способ извлечения металлов из сульфидсодержащих руд

Формула изобретения

1. Способ извлечения металлов из сульфидсодержащих руд, заключающийся в кучном выщелачивании сульфидсодержащих руд подачей на дробленную руду, сложенную на водонепроницаемом основании в кучу, на первом этапе водного раствора серной кислоты до получения в растворе после выщелачивания концентрации не менее 2,0 г/дм ³, на втором этапе водного раствора серной кислоты, содержащего ионы трехвалентного железа концентрацией более 3 г/дм ³, сборе и отстаивании вытекающих из кучи продуктивных растворов, окислении в продуктивных растворах двухвалентного железа соединениями активного кислорода, извлечении из продуктивных растворов металлов и возврате раствора на выщелачивание руды.

2. Способ по п.1, в котором выщелачиваемая руда имеет крупность не менее 3 мм.

3. Способ по п.1, в котором концентрация серной кислоты в растворах, подающихся на выщелачивание составляет не менее 2,0 г/дм³.

4. Способ по п.1, в котором в качестве соединений активного кислорода используют озон и/или пероксид водорода.

5. Способ по п.1, в котором извлечение металлов из продуктивного раствора производят методом жидкостной экстракции - электроэкстракции.

6. Способ по п.1, в котором в раствор, возвращаемый на выщелачивание после окисления железа, добавляют серную кислоту до концентрации не менее 2,0 г/дм³.

7. Способ по п.1, в котором подачу выщелачивающего раствора осуществляют орошением кучи.

8. Способ по п.1, в котором подачу выщелачивающего раствора осуществляют затоплением кучи.

9. Способ по п.1, в котором извлечение металлов осуществляют при накоплении металлов в продуктивном растворе концентрацией более 2 г/дм ³.

10. Способ по п.1, в котором водонепроницаемое основание, на которое сложена руда, располагают под уклоном и кучу руды формируют в форме усеченной пирамиды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, а именно к гидрометаллургической переработке руд, отвалов, шлаков, содержащих сульфиды металлов, кучным способом.

Минеральное сырье, в состав которого входят сульфиды металлов, являются упорным и перерабатывается в основном пирометаллургическим способом, а также гидрометаллургическим способом с использованием агрессивных реагентов - азотной или соляной кислоты, и другими соединениями азота и хлора, аммиачными растворами, выщелачиванием трехвалентным железом в сернокислой среде с регенерацией железа бактериями и аэрацией кислородсодержащим газом при атмосферном давлении или автоклавным способом в растворе серной кислоты и при участии кислорода.

Выщелачивание сульфидных металлов в сернокислой среде трехвалентным железом является малозатратным способом, так как в составе руд и продуктов, содержащих сульфиды металлов, присутствуют соединения, при окислении которых в растворе образуются необходимые для осуществления выщелачивания серная кислота и ионы железа.

Известен способ выщелачивания минерального сырья трехвалентным железом в сернокислой среде с регенерацией окислителя железоокисляющими мезофильными бактериями при температуре 28-35°С (СА 2282848, С22В 3/18, опубл. 20.03.2001) или термофильными бактериями при температуре от 45 до 68°С (WO 0071763, С22В 3/18, опубл. 30.11.2000).

Основными недостатками способа являются низкая скорость извлечения металлов в раствор (время чанового выщелачивания составляет 75-120 часов) и сложность управления процессами, протекающими с участием живых микроорганизмов. Технологические параметры процесса ограничены условиями, необходимыми для поддержания окислительной активности бактерий. Недостаточно высокая технологичность способа.

Известен также способ получения золота из упорных руд, преимущественно углеродсодержащих и арсенопиритных (US 3764650, С22В 11/04, опубл. 09.10.1973), заключается в выщелачивании в течение 4-16 часов в растворе кислоты с рН 0,5-1,8 озоном в присутствии соли хлорида с извлечением золота в виде комплекса хлорида и позволяет извлекать золото в один этап - вскрытие минералов, в которых находится золото, и его растворение.

К недостаткам данного изобретения относится накопление в растворе выщелачивания ионов соли хлорида, ограничивающее повторное его использование, утилизацию раствора выщелачивания и выделение золота из раствора, что в свою очередь понижает технологичность способа, высокие требования к оборудованию для проведения процесса и соответственно стоимость оборудования, вредное воздействие хлоридов на организм людей и окружающую среду.

Наиболее близким по технической сути к заявленному способу является способ переработки продуктов, содержащих сульфиды металлов (RU 2245380, С22В 3/08, опубл. 27.01.2005), заключающийся в выщелачивании продуктов, содержащих сульфиды металлов, в сернокислом растворе концентрацией от 1,8 до 35 г/дм ³ в присутствии ионов трехвалентного железа при его концентрации более 1 г/дм³ и регенерации трехвалентного железа, осуществляемой соединениями элементов, потенциалы перехода которых из высших степеней валентности в низшие выше, чем у железа.

Преимуществами способа является высокая степень разложения сульфидов и извлечения металлов раствора, небольшое время выщелачивания.

Основным недостатком способа является отсутствие условий для осуществления эффективного процесса кучного выщелачивания, полной схемы переработки кучного выщелачивания сульфидного минерального сырья.

Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения металлов и разложения сульфидов при сокращении времени выщелачивания.

Дополнительным результатом является простота и низкая стоимость реализации способа, а также экологичность реализации технологии процесса.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

В способе извлечения металлов из сульфидсодержащих руд кучным выщелачиванием сульфидсодержащих руд на дробленую руду, сложенную на водонепроницаемом основании в кучу, подается на первом этапе водный раствор серной кислоты до получения в растворе после выщелачивания концентрации серной кислоты не менее 2,0 г/дм³, на втором этапе водный раствор серной кислоты, содержащий ионы трехвалентного железа концентрацией более 3 г/дм³. Вытекающий из кучи продуктивный раствор собирают и отстаивают. При этом в продуктивном растворе проводят окисление двухвалентного железа с помощью соединений активного кислорода. Из продуктивного раствора извлекают металлы и после этого оставшийся раствор возвращают на выщелачивание руды.

При этом выщелачиваемая руда имеет крупность не менее 3 мм.

Кроме того, концентрация серной кислоты в растворах, подающихся на выщелачивание, составляет не менее 2,0 г/дм³.

Также в качестве соединений активного кислорода используют озон и/или пероксид водорода.

Кроме того, извлечение металлов из продуктивного раствора производят методом жидкостной экстракции - электроэкстракции.

При этом в раствор, возвращаемый на выщелачивание после окисления железа, добавляют серную кислоту до концентрации не менее 2,0 г/дм³.

Кроме того, подачу выщелачивающего раствора осуществляют орошением кучи.

Также подачу выщелачивающего раствора осуществляют затоплением кучи.

Кроме того, извлечение металлов осуществляют при накоплении металла в продуктивном растворе концентрацией не менее 2 г/дм³.

При этом водонепроницаемое основание, на которое сложена руда, располагают под уклоном и кучу руды формируют в форме усеченной пирамиды.

Медные руды и продукты содержат кислотопоглощающие вещества. Окислителем сульфидов в данном способе выщелачивания являются ионы трехвалентного железа, которые находятся в растворе серной кислоты. При концентрации серной кислоты более 2 г/дм ³ ионы трехвалентного железа выпадают в осадок и окислительное действие прекращается. Это может произойти внутри кучи, когда серная кислота расходуется, поэтому для эффективного разложения сульфидов необходимо подавать раствор для выщелачивания, содержащий такое количество кислоты, чтобы после прохождения через слой кучи концентрация не снижалась ниже 2 г/дм³ . С этой же целью необходимо поддерживать концентрацию серной кислоты в растворе, подаваемом на выщелачивание не менее 2 г/дм ³.

С увеличением концентрации железа при выщелачивании скорость выщелачивания возрастает, но для эффективного извлечения в раствор металлов из бедного минерального сырья, которое обычно используют для кучного выщелачивания и в котором количество металлов и сульфидных минералов невысоко, достаточно применять раствор с концентрацией не менее 3 г/дм³. Большинство сульфидных руд металлов содержат в составе минералы железа - кислоторастворимые или растворимые применяемым в изобретении раствором, содержащим ионы трехвалентного железа в серной кислоте. В результате выщелачивания железо из руды переходит в раствор и концентрация его увеличивается, окислительное воздействие повышается.

Крупность руды является существенным параметром, определяющим степень извлечения металлов и время выщелачивания - чем меньше крупность руды, тем более интенсивно идет процесс извлечения. Однако при снижении крупности руды менее 3 мм просачивание раствора через слой руды прекращается, раствор из кучи не вытекает и процесс останавливается.

Водопроницаемое основание, а также его уклон служат для обеспечения сбора всего продуктивного раствора, содержащего металлы.

После воздействия на сульфидные минералы трехвалентное железо переходит в двухвалентную форму и перестает действовать на сульфидные минералы. Окисление двухвалентного железа безвредными кислородсодержащими реагентами - озоном и/или пероксидом водорода, позволяет регенерировать окислительные свойства железа.

Извлечение металлов из продуктивного раствора может производиться различными способами. Метод жидкостной экстракции селективным органическим экстрагентом с последующей электроэкстракцией позволяет извлекать из растворов только нужные металлы и получать катоды высшего качества.

Подача раствора на выщелачивание может производиться различными способами, наиболее экономным является способ орошения, когда раствор разбрызгивается на верхней части кучи. Способ затопления верхней части кучи раствором для выщелачивания позволяет увеличить площадь контакта минералов с раствором по сравнению с орошением и повысить извлечение металлов.

Оптимальным для извлечения металлов методом жидкостной экстракции - электроэкстракции является концентрация не менее 2 г/дм ³. Экстракция из растворов концентрацией металла менее 2 г/дм³ ведет к дополнительному расходу реагентов - органического экстрагента и электроэнергии для электролиза. Экстракция из растворов концентрацией металла более 10 г/дм ³ приводит к ухудшению технологических показателей экстракции.

Примеры реализации способа.

Пример 1.

Извлечение меди из смешанной медной руды Удоканского месторождения степенью окисленности 50%, содержащей 1,2% меди, включающее орошение руды крупностью 3,0 мм, размещенной на водонепроницаемое основание с уклоном 7° в виде кучи, водным раствором, содержащим серную кислоту при концентрации 10 г/дм³ и сернокислое окисное железо при концентрации ионов трехвалентного железа 5 г/дм³, при температуре 20°С. В продуктивный раствор, вытекающий после просачивания через руду, добавляется пероксид водорода до полного окисления двухвалентного железа до трехвалентного и серная кислота до концентрации 10 г/дм ³, после этого раствором производится орошение кучи. При концентрации меди в растворе выщелачивания более 2 г/дм ³ из раствора производится извлечение металлов методом жидкостной экстракцией и электроэкстракцией. Концентрация железа в растворе выщелачивания возрастает до 12 г/дм ³. За 125 дней выщелачивания руды общее извлечение меди составило 93%.

Пример 2.

Извлечение никеля из отвалов бедных медно-никелевых руд, содержащих 0,7% никеля и 0,2% меди крупностью 15,0 мм, включающее затопление руды, сложенной в кучу в виде усеченного конуса, водным раствором серной кислоты концентрацией 10 г/дм³, содержащим сернокислое окисное железо концентрацией ионов трехвалентного железа 8 г/дм ³. В продуктивный раствор, собранный после выщелачивания, в отдельном аппарате подается озон, после этого раствор подается на поверхность кучи. При концентрации никеля в растворе выщелачивания более 2 г/дм³ из раствора производится извлечение металлов. За 156 дней выщелачивания руды общее извлечение никеля составляет 68%, меди составило 81%.