Кольские ученые открыли новый эффективный способ переработки медно-никелиевых отходов
И вот, уже 90 лет ученые Кольского научного центра занимаются не только геологическими изысканиями и новыми технологиями добычи полезных ископаемых, но и вопросами утилизации и использования хвостов обогащения и металлургических шлаков. Очередная работа ученых посвящена новому экологически безопасному и экономически целесообразному способу переработки отвальных шлаков медно-никелевого производства.
Комбинаты «Печенганикель» и «Североникель» много лет перерабатывали медно-никелевую руду на двух промышленных площадках — в городе Заполярный и в поселке Никель. До 2021 года в процессе металлургического обогащения происходили выбросы в атмосферу диоксида серы, что приводило к выпадению на землю слабых растворов серной кислоты. Она выщелачивала тяжелые цветные металлы из шлака.
Образовавшиеся таким образом растворы с превышающей ПДК никеля и меди негативно влияли на окружающую среду. С 2020 года компания «Норникель» отказалась от устаревшей и экологически небезопасной технологии обжига медно-никелевого концентрата, и плавильный цех Кольской ГМК в городе Никель был закрыт. Встал вопрос: как поступить с огромным количеством твердых отходов, накопленных за годы работы комбината?
В Мурманской области, как и во всем мире, складывается ситуация сокращения запасов полезных ископаемых богатых и легкообогатимых руд при весомом объеме так называемых техногенных месторождений. Поэтому сейчас необходимо разрабатывать новые, экономически эффективные методы извлечения из горнорудных отходов, содержащихся в них металлов, переработки и использования шлаков в качестве заменителя природных ресурсов для производства продукции с высокой добавленной стоимостью.
Влияние температуры прокаливания смеси сульфата железа и магния на цвет порошков оксидов железа / © Пресс-служба КНЦ РАН
Ученые ИХТРЭМС КНЦ РАН давно занимаются разработкой способов утилизации шлаков различных металлургических производств, в том числе для использования их в строительной индустрии. Необходимо помнить, что металлургические отходы отличаются нестабильным химическим и минеральным составом, содержат тяжелые металлы с опасными свойствами, что ограничивает их использование в качестве наполнителей в строительных материалах. Важно при этом использовать самые доступные и дешевые реагенты, не потерять цветные металлы и выделить в удобной для применения форме основные макрокомпоненты шлака: железо и диоксид кремния.
В ходе лабораторных экспериментов был разработан новый метод, который включает разложение шлака разбавленными растворами серной кислоты с выведением в раствор более 70 процентов кремния, 77 — железа и 78 — магния и концентрированием цветных металлов в остатке, выделение диоксида кремния из раствора, обезвоживание растворов, прокаливание порошка солей железа и магния с получением оксида железа пигментного качества и сульфата магния.
Экспериментальная установка для выщелачивания шлаков в непрерывном режиме / © Пресс-служба КНЦ РАН.
В результате сернокислотного выщелачивания в неразложившемся остатке обнажаются сульфидные зерна, заключенные в ферросиликате, что является благоприятным фактором для дальнейшей флотации сульфидов. Хвосты обогащения могут далее использованы в строительной отрасли. На разработанный способ переработки металлургических шлаков в 2022 году получен российский патент. Предложенный учеными принципиально новый комплексный подход к переработке отвальных шлаков медно-никелевой промышленности позволяет полностью использовать отходы с получением оксида железа, концентрата цветных металлов, диоксида кремния и сульфата магния.