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

С. И. Лях, главный инженер, канд. техн. наук, эл. почта: lyakh-s@gidrometall.ru
И. В. Фоменко, генеральный директор, канд. техн. наук, эл. почта: fomenko-i@gidrometall.ru

АО «Челябинский цинковый завод», Челябинск, Россия
М. С. Варганов, начальник технического управления, эл. почта: mkv@zinc.ru
С. А. Загребин, заместитель начальника технического управления, канд. хим. наук, эл. почта: saz@zinc.ru

Приведены результаты лабораторных исследований технологии прямого атмосферного выщелачивания образца российского цинкового концентрата, содержащего, %: 49,1 Zn; 32,8 S; 8,4 Fe; 2,5 Pb; 2,3 Cu; 1,8 SiO₂. Представлены результаты двухстадийного атмосферного выщелачивания концентрата сернокислым раствором, имитирующим состав отработанного цинкового электролита (170 г/л H₂SO₄ и 50 г/л Zn). Показана высокая эффективность выщелачивания цинкового концентрата в атмосферных условиях (температура 95–100 ^oC), обеспечивающего перевод в жидкую фазу пульпы до 98–99 % Zn, а также до 90–95 % Cu. Установлено, что количество железа, выделяющегося в жидкую фазу пульпы при окислении железосодержащих сульфидных минералов (пирротина, халькопирита и частично пирита), достаточно для глубокого окисления сфалерита и выщелачивания цинка. В условиях атмосферного выщелачивания степень окисления сульфидной серы достигала 90±5 %, при этом степень конверсии сульфидной серы в элементную составляла 80±5 %. Представлены результаты лабораторных исследований операции очистки продукционного раствора после первой стадии атмосферного выщелачивания от гидролизуемых примесей (Fe, As и Sb) перед электролитическим осаждением цинка. Установлено влияние ключевых параметров на показатели гидролитической очистки раствора. Показана и обоснована технологическая необходимость выделения меди из раствора в виде медно-хлорного кека перед гидролитической очисткой для минимизации ее потерь с отвальным гидратным кеком.

1. 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
2. De Souza A. D., Pina P. S., Leão V. A. Bioleaching and chemical leaching as an integrated process in the zinc industry // Minerals Engineering. 2007. Vol. 20, Iss. 6. P. 591–599. DOI: 10.1016/j.mineng.2006.12.014
3. Berdiyarov B., Matkarimov S. Method for oxidative roasting of sulfide zinc concentrates in an air oxygen stream in fluidized bed furnaces // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023. Vol. 1142, No. 1. 012035. DOI: 10.1088/1755-1315/1142/1/012035
4. Паньшин А. М., Затонский А. В., Козлов П. А., Кондратюк А. А., Терентьев В. М. Освоение процесса обжига тонкодисперсных цинковых концентратов уральских месторождений на ОАО «ЧЦЗ» // Цветные металлы. 2010. № 5. С. 34–37.
5. Паньшин А. М., Шакирзянов Р. М., Избрехт П. А., Затонский А. В. Основные направления совершенствования производства цинка на ОАО «Челябинский цинковый завод» // Цветные металлы. 2015. № 5. С. 19–21.
6. Svens K. Direct leaching alternatives for zinc concentrates // Chen T. T. Honorary Symposium on Hydrometallurgy, Electrometallurgy and Aterials Characterization, 1st ed.; W. Shijie, J. E. Dutrizac, M. L. Free, J. Y. Hwang, D. Kim, Eds. 2012. P. 191–206. DOI: 10.1002/9781118364833.ch17
7. Шпаер В. М., Калашникова М. И. Автоклавное выщелачивание низкосортных цинковых концентратов // Цветные металлы. 2010. № 5. С. 23–27.
8. Gu Y. 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
9. Svens K., Kerstiens B., Runkel M. Recent experiences with modern zinc processing technology // Erzmetall. 2003. Vol. 56, No. 2. P. 94–103.

10. Lehtinen L., Takala H. Atmospheric zinc concentrate leaching technology of Outokumpu // Lead & Zinc’05. Proceedings of the International Symposium on Lead and Zinc Processing, Kyoto, Japan, 17–19 October 2005. P. 803–816.
11. 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. 200 8. Vol. 108, No. 5. P. 245–251.
12. Santos S. M. C., Ismael M. R. C., Correia M. J. N., Reis M. T. A. et al. Hydrometallurgical treatment of a zinc concentrate by atmospheric direct leach process // Proceedings of the European Congress of Chemical Engineering, Copenhagen, Denmark. 16–20 September 2007. P. 1 6–20.
13. Xu Z., Jiang Q., W ang 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
14. Колмачихина Э. Б., Рыжкова Е. А., Дмитриева Д. В., Вакула К. А., Мокрецов М. А. Исследование влияния лигносульфоната, анионных поверхностно-активных веществ и их смесей на показа тели автоклавного выщелачивания цинкового концентрата // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 8. С. 143–150.
15. Picazo-Rodríguez N. G. et al. Direct acid leaching of sphalerite: An approac h comparative and kinetics analysis // Minerals. 2020. Vol. 10, Iss. 4. 359. DOI: 10.3390/min10040359
16. Jorjani E., Ghahreman A. Challenges with elemental sulfur removal during the leaching of copper and zinc sulfides, and from the residues; a review // Hydrometallurgy. 2017. Vol. 171. P. 333–343. DOI: 10.1016/j.hydromet.2017.06.011
17. Sadeghi N., Moghaddam J., Ilkhchi M. O. Determination of effective parameters in pilot plant scale direct leaching of a zinc sulfide concentrate // Physicochem. Probl. Miner. Process. 2017. Vol. 53, No. 1. P. 601–616. DOI: 10.5277/ppmp170147
18. 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.
19. Mirzoev P., Bodnarchuk T. Sulfate-balance control strategy at the Flin Flon zinc plant // COM 2015. The Conference of Metallurgists. — Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum. 2015. P. 1–16.
20. Садыков С. Б. Автоклавная переработка низкосортных цинковых концентратов. — Екатеринбург : УрО РАН, 2006. — 581 с.
21. Гордеев Д. В., Фоменко И. В., Шнеерсон Я. М., Петров Г. В. Переработка углеродистых золотосодержащих концентратов методом автоклавного окисления с добавлением азотной кислоты в качестве вторичного окислителя // Обогащение руд. 2023. № 5. С. 18–24.
22. Гордеев Д. В., Петров Г. В., Хасанов А. В., Северинова О. В. Обзор современных технологий переработки упорных золотосодержащих руд и концентратов с применением азотной кислоты // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 1. С. 214–224. DOI: 10.18799/24131830/2022/1/3228