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

А. В. Крицкий, аспирант, инженер, ассистент каф. металлургии цветных металлов, эл. почта: a.v.kritsky@urfu.ru

VTT Technical Research of Finland Ltd, Эспоо, Финляндия:
Ш. Джафари, инженер-исследователь

Fortum, Recycling and Waste, Пори, Финляндия:
П. Синисало, инженер-разработчик

Университет Аалто, Эспоо, Финляндия:
М. Лундстрём, доцент, департамент химической и металлургической инженерии, докт. техн. наук

Производство никеля по гидрометаллургической технологии на заводе в г. Харьявалта (Финляндия) осуществляется с 1960 г. компанией Outokumpu. В последующие годы технология была модер низирована, и в настоящее время завод Norilsk Nickel Harjavalta Oy является зарубежным активом ПАО «ГМК «Норильский никель». На заводе перерабатывают медно-никелевые штейны, файнштейны и никельсодержащие полупродукты АО «Кольская горно-металлургическая компания» и сторонних предприятий. В настоящее время технология переработки сырья включает окислительное автоклавное выщелачивание (АОВ), жидкостную экстракцию раствора выщелачивания для разделения никеля и кобальта, электроэкстракцию никеля, а также очистку растворов и получение солей металлов. В результате селективного автоклавного выщелачивания сырья достигается и разделение меди и никеля с получением медного кека (Cu-кек), который является побочным продуктом предприятия с высоким содержанием ценных компонентов. В настоящей работе исследована возможность переработки Cu-кека с применением АОВ в сернокислых средах при различных температурных режимах. При низкотемпературном АОВ (105 ^oC) уже за 30–60 мин извлекали более 95 % меди в раствор, при этом основу остатка выщелачивания составила сульфидная сера в элементной форме; выход кека составил 20–25 %. При высокотемпературном АОВ (190 ^oC) извлекали более 98 % меди за 60–80 мин; выход кека составил 2,4–2,7 %, что существенно увеличивает концентрацию благородных металлов в кеке. При средних температурах (150 ^oC) АОВ характеризуется повышенной продолжительностью. Для достижения показателя извлечения меди на уровне 95–98 % требуется не менее 120–180 мин. При этом выход кека составил 6–10 %. Приведен подробный анализ Cu-кека и полученных продуктов. Рассмотрено поведение благородных металлов.

Работа выполнена при финансовой поддержке постановления № 211 Правительства Российской Федерации, контракт № 02.A03.21.0006, а также в рамках проекта Circular Metal Ecosystem (CMEco) № 7405-31-2016, организованного Business Finland.
Авторы благодарят партнеров проекта, в особенности Миу Тильяндер (РФА) и Сари Луккари (СЭМ), сотрудников лаборатории GTK Research laboratory (Еспоо, Финляндия), за проведение анализов; Юкку Мармо за сотрудничество; сотрудников компаний Nornickel Harjavalta и RawMatTERS Finland Infrastructure (RAMI) за поддержку.

1. Резник И. Д., Ермаков Г. П., Шнеерсон Я. М. Никель Т. 3. — М. : Наука и технологии, 2000. — 608 с.
2. Kshumaneva E. S., Kasikov A. G., Belyaevskii A. T., Neradovskii Yu. N. Pentlandite leaching in the FeCl₃ – CuCl₂ – HCl system // Russian Journal of Applied Chemistry. 2009. Vol. 82, No. 8. P. 1327–1332.
3. Dutrizac J. E., Chen T. T. A mineralogical study of the phases formed during the CuSO₄ – H₂SO₄ – O₂ leaching of nickel-copper matte // Canadian Metallurgical Quarterly. 1987. Vol. 26. P. 265–267.
4. Rademan J., Lorenzen L., Van Deventer 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.
5. Park K., Mohapatra D., Reddy B., Nam C. A study on the oxidative ammonia/ammonium sulphate leaching of a complex (Cu – Ni –Co – Fe) matte // Hydrometallurgy. 2007. Vol. 86, No. 3–4. P. 164–171.
6. Kurokawa H., Takaishi K. Nickel and cobalt refining at Niihama nickel refinery // J. MMIJ. 2007. Vol. 123, No. 12. P. 678–681.
7. Muir D., Ho E. Process review and electrochemistry of nickel sulphides and nickel mattes in acidic sulphate and chloride media // Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2006. Vol. 115, No. 2. P. 57–65.
8. Yan F., Li B., Fan C., Zhai X., Zhang X., Li D. Selective leaching of nickel from low-sulfur Ni – Cu matte at atmospheric pressure // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010. Vol. 20. P. 71–76.
9. Provis J., Van Deventer J., Rademan J., Lorenzen L. A kinetic model for the acidoxygen pressure leaching of Ni – Сu matte // Hydrometallurgy. 2003. Vol. 70, No. 1–3. P. 83–99.
10. Tsymbulov L. B., Knyazev M. V., Tsemekhman L. Sh., Golov A. N. Pilot testing of a process treatment of Ni-containing copper concentrate after high-grade matte separation resulting in blister copper production in two-zone Vaniukov furnace // Proceedings of the sixth international Copper-Cobre Conference, The Carlos Diaz Symposium on Pyrometallurgy. — Toronto, Ontario, Canada, 25–30 August 2007. Vol. 3, Book 1. P. 397–409.
11. Muinonen M., Plascencia G., Utigard T. High temperature oxidation of Bessemer matte // Canadian Metallurgical Quarterly. 2013. Vol. 49, No. 3. P. 249–254.
12. Morcalia M. H., Khajavi L. T., Aktas S., Dreisinger D. B. Oxidative dissolution of nickel matte in dilute sulfuric acid solutions // Hydrometallurgy. 2019. Vol. 185. P. 257–265.
13. Crundwell F., Moats M., Ramachandran V., Robinson T., Davenport W. Electrowinning of Nickel from Purified Nickel Solutions // Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum Group Metals. — Amsterdam : Elsevier, 2011. Vol. 26. P. 327–345.
14. Набойченко С. С., Ни Л. П., Шнеерсон Я. М., Чугаев Л. В. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. 2-е издание / под ред. С. С. Набойченко. — Екатеринбург : ГОУ УГТУ-УПИ, 2002. — 940 с.
15. Dorfling C., Akdogan G., Bradshaw S., Eksteen J. Determination of the Relative Leaching Kinetics of Cu, Rh, Ru and Ir during the Sulphuric Acid Pressure Leaching of Leach Residue Derived from Ni – Cu Converter Matte Enriched in Platinum Group Metals // Minerals Engineering. 2011. Vol. 24, No. 6. P. 583–589.
16. McDonald R., Muir D. Pressure oxidation leaching of chalcopyrite. Part I. Comparison of high and low temperature reaction kinetics and products // Hydrometallurgy. 2007. Vol. 86, No. 3. P. 191–205.
17. Marsden J. O., Wilmot J. C., Hazen N. Medium-temperature pressure leaching of copper concentrates — Part I: Chemistry and initial process development // Mining, Metallurgy and Exploration. 2007. Vol. 24, No. 4. P. 193–204.
18. Николаева С. A. Подбор коррозионностойких материалов для аппаратуры автоклавных процессов // Труды проектного и научно-исследовательского института «Гипроникель». 1967. № 16. С. 197–212.
19. Чугаев Л. В., Масленицкий И. Н. Особенности автоклавного растворения плавленых сульфидов меди и никеля // Труды проектного и научно-исследовательского института «Гипроникель». 1965. № 24. С. 31–47.
20. Dreisinger D. Copper leaching from primary sulfides: Options for biological and chemical extraction of copper // Hydrometallurgy. 2006. Vol. 83. P. 10–20.
21. Javed T., Xie M., Asselin E. Factors affecting hematite precipitation and characterization of the product from simulated sulphate-cloride solutions at 150 ^oC // Hydrometallurgy. 2018. Vol. 179. P. 8–19.
22. Javed T., Abdul B., Ryan D., Raudsepp M., Asselin E. Amorphous iron phases in medium temperature sulphide concentrate leach residues from pilot and demonstration plants // International Journal of Mineral Processing. 2016. Vol. 148. P. 65–71.
23. Zhao H., Zhang Y., Zhang X., Qian L., Sun M., Yang Y., Zhang Y., Wang J., Kim H., Qiu G. The dissolution and passivation mechanism of chalcopyrite in bioleaching: An overview // Minerals Engineering. 2019. Vol. 136. P. 140–154.
24. Crundwell F. The semiconductor mechanism of dissolution and the pseudopassivation of chalcopyrite // Canadian Metallurgical Quarterly. 2015. Vol. 54, No. 3. P. 279–288.
25. Tong L., Dreisinger D. Interfacial properties of liquid sulfur in the pressure leaching of nickel concentrate // Minerals Engineering. 2009. Vol. 22. P. 456–461.