Аннотация результатов, полученных в 2020 году
1. Проведены исследования физико-химических закономерностей поведения природных сульфидных минералов в азотнокислых средах. Выявлены преобладающие реакции взаимодействия изучаемых сульфидов цветных металлов с азотной кислотой посредством проведения расчетов их основных термодинамических характеристик. Разработаны термодинамические модели физико-химических превращений в изучаемых гетерогенных системах, определяющие окислительно-восстановительные условия протекания реакций исследуемых сульфидов цветных металлов с азотной кислотой и образования искомых продуктов при ее термодинамически необходимом расходе, обеспечивающем требуемую очередность растворения компонентов реального сульфидного сырья. 2. Проведены лабораторные исследования процесса азотнокислотного выщелачивания природных моносульфидов (пирит, арсенопирит, халькопирит, теннантит, энаргит и др.) как отдельно, так и в различных сочетаниях. Математическая обработка полученных результатов позволила рекомендовать основные параметры ведения процесса (температура, концентрация азотной кислоты, продолжительность, плотность пульпы, скорость перемешивания, дисперсность и т.д.), оценить их значимость, разработать оптимизационные модели процесса азотнокислотного выщелачивания изучаемых сульфидных минералов. 3. Проведены аналитические исследования полученных в результате азотнокислотного выщелачивания твердых продуктов с применением рентгенодифракционных (XRF, XRD), электронно-микроскопических методов (SEM), в том числе энергодисперсионной спектроскопии (EDS). Показано, что на поверхности частиц преимущественно образуется элементная сера, пассивирующая растворяемые сульфиды, что указывает на внутридиффузионный характер процесса. 4. Проведены исследования кинетических закономерностей азотнокислотного выщелачивания природных сульфидных минералов цветных и благородных металлов. Обоснован механизм азотнокислотного растворения минерала арсенопирита в присутствии ионов Fe (III). Показано, что увеличение концентрации азотной кислоты и ионов Fe (III) за счет повышения окислительного потенциала системы позволяет интенсифицировать процесс выщелачивания. 5. Обоснован механизм совместного азотнокислотного растворения арсенопирита и пирита: последний позволяет значительно интенсифицировать процесс за счет каталитического действия в начальный период, которое обусловлено ролью альтернативной поверхности для восстановления нитрат-ионов в электрохимическом контакте с арсенопиритом, что позволяет снизить пассивирующее влияние пленки элементной серы. Впервые выведено полуэмпирическое уравнение для описания кинетики выщелачивания арсенопирита в исследуемых условиях. 6. Впервые получены кинетические уравнения, с высокой точностью описывающие процесс азотнокислотного растворения компактного образца арсенопирита. Показано, что при любых сочетаниях основных влияющих параметров процесс имеет тенденцию к переходу в режим внутренней диффузии, что связано с образованием сплошных пассивирующих слоев элементной серы на поверхности растворяемого минерала. Полученные результаты сходятся с данными кинетических исследований порошковых образцов. 7. Установлено, что в ряду исследуемых сульфидных минералов наиболее упорным в рассматриваемых условиях азотнокислотного выщелачивания является халькопирит, затем Cu-As минералы теннантит и энаргит; менее упорными являются арсенопирит и сфалерит. При этом пирит, несмотря на то что начинает растворяться в начальный момент процесса, оказывает на все вышеназванные минералы каталитическое действие. https://urfu.ru/ru/news/34566/

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
1. Разработан новый метод высокоинтенсивного вскрытия изучаемого упорного сульфидного сырья цветных и благородных металлов, основанный на введении в процесс азотнокислотного выщелачивания добавок пирита и ионов Fe (III). При установленных параметрах ведения процесса (концентрация азотной кислоты 6 моль/дм3, продолжительность процесса 60 мин, температура 80 оС, концентрация ионов Fe (III) 16,5 моль/дм3, массовое соотношение FeS2 к сульфидным минералам 1,2:1) удается достичь высокой степени вскрытия основных сульфидных минералов более чем на 90 %. При этом введение ионов Fe (III) и FeS2 позволяет снизить требуемую начальную концентрацию HNO3 с 12 до 6 моль/дм3. 2. На основании выполненных исследований кинетики растворения природных сульфидных минералов халькопирита, теннантита, сфалерита и пирита в установленных эффективных условиях впервые выведены полуэмпирические уравнения для описания кинетики их выщелачивания. Установлено, что в изучаемых условиях ведения процесса растворение медных сульфидных минералов лимитируется внутридиффузионными ограничениями, что связано с возникающими пассивационными явлениями вследствие образования пленок элементной серы на их поверхности. 3. Впервые обоснован механизм совместного азотнокислотного растворения халькопирита и пирита: последний позволяет значительно интенсифицировать процесс за счет каталитического действия в начальный период, которое обусловлено ролью альтернативной поверхности для восстановления нитрат-ионов в электрохимическом контакте с халькопиритом, что позволяет снизить пассивирующее влияние образующейся пленки элементной серы. 4. Выполнены исследования строения и химического, фазового, минералогического составов изучаемого упорного сульфидного сырья. Подтверждено их сложное морфологическое и кристаллическое строение – тонкая вкрапленность сульфидов друг в друге и в минералы пустой породы, что не позволяет перерабатывать их традиционными методами. Благородные металлы находятся в сростках с сульфидными минералами, в самой сульфидной матрице и не поддаются обнаружению микроскопическими методами анализа вследствие размеров частиц на уровне единиц нанометров. С применением масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (LA-ICP-MS, NexION 300S) с лазерной абляцией пробы (приставка NWR 213) показано, что для упорного золотосодержащего сульфидного сырья характерно неравномерное распределение благородных металлов: в большей степени золото ассоциировано с арсенопиритом, в меньшей – с пиритом и стибнитом. 5. Установлено, что результаты кинетических исследований азотнокислотного выщелачивания реальных концентратов и отдельных природных минералов сходятся между собой. Во время выщелачивания на поверхности халькопирита, теннантита, арсенопирита образуется пленка элементной серы, ограничивающая доступ азотной кислоты к поверхности минерала, при этом процесс лимитируется внутренней диффузией. Влияние пирита на выщелачивание этих минералов связано с его каталитическим действием в начальный период процесса. По мере растворения пирита поверхность его контакта с раствором уменьшается, что приводит к образованию большего количества элементной серы и приводит к переходу общего режима процесса во внутридиффузионный. 6. Для извлечения благородных металлов (БМ) из твердых остатков азотнокислотного выщелачивания упорного сульфидного сырья, содержащего цианисиды – компоненты, существенно снижающие извлечение БМ, предложен новый метод сульфидного выщелачивания золота из кека с последующим сорбционным извлечением на ионообменной смоле Purogold MTA5015SO4. В результате достигнуты высокие показатели сквозного извлечения золота и сурьмы из исходного сырья – более 90 %. 7. Разработан эффективный способ иммобилизации мышьяка из растворов азотнокислотного выщелачивания упорного сульфидного сырья осаждением в форме скородита при атмосферных условиях, что позволяет получить осадки, достаточно богатые по мышьяку, стабильные в кислых условиях (TCLP < 5 мг/дм3). В итоге удается снизить концентрацию мышьяка в растворе до 20 мг/дм3, достигнув общего извлечения 99,9 %, и получить хорошо фильтруемый осадок скородита. https://indicator.ru/chemistry-and-materials/issledovateli-izuchili-alternativnyi-metod-polucheniya-zolota-iz-mineralov-18-01-2021.htm