfur Ni – Cu matte at atmospheric pressure // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010. Vol. 20. P. s71–s76.

8. Нафталь М. Н., Петров А. Ф., Саверская Т. П., Юрьев А. И., Карпушова Д. Д. Разработка технологии сульфатного выщелачивания файнштейна с повышенным отношением никеля к меди // Цветные металлы. 2013. № 6. С. 35–42.
9. Бурухин А. Н., Галанцева Т. В., Нафталь М. Н., Сущев А. В., Шестакова Р. Д. Реконструкция никельрафинировочного производства // Цветные металлы. 2000. № 6. С. 56–61.
10. Нафталь М. Н., Шестакова Р. Д., Галанцева Т. В., Петров А. Ф., Кожанов А. Л. Особенности выщелачивания высокомедистого файнштейна // Цветные металлы. 2000. № 6. C. 44–49.
11. Каримов К. А., Крицкий А. В., Елфимова Л. Г., Набойченко С. С. Низкотемпературное автоклавное выщелачивание файнштейна в сернокислых средах // Металлург. 2017. № 3. С. 71–74.
12. Агеев Н. Г., Набойченко С. С. Металлургические расчеты с использованием пакета прикладных программ HSC Chemistry : уч. пособие. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 124 с.
13. Уфалей — родина российского никеля. Выпуск трудов / под ред. О. И. Хохлова. — Челябинск : Книга, 1993. — 334 с.
14. Выдыш А. В. Физико-химические исследования технологии сульфатного выщелачивания высокомедистого файнштейна : дис. … канд. техн. наук. — СПб., 2005. — 153 с.
15. Набойченко С. С., Шнеерсон Я. М., Калашникова М. И., Чугаев Л. В. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. — Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009. Т. 2. — 940 с.
16. Hofirek Z., Kerfoot D. G. E. The chemistry of the nickelcoрper matte leach and its application to process control and optimization // Hydrometallurgy. 1992. Vol. 29. P. 357–381.
17. Rademan J. A. M., Lorenzen L., van Deventer J. S. J. The leaching characteristics of Ni – Cu matte in the acid-oxygen pressure leach process at Impala Platinum // Hydrometallurgy. 1999. Vol. 52. P. 231–252.
18. Knuutila K., Hultholm S. E., Sahén B., Rosenback L. New nickel process increasing production at «Outokumpu Harjavalta metals oy», Finland // ALTA 1997. Nickel/cobalt pressure leaching and hydrometallurgy forum. — Perth, Western Australia, 19–20 May 1997.