способ извлечения благородных металлов из руд, отходов и побочных продуктов обогащения и гидрометаллургии

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РУД, ОТХОДОВ И ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ И ГИДРОМЕТАЛЛУРГИИ, включающий обработку исходного материала выщелачиванием кислыми или солевыми растворами с получением суспензии и последующее выщелачивание при обработке суспензии переменным током при погружении электродов в суспензию в присутствии реагента, отличающийся тем, что в качестве реагента используют сорбент, помещенный либо в тканевых мешочках, либо в патроне, проводят выщелачивание и сорбцию одновременно и ведут процесс при температуре не выше 50^oС и плотности тока при выщелачивании на графитовых или стальных электродах 10 - 50 А/дм².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании сорбентов в патроне сорбцию проводят при циркуляционной прокачке суспензии через патрон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к большой и трудоемкой области гидрометаллургии - добыче благородных металлов из россыпей, руд и побочных материалов, получаемых при производстве меди, никеля, свинца и др. металлов.

Известны способы электрохимического выщелачивания рудных материалов в кислых, щелочных, а также в цианидных растворах с применением постоянного тока (в потенциостатическом режиме) или пульсирующего тока для электролитического рафинирования золота, серебра.

Однако имеются сведения о применении переменного тока для обработки суспензий с различными технологическими задачами, в частности для извлечения никеля и меди из бедных руд или для перевода аморфного осадка селена в кристаллический.

Наиболее близким к заявляемому способу по составу сырьевого материала и методу его разложения является способ электрохимического выщелачивания серебра из арсенопиритной руды. Недостатками этого способа являются невысокая степень извлечения серебра в солянокислые растворы (22-57%) и вредные условия труда. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что на аноде при указанных значениях потенциалов из растворов, содержащих 1,5-6,0 М HCI, неизбежно выделение хлора. Это в производственном масштабе осложняется необходимостью изоляции анодного пространства с улавливанием газовой фазы. Кроме того серебро не сорбируется количественно из растворов названного состава на специально применяемых избирательных сорбентах, например на тиосорбе Т-3.

Целью изобретения является повышение степени извлечения благородных металлов с исключением выделения вредных газов и вредных растворов.

Поставленная цель достигается применением переменного симметричного тока с синусоидальным изменением напряжения для электрохимического выщелачивания благородных металлов при плотности тока 10-50 А/дм².

В качестве погружных электродов используются графитовые стержни или стальные пластины.

Предпочтительно совмещение операций электрохимического выщелачивания и сорбции или циркуляционная прокачка суспензии через объем с сорбентом при температуре раствора не выше 50^оС.

Таким образом, предлагаемый способ в отличие от известного характеризуется новой совокупностью существенных отличий.

Предложенная совокупность отличительных признаков позволяет существенно повысить извлечение благородных металлов, при этом исключается выделение вредных газов, отпадает необходимость в использовании традиционных, опасных для человека цианистых растворов (в случае золота).

Способ осуществляется следующим образом.

Берут шламы, например, после переработки руды на комбинате "Тувакобальт", содержащие серебро, готовят суспензию. В суспензию помещают графитовые стержни (уголь марки ЭГ-0) или стальные пластины (нелегированная сталь). Питание электродов осуществляется от сети промышленного переменного тока через понижающий трансформер с регулировкой напряжения. Пределы, при которых эффективно реализуется предлагаемый способ, составляют 10-50 А/дм². Нижний предел обусловлен тем, что при меньших плотностях тока <10 А/дм² снижается эффективность действия переменного тока на процесс перевода серебра из сырьевого материала в раствор. Верхний предел обусловлен началом разрушения стальных электродов с выходом по току 2-3% и появлением газовыделения. Идеальными следует считать графитовые электроды, видимого разрушения которых не происходит даже при плотности переменного тока 80-100 А/дм², частоте 50 Гц.

Величина напряжения тока на ванне не является строго регламентируемой величиной, она определяется сопротивлением электролита, площадью и расположением электродов. В наших условиях значение напряжения варьировалось от 6 до 24 В.

В ходе электрохимического выщелачивания с погружными электродами наблюдается разогрев пульпы за счет пропускания через нее переменного тока. Повышение температуры во всех испытаниях случаях способствует переводу компонентов из твердой фазы в жидкую однако дееспособность вводимых в суспензию сорбентов теряется при температуре выше 50^оС. Поэтому возникает необходимость введения этого предела температур и предусмотрение возможности принудительного охлаждения пульпы при высоких объемных плотностях проходящего тока.

Для осаждения благородных металлов из растворов применяются специфически избирательные сорбенты на органической или "инертной" основе. Обычно экстракция металлов соpбентами из растворов осуществляется по принципу агитации сорбента в чистом отфильтрованном растворе либо пропусканием раствора через сорбционные колонны, заполненные сорбентом, по принципу противотока.

В предлагаемом способе операции выщелачивания и сорбции осуществляются в одном аппарате. Это обеспечивается погружением сорбента в тканевых защитных мешочках непосредственно в суспензию с исходным сырьем. Возможность такого совмещения создается благодаря тому, что эффективное действие переменного тока, способствуя переводу в растворы благородных металлов из руд, позволяет пользоваться составами растворов, удобными для сорбции. Такие составы растворов в обычных условиях, без тока, непригодны в технологическом отношении, так как не обеспечивают необходимой степени извлечения металлов. По этой же причине нет необходимости использовать, например, сильнокислые среды до 6М HCI, как в прототипе, или применять опасные для здоровья в производственных условиях цианитокислые растворы (в случае золота).

Помимо введения сорбентов в реакционную зону посредством погружения их в тканевых мешочках можно проводить сорбцию благородных металлов прокачкой раствора через фильтр-патрон в процессе электрохимического выщелачивания пульпы. Этот метод был проверен нами в ряде опытов. Фильтр-патрон представлял собой заборную трубку, закрытую фильтротканью с обеих сторон и заполненную сорбентом. Эту трубку погружали в суспензию и через нее отсасывали раствор вакуум-насосом в промежуточную емкость с последующим непрерывным возвратом его в аппарат-выщелачиватель.

Помимо технических преимуществ и сокращения затрат труда совмещение операций выщелачивания и сорбции в одном аппарате дает и чисто технологический выигрыш. Ввиду того, что раствор непрерывно обедняется целевым металлом вследствие его осаждения на сорбенте, процесс химического растворения благородных элементов сдвигается в сторону извлечения из исходного сырья. В конечном итоге это приводит к повышению общего выхода металлов в конечный продукт.

Таким образом, заявляемый способ отличается от известного формой электрического тока (переменный вместо постоянного) и возможностью совмещения основных операций в одном аппарате.

Применение переменного тока позволяет обходиться без выпрямительных устройств, устраняет проблему выбора нереагируемых ("нерастворимых") анодов, столь остро еще стоящую в случае постоянного тока и обеспечивает высокое извлечение в раствор ценных благородных металлов из бедных сырьевых материалов. Попутно выяснился и ряд технических преимуществ процесса на переменном токе - отсутствие электрохимически получаемой газовой фазы, возможность выбора солевого состава растворов, обеспечивающих безопасные условия труда, широкие пределы варьирования параметров тока и др.

П р и м е р 1. В 500 мл раствора, содержащего 46 г/л бикарбоната аммония (NH₄HCO₃) и 239 г/л NH₄OH, загружено 100 г отходов (шламы после переработки руды на комбинате "Тувакобальт") с содержанием Ag 23,8 г/т. В суспензию помещены графитовые электроды, соединенные с источником переменного тока промышленной частоты. Плотность тока на электродах 0,2 A/см², напряжение 18 В. Вся система интенсивно перемешивалась механической мешалкой. Температура раствора в начале процесса 18^оС, в конце 48^оС. Выщелачивание осуществлялось в течение 4 ч. После окончания процесса пульпа отфильтрована, осадок высушен, масса остатки 90,5 г, содержание Ag в нем 8,5 г/т. Извлечение серебра в раствор составило 68%.

"Холостой" опыт.

Тот же процесс осуществлен в условиях без включения переменного тока. Получен осадок от выщелачивания массой 89,5 г с содержанием Ag 24,9 г/т. Извлечение серебра составило всего 6,4%.

П р и м е р 2. В 500 мл аммиачно-карбонатного раствора указанного состава (пример 1) загружено 122 г аналогичных отходов, содержащих 22 г/т серебра. Электроды изготовлены из листового железа. Плотность переменного тока на них 0,4 А/см², напряжение 16,5 В. Электродные пластины помещены в водонепроницаемые тканевые мешочки, в которые загружено по 7 г гранулированного тиосорба Т-3 в виде пасты. Процесс электрохимического выщелачивания с одновременной сорбцией серебра продолжался в течение 3 ч 40 мин. После чего остаток шлама отфильтрован и высушен, масса сухого 109,5 г. Содержание Ag в нем 7,8 г/т. Извлечение серебра из отходов составило 70%. На сорбенте было обнаружено 44,7% серебра от количества его в исходной загрузке.

П р и м е р 3. 30 г отходов (после переработки арсенопиритной руды на предприятии "Якуталмаззолото") с содержанием Au 0,002% поместили в раствор хлорида натрия (50 г/л NaCl). Через суспензию пропускали переменный ток в течение 3 ч с помощью стальных электродов при плотности тока 30 А/дм². Напряжение на электродах равнялось 15 В, температура суспензии в конце 25^оС. Масса выщелоченного остатка 7,1 г, содержание золота 0,0016%. Извлечено в раствор 81,3% Au.

Из приведенных примеров следует, что предлагаемое решение может успешно использоваться в промышленности для извлечения благородных металлов из руд, отходов и побочных продуктов обогащения и гидрометаллургии.