ВЫДЕЛЕНИЕ РЕНИЯ ИЗ СТОКОВ ОБОГАЩЕНИЯ МЕДНЫХ РУД.

Рений — типичный рассеянный эле­мент, не имеющий собственных ми­нералов, он извлекается попутно при переработке медных, медно-молибденовых и молибденовых руд. Ос­новные сферы потребления рения ­производство катализаторов для нефте­перерабатывающей промышленности и тугоплавких специальных сплавов (40%), применяемых для изготовления деталей турбин ракетно-авиационной техники (50%).

В Советском Союзе на эти цели еже­годно употреблялось около 10 т рения, но после распада Союза основная часть рениевого сырья осталась на Джезказ­ганском медном месторождении Рес­публики Казахстан. После некоторого спада выпуска рениевой продукции в конце 90-х гг. Казахстан, начиная с 2005 г., вновь довел производство рения до 8 т в год.

В России в настоящее время выпус­кается 1,4 т рения в год, причем основ­ное сырье — импортные молибденовые концентраты. 3апасы рения в России оцениваются в 310 т и сосредоточены в основном на предприятиях медной и уранодобывающей промышленности. Существенное отличие российских мес­торождений от Джезказганского — бо­лее низкое (почти на порядок) содержа­ние рения в концентратах, что требует постоянного прогресса в области хими­ческой технологии для эффективной пе­реработки «бедных» источников.

Как типичный рассеянный элемент, рений начинает теряться уже с голов­ных операций переработки руды — обо­гащения и получения концентратов. При этом значительная его часть (до 30%) переходит в водные растворы и посту­пает вместе с отвалами на хвостохрани­лище. Специально для глубокого извле­чения рения были разработаны порис­тые высокоосновные аниониты. Но их использование для переработки раст­воров (среднее содержание рения — 0,1 мг/л) приводит к большим затратам ре- агентов, связанным с низкой концент­рацией рения в десорбатах и с необхо­димостью его последующего концентри­рования.

Более того, использование для де­сорбации концентрированных раство­ров кислот приводило к повышенной коррозии технологического оборудова­ния и затрудняло дальнейшую обработку полученных растворов. Поэтому стоя­ла задача, сохранив ионный обмен как головную техногенную операцию, раз­работать процесс с единым переносчи­ком рения от десорбата до кристаллов рениевой соли без образования (или с минимальным образованием) вторич­ных отходов. Столь сложная задача тре­бовала нетрадиционных технологичес­ких подходов.

ВНИИ неорганических материалов, работавший в рамках конверсионных программ, предложил использовать для десорбации трехфазный процесс: анио­нит-водный раствор-экстрагент, разра­ботанный для извлечения технеция в процессе переработки облученного топ­лива АЭС (подробнее этот процесс опи­сан в Ргос. Int. Conf. Of Nuclear Waste Management and Enviromental remedia­tion, Prague, v.1, р. 673-679, 1993). Это позволяло       совместить гибкость процесса экстракционного аффинажа рения с его высокой глубиной извлечения при сорбционных операциях.

Из органического десорбента проводится ре­экстракция рения раство­ром аммиака с получени­ем концентрата, а в слу­чае необходимости может быть проведен повтор­ный цикл экстракции, промывки и реэкстрак­ции на том же оборотном экстрагенте с получением товарного кристалличес­кого перрената аммония. Детально технология изложена в журнале «Цвет­ная металлургия», 1999 г., N^Q5-6, стр. 16-19.

Поскольку состав растворов обогати­тельных фабрик весьма сложен и содер­жит в небольших концентрациях орга­нические вещества, в 90-х гг. ХХ в. ВНИИНМ совместно с Гинцветметом ис­пытали эту технологию на пилотной ус­тановке и реальных растворах от обога­щения медных руд НПО «Джезказганц­ветмет». Испытания проводились в те­чение почти 3 месяцев, было перерабо­тано более 10 тыс. колоночных объемов растворов. Столь длительный срок был необходим, чтобы подтвердить работос­пособность основных компонентов тех­нологии — сорбента и экстрагента, от­работать мероприятия по предотвраще­нию их отравления примесями органи­ческих веществ и оптимизировать ре­жимы проведения основных технологи­ческих операций.

Общее извлечение рения за время испытаний составило 70-80% (габари­ты пилотной установки не позволяли создать противоток водного раствора и сорбента, однако при реализации тако­го процесса можно увеличить извлече­ние рения до 90% и более); при этом на 97% рений переходил в органический десорбат и лишь на 3% терялся с про­мывкой сорбента от шламов. 3начительно ниже извлечение растворенной меди — 40-50% от ее содержания в об­рабатываемых растворах. Разрабаты­ваемые технические мероприятия поз­воляли отделять медь на начальных опе­рациях процесса, а уровень концентра­ции рения давал возможность за счет схемных решений получать в результате экстракционных операций кристалли­ческий перренат аммония.

Пилотные испытания показали, что технически реально извлечь рений из растворов с содержанием — 0,1 мг /л, и себестоимость рения оказалась лишь на 25% выше, чем прогнозируемая це­на на кристаллический перренат аммония. С другой стороны, при этом раство­ры очищаются от токсичных элементов, за попадание которых в окружающую среду предприятие должно платить, и это радикально меняет экономику про­цесса.

На диаграмме показана структура себестоимости извлечения рения по данной технологии (без учета попутно­го извлечения меди). Основная ее составляющая (59%) — затраты на эксплуатацию оборудования и его вы­сокая стоимость. При экономических расчетах в качестве головных аппара­тов были заложены сорбционные на­порные противоточные колонны, из­готовленные из нержавеющей стали. Сейчас трудно сказать, можно ли ис­пользовать для изготовления обору­дования низкосортные легированные стали, поскольку коррозионные испы­тания проведены не были. По-видимо­му, техническими средствами можно довести этот процесс до уровня себе­стоимости, сравнимого с ценой, т.к. затраты энергии и реагентов в ее структуре не превышают 30%.

При обсуждении результатов испы­таний появился второй мощный эко­номический стимул для реализации данной технологии — одновременная очистка растворов от примесей ме­таллов и органических веществ. Объ­ем штрафов, выплачиваемых за сброс токсичных веществ, значительно пе­рекрывал затраты на извлечение ре­ния. Между тем структура технологии позволяет решать экологические за­дачи.

Проведенный совместно со специ­алистами НПО «Джезказганцветмет» технико-экономический анализ пока­зал, что эта технология может быть ис­пользована как на оборотных раство­рах, так и на дренажных (сбросных) водах хвостохранилищ. В результате было принято решение о необходи­мости создания опытного технологи­ческого модуля, производитель­ностью по стокам 500 мЗ/ч, который должен обеспечить экономически эф­фективную проверку этого варианта.

К сожалению, выделение Казахста­на в самостоятельную республику и нарушение экономических связей между субъектами бывшего Союза не позволили завершить этот экспери­мент на уровне крупного опытно-про­мышленного испытания. Но, на мой взгляд, все возрастающие экологи­ческие требования к очистке стоков предприятий медной и уранодобыва­ющей промышленности, а также по­требность в достаточно дешевом ре­шении заставят вернуться к данной технологии в ближайшее время.

Опубликовано в журнале «Рынок вторичных металлов» № 5/43, 2007, с. 37-38.