Институт проблем промышленной экологии Севера Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр РАН», Апатиты, Россия

А. А. Горячев, младший научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: a.goryachev@ksc.ru

Горный институт Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр РАН», Апатиты, Россия
Е. В. Черноусенко, старший научный сотрудник, эл. почта: e.chernousenko@ksc.ru
Г. В. Митрофанова, ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: g.mitrofanova@ksc.ru

Геологический институт Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр РАН», Апатиты, Россия
А. А. Компанченко, старший научный сотрудник, канд. геол.-минерал. наук, эл. почта: a.kompanchenko@ksc.ru

В условиях повышения спроса на цветные металлы и соответствующего увеличения производственных мощностей возникает необходимость пересмотреть отношение к отходам обогащения, особенно к хвостохранилищам, так как они представляют собой значительный резервуар ценных металлов. Для переработки флотационных хвостов, представленных тонкоизмельченным материалом, целесообразно использовать флотационные и гидрометаллургические технологии или их комбинации. Исследованы хвосты обогащения медно-никелевых руд, отобранные с дамбы хвостохранилища обогатительной фабрики 1 АО «Кольская ГМК». Хвосты обогащали в две стадии: на первой флотировали их, а затем полученный пенный продукт подвергали низкотемпературному обжигу в смеси с сульфатом аммония. Содержание основных компонентов в материале пробы составило, %: 0,218 Ni; 0,075 Cu; 0,015 Co; 13,64 Feобщ; 0,90 S. Содержание никеля и меди в пенном продукте флотации составило 0,268 и 0,105 % при извлечении 58,16 и 66,75 % соответственно. Пенный продукт перемешивали с сульфатом аммония в разных массовых соотношениях (от 1:1 до 1:4) и обжигали при температуре 400 ^oC в муфельной печи при разной продолжительности от 60 до 240 мин. Обожженную смесь выщелачивали в подогретой воде при постоянном перемешивании в течение 40 мин. Максимальное извлечение металлов было достигнуто при продолжительности обжига 240 мин и соотношении сырья и реагента 1:3. При указанных параметрах извлечение металлов составило, %: 93,9 Ni; 97,6 Cu; 99,2 Co. Сквозное извлечение никеля и меди составило 54,61 и 65,15 % соответственно. Состав отходящих газов обжига указывает на возможность их улавливания и регенерации сульфата аммония.

Работа выполнена в рамках тем НИР №№ 122022400093- 9 и 1021051803680-5. Авторы выражают благодарность сотрудникам ЦКП ИППЭС КНЦ РАН за определение концентрации цветных металлов в растворе, инженеру Геологического института КНЦ РАН М. Ю. Рауд за проведение РФА.

1. Henckens M., Worrell E. Reviewing the availability of copper and nickel for future generations. The balance between production growth, sustainability and recycling rates // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 264. 121460.
2. Волкова Н. М. Влияние горно-металлургического комплекса на окружающую среду на примере Мурманской области СЗФО // Геология и минеральные ресурсы Европейского северо-востока России : сб. трудов. — Сыктывкар, 2019. С. 297–299.
3. Сухарева Т. А. Трансформация элементного состава почвы еловых лесов в условиях долговременного атмосферного загрязнения // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2019. № 16. С. 568–572.
4. Дядик В. В., Дядик Н. В., Ключникова Е. М., Маслобоев В. А. и др. Оценка влияния промышленного загрязнения атмосферного воздуха микрочастицами на здоровье населения Арктического региона (на примере Мурманской области) : монография. — Апатиты : Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2022. — 119 с.
5. Моисеенко Т. И., Калабин Г. В., Хорошавин В. Ю. Закисление водосборов Арктических регионов // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2015. № 2. С. 49–58.
6. Бусырев В. М., Чуркин О. Е. Оценка стоимости запасов и эффективности освоения техногенных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 6. С. 106–114.
7. Ju J., Feng Y., Li H., Xu C. et al. Extraction of valuable metals from minerals and industrial solid wastes via the ammonium sulfate roasting process: A systematic review // Chemical Engineering Journal. 2023. Vol. 457. 141197.
8. Goryachev A. A., Chernousenko E. V., Potapov S. S., Tsvetov N. S., Makarov D. V. A study of the feasibility of using ammoni um sulfate in copper–nickel ore processing // Metals. 2021. Vol. 11. 422.
9. Abdelgalil M. S., El-Barawy K., Ge Y., Xia L. The recovery of TiO₂ from Ilmenite ore by ammonium sulfate roasting–leaching process // Processes. 2023. Vol. 11, No. 9. 2570.
10. Duan X., Lu S., Yang J., Yang H., Liu T. Study on the synergistic mechanism of sulfuric acid and ammonium sulfate on the extraction of metals from ferronickel slag by roasting // Minerals Engineering. 2023. Vol. 202. 108300.
11. Tian D., Shen X. Y., Zhai Y. C., Xiao P., Webley P. Extraction of iron and aluminum from high-iron bauxite by ammonium sulfate roasting and water leaching // Journal of Iron and Steel Research International. 2019. Vol. 26. P. 578–584.
12. Meng F., Li X., Shi L., Li Y. et al. Selective extraction of scandium from bauxite residue using ammonium sulfate roasting and leaching process // Minerals Engineering. 2020. Vol. 157. 106561.
13. Tang Y., Zhang B., Xie H., Qu X. et al. Recovery and regeneration of lithium cobalt oxide from spent lithium-ion batteries through a low-temperature ammonium sulfate roasting approach // Journal of Power Sources. 2020. Vol. 474. 228596.
14. Li G., Xiong X., Wang L., Che L. et al. Sulfation roasting of nickel oxide–sulfide mixed ore concentrate in the presence of ammonium sulfate: Experimental and DFT studies // Metals. 2019. Vol. 9. 1256.
15. Riekkola-Vanhanen M. Talvivaara mining company–from a project to a mine // Minerals Engineering. 2013. Vol. 48. P. 2–9.
16. Авфукова Л. С., Белова Т. П. Сорбционное извлечение ионов цветных металлов из многокомпонентных растворов катионитом КУ-2-8 и его зарубежными аналогами// Успехи современного естествознания. 2021. № 6. С. 42–48.

17. Халезов Б. Д., Ватолин Н. А., Макурин Ю. Н., Быков Н. А. Исследование извлечения меди в барабанном цементаторе // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № 5. С. 302–311.
18. Шадрунова И. В., Рыльникова М. В., Емельяненко Е. А., Старостина Н. Н., Сизиков А. В. Совершенствование тех нологии извлечения меди из медьсодержащих промышленных растворов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2001. № 9. С. 43–47.
19. Орехова Н. Н. Исследование метода гальванокоагуляции для селективного извлечения меди и цинка из растворов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. Т. 14. № 12. С. 202–209.