способ приготовления раствора для выщелачивания сырья

Формула изобретения

1. Способ приготовления раствора для выщелачивания сырья, включающий использование серной кислоты, полученной окислением пирита с применением для орошения воды, отличающийся тем, что окисление пирита осуществляют в отвалах, предварительно размещенных на гидроизоляционном экране с возможностью сбора и накопления подотвального раствора до объема, необходимого для процесса выщелачивания, причем в процессе подготовки раствора для выщелачивания используют чередование орошения и сушки, при этом в качестве воды используют кислые рудничные и/или кислые сточные воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в готовый раствор добавляют серную или соляную кислоту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к гидрометаллургической переработке сырья, и может быть использовано при утилизации отходов, например горного производства (забалансовые и некондиционные колчеданные руды, минерализованные сульфидами вскрышные породы), и обогащении (хвосты) сульфидных медно-цинковых, свинцово-цинковых, медно-никелевых руд и др. типов сырья.

Известен способ приготовления раствора для выщелачивания рудной залежи, включающий ее вскрытие скважинами, окисление рудного пласта подачей в него подогретого кислородсодержащего газа с закладкой катализатора процесса окисления в полости пласта и его обработку подачей технической воды для образования выщелачивающего раствора непосредственно в пласте путем взаимодействия выделившихся в результате окисления газов и технической воды. Продуктивный раствор выдают на поверхность с последующим извлечением из него полезного компонента [1].

Этот способ характеризуется значительными трудовыми, материальными, энергетическими затратами на его осуществление.

Изобретение решает задачу снижения затрат на подготовку раствора для выщелачивания сырья.

Технический результат получают за счет того, что в известном способе приготовления раствора для выщелачивания сырья, включающем использование серной кислоты, полученной окислением пирита с применением для орошения воды, окисление пирита осуществляют в отвалах, предварительно размещенных на гидроизоляционном экране с возможностью сбора и накопления подотвального раствора до объема, необходимого для процесса выщелачивания, причем в процессе подготовки раствора для выщелачивания используют чередование орошения и сушки, при этом в качестве воды используют кислые рудничные и/или кислые сточные воды, а в готовый раствор добавляют серную или соляную кислоту.

Окисление пирита в отвалах, предварительно размещенных на гидроизоляционном экране, позволяет собирать и накапливать подотвальный раствор до объема, необходимого для процесса выщелачивания. Чередование орошения и сушки отвалов повышает их аэрацию, что интенсифицирует окисление сульфидов, например пирита (FeS₂):

2FeS₂ + 2H₂O + О₂ (воздуха) = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄

Орошение отвалов кислыми сточными и особенно рудничными водами, которые кроме кислоты содержат водорастворимую медь в количестве до 150 мг/л (шахта Левиха, Свердловская обл.), позволит не только увеличить суммарную концентрацию кислоты в растворе, вытекающем из-под отвалов, за более короткое время, но и повысить в нем содержание ценных металлов за счет дополнительного поступления их в приготовляемый раствор из металлосодержащих кислых вод. Накопленный с помощью гидроизоляционного основания готовый раствор направляют на выщелачивание сырья в емкостях (чановый, кюветный и подземный способы) или в штабелях (метод кучного выщелачивания). Для расширения технологических возможностей применения готового выщелачивающего раствора в гидрометаллургических процессах в него можно добавить серную, соляную и др. кислоты для снижения величины рН раствора. Например, при сернокислотном выщелачивании шлама нейтрализации воды шахты Левиха при рН 2 в продуктивный раствор извлекается около 94 % меди и 63 % цинка в течение 5 мин при перемешивании, а снижение рН раствора до значения, равного 1, приводит к повышению извлечения меди до 97 %, цинка - до 75 % [2].

Предлагаемый способ позволяет комбинировать оба метода выщелачивания, осуществляя, например, переработку отходов, богатых по содержанию ценных компонентов, чановым методом круглый год в помещении и сезонным кучным выщелачиванием остального сырья на открытой площадке.

Пример 1. Предложенным способом приготовляли раствор для выщелачивания пиритных отвальных хвостов обогащения медно-цинковых руд Учалинской обогатительной фабрики (УОФ), получаемых в процессе текущей переработки руд. Хвосты с жидкой фазой, содержащей гидроксид кальция, с рН 12 орошали водой, чередуя увлажнение хвостов с их сушкой на воздухе. За 10 суток щелочная среда жидкости с рН 12,0 снизилась до рН 5 за счет кислоты, образующейся при окислении пирита и нейтрализации гидроксида кальция углекислым газом воздуха по реакции:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О.

Дальнейшее снижение рН до 3 было достигнуто организацией оборота раствора по схеме: орошение штабеля - сбор pacтвора с гидроизоляционного основания в прудок - сушка штабеля - подача раствора из прудка на орошение штабеля - сбор раствора в прудок - сушка штабеля и т.д. Использование предложенного способа уменьшает расход кислоты в несколько раз при необходимости снижения рН раствора с 3 до 2 (концентрация H₂SО₄=0,98 и 0,98 г/л воды соответственно).

Пример 2. Предложенным способом приготовляли раствор для выщелачивания лежалых пиритных хвостов УОФ. После сушки хвостов их перемешивали с водой в соотношении твердое : жидкое =1:1. Полученным раствором с рН 3 выщелачивали лежалые пиритные хвосты УОФ. В продуктивный раствор было извлечено 47% меди от ее общего содержания в хвостах.

Пример 3. В раствор для выщелачивания сырья, полученный так же, как в примере 2, добавили кислоты до концентрации 5% и выщелачивали хвосты УОФ в штабеле кучным методом. Извлечение меди в продуктивный раствор из пиритных хвостов составило 61,8%, а осаждение меди из раствора достигло 97%, так как значение рН раствора, поступающего на цементацию меди железным скрапом, превышало 1.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР 16419885, кл. Е 21 В 43/28; опубл. 05.04.91. Бюл. 14, 4 с. (прототип).

2. Совершенствование технологии нейтрализации шахтных вод Левихинского рудника / Козин В. З. , Колтунов Л. В., Морозов, Ю.П и др. // Изв. вузов. Горный журнал. - 1997. - 11-2. - С. 211-214.