способ переработки сульфидных полиметаллических железосодержащих материалов

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий автоклавное окислительное выщелачивание исходного материала в водной пульпе под давлением кислорода при температуре выше точки плавления серы с переводом цветных металлов в раствор, серы - в элементарную, железа - в оксиды, обработку окисленной пульпы стоком серного передела, содержащим непредельные соединения серы, осаждение сульфидов цветных металлов из раствора окисленной пульпы с последующим выделением сульфидов цветных металлов и элементарной серы в коллективный серосульфидный концентрат, а оксидов железа в отвальные хвосты, получение из серосульфидного концентрата серы и сульфидного концентрата с образованием стока серного передела, отличающийся тем, что обработку окисленной пульпы стоком серного передела ведут при значениях редокс-потенциала (+390) - (+310) мВ по платиновому электроду относительно хлорсеребряного электрода сравнения, а осаждение сульфидов ведут при температуре ниже температуры точки плавления моноклинной модификации серы или обработку окисленной пульпы стоком серного передела ведут при значениях редокс-потенциала (+140) - (+60) мВ по платиновому электроду относительно хлорсеребряного электрода сравнения, а осаждение сульфидов ведут при температуре выше точки плавления моноклинной модификации серы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к гидрометаллургическим способам переработки сульфидных материалов, содержащих цветные металлы и железо.

Известен способ гидрометаллургической переработки пирротиновых концентратов, включающий автоклавное окислительное выщелачивание материала с переводом серы в элементную, цветных металлов в раствор, железа в оксиды при температуре выше точки плавления элементной серы под давлением кислорода в присутствии ПАВ, осаждение сульфидов цветных металлов из раствора окисленной пульпы элементной серой и металлизованным железным порошком с последующим выделением сульфидов и серы флотацией в серосульфидный концентрат, а оксидов железа в отвальные хвосты, получение серы и сульфидного концентрата из веросульфидного концентрата с применением щелочного реагента-гидрофилизатора на основе соединений щелочных или щелочноземельных металлов с образованием стоков, содержащих непредельные соединения серы (Гидрометаллургия. Автоклавное выщелачивание, сорбция, экстракция. "Наука", М. , 1976. с. 48-59).

Недостатком известного способа является низкое извлечение цветных металлов в серосульфидный концентрат и низкое качество последнего, обусловленное высоким расходом металлизованного осадителя и как следствие значительным соосаждением сульфидов железа. Другой недостаток состоит в том, что для обезвреживания стоков серного передела требуются значительные затраты прежде чем концентрация вредных примесей, в частности натрия, будет доведена до требований ПДК перед сбросом в хвостохранилище.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности признаков является способ переработки окисленной пульпы после автоклавного выщелачивания пирротинового концентрата, включающий осаждение сульфидов, флотацию серы и сульфидов с получением обезвоженных серного и сульфидного концентратов, нейтрализацию стоков, в котором очистку стоков от непредельных соединений серы ведут совместной переработкой стоков серного передела с окисленной пульпой при 80-150^оС при отношении серы в непредельных ее соединениях к сумме цветных металлов в жидкой фазе пульпы 1,0-2,5.

Совместная переработка стоков серного передела, содержащих непредельные соединения серы, и окисленной пульпы позволяет существенно снизить расход дорогостоящего железосодержащего осадителя (МЖО) на операции осаждения, который используется для сульфидирования и осаждения из раствора окисленной пульпы цветных металлов. Кроме того, значительно снижаются затраты на нейтрализацию и обезвреживание стоков серного передела, так как большая часть непредельных соединений серы расходуется на осаждение меди, частично никеля и восстановление трехвалентного железа до двухвалентного. Однако известный способ не обеспечивает достаточно высокого извлечения цветных металлов в серосульфидный концентрат, при этом с хвостами флотации безвозвратно теряются значительное количество никеля, меди и кобальта. Этот недостаток известного способа обусловлен тем, что при расходе стоков, соответствующим величине отношения серы в непредельных ее соединениях к сумме цветных металлов в жидкой фазе пульпы равной 1,0-2,5 происходит образование мелкодисперсных осадков сульфида никеля и резко интенсифицируется процесс соосаждения железа. Это приводит к повышенным потерям цветных металлов на флотации и ухудшает качество серосульфидного концентрата за счет разубоживания его сульфидами железа. Другой недостаток состоит в том, что при расходе стока по известному способу происходит сильное разжижение пульпы - до Ж: Т = 5,5-6,2. Это оказывает негативное влияние на показатели флотации, в частности снижается извлечение в серосульфидный концентрат цветных металлов за счет повышенных потерь с жидкой фазой пульпы, повышается расход флотореагентов.

Изобретение направлено на решение задачи, которая заключается в переработке сульфидных полиметаллических железосодержащих материалов по технологии, включающей автоклавное окислительное выщелачивание исходного материала в водной пульпе под давлением кислорода при температуре выше точки плавления серы в присутствии ПАВ с переводом цветных металлов в раствор, серы в элементную, железа в оксиды, обработку окисленной пульпы стоком серного передела, содержащего кальциевые непредельные соединения серы, осаждение цветных металлов из раствора окисленной пульпы реагентами-осадителями с последующим выделением флотацией сульфидов цветных металлов и элементной серы в коллективный серосульфидный концентрат, а оксидов железа в отвальные хвосты, получение из серосульфидного концентрата элементной серы и сульфидного концентрата с использованием кальцийсодержащего реагента-гидрофилизатора. Пульпу сульфидного концентрата, обогащенного цветными металлами, обезвоживают и направляют в пирометаллургическое производство. При этом образуется щелочной раствор (сток серного передела), содержащий кальциевые непредельные соединения серы.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения заключается в повышении извлечения цветных металлов в серосульфидный концентрат и одновременном улучшении его качества при частичной утилизации стока серного передела использованием его, для обработки окисленной пульпы перед осаждением цветных металлов из раствора.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки полиметаллических железосодержащих материалов, включающем автоклавное окислительное выщелачивание исходного материала в водной пульпе под давлением кислорода при температуре выше точки плавления серы в присутствии ПАВ с переводом цветных металлов в раствор, серы в элементную, железа в оксиды, обработку окисленной пульпы стоком серного передела, содержащим кальциевые непредельные соединения серы, осаждение сульфидов цветных металлов из раствора окисленной пульпы с последующим выделением флотацией сульфидов цветных металлов и элементной серы в коллективный серосульфидный концентрат, а оксидов железа в отвальные хвосты, получение из серосульфидного концентрата серы и сульфидного концентрата с использованием кальцийсодержащего реагента-гидрофилизатора и образованием кальциевого стока серного передела, предварительную обработку окисленной пульпы стоком серного передела ведут при значениях редокс-потенциала (+390) - (+310) мВ по платиновому электроду относительно хлорсеребрянного электрода сравнения, а осаждение ведут при температуре ниже точки плавления моноклинной модификации серы (119,3^оС) или предварительную обработку окисленной пульпы стоком серного передела ведут при значениях редокс-потенциала (+140) - (+60) мВ по платиновому электроду относительно хлорсеребряного электрода сравнения, а осаждение ведут при температуре выше точки плавления моноклинной модификации серы.

Экспериментально установлено, что расход стока серного передела в операции обработки окисленной пульпы должен устанавливаться с учетом температурного режима последующего процесса осаждения, а критерием эффективности режима обработки окисленной пульпы стоком серного передела является редокс-потенциал обработанной пульпы.

Способ осуществляют следующим образом.

В автоклав с механическим перемешиванием и электрообогревом для регулирования температуры загружают расчетное количество окисленной пульпы, полученной в процессе автоклавного окисленного выщелачивания пирротинового концентрата и нагревают до заданной температуры. Затем при перемешивании в автоклав порциями добавляют раствор от обезвоживания сульфидного концентрата (сток серного передела), поддерживая заданное значение редокс-потенциала смеси. Обработку ведет в течение 40 мин. В обработанную таким образом пульпу порциями вводят реагент-осадитель до достижения концентрации никеля в жидкой фазе пульпы в пределах 0,09-0,12 г/л. Осаждение ведут при различном температурном режиме в том же автоклаве: при температуре ниже точки плавления моноклинной модификации серы, используя в качестве реагента-осадителя металлическое железо или сульфид кальция, и при температуре выше точки плавления моноклинной модификации серы, используя в качестве реагента-осадителя полисульфидно-тиосульфатные растворы, полученные путем термообработки смеси водной суспензии щелочного реагента и элементной серы. Пульпу после осаждения флотируют на лабораторной флотомашине с вместимостью камеры 1 л по схеме, включающей основную, контрольную флотацию и три перечистки концентрата. В качестве реагента-собирателя при флотации используют бутиловый ксантогенат калия с расходом 300 г/т твердого в питании.

Все опыты, результаты которых приведены в таблице, проведены на окисленной пульпе, содержавшей в растворе, г/л : никель 15,0-15,3; медь 2,3-2,9; трехвалентное железо 9,2-9,4; плотность 1,4 кг/л с рН = 1,7-1,73; еН = 465-470 мВ. Раствор от обезвоживания сульфидного концентрата (сток серного передела) содержал, г/л : моносеры 1,1; полисеры 4,6; тиосеры 6,7 (суммарная концентрация серы в непредельных соединениях 12,4 г/л). Измельченные металлизованные железные окатыши (МЖО) имели крупность 90% - 0,15 мм при содержании в них металлического железа 72% . Сульфид кальция был получен восстановлением Норильского ангидрита и содержал 58,4% CaS и 13,9% CaO. Полисульфидно-тиосульфатный раствор - известково-серный осадитель (ИСО) имел состав, г/л : серы-моно 71,3; серы-поли 243,4; серы-тио 18,4. Во всех опытах предварительную обработку окисленной пульпы стоком серного передела вели в течение 40 мин; пульпу после осаждения и перед флотацией охлаждали в автоклаве до 40^оС подачей холодной воды в рубашку автоклава; флотацию проводили в одном и том же режиме. Качество серосульфидного концентрата оценивали величиной отношения содержаний железа к сумме цветных металлов. Извлечение цветных металлов в концентрат рассчитывали, измеряя выход концентрата и содержание цветных металлов в пульпе после осаждения и полученном концентрате.

В опытах при ведении процесса по способу-прототипу при обработке окисленной пульпы стоком серного передела расход последнего устанавливался по величине отношения серы в непредельных соединениях стока к сумме цветных металлов в растворе пульпы; редокс-потенциал, достигаемый при этом, фиксировался. В опытах по предлагаемому способу расход стока серного передела устанавливался по величине редокс-потенциала; величине отношения серы в непредельных соединениях в стоке к сумме цветных металлов в растворе окисленной пульпы только фиксировалась.

Условия и результаты опытов, проведенных при ведении процесса по способу-прототипу и предлагаемому способу, приведены в таблице.

Как следует из полученных результатов, показатели флотации при ведении процесса по предлагаемому способу (опыты 4-6, 8-11, 13-15, 17-18 и 21) существенно выше, чем при ведении процесса по способу-прототипу). Лучшие показатели при низкотемпературном осаждении (95^оС) - опыты 4-6, 10 - получены при редокс-потенциале окисленной пульпы, обработанной стоками серного передела в пределах от +390 до +310 мВ. Проводить обработку при редокс-потенциале выше +390 мВ (опыт 3) нецелесообразно, так как оставшиеся неосажденными трехвалентное железо и медь вызывают непроизводительный расход металлизованного осадителя. Обработка при редокс-потенциале ниже +310 мВ (опыт 7) приводит к существенному снижению извлечения цветных металлов в серосульфидный концентрат и ухудшает качество последнего. Повышение температуры обработки окисленной пульпы стоком серного передела выше 100^оС (опыты 8, 9, 11) заметно снижает расход МЖО на операции осаждения, практически не сказываясь на показателях флотации. Однако в этом случае резко удорожается обработка окисленной пульпы стоками серного передела из-за необходимости ведения процесса в сосудах под давлением.

Лучшие показатели при высокотемпературном осаждении (опыты 12-18, 21) получены при редокс-потенциале окисленной пульпы, обработанной стоком серного передела, в пределах от +140 до +60 мВ (опыты 13-15, 17, 18 и 21). Проводить обработку при редокс-потенциале выше +140 мВ (опыт 12) нецелесообразно, так как ухудшается качество серосульфидного концентрата и повышается удельный расход осадителя; обработка при редокс-потенциале ниже +60 мВ (опыт 16) резко ухудшается показатели флотации. Также резко ухудшаются показатели флотации при редокс-потенциале обработки +110 мВ (опыты 19, 20), когда температуру осаждения поддерживали ниже точки плавления моноклинной модификации серы. Повышение температуры обработки окисленной пульпы стоком серного передела выше 100^оС (опыты 17, 18) позволяет получить высокие показатели флотации, однако при этом существенно повышаются затраты на осуществление процесса обработки в сосудах под давлением.

Результаты опытов подтверждают возможность осуществления способа и его преимущества перед способом-прототипом.

Таким образом, изобретение позволяет снизить потери никеля и меди с хвостами серосульфидной флотации за счет повышения их извлечения в концентрат, соответственно на 4-7 и 4-9% (абс), а также улучшить качество серосульфидного концентрата за счет одновременно повышения в нем содержания цветных металлов и снижения содержания железа. (56) Авторское свидетельство СССР N 870475, кл. C 22 B 3/20, 1981.