Физико-химические основы процесса выщелачивания ренийсодержащей породы вулкана Кудрявый

Рений – один из редчайших элементов земной коры. По геохимическим свойствам он схож со своими соседями по периодической системе – молибденом и вольфрамом и в виде малых примесей он входит в минералы этих элементов. Рений находит широкое применение в аэрокосмической отрасли, нефтехимии и других областях. После распада СССР, Россия не располагает собственным источником рения, но им может стать Вулкан Кудрявый (о. Итуруп, Большая Курильская гряда). Состав пробы вулканической породы исследованный методом атомно-эмисионной спектрометрии индуктивно-связанной плазмой ThermoScientific ICAP 6000 и представлен в таблице 1.

Следует отметить, что содержание рения практически в 5 раз превышает содержание этого металла в молибденитовых концентратах, обычно используемых в пирометаллургических процессах получения молибдена. Основное количество рения входит в состав молибденита (MoS2) в виде изоморфной примеси ReS2. При этом, молибденит в пробе, представлен в виде мелкодисперсных сростков с вулканической породой.

Изучение технологических свойств пробы показали, что стандартные методы обогащения (гравитационный, флотационный) не эффективны. Выщелачивание и жидкофазная экстракция органическими агентами может быть применена для выделения рения и молибдена из вулканической породы.

Для извлечение рения и молибдена возможно провести окислительное выщелачивание молибденита азотной кислотой (уравнение 1).

Содержащийся в породе рений также переходит в раствор (уравнение 2).

Выщелачивание вулканической породы раствором 10% азотной кислоты при температуре 80°С при соотношении тв/ж = 1/3 г/мл, в течении двух часов позволяет перевести в раствор 97% рения и 62% молибдена. Химический состав раствора представлен в таблице 2.

Низкое извлечение молибдена обусловлено снижением концентрации азотной кислоты за счет ее взаимодействия с оксидами алюминия, железа, магния и окисления серы. Кроме того, растворимость H2MoO4 в воде составляет 1,82 г/л и большая часть молибдена осаждается в виде кристаллогидрата MoO3∙1/2H2O.

Проведение процесса при тех же условиях при добавлении серной кислоты позволяет понизить концентрацию азотной кислоты в растворе выщелачивания и увеличить извлечение молибдена до 97%. В присутствии серной кислоты H2MoO4 переходит в растворимую форму MoO2SO4 (уравнение 2).

Снижение концентрации кальция в растворе обусловлено образованием гипса (CaSO4∙2H2O).

Выводы:

Применение азотной кислоты в качестве выщелачивающего агента является эффективным для извлечения рения из ренийсодержащей вулканической породы. Применение раствора азотной кислоты приводит лишь к частичному растворению молибдена.

Добавление серной кислоты позволяет: понизить концентрацию используемой азотной кислоты, уменьшить концентрацию кальция в растворе и достичь 100% извлечения молибдена.