способ выщелачивания металлов из руд, содержащих естественные сорбенты

Формула изобретения

1 1. Способ выщелачивания металлов из руд, содержащих естественные сорбенты, включающий подготовку руды к выщелачиванию, подачу выщелачивающего раствора в руду, сбор продуктивного раствора и осаждение металла из продуктивного раствора на иониты, отличающийся тем, что в руду дополнительно подают водный раствор поверхностно-активного вещества, длина углеродных цепей которого больше длины углеродных цепей естественных сорбентов, содержащихся в руде, но меньше длины углеродных цепей ионитов, на которые осаждают металл из продуктивного раствора. 2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вначале в руду подают водный раствор поверхностно-активного вещества, а затем подают выщелачивающий раствор. 2 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в руду подают смесь выщелачивающего раствора с поверхностно-активным веществом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области извлечения металлов из руд или рудных концентратов выщелачиванием и может быть использовано при извлечении полезных ископаемых из руд, содержащих естественные (природные) сорбенты, такие как древесный уголь, силикагель, окись алюминия, цеолиты и др.

Изобретение может быть использовано при добыче полезных ископаемых подземным или кучным выщелачиванием из предварительно раздробленных руд, а также при гидрометаллургической переработке руд, измельченных до крупности, 0,10 - 0 мм.

Известен способ выщелачивания металлов из руд, например золота, цианистыми растворами, включающий дробление руды, измельчение руды до крупности 0,1 мм, формирование руды в штабель и орошение ее выщелачивающим раствором, сбор продуктивных растворов с последующим осаждение из них золота методом сорбции на смолу АМ-2Б или активированный уголь или цементации цинковой пылью (Минеев Р.Г. О кучном выщелачивании золотосодержащего сырья. - Цветные металлы. 1985, N 1, с.96, 97).

Недостатком способа является низкая степень извлечения золота в продуктивные растворы при выщелачивании руд, содержащих естественные сорбенты, и обусловленный этим чрезвычайно высокий расход цианида.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному способу является способ выщелачивания полезных ископаемых, в частности золота, из углеродосодержащих руд, включающий отбойку руды, разделение руды по сортам в зависимости от содержания золота, измельчение бедной руды до крупности -3 - 0 мм, формирование измельченной бедной руды в штабель и орошение ее растворами цианида натрия с концентрацией 0,5 г/л, сбор продуктивных растворов и осаждение золота из продуктивных растворов на иониты, например на смолу АМ-2Б (Севрюков Н.Н., Кузьмин Б.А., Челинцев Е.В. Общая металлургия.- М.: Металлургия, 1976, с. 307).

Недостатком известного способа является низкая степень извлечения золота из руды, т. к. при фильтрационно-инфильтрационном выщелачивании руды, содержащей углерод или другие естественные сорбенты, ионы золота, перешедшие в продуктивный раствор, вновь осаждаются на поверхности твердых частиц естественных сорбентов и безвозвратно теряются.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи по предотвращению повторного осаждения металла из продуктивных растворов на углерод или другие содержащиеся в руде естественные сорбенты, с целью обеспечения высокой степени извлечения золота или других металлов при выщелачивании из руд, содержащих естественные сорбенты.

Задача решена путем создания способа выщелачивания металлов из руд, содержащих естественные сорбенты, включающего в себя подготовку руды к выщелачиванию, подачу выщелачивающего раствора в руду, сбор продуктивных растворов и осаждение металла из продуктивного раствора на иониты, отличием которого согласно изобретению является то, что в руду, наряду с выщелачивающим раствором, дополнительно подают поверхностно-активное вещество, длина углеродных цепей которого больше длины углеродных цепей естественных сорбентов, содержащихся в руде, но меньше длины углеродных цепей ионитов, на которые осаждают металл из продуктивного раствора.

Благодаря дополнительному введению в руду, наряду с выщелачивающим раствором, поверхностно-активного вещества (ПАВ) с указанной длиной углеродных цепей происходит адсорбция поверхностно-активного вещества на поверхности раздела твердой и жидкой фаз в форме пленки, которая понижает поверхностную энергию частиц твердого естественного сорбента. Причем ионы металла в растворе, содержащем поверхностно-активное вещество, существуют в нем уже в виде например, мицелл или подвижных ионов. Наличие мицелл будет придавать раствору коллоидные свойства, также препятствующие повторному осаждению ионов золота на поверхность содержащихся в руде естественных сорбентов.

Для извлечения металла из продуктивных растворов, содержащих ПАВ, их пропускают через синтетические смолы-иониты, обладающие свойством обменивать свои ионы на ионы других элементов и являющиеся более сильными сорбентами, чем ПАВ.

Вследствие этого металл переходит из продуктивного раствора на ионы, из которых металл получают по известной технологии.

Выбор соотношения длин углеродных цепей естественных сорбентов, содержащихся в руде, поверхностно-активного вещества, подаваемого в руду, и ионитов, на которые происходит осаждение металла, обусловлен тем, что при взаимодействии водных растворов с естественными сорбентами на поверхности раздела фаз под действием молекулярных сил происходит концентрация поверхностной энергии, которая способна осаждать и прочно удерживать металлы на поверхностях раздела жидкой и твердой фаз. Поверхностно-активные вещества, содержащиеся в растворе, обладают способностью адсорбироваться на поверхностях раздела фаз, понижая вследствие этого их поверхностную энергию. Благодаря этому утрачивается способность естественных сорбентов концентрировать металлы из объема жидкости на поверхности раздела между ними.

Величина поверхностной энергии, обуславливающая адсорбционную способность органических соединений, каким являются ПАВ, определяется длиной углеродных цепей молекул: чем больше эта длина, тем сильнее они снижают поверхностную энергию, сорбирующую ионы металлов, тем меньше вероятность их поглощения из выщелачивающего раствора естественными сорбентами. При равенстве длин углеродных цепей у ПАВ и естественных сорбентов эффективность ПАВ будет минимальной

Большая длина углеродных цепей твердых ионитов по сравнению с ПАВ обусловлена тем, что обладая более высокой сорбционной способностью по сравнению с ПАВ, при взаимодействии с выщелачивающими растворами, иониты будут осаждать на себя металл.

Получение чистых металлов из ионитов производится известными способами.

Целесообразно вначале подавать в руду водный раствор поверхностно-активного вещества, а затем - выщелачивающий раствор.

Такая последовательность подачи в руду выщелачивающего раствора и поверхностно-активного вещества обеспечивает образование на поверхности раздела фаз пленки, через которую будет осуществляться массоперенос металла только после подачи выщелачивающего раствора. Причем интенсивность выноса металла в продуктивный раствор (скорость реакции) во многом будет контролироваться толщиной этой пленки. Последняя, в свою очередь, зависит от концентрации ПАВ в водном растворе. При значительной толщине разделяющей пленки суммарное время, необходимое для извлечения металла в раствор цианированием увеличится. Однако при методе кучного выщелачивания продолжительность процесса извлечения металла в раствор измеряется месяцами, поэтому увеличение толщины пленки существенно не отразится на интенсивности добычи в целом.

В случае гидрометаллургической технологии предпочтительно поверхностно-активное вещество, перед подачей в руду, смешивать с выщелачивающим раствором.

Подача поверхностно-активного вещества в руду в смеси с выщелачивающим раствором обеспечивает, одновременно с формированием пленки на границе раздела фаз, растворение и вынос в раствор металла. Поэтому экономится время, требуемое на смачивание выщелачиваемой руды. Для сокращения общей продолжительности растворения, что может иметь определяющее значение в гидрометаллургических процессах, продолжительность которых составляет всего несколько часов.

Возможность осуществления заявленного способа с достижением высокой степени извлечения металлов из руд, содержащих естественные сорбенты, показана на примерах.

Были проведены опыты по агитационному цианированию с добавлением ПАВ и без него. Для этого руда измельчалась до крупности 0,1 мм 95%, затем в пачук объемом 1 л засыпали 200 г руды, и перемешивали с растворителем.

Результаты полного химанализа исходной руды приведены в табл. 1.

Масса испытуемой пробы руды 0,2 кг, крупность материала 95% 0,1 мм; Ж:Т= 2: 1; Концентрация NaCN 0,1%; Концентрация CaO 0,03%; расход ПАВ 1 кг/т с длиной углеродных цепей R =C₁₂-C₁₄;

Лабораторные опыты проводились в пачуках емкостью 1 л. Испытуемая проба руды содержащая естественный сорбент углерод с длиной углеродных цепей R= C₁₂-₁₄, засыпалась в первую очередь, затем при определенном соотношении жидкого и твердого заливали выщелачивающий раствор, который перемешивался в течение 24 ч. После этого золотосодержащий раствор сливали в колбу, осветляли, отбирали из него пробу 150 мл, из отобранной пробы осаждали золото иониты, в качестве которых использовали смолу АМ-2Б с длиной углеродных цепей R=C₂₅-C₃₀ для определения содержания в нем золота.

Хвосты выщелачивания отмывали чистой водой, затем подвергали сушке и отправляли на пробирный анализ для определения в них содержания золота.

Основные результаты опытных работ приведенных в табл. 2.

Как видно из табл. 2, за одно и то же время агитационного выщелачивания из руды было извлечено с применением ПАВ на 75% больше золота, чем без него.

Опыт по кучному выщелачиванию был проведен на экспериментальном стенде, представляющем собой две колонны 4 м длиной и диаметром 1 м. Колонны устанавливались вертикально и заполнялись рудой. В основании каждая колонна имеет перфорированное днище, под которым размещены емкости для приема продуктивного раствора.

Подача выщелачивающего раствора в руду осуществлялась из напорного бака через нагнетательную трубку, заглубленную в руду в верхней части колонны.

При этом в одну колонну подавался только вышелачивающий раствор. В другую дополнительно подавался водный раствор поверхностно-активного вещества - неонол АФО.

Результаты испытаний по кучному выщелачиванию приведены в табл. 3.

Кучное выщелачивание руды крупностью 50 мм с содержанием 0,36 г/т проводилось в колоннах диаметром 1 м и высотой 4 м. Срок выщелачивания 56 суток.

Из табл.3 видно, что и в опытах по кучному выщелачиванию извлечение золота при применении ПАВ почти в два раза выше, чем без него, а расход NaCN сократился более чем на 50%. Таким образом предлагаемый способ обеспечивает более высокую степень извлечения металлов из руд, содержащих естественные сорбенты.