Прогрессивные технологии производства редких металлов

ǘǔǙǔǝǞǑǜǝǞǎǚ ǚǍǜnjǓǚǎnjǙǔǫ ǔ Ǚnjǟǖǔ ǜǠ 
ȱ 2298 
ǠǑǐǑǜnjǗǨǙǚǑ ǏǚǝǟǐnjǜǝǞǎǑǙǙǚǑ njǎǞǚǙǚǘǙǚǑ ǚǍǜnjǓǚǎnjǞǑǗǨǙǚǑ ǟǣǜǑǒǐǑǙǔǑ  
ǎǧǝǤǑǏǚ ǛǜǚǠǑǝǝǔǚǙnjǗǨǙǚǏǚ ǚǍǜnjǓǚǎnjǙǔǫ  
«ǙnjǢǔǚǙnjǗǨǙǧǕ ǔǝǝǗǑǐǚǎnjǞǑǗǨǝǖǔǕ ǞǑǡǙǚǗǚǏǔǣǑǝǖǔǕ ǟǙǔǎǑǜǝǔǞǑǞ «ǘǔǝǴǝ» 
 
 
ǖǬȀDZǰǼǬ ȂǮDZǾǹȇȁ ǸDZǾǬǷǷǺǮ Ǵ dzǺǷǺǾǬ
 
Ǒ.ǎ. ǍǺǯǬǾȇǼDZǮǬ 
 
ǛǼǺǯǼDZǽǽǴǮǹȇDZ ǾDZȁǹǺǷǺǯǴǴ
ǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǬ ǼDZǰǶǴȁ ǸDZǾǬǷǷǺǮ 
 
 
ǗǬǭǺǼǬǾǺǼǹȇǵ ǻǼǬǶǾǴǶǿǸ 
 
 
ǐǺǻǿȅDZǹǺ ǿȃDZǭǹǺ-ǸDZǾǺǰǴȃDZǽǶǴǸ ǺǭȆDZǰǴǹDZǹǴDZǸ ǻǺ ǺǭǼǬdzǺǮǬǹǴȊ 
Ǯ ǺǭǷǬǽǾǴ ǸDZǾǬǷǷǿǼǯǴǴ Ǯ ǶǬȃDZǽǾǮDZ ǿȃDZǭǹǺǯǺ ǻǺǽǺǭǴȋ 
ǰǷȋ ǽǾǿǰDZǹǾǺǮ ǮȇǽȄǴȁ ǿȃDZǭǹȇȁ dzǬǮDZǰDZǹǴǵ, ǺǭǿȃǬȊȅǴȁǽȋ 
ǻǺ ǹǬǻǼǬǮǷDZǹǴȊ ǘDZǾǬǷǷǿǼǯǴȋ 
 
ǘǺǽǶǮǬ 2013 

УДК 669.2/8 
 
Б73 
Р е ц е н з е н т ы :  
канд. техн. наук В. Ю. Лопатин; 
д-р техн. наук, проф. А.Н. Баранов (ИрГТУ) 
Богатырева, Е.В. 
Б73 
 
Прогрессивные технологии производства редких металлов : лаб. практикум / Е.В. Богатырева. – М. : Изд. Дом МИСиС, 
2013. – 62 с. 
 
Лабораторный практикум включает работы, связанные с применением 
механоактивации для интенсификации процесса выщелачивания концентратов редких металлов. Каждая работа содержит элементы научного исследования, требующего знания теоретических основ изучаемых процессов. При 
выполнении работ применяются современные методы инструментального 
анализа. 
Предназначен для студентов направления 150400 «Металлургия», обучающихся по программе «Ресурсо- и энергосберегающие технологии производства цветных металлов и золота». 
  
 
© Е.В. Богатырева, 2013 
 
2 

СОДЕРЖАНИЕ 
Предисловие..............................................................................................4 
Лабораторная работа 1. Исследование влияния режимов 
предварительной механоактивации на показатели 
гидрометаллургической переработки концентратов редких 
металлов ....................................................................................................5 
Лабораторная работа 2. Исследование влияния режимов 
предварительной механоактивации концентратов редких металлов 
на изменение энергии активации процесса выщелачивания 
активированного материала...................................................................11 
Лабораторная работа 3. Экспрессная оценка дисперсности 
концентратов редких металлов после механоактивации....................17 
Лабораторная работа 4. Исследование влияния режимов 
предварительной механоактивации на термодинамические 
характеристики фаз концентратов редких металлов...........................21 
Библиографический список...................................................................25 
Приложения ............................................................................................26 
 
 
 
 
 
 
 
3 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Лабораторный практикум составлен в соответствии с программой 
курса «Прогрессивные технологии производства редких металлов» 
для студентов, обучающихся по направлению «Металлургия» магистерской программы «Ресурсо- и энергосберегающие технологии 
производства цветных металлов и золота», и включает задачи, связанные с применением механоактивации для интенсификации процесса выщелачивания концентратов редких металлов. Каждая работа 
содержит элементы научного исследования, требующего знания теоретических основ изучаемых процессов. 
Изложение материала каждой лабораторной работы дано в последовательности: цель работы, теоретическое введение и суть работы, 
аппаратура и исходные материалы, методика проведения работы, 
обработка результатов, контрольные вопросы. 
В приложении приведены методики химических анализов, методики математической обработки результатов эксперимента и работы 
на исследовательском оборудовании, меры оказания первой помощи 
при несчастных случаях в лаборатории. 
По окончании работы студент должен оформить отчет в соответствии с требованиями ГОСТ 7.32–2001 «Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления». 
 
4 

Лабораторная работа 1 
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ 
РЕЖИМОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ 
МЕХАНОАКТИВАЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ 
ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ 
КОНЦЕНТРАТОВ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ 
(4 часа) 
1.1. Цель работы 
Приобретение навыков организации и проведения технологических исследований по интенсификации процесса выщелачивания 
концентратов редких металлов и математической обработке результатов эксперимента. 
1.2. Теоретическое введение 
Механические методы активации химических и металлургических 
процессов путем обработки твердых веществ в аппаратах-активаторах все шире используется в промышленности. С их помощью 
можно существенно интенсифицировать гетерогенные процессы (например, выщелачивание1). 
Механическая активация (механоактивация) – обработка твердых 
веществ или пульп в энергонагруженных аппаратах, сопровождающаяся изменением энергии кристаллической решетки твердых компонентов (образование различных дефектов структуры (дислокаций, 
вакансий) и образование растворов внедрения различных компонентов, новых поверхностей раздела и др.). Если запасенная таким образом энергия расходуется на обеспечение химических взаимодействий 
непосредственно в аппарате-активаторе, процесс называется механохимическим, а если он расходуется на превращения вне аппаратаактиватора, то это предварительная механическая активация. Более 
перспективным направлением интенсификации является предварительная механоактивация.  
––––––––– 
1 Выщелачивание – сложный гетерогенный процесс перевода ценного компонента из твердой фазы в водный раствор. 
 
5 

Предварительная механоактивация не имеет свойственных механохимической обработке недостатков, таких как снижение эффективности механического воздействия на исходные материалы и значительное повышение энергозатрат по мере накопления продуктов 
реакции, которые в свою очередь разбавляют пульпу и могут тормозить взаимодействие исходных компонентов. 
Действие одиночного удара о твердую поверхность иллюстрирует 
модель «магма-плазма» (рис. 1.1). В зависимости от интенсивности 
удара возможны: 
– экзоэмиссия электронов; 
– образование микроочага плазмы, вызванного повышением температуры в точке удара; 
– искажение структуры поверхности. 
 
Рис. 1.1. Модель «магма-плазма», объясняющая процессы при ударе 
летящей частицы о твердую поверхность: 
1 – экзоэмиссия; 2 – неискаженная структура; 3 – плазма;  
4 – разупорядоченная структура 
Механоактивация оказывает влияние на кинетические (понижение 
энергии активации процесса выщелачивания) и термодинамические 
характеристики активируемого материала, способствуя изменению 
извлечения ценного компонента при выщелачивании. 
1.3. Перечень оборудования и реактивов 
1. Лабораторная планетарная центробежная мельница. 
2. Термостат. 
3. Магнитная мешалка. 
 
6 

4. Реакторы с водяной рубашкой. 
5. Нутч-фильтр. 
6. Цилиндры мерные. 
7. Набор пипеток. 
8. Концентраты редких металлов (вольфрамитовые, шеелитовые, лопаритовые, молибденитовые, повеллитовые, и др.). 
9. Растворы соды и (или) щелочи. 
10. Реактивы и химическая посуда для анализа растворов на содержание редких металлов (приложение 1). 
11. Дистиллированная вода. 
12. Фильтровальная бумага. 
1.4. Порядок проведения работы 
Студенты получают индивидуальное задание: 
1) состав концентрата редких металлов; 
2) режимы механоактивации и выщелачивания. 
Схемы лабораторной планетарной центробежной мельницы и установки для проведения технологических опытов приведены на 
рис. 1.2–1.3. 
1. В барабаны планетарной мельницы засыпать шары и навеску 
концентрата в соответствии с заданием и проактивировать материал. 
2. В реактор с водяной рубашкой (при определенной температуре) с помощью цилиндра отобрать раствор реагента заданной концентрации и Т:Ж. 
3. Ввести в приготовленный раствор мешалку и включить перемешивание. 
4. Всыпать навеску активированного концентрата в реактор и 
зафиксировать время. 
5. По истечении 2...3 ч остановить мешалку и отфильтровать 
пульпу на нутч-фильтре. 
6. Проанализировать пробы раствора на содержание заданного 
металла (см. прил. 1). 
1.5. Обработка экспериментальных данных 
По полученным экспериментальным результатам студент рассчитывает извлечение металла в раствор для исходного и активированных 
образцов и заносит режимы механоактивации и результаты расчета в 
матрицу планирования полного факторного эксперимента (табл. 1.1). 
Методика обработки экспериментальных данных приведена в прил. 2. 
 
7