2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2021.5.11 pmi-15048 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15048 Геотехнология и инженерная геология Geotechnical Engineering and Engineering Geology Study on hydrometallurgical recovery of copper and rhenium in processing of substandard copper concentrates Исследование гидрометаллургического извлечения меди и рения при переработке медных некондиционных концентратов Lutskiy Denis S. Луцкий Д. С. Lutskiy Denis S. Lutskiy_DS@pers.spmi.ru 0000-0002-9124-0418 Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia) Ignatovich Aleksander S. Игнатович А. С. Ignatovich Aleksander S. asignatovich@yandex.ru 0000-0001-7530-6467 Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia) 16 12 2021 2021 251 723 729 15 06 2021 18 10 2021 16 12 2021 © 2021 Д. С. Луцкий, А. С. Игнатович © 2021 Denis S. Lutskiy, Aleksander S. Ignatovich 2021 Д. С. Луцкий, А. С. Игнатович Denis S. Lutskiy, Aleksander S. Ignatovich Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15048

За последнее десятилетие наблюдается устойчивый рост спроса на редкие металлы: рений является одним из самых высоковостребованных, но при этом одним из наиболее труднодоступных и дорогих металлов. Высокий спрос на рений обусловлен его использованием в качестве ключевого компонента металлургических сплавов или компонента катализаторов, применяемых в нефтеперерабатывающей отрасли. Совокупность фактов обуславливает рентабельность переработки ренийсодержащего минерального сырья, которым также являются медные некондиционные концентраты, полученные при переработке Джезказганских песчаников. Исследованы процессы экстракционного извлечения меди и сорбционного извлечения рения из растворов аммиачного выщелачивания медных некондиционных концентратов. В качестве объекта исследования применялись модельные растворы, близкие по элементному составу растворам аммиачного выщелачивания медных некондиционных концентратов, полученные при переработке Джезказганских песчаников. Определены экстракционные характеристики извлечения меди с применением раствора LIX 84-I в керосине, а также сорбционные характеристики процесса извлечения рения с использованием анионита Purolite PPA100. На основании полученных характеристик показана возможность гидрометаллургической переработки растворов аммиачного выщелачивания некондиционных медно-сульфидных концентратов с получением товарной продукции.

Over the past decade, there has been a steady growth in demand for rare metals, with rhenium being one of the most highly demanded, but also one of the most expensive and difficult to obtain. The high demand for rhenium is due to its use as a key component of metallurgical alloys or as a component of catalysts used in the oil refining industry. The aggregate of facts causes profitability of processing of the rhenium-containing mineral resources, which also are the copper substandard concentrates obtained at processing of the Zhezkazgan sandstones. The study focuses on the processes of extraction of copper and sorption recovery of rhenium from solutions of ammonia leaching of copper substandard concentrates. Model solutions similar in the elemental composition to solutions of ammonia leaching solutions of copper substandard concentrates obtained during the processing of Zhezkazgan sandstones were used as an object of the study. The paper estimates extraction characteristics of copper recovery using LIX 84-I solution in kerosene, as well as sorption characteristics of the rhenium recovery process using the Purolite PPA100 anion exchanger. Based on the obtained characteristics the possibility of hydrometallurgical processing of ammonia leaching solutions of substandard copper-sulfide concentrates, and recovery of the obtained commercial products is shown.

 Ключевые слова экстракционное извлечение анионообменная сорбция Purolite PPA100 LIX 84-I ренийсодержащее сырье перренат некондиционные медные концентраты Keywords extraction recovery anion exchange sorption Purolite PPA100 LIX 84-I rhenium-containing raw materials perrhenate substandard copper concentrates Брикетно-желтухинское месторождение рения – новый геолого-промышленный тип гидрогенных месторождений: особенности геологического строения и технология подземного выщелачивания / С.А.Карась, А.А.Кременецкий, С.Ю.Орлов и др. // Разведка и охрана недр. 2016. № 11. С. 26-30. Karas S.A., Kremenetskii A.A., Orlov S.Yu. et al. Briketno-Zheltuhinskoe Rhenium Deposit – a New Geological and Industrial Type of Hydrogenic Deposits: Characteristics of the Geological Structure and Technology of In-Situ Leaching. Razvedka i okhrana nedr. 2016. N 11, p. 26-30 (in Russian). Воропанова Л.А. Экстракция ионов меди, кобальта и никеля из водных растворов экстрагентом марки Cyanex 272 / Л.А.Воропанова, В.П.Пухова // Записки Горного института. 2018. Т. 233. С. 498-505. DOI: 10.31897/PMI.2018.5.498 Voropanova L.A., Pukhova V.P. Extraction of Copper, Cobalt and Nickel Ions from Aqueous Solutions by Extractant Cyanex 272. Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 233, p. 498-505. DOI: 10.31897/PMI.2018.5.498 (in Russian). Извлечение рения из сернокислых растворов импрегнатом, содержащим триалкиламин / В.А.Печень, И.А.Ванин, О.А.Веселова, И.Д.Трошкина // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30. № 6 (175). С. 38-40. Pechen V.A., Vanin I.A., Veselova O.A., Troshkina I.D. Sorption of Rhenium from Sulfuric Acid Solutions with Trialkylamine-Containing Impregnates. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii. 2016. Vol. 30. N 6 (175), p. 38-40 (in Russian). Использование отходов металлургического производства в качестве сорбента в промышленном водообороте // М.А.Сулимова, В.М.Сизяков, Т.Е.Литвинова, В.В.Васильев // Черные металлы. 2016. № 8 (1016). С. 43-49. Sulimova M.A., Sizyakov V.M., Litvinova T.E., Vasilev V.V. On Possibility of the Use of Metallurgical Production Wastes as a Sorbent in the Industrial Water Cycle. Chernye metally. 2016. N 8 (1016), p. 43-49 (in Russian). Исследование аммиачного автоклавного выщелачивания некондиционного медного концентрата, содержащего серебро и рений / Г.В.Петров, А.Я.Бодуэн, Б.С.Иванов, М.А.Серебряков // Цветные металлы. 2016. № 10. С. 23-28. DOI: 10.17580/tsm.2016.10.03 Petrov G.V., Boduen A.Ya., Ivanov B.S., Serebryakov M.A. Investigation of Ammonia Autoclave Leaching of Silver and Rhenium Containing Subconditioned Copper Concentrate. Tsvetnye metally. 2016. Vol. 10, р. 23-28. DOI: 10.17580/tsm.2016.10.03 (in Russian). Исследование гидрометаллургической переработки растворов выщелачивания обожженного медного концентрата / С.В.Захарьян, Д.А.Рогожников, Л.М.Каримова и др. // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 5 (136). С. 207-213. Zakharyan S.V., Rogozhnikov D.A., Karimova L.M. et al. Study of Hydrometallurgical Processing of Roasted Copper Concentrate Leach Solutions. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2018. Vol. 22. N 5 (136), p. 207-213 (in Russian). Исследования по азотнокислому выщелачиванию чернового медного концентрата ЖОФ из руд текущей добычи ТОО «Корпорация Казахмыс» / А.Б.Юн, С.В.Захарьян, Л.М.Каримова и др. // Абишевские чтения-2016: Материалы Международной научно-практической конференции «Инновации в комплексной переработке минерального сырья», 21-22 января 2016, Алматы, Республика Казахстан. РГП «НЦ КПМС РК», 2016. С. 581-583. Yun A.B., Zakharyan S.V., Karimova L.M. et al. Research on Nitric Acid Leaching of ZPP Rough Copper Concentrate from the Ores of Current Production of Kazakhmys Corporation LLP. Abishevskie chteniya-2016: Materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii “Innovatsii v kompleksnoi pererabotke mineralnogo syrya”, 21-22 yanvarya 2016, Almaty, Respublika Kazakhstan. RGP “NTs KPMS RK”, 2016, p. 581-583 (in Russian). Лешукова К.В. Применение автоклавного выщелачивания для некондиционных рудных концентратов, содержащих медь и цинк / К.В.Лешукова, М.А.Серебряков, А.Я.Бодуэн // Неделя науки СПбПУ: Материалы научной конференции с международным участием. Институт металлургии, машиностроения и транспорта. Часть 1, 13-19 ноября 2017, Санкт-Петербург, Российская Федерация. Изд-во Политехнического ун-та, 2017. С. 95-97. Leshukova K.V., Serebryakov M.A., Boduen A.Ya. The Use of Autoclave Leaching for Substandard Ore Concentrates Containing Copper and Zinc. Nedelya nauki SPbPU: Materialy nauchnoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. Institut metallurgii, mashinostroeniya i transporta. Part 1, 13-19 noyabrya 2017, Sankt-Peterburg, Rossiiskaya Federatsiya. Izd-vo Politekhnicheskogo un-ta, 2017, p. 95-97 (in Russian). Настека В.В. Роль и возможности импортозамещения в развитии отечественного турбомашиностроения / В.В.Настека, В.В.Вавилов, В.П.Голуб // Газовая промышленность. 2017. № 2. Т. 754. С. 10-16. Nasteka V.V., Vavilov V.V., Golub V.P. The Role and Opportunities of Import Substitution in the Development of Russian Turbomachinery. Gazovaya promyshlennost. 2017. N 2. Vol. 754, p. 10-16 (in Russian). Наумов А.В. Ритмы рения (обзор мирового рынка) // Известия вузов. Цветная металлургия. 2007. № 6. С. 36-41. Naumov A.V. Rhenium Rhythms (World Market Review). Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2007. N 6, p. 36-41 (in Russian). Орлов А.К. Пирометаллургическая селекция медно-цинковых материалов / А.К.Орлов, Г.В.Коновалов, А.Я.Бодуэн // Записки Горного института. 2011. Т. 192. C. 65-68. Orlov A.K., Konovalov G.V., Boduen A.Ya. Pyrometallurgical Selection of Copper-Zinc Materials. Journal of Mining Institute. 2011. Vol. 192, р. 65-68 (in Russian). Пикалова В.С. Легирующие металлы России. Минерально-сырьевая база: состояние, использование, перспективы развития / В.С.Пикалова, Л.П.Тигунов, Л.З.Быховский // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 6. С. 675-682. DOI: 10.32339/0135-5910-2019-6-675-682 Pikalova V.S., Tigunov L.P., Bykhovskii L.Z. Alloying Metals of Russia. Mineral Raw Materials Resources: State, Utilization, Perspective of Development. Chernaya metallurgiya. Byulleten nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii. 2019. Vol. 75. N 6, p. 675-682. DOI: 10.32339/0135-5910-2019-6-675-682 (in Russian). Повышение эффективности переработки сульфидных медных концентратов в плавильных печах / С.Р.Худояров, А.А.Юсупходжаев, С.Т.Маткаримов и др. // World science. 2017. Т. 1. № 1 (17). С. 43-44. Khudoyarov S.R., Yusupkhodzhaev A.A., Matkarimov S.T. et al. Improving the Efficiency of Processing Sulfide Copper Concentrates in Smelting Furnaces. World science. 2017. Vol. 1. N 1 (17), p. 43-44 (in Russian). Рений в нетрадиционном сырье: распределение и возможность извлечения / И.Д.Трошкина, А.В.Шиляев, Т.Г.Адрахманова, А.Б.Майборода // Разведка и охрана недр. 2011. № 6. С. 87-90. Troshkina I.D., Shilyaev A.V., Adrakhmanova T.G., Maiboroda A.B. Rhenium in Unconventional Raw Materials: Distribution and Recoverability. Razvedka i okhrana nedr. 2011. N 6, p. 87-90 (in Russian). Рыльникова М.В. Второе дыхание Жезказгана / М.В.Рыльникова, А.Б.Юн, И.В.Терентьева // Горная промышленность. 2015. № 3 (121). С. 32-34. Rylnikova M.V., Yun A.B., Terenteva I.V. The Second Breath of Zhezkazgan. Gornaya promyshlennost. 2015. N 3 (121), p. 32-34 (in Russian). Украинцев И.В. Бедное, некондиционное и техногенное сырье как перспективный источник получения меди / И.В.Украинцев, В.С.Трубилов, А.С.Клепиков // Цветные металлы. 2016. № 10. С. 36-42. DOI: 10.17580/tsm.2016.10.05 Ukraintsev I.V., Trubilov V.S., Klepikov A.S. Poor, Subconditioned and Technogenic Raw Materials as a Prospective Source of Copper Obtaining. Tsvetnye metally. 2016. N 10, p. 36-42. DOI: 10.17580/tsm.2016.10.05 (in Russian). Экстракция ионов кадмия, свинца, кобальта, меди и цинка из водных растворов в гидрофильно-гидрофобные ионные жидкости / С.В.Смирнова, В.Е.Баулин, И.И.Торочешникова, И.В.Плетнев // Вестник Московского университета. Cерия 2. Химия. 2016. Т. 57. № 1. С. 11-17. Smirnova S.V., Baulin V.E., Torocheshnikova I.I., Pletnev I.V. Extraction of Cadmium, Lead, Cobalt, Copper and Zinc from Aqueous Solutions into Hydrophobic-Hydrophilic Ionic Liquids. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 2. Khimiya. 2016. Vol. 57. N 1, p. 11-17 (in Russian). Cheremisina O.V. Sorption recovery of gallium and aluminum from alkaline solutions on an AN-31 anion exchanger / O.V.Cheremisina, M.A.Ponomareva, V.N.Sagdiev // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2017. Vol. 58. P. 365-372. DOI: 10.3103/S1067821217040046 Cheremisina O.V., Ponomareva M.A., Sagdiev V.N. Sorption recovery of gallium and aluminum from alkaline solutions on an AN-31 anion exchanger. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2017. Vol. 58, p. 365-372. DOI: 10.3103/S1067821217040046 Chopabayeva N. Sorption and desorption of rhenium ions by lignin sorbents // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2019. Vol. 54. Iss. 3. P. 585-594. Chopabayeva N. Sorption and desorption of rhenium ions by lignin sorbents. Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2019. Vol. 54. Iss. 3, p. 585-594. Current technologies for recovery of metals from industrial wastes: An overview / S.Krishnan, N.S.Zulkapli, H.Kamyab et al. // Environmental Technology and Innovation. 2021. Vol. 22. № 101525. DOI: 10.1016/j.eti.2021.101525 Krishnan S., Zulkapli N.S., Kamyab H. et al. Current technologies for recovery of metals from industrial wastes: An overview. Environmental Technology and Innovation. 2021. Vol. 22. N 101525. DOI: 10.1016/j.eti.2021.101525 Désirée E.P. Rhenium // Reviews in Mineral Commodity Summaries 2018. U.S. Geological Survey, 2018, 200 p. DOI: 10.3133/70194932 Désirée E.P. Rhenium. Reviews in Mineral Commodity Summaries 2018. U.S. Geological Survey, 2018, p. 200. DOI: 10.3133/70194932 Efficient and selective recovery of Ni, Cu, and Co from low-nickel matte via a hydrometallurgical process / C.Guang-Ju, G.Jian-Ming, Z.Mei, G.Min // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2017. Vol. 24. № 3. P. 249-256. DOI: 10.1007/s12613-017-1402-9 Guang-Ju C., Jian-Ming G., Mei Z., Min G. Efficient and selective recovery of Ni, Cu, and Co from low-nickel matte via a hydrometallurgical process. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2017. Vol. 24. N 3, p. 249-256. DOI: 10.1007/s12613-017-1402-9 Fathi M.B. Competitive adsorption characteristics of rhenium in single and binary (Re-Mo) systems using Purolite A170 / M.B.Fathi, B.Rezai, E.K.Alamdari // International Journal Mineral Processing. 2018. Vol. 169. P. 1-6. DOI: 10.1016/j.minpro.2017.10.003 Fathi M.B., B Rezai., Alamdari E.K. Competitive adsorption characteristics of rhenium in single and binary (Re-Mo) systems using Purolite A170. International Journal Mineral Processing. 2018. Vol. 169, p. 1-6. DOI: 10.1016/j.minpro.2017.10.003 Fleitlikh I.Y. Extraction of non-ferrous metals and iron with systems based on Bis (2, 4, 4-Trimethylpentyl) dithiophosphinic acid (Cyanex 301), a review / I.Y.Fleitlikh, N.A.Grigorieva, O.A.Logutenko // Solvent Extraction and Ion Exchange. 2018. Vol. 36. Iss. 1. P. 1-21. DOI: 10.1080/07366299.2017.1411034 Fleitlikh I.Y., Grigorieva N.A., Logutenko O.A. Extraction of non-ferrous metals and iron with systems based on Bis (2, 4, 4-Trimethylpentyl) dithiophosphinic acid (Cyanex 301), a review. Solvent Extraction and Ion Exchange. 2018. Vol. 36. Iss. 1, p. 1-21. DOI: 10.1080/07366299.2017.1411034 Mubarok M.Z. Solvent extraction of nickel and cobalt from ammonia-ammonium carbonate solution by using LIX 84-ICNS / M.Z.Mubarok, F.E.Yunita // International Journal of Nonferrous Metallurgy. 2015. Vol. 4. № 3. P.15-27. DOI: 10.4236/ijnm.2015.43003 Mubarok M.Z., Yunita F.E. Solvent extraction of nickel and cobalt from ammonia-ammonium carbonate solution by using LIX 84-ICNS. International Journal of Nonferrous Metallurgy. 2015. Vol. 4. N 3, p.15-27. DOI: 10.4236/ijnm.2015.43003 Nickel- and rhenium-containing sulfated zirconia catalyst for simultaneous benzene alkylation and alkanes isomerization / M.O.Kazakov, A.V.Lavrenovb, A.B.Arbuzovb et al. // Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2016. Vol. 1. P. 89-99. DOI: 10.17516/1998-2836-2016-9-1-89-99 Kazakov M.O., Lavrenovb A.V., Arbuzovb A.B. et al. Nickel- and rhenium-containing sulfated zirconia catalyst for simultaneous benzene alkylation and alkanes isomerization. Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2016. Vol. 1, p. 89-99. DOI: 10.17516/1998-2836-2016-9-1-89-99 One-pot synthesis of mesoporous chitosan-silica composite from sodium silicate for application in Rhenium (VII) adsorption / Weijun Shan, Danyang Zhang, Xin Wang et al. // Microporous and Mesoporous Materials. 2019. Vol. 2. P. 44-53. DOI: 10.1016/j.micromeso.2018.10.030 Weijun Shan, Danyang Zhang, Xin Wang et al. One-pot synthesis of mesoporous chitosan-silica composite from sodium silicate for application in Rhenium (VII) adsorption. Microporous and Mesoporous Materials. 2019. Vol. 2, p. 44-53. DOI: 10.1016/j.micromeso.2018.10.030 Peng J.Q. Review of Blade Materials for IGT / J.Q.Peng, H.T.Zhang, Y.F.Li // Procedia Engineenig. 2015. Vol. 130. P. 668-675. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.295 Peng J.Q., Zhang H.T., Li Y.F. Review of Blade Materials for IGT. Procedia Engineenig. 2015. Vol. 130, p. 668-675. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.295 Process of extraction of gallium from technological solutions with the use of ion exchange resins / V.N.Sagdiev, O.V.Cheremisina, M.A.Ponomareva, E.S.Zatula // Metallurgist. 2019. Vol. 63. № 2. P. 206-214. DOI: 10.1007/s11015-019-00811-0 Sagdiev V.N., Cheremisina O.V., Ponomareva M.A., Zatula E.S. Process of extraction of gallium from technological solutions with the use of ion exchange resins. Metallurgist. 2019. Vol. 63. N 2, p. 206-214. DOI: 10.1007/s11015-019-00811-0 Recovery of rhenium from copper leach solutions using ion exchange with weak base resins / Bo Zhang, Hong-Zhao Liu, Wei Wang et al. // Hydrometallurgy. 2017. Vol. 173. P. 50-56. DOI: 10.1016/j.hydromet.2017.08.002 Bo Zhang, Hong-Zhao Liu, Wei Wang et al. Recovery of rhenium from copper leach solutions using ion exchange with weak base resins. Hydrometallurgy. 2017. Vol. 173, p. 50-56. DOI: 10.1016/j.hydromet.2017.08.002 Siziakova E.V. On the role of hydrated calcium carboaluminate in the improvement of the production technology of alumina from nephelines / E.V.Siziakova, P.V.Ivanov // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1515. № 22048. DOI: 10.1088/1742-6596/1515/2/022048 Siziakova E.V., Ivanov P.V. On the role of hydrated calcium carboaluminate in the improvement of the production technology of alumina from nephelines. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1515. N 22048. DOI: 10.1088/1742-6596/1515/2/022048 Solvent extraction of Cu, Mo, V, and U from leach solutions of copper ore and flotation tailings / T.Smolinski, D.Wawszczak, A.Deptula et al. // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2017. Vol. 314. P. 69-75. DOI: 10.1007/s10967-017-5383-y Smolinski T., Wawszczak D., Deptula A. et al. Solvent extraction of Cu, Mo, V, and U from leach solutions of copper ore and flotation tailings. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2017. Vol. 314, p. 69-75. DOI: 10.1007/s10967-017-5383-y Sulimova M.A. Possible use of processed ferromanganese concretions for production sewage purification // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1399. Iss. 5. № 055062. DOI: 10.1088/1742-6596/1399/5/055062 Sulimova M.A. Possible use of processed ferromanganese concretions for production sewage purification. Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1399. Iss. 5. N 055062. DOI: 10.1088/1742-6596/1399/5/055062 Synthesis of hydrocarboaluminates of alkali earth metals from natural magnesium-containing feedstock in conditions of alumina production / E.V.Sizyakova, E.V.Tikhonova, E.V.Sizyakova, M.V.Cherkasova // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2017. Vol. 58. P. 36-43. DOI: 10.3103/S1067821217010114 Sizyakova E.V., Tikhonova E.V., Sizyakova E.V., Cherkasova M.V. Synthesis of hydrocarboaluminates of alkali earth metals from natural magnesium-containing feedstock in conditions of alumina production. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2017. Vol. 58, p. 36-43. DOI: 10.3103/S1067821217010114 Yusupkhodjayev A.A. Methods of decreasing of copper loss with slag in smelting processes / A.A.Yusupkhodjayev, S.T.Khojiyev // Web of Scholar. 2017. № 2 (11). P. 5-8. Yusupkhodjayev A.A., Khojiyev S.T. Methods of decreasing of copper loss with slag in smelting processes. Web of Scholar. 2017. N 2 (11), p. 5-8.https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29154698