Институт металлургии УрО РАН, г. Екатеринбург, Российская Федерация:

Е. Н. Селиванов, зав. лабораторией пирометаллургии цветных металлов, эл. почта: pcmlab@mail.ru
Р. И. Гуляева, старший научный сотрудник
А. М. Клюшников, ведущий инженер

С использованием данных оптической спектрометрии, рентгенофазового, микрорентгено-спектрального, химического, а также термического (20–1000 ^оС) анализов изучены структура и фазовый состав образцов медно-кобальтовых сульфидных руд Дергамышского месторождения. По минералогическому составу и текстурно-структурным особенностям руды типичны для месторождений колчеданной формации Южного Урала и отличаются сложностью микроструктуры и повышенным содержанием кобальта. Основными фазовыми составляющими являются пирит и его модификация — марказит, а также халькопирит, сфалерит, сидерит, кварц, лизардит и тальк. Медь выявлена в основном в форме халькопирита, цинк — в виде сфалерита. Кобальт распределен равномерно по сульфидным минералам — пириту и сфалериту, при этом в пирите его содержание может достигать 0,95 %. В работе показана справедливость формулы, выражающей зависимость параметра элементарной ячейки пирита (a) от состава и температуры. Впервые в руде выявлен аргентопирит, содержащий 33,2 % железа, 38,8 % серы и 21,0 % серебра. Крупность минеральных включений цветных металлов в пирите составляет 50–100 мкм, что при условии тонкого измельчения руды предполагает возможность флотационного обогащения с выделением медного и цинкового концентратов. Однако при обогащении неизбежно получение пиритного концентрата, эффективных способов переработки которого до сих пор не найдено. Перспективным вариантом комплексной переработки руды является ее использование в качестве сульфидизатора при плавке на штейн окисленных никелевых руд. Установлены температуры начала термического разложения и окисления на воздухе сульфидов (реакции сопровождаются выделением SO₂ в газовую фазу). Состав продуктов твердофазного окисления руды — оксиды железа, кварц и силикаты магния.

Работа выполнена при финансовой поддержке УрО РАН (проект № 15-11-3-31).

1. Зайков В. В., Мелекесцева И. Ю. Кобальт-медноколчеданные месторождения в ультрамафитах аккреционной призмы Западно-Магнитогорской палеостровной дуги // Литосфера. 2005. № 3. С. 73–98.
2. Резник И. Д., Соболь С. И, Худяков В. М. Кобальт : в 2 т. Т. 1. — М. : Машиностроение, 1995. — 440 с.
3. Landolt C., Dutton A., Fritz A., Segsworth S. Nickel and Copper Smelting at Incos Copper Cliff Smelter // Proc. Paul E. Queneau International Simposium. Extractive Metallurgy of Copper, Nickel and Cobalt. 1993. Vol. II. P. 1497–1527.
4. Crundwell F., Moats M., Ramachandran V., Robinson T., Davenport W. G. Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum Group Metals. — Oxford, UK : Elsevier, 2011. — 622 p.
5. Рачкова Е. Н., Малихов Ю. З., Шарипов Р. Х. Проблемы комплексной переработки медно-кобальтовых руд Дергамышского месторождения // Труды конференции «Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР». — Екатеринбург : Уральский рабочий, 2015. С. 408–410.
6. Иванова В. П., Касатов Б. К., Красавина Т. Н. Термический анализ минералов и горных пород. — Л. : Недра, 1974. — 399 с.
7. Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry. Vol. 5 : Recent Advances, techniques and applications / ed. M. E. Brown, P. K. Gallagher. — Oxford : Elsevier B. V., 2008. — 780 p.
8. Артемьев Д. А., Зайков В. В. Тальк-карбонатные метасоматиты и их роль в формировании кобальт-медноколчеданного оруденения в ультрамафитах Главного Уральского разлома // Литосфера. 2009. № 1. С. 47–69.
9. Мелекесцева И. Ю. Гетерогенные кобальт-медноколчеданные месторождения в ультрамафитах палеоостроводужных структур. — Миасс : Институт минералогии УрО РАН, 2007. — 245 с.
10. Нагаева С. П., Мезенцева О. П., Козорез М. В. Минералогические исследования медных кобальтсодержащих руд Дергамышского месторождения // Горный журнал. 2014. № 11. С. 31–35.
11. Вершинин А. Д., Селиванов Е. Н., Данилушкин А. Л. Тепловое расширение и разложение FeS_2–x и CuFeS_2–x // Неорганические материалы. 1998. Т. 34, № 12. С. 1423–1427.
12. Пущаровский Д. Ю. Рентгенография минералов. — М. : ЗАО Геоинформмарк, 2000. — 292 с.
13. Воган Д., Крейг Дж. Химия сульфидных минералов. — М. : Мир, 1981. — 567 с.
14. Luganov V. A., Shabalin V. I. Behaviour of Pyrite During Heating // Canadian Metallurgical Quarterly. Vol. 21, No. 2. 1982. P. 157–162.
15. Luganov V. A., Shabalin V. I. Thermal Dissociation of Pyrite During Processing of Pyrite-Containing Raw Materials // Canadian Metallurgical Quarterly. Vol. 33, No. 3. 1994. P. 169–174.
16. Чепуштанова Т. А. Математическое моделирование процесса термического разложения пирита // Вестник КазНТУ. 2012. № 5. С. 157–160.
17. Charpentier L., Masset P. J. Thermal Decomposition of Pyrite FeS2 under Reducing Conditions // Materials Science Forum. 2010. June. Vol. 654–656. P. 2398–2401.
18. Вольхин А. И., Елисеев Е. И., Жуков В. П. Черновая медь и серная кислота: физико-химические основы производства : в 2 т. Т. 1. — Челябинск : Книга, 2004. — 477 с.
19. Бетехтин А. Г. Курс минералогии : учебное пособие. — М. : КДУ, 2010. — 736 с.
20. Kelamanov B., Tolymbekov M., Kaskin K., Baisanov A. Thermal Analysis of Agglomerated Nickel Ore // Proc. Twelfth International Ferroalloys Congress. Outotec Oyj. — Helsinki, Finland, 2010. June 6–9. P. 657–660.
21. Селиванов Е. Н., Клюшников А. М., Гуляева Р. И., Чумарёв В. М., Закирничный В. Н. Перспективы прямой металлургической переработки сульфидных руд // Труды конференции «Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР». — Екатеринбург : Уральский рабочий, 2015. С. 309–312.
22. Селиванов Е. Н., Клюшников А. М., Гуляева Р. И. Технико-экономическая оценка прямой металлургической переработки сульфидных руд // Цветная металлургия. 2015. № 3. С. 15–21.