Ученые Красноярского научного центра СО РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета разработали метод эффективного извлечения ценных компонентов из валлериита – редкого слоистого минерала, который содержится в норильских рудах, но всегда плохо поддавался обогащению.
Валлериит имеет уникальную кристаллическую структуру, но исследователи нашли способ извлекать из этого минерала ценные металлы
Валлериит, имеющий сложное «слоеное» строение с чередующимися сульфидными и гидроксидными слоями, является важным носителем меди, никеля и платиновых металлов. Крупнейшие промышленные месторождения этого минерала расположены в Западной Сибири – в Норильском рудном районе и Кингашском рудном узле.
Однако из-за уникальной кристаллической структуры он практически не извлекался при обогащении и уходил в отходы, снижая экономическую эффективность переработки руды.
Ученые выяснили, что ключ к решению этой задачи – в управлении кислотностью среды.
В кислой среде происходит частичное растворение гидроксидных слоев минерала, что открывает доступ реагентам к богатым медью сульфидам. Это позволило извлечь до 59% меди без предварительной обработки и до 80% – после дополнительной обработки сернистым натрием. Для сравнения, в щелочной среде извлечение не превышало 10-15%.
Кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Роман Борисов пояснил, что плохая флотируемость валлериита – не приговор, а особенность поверхностной химии, которую можно обратить в пользу. Ученые детально изучили поведение природных образцов и показали, что управляя кислотностью, можно убрать гидрофильную оболочку и открыть доступ к ценным сульфидам.
«Да, лабораторная гидротермальная обработка пока выглядит энергозатратной для практического использования на обогатительных фабриках. Но главный вывод уже сделан: даже одно лишь подкисление без сложной предварительной подготовки дает колоссальный рост извлечения», – рассказал исследователь.
Следующая задача – оптимизировать температурные режимы и параметры процесса для внедрения технологии на обогатительных фабриках.
Кандидат химических наук, заведующий лабораторией гидрометаллургических процессов Института химии и химической технологии СО РАН Максим Лихацкий добавил, что с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и циклической вольтамперометрии ученые оценили состояние поверхности минерала на глубину до нескольких нанометров.
«Мы подтвердили, что медь на поверхности минерала находится в
сульфидной форме и остается электрохимически активной именно в кислой
среде. Также мы явно увидели увеличение вклада сульфидной серы и меди после гидротермальной обработки в среде сульфида натрия, что является
ключевым изменением в состоянии поверхности, необходимым для повышения
извлечения меди», – сообщил он.
Добавим, что это открытие стало продолжением предыдущих успехов красноярской команды, которая ранее научилась создавать синтетические аналоги минералов группы валлериита в лаборатории. Теперь исследователи перешли от модельных образцов к реальным норильским рудам, открыв путь к более полной, безотходной и рентабельной переработке сибирских месторождений.
Фото: КНЦ СО РАН