Введение к работе
Актуальность работы. Среди металлов наименее распространенный в земной коре - рений (его кларк составляет 7-Ю"8 %). В последние годы на мировом рынке наблюдается дефицит этого постоянно растущего в цене металла, обусловленный расширением его применения, как компонента суперсплавов в авиакосмической технике, а также входящего в состав платино-рениевых катализаторов для производства высокооктанового бензина.
Россия является одной из лидирующих стран мира в области авиакосмической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также одной из крупнейших в мире производителей платины. Наша страна должна встать в ряд мировых поставщиков платино-рениевых катализаторов. В связи с этим рост потребления рения в России, неизбежен.
Существующая в настоящее время технологическая схема переработки молибденовых концентратов (МК), включающая на начальной стадии процесс окислительного обжига (вращающиеся трубчатые печи, многоподовые печи, печи кипящего слоя), неблагоприятна как в экономическом, так и в экологическом отношении. В процессе обжига МК происходит выделение в атмосферу таких токсичных соединений как SO2, SO3. Кроме того в процессе обжига МК значительная часть рения возгоняется в виде легколетучего R^Ch (до 97 %), и частично молибдена в виде МоОз. Обжиг сопровождается значительным пылевыносом, что обуславливает необходимость использования сложных систем пылегазоочистки. В то же время лишь 30 % печей в мире, обжигающих МК, оборудованы системами пылегазоулавливания. Частично рений остается в огарке (до 30 %) и не подлежит дальнейшему извлечению, что ведет к безвозвратным потерям ценного материала. В итоге в товарные продукты извлекается не более 50-60 % Re и до 90 % Мо
В России в настоящее время отсутствуют предприятия по производству рениевой продукции. Для удовлетворения спроса Россия импортирует рений в основном из Казахстана и в меньшем объеме из Узбекистана. Однако существуют собственные сырьевые источники рения. При ограниченной возможности импорта рения необходимо развитие собственной минерально-сырьевой базы, но не по традиционным схемам, а по новым технологиям, наиболее совершенным как в экологическом, так и в технико-экономическом отношении.
Цель работы. Исследование и разработка новой экологически чистой технологии переработки МК с извлечением рения. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
изучить химический, фазовый и гранулометрический состав опытной партии МК Южно-Шамейского месторождения;
выполнить окислительный обжиг МК с добавками с целью полностью оставить ценные компоненты в огарке, а сернистый газ связать в нелетучее соединение;
изучить растворимость солей рения в водных растворах;
определить оптимальные условия селективного способа выщелачивания рения из огарка;
разработать наиболее селективный способ извлечения рения из растворов выщелачивания;
представить ориентировочную технологическую схему переработки МК в части извлечения рения.
Научная новизна может быть сформулирована следующим образом:
изучен химический, фазовый и гранулометрический состав МК нового Южно-Шамейского месторождения;
впервые разработан способ окислительного обжига МК, при котором не происходит выделение сернистого газа в атмосферу, а все ценные компоненты (молибден, рений, медь) остаются в огарке;
впервые изучена растворимость, полученного в процессе обжига перрената кальция в водном растворе при различной температуре;
в результате исследований установлены оптимальные режимы селективного выщелачивания рения из полученного огарка МК;
впервые разработана ориентировочная технологическая схема переработки МК с получением чистого перрената аммония.
Практическая значимость работы. В лабораторных условиях разработана новая экологически чистая технология переработки МК. Данная технология может быть использована при переработке концентратов нового Южно-Шамейского месторождения и при модернизации существующих технологий переработки молибденового сырья.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты изучения химического, фазового и гранулометрического состава МК Южно-Шамейского месторождения.
-
Результаты окислительного обжига МК с кальцийсодержащей добавкой.
-
Результаты исследований растворимости перрената кальция, образующегося при обжиге МК, в водном растворе.
-
Способ селективного извлечения рения из огарка МК.
-
Результаты поиска извлечения рения из растворов выщелачивания.
-
Ориентировочная экологически чистая технологическая схема переработки МК с извлечением рения.
Личный вклад автора. Автором самостоятельно получены и обработаны результаты лабораторных исследований, выполнено их обобщение, сформулированы выводы.
Апробация работы: Материалы диссертации доложены на следующих форумах: I Международный симпозиум «Фундаментальные и прикладные проблемы науки», 14-16 сентября 2010 года, Непряхино, Челябинской области; XVI Международная научно-техническая конференция «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», 6-7 апреля 2011 года, г. Екатеринбург; Научно-техническая конференция, посвященная 310-летию уральской металлургии «Проблемы и перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР», 16-17 июня 2011 года, г. Екатеринбург; XIX Менделеевский съезд по
общей и прикладной химии, 25-30 сентября 2011 года, г. Волгоград; Молодежная школа Химия 21 века, 15-18 мая 2012 года, Кунгурка, Свердловской области; Международный Конгресс «Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов», 13-16 июня 2012 года, Екатеринбург; Международная научно-практическая конференция «Рений. Научные исследования, технологические разработки, промышленное применение», 20-22 марта 2013 года, Москва; Международная научно-практическая конференция «Создание высокоэффективных производств на предприятиях горнометаллургического комплекса», 3-4 сентября 2013 года, Екатеринбург.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 2 работы в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, изложена на 116 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц, 42 рисунка, 3 приложения, список использованной литературы, включающий 136 наименований.
