способ управления переработкой окисленной пульпы автоклавного выщелачивания пирротиновых концентратов

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКОЙ ОКИСЛЕННОЙ ПУЛЬПЫ АВТОКЛАВНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПИРРОТИНОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, включающий обработку окисленной пульпы раствором непредельных соединений серы, осаждение цветных металлов реагентами-осадителями в присутствии элементной серы с последующим выделением флотацией серосульфидного концентрата, изменение расхода непредельных соединений серы, отличающийся тем, что измеряют температуру пульпы по фронту осаждения, окислительно-восстановительный потенциал окисленной пульпы и окисленной пульпы, обработанной непредельными соединениями серы, определяют разность окислительно-восстановительного потенциала окисленной пульпы и заданного значения окислительно-восстановительного потенциала окисленной пульпы, обработанной непредельными соединениями серы, и при положительной величине полученной разности увеличивают, а при отрицательной уменьшают расход непредельных соединений серы пропорционально величине полученной разности, а заданное значение окислительно-восстановительного потенциала окисленной пульпы, обработанной непредельными соединениями серы, определяют по выражению

ОВП_з ОВП_о K_п(t/t_п)³,

где ОВП_о окислительно-восстановительный потенциал окисленной пульпы, мВ;

t максимальная температура пульпы по фронту осаждения, ^oС;

t_п температура точки плавления моноклинной модификации серы, ^oС;

K_п коэффициент пропорциональности, мВ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к гидрометаллургической переработке сульфидных полиметаллических материалов и может быть использовано для управления технологическими операциями автоклавного способа переработки пирротиновых концентратов.

Известен способ управления переработкой пирротиновых концентратов, включающий автоклавное окислительное выщелачивание пирротинового концентрата с переводом цветных металлов в раствор, серы в элементную, железа в оксиды при температуре выше точки плавления серы под давлением кислорода в присутствии ПАВ, осаждение сульфидов цветных металлов из окисленной пульпы металлическим железом с последующим выделением сульфидов и серы флотацией в серосульфидный концентрат, а оксидов железа в отвальные хвосты, получение серы и сульфидного концентрата из серосульфидного концентрата с применением реагентов-гидрофилизаторов на основе щелочных металлов с образованием стоков, содержащих непредельные соединения серы, в соответствии с которым управление процессом осаждения ведут, поддерживая заданное содержание никеля в растворе пульпы, путем регулирования расхода металлического железа и его распределения по реакторам каскада аппаратов осаждения. При этом температуру пульпы поддерживают в пределах 85-95^оС, а рН конечной пульпы в пределах 3,5-4,3 (Борбат В. Ф. и Воронов А.Б. Автоклавная технология переработки никель-пирротиновых концентратов. М. Металлургия, 1980, с.93-106).

Основной недостаток данного способа управления состоит в том, что при изменяющемся составе окисленной пульпы как по содержанию цветных металлов в растворе, так и по содержанию и активности элементной серы и оксидов железа в твердом, поддержание заданного содержания никеля в растворе конечной пульпы изменением расхода металлического железа не обеспечивает получение сульфидных осадков, состав и структура которых благоприятны для флотационного отделения сульфидов цветных металлов и элементной серы от оксидов железа. В результате извлечение никеля в серосульфидный концентрат не превышает 86-88% а содержание железа значительно выше в концентрате, чем должно быть по химизму процесса осаждения.

Другим недостатком является сложность достижения регламентированных уровней содержания никеля в растворе конечной пульпы, рН и температуры осаждения в их сочетании путем регулирования только расхода железа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ управления переработкой окисленной пульпы после автоклавного окислительного выщелачивания, включающей обработку окисленной пульпы стоками серного передела, содержащими непредельные соединения серы, осаждение сульфидов, флотацию серы и сульфидов с получением обезвоженного серного и сульфидного концентратов с образованием при этом стоков серного передела, в соответствии с которым расход стока серного передела поддерживают на уровне, обеспечивающем заданное отношение серы в непредельных ее соединениях в стоке к сумме цветных металлов в жидкой фазе окисленной пульпы.

Основными недостатками известного способа являются значительные потери цветных металлов с хвостами флотации, низкое качество серосульфидного концентрата и высокий расход реагентов-осадителей при осаждении цветных металлов из окисленной пульпы, обработанной стоком серного передела.

Эти недостатки вызваны, во-первых, сложностью поддержания заданной величины отношения серы в непредельных соединениях стока серного передела к сумме цветных металлов в растворе окисленной пульпы из-за запаздывания результатов анализа, главным образом, содержания непредельных соединений серы в стоке серного передела общего и отдельных форм, а также отсутствием надежного способа измерения расхода и плотности пульпы после автоклавного выщелачивания из-за ее высокой температуры, газонасыщенности и высокого содержания тонкодисперсных частиц гидроксидов железа и элементной серы, во-вторых, тем, что отношение серы в непредельных соединениях стока серного передела к сумме цветных металлов в растворе поддерживают на заданном уровне без учета температурного режима второй стадии переработки осаждения с использованием железного порошка или других реагентов-осадителей (сульфида кальция, известково-серного отвара и пр.).

Технический результат изобретения заключается в снижении потерь цветных металлов с хвостами флотации пульпы после осаждения и повышении качества серосульфидного концентрата при меньшем расходе реагентов-осадителей за счет повышения оперативности регулирования расхода непредельных соединений серы с учетом температурного режима осаждения.

Технический результат достигается тем, что в известном способе управления переработкой окисленной пульпы после автоклавного выщелачивания, включающей обработку пульпы раствором непредельных соединений серы, осаждение цветных металлов реагентами-осадителями в присутствии элементной серы с последующим выделением флотацией серосульфидного концентрата, путем изменения расхода непредельных соединений серы, согласно изобретению измеряют температуру пульпы по фронту осаждения, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) окисленной пульпы и пульпы, обработанной раствором непредельных соединений серы, находят разность текущей и заданной величин ОВП обработанной непредельными соединениями серы пульпы, и при положительной величине полученной разности увеличивают, а при отрицательной уменьшают расход непредельных соединений серы пропорционально величине этой разности, а заданное значение ОВП определяют по формуле

ОВП_з ОВП_о К_п(t/t_n)³, где ОВП_з задаваемое значение ОВП окисленной пульпы, обработанной непредельными соединениями серы, мВ;

ОВП_о ОВП окисленной пульпы, мВ;

t наибольшая температура по фронту осаждения, ^оС;

t_n температура точки плавления моноклинной модификации серы, ^оС;

К_п коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально для данного аппаратурного оформления процесса осаждения, мВ.

Сущность предполагаемого способа управления состоит в следующем.

Опытным путем нами впервые установлено, что свойства сульфидных осадков, формирующихся в результате совместного воздействия непредельных соединений серы и реагентов-осадителей, зависят от соотношения окислительно-восстановительного потенциала пульпы после выщелачивания, обработанной непредельными соединениями серы, и температуры осаждения. При этом, чем выше температура осаждения, тем при более низких значениях ОВП возможно вести обработку окисленной пульпы непредельными соединениями серы и наоборот. Контакт непредельных соединений серы и раствора окисленной пульпы сопровождается восстановлением железа (3⁺) до (2⁺), практически мгновенным осаждением меди и частично никеля. В результате образуются мелкодисперсные сульфиды, большая часть которых при флотации теряется с хвоствами. Укрупнение осадков на последующей стадии переработки окисленной пульпы осаждении протекает более эффективно при повышении температуры осаждения, особенно усиливаясь при температурах, выше точки плавления моноклинной модификации элементной серы. С повышением при прочих равных условиях расхода непредельных соединений серы в ходе обработки ими окисленной пульпы увеличивается количество мелкодисперсных сульфидных частиц и снижается ОВП. Регулирование последнего изменением расхода непредельных соединений серы позволяет исключить измерение таких трудно контролируемых оперативно параметров, как содержание непредельных соединений серы в растворе, подаваемом на обработку окисленной пульпы после автоклавного выщелачивания, расхода окисленной пульпы, поступающей в виде газонасыщенного пульсирующего потока из автоклавов выщелачивания и т.д. Тем самым существенно повышается оперативность получения информации, необходимой для управления расходом непредельных соединений серы по сравнению с методом управления по способу-прототипу.

На чертеже приведена блок-схема одного из возможных способов реализации предлагаемого способа управления.

Объект управления последовательно включенные операции переработки окисленной пульпы: обработка пульпы раствором непредельных соединений серы (А), осаждение цветных металлов (Б) и флотация (В). Пульпа поступает на операцию А по линии I, туда же подается раствор непредельных соединений серы по линии II. По линии III обработанная пульпа поступает на операцию Б, куда по линии IV подается реагент-осадитель. После осаждения пульпа по линии V направляется на флотацию В, где разделяется на серосульфидный концентрат и хвосты флотации, выводимые, соответственно, по линиям VI и VII, серосульфидный концентрат на операции разделения серы и сульфидов, хвосты в хвостохранилище.

Блок-схема содержит блок 1 измерения ОВП окисленной пульпы, обработанной раствором, содержащим непредельные соединения серы, блок 2 сравнения текущего и заданного значений ОВП обработанной пульпы, регулятор 3 расхода раствора непредельных соединений серы, регулирующий клапан 4 на линии II, датчики 5 температуры осаждения, блок 6 измерения ОВП окисленной пульпы, блок 7 формирования задаваемого значения ОВП обработки окисленной пульпы непредельными соединениями серы.

Способ осуществляется следующим образом.

Сигналы с датчиков температуры 5 и ОВП окисленной пульпы 6 поступают на вход вычислительного блока 7, где формируется сигнал, пропорциональный величине ОВП_з ОВП_о К_п(t/t_n)³, поступающий в блок сравнения 2, где сравнивается с сигналом, пропорциональным ОВП обработанной непредельными соединениями серы пульпы в данный момент времени (ОВП_т). На выходе блока 2 имеем сигнал, пропорциональный разности (ОВП_т ОВП_з). Этот сигнал поступает на регулятор 3 и далее на регулирующий клапан 4, изменяющий расход непредельных соединений серы на линии II.

Методика проведения опытов заключается в следующем.

В автоклав загружают 2 л окисленной пульпы, параметры которой от опыта к опыту изменяют в следующих пределах: рН 1,5-1,9; ОВП_о (+420)-(+490) мВ; (по платиновому электроду с хлорсеребряным электродом сравнения), содержание в жидкой фазе, г/л: 9-15 никеля; 1,5-3,5 меди; 0,1-0,3 кобальта, 7-14 железа (3⁺). Тем самым моделируют реально возможные изменения параметров окисленной пульпы после автоклавного выщелачивания в действующем производстве. В пульпу при перемешивании подают сток серного передела действующего производства, параметры которого изменяют с следующих пределах: концентрация серы-моно 0,5-2,5; серы-поли 2-12; серы-тио 6-10 при общей концентрации непредельных форм серы 8,5-24,5 г/л, или известково-серный отвар следующего состава, г/л: сера-моно 71,3; сера-поли 243; сера-тио 18,5. Смесь перемешивают в течение 40 мин при 95^оС. Из обработанной таким образом пульпы осаждают цветные металлы до содержания никеля в конечной пульпе 0,10-0,15 г/л при температуре до 100^оС, если реагентом-осадителем является железный порошок с содержанием металлического железа 61-82% и при температуре выше 100^оС, если в качестве реагента-осадителя использовали известково-серный отвар (ИСО). Температуру осаждения изменяют в пределах 80-95^оС при использовании железного порошка (МЖО) и в пределах 120-135^оС при использовании ОСИ. В последнем случае осаждение ведут в отработанном для ИСО режиме: 40 мин при 95^оС, 20 мин при 120-135^оС. Пульпу после осаждения охлаждают до 40^оС подачей холодной воды в рубашку автоклава, затем флотируют на лабораторной флотомашине вместимостью камеры 1 л по схеме, включающей основную, контрольную флотации и три перечистки концентрата. В качестве реагента-собирателя при флотации используют бутиловый ксантогенат калия при расходе его 300 г/т твердого в питании. По результатам анализа пульпы питания флотации, концентрата и хвостов рассчитывают выход хвостов и потери с хвостами цветных металлов, а также качество серосульфидного концентрата, оценкой которого принята величина отношения содержания железа к сумме содержаний цветных металлов в концентрате.

Расход раствора, содержащего непредельные формы серы, при изменении параметров окисленной пульпы, стока серного передела и температуры осаждения устанавливают в следующих случаях.

При управлении по способу-прототипу, при этом поддерживают постоянную (заданную) величину отношения серы в непредельных ее соединениях к сумме цветных металлов в жидкой фазе окисленной пульпы. Заданную величину указанного отношения определяют специальными опытами.

При управлении по предлагаемому способу, при этом поддерживают ОВП пульпы в ходе ее обработки непредельными соединениями серы на уровне, рассчитываемом по формуле ОВП_з ОВП_о К_п(t/t_n)³. Величину К_попределяют равной 280 мВ. Температуру точки плавления моноклинной модификации серы принимают равной 119,3^оС.

Опыты проводят парами, например 1 и 8, 2 и 9 и т.д. Из них первый по способу-прототипу, восьмой по предлагаемому способу, при этом параметры окисленной пульпы и раствора, содержащего непредельные соединения серы, для каждой пары одинаковы. Одинаковы и параметры осаждения, в том числе вид раегента-осадителя.

Как видно из полученных данных, при управлении по предлагаемому способу в сравнении с показателями при управлении по способу прототипу потери никеля и меди меньше в среднем, соответственно, на 2,6 и 3,2% (абс.), выше также качество концентрата как по содержанию цветных металлов, так и по величине отношения содержаний железа и суммы цветных металлов в концентрате. Эти результаты получены при меньшем на 3-8% (отн.) расходе железного порошка на осаждение.

Другой положительный результат состоит в том, что при управлении по предлагаемому способу колебания показателей флотации при реальных изменениях параметров окисленной пульпы, растворов, содержащих непредельные соединения серы, и параметров осаждения существенно ниже, чем при управлении по способу-прототипу.

Реализация предлагаемого способа управления на Надеждинском заводе Норильского ГМК позволит получить экономический эффект около 500 тыс.руб. в год.