способ приготовления водного раствора реагентов для выщелачивания металлов из рудного минерального сырья

Формула изобретения

Способ приготовления водного раствора реагентов для выщелачивания металлов из рудного минерального сырья, включающий электрохимическую обработку водного раствора первичных, активно диссоциирующих реагентов, содержащих кислород и/или галоген, в мембранном электролизере с образованием газоводной смеси, отличающийся тем, что перед электрохимической обработкой в водный раствор вводят минеральные кислоты или гидроксид щелочных или щелочноземельных металлов и кислород воздуха, а после электрохимической обработки газоводную смесь, формируемую в растворе или пульпе, подвергают ультразвуковой обработке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнорудной промышленности, а именно к обогащению полезных ископаемых физико-химическими методами, и может быть использовано при глубокой переработке рудного минерального сырья.

Известен электрохимический способ подготовки реагентов для выщелачивания металлов из мышьяковистых сульфидных руд (Ласкорин Б.Н. "Гидрометаллургия золота", М.: Недра, 1980, с.160-164), включающий электролиз раствора NaCl или приготовленной на его основе пульпы. При электролизе раствора хлорида натрия на аноде образуется хлор, который частично остается в виде газовых пузырьков, частично растворяется в кислотной среде. На катоде параллельно протекает процесс восстановления катионов водорода. При этом с процессом выделения пузырьков водорода на катоде происходит также образование гидроокисла в растворе электролита. Кроме того, при электролизе в межэлектродном пространстве образуется гипохлорит натрия NaClO. Молекулярный хлор и гипохлорит натрия, присутствующие в растворе, представляют собой реагенты, активно взаимодействующие с сульфидами и арсенопиритом, поэтому могут быть использованы для выщелачивания металлов, даже таких стойких как золото.

К недостаткам известного способа относятся: низкая интенсивность электролитического синтеза и непродуктивное выделение газообразного хлора.

Известен фотоэлектрохимический способ подготовки реагентов для выщелачивания металлов из упорных руд (Patent 5.942.098, USA, International Class С25В 001/00, С25С 001/20, Method of treatment of water and method and composition for recovery of presious metal / Sekissov Artuor; Paronyan Aromais, Kouzin Vladimir, Lalabekyan Natella. Filed 12.04.96). Синтез реагентов осуществляют электрохимическим методом обработки исходного раствора в мембранном электролизере и выделяющихся при электролизе газов и воды фотохимическим методом.

К недостаткам указанного способа следует отнести невысокий выход активных комплексов, обусловленный малой вероятностью сцепления пузырьков водорода и кислорода и/или галогена при облучении ультрафиолетовым светом, поэтому соответствующие реагенты для выщелачивания металлов из руд, которыми являются активные соединения кислорода и водорода (перекись, гидроксил-радикал и т.д.), хлора и водорода (хлористый водород), хлора, кислорода и водорода (хлорноватистая кислота) синтезируются в малых концентрациях.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности синтеза выщелачивающих реагентов за счет увеличения выхода активных комплексов, содержащих водород и кислород и/или галоген (перекись, гидроксил-радикал, хлористый водород, хлорноватистая кислота).

Результат достигается тем, что в способе приготовления водного раствора реагентов для выщелачивания металлов из рудного минерального сырья, включающем электрохимическую обработку водного раствора первичных, активно диссоциирующих реагентов, содержащих кислород и/или галоген, в мембранном электролизере с образованием газо-водной смеси, перед электрохимической обработкой в водный раствор вводят минеральные кислоты или гидроксид щелочных или щелочноземельных металлов и кислород воздуха, а после электрохимической обработки газо-водную смесь, формируемую в растворе или пульпе, подвергают ультразвуковой обработке.

Сущность изобретения в том, что газо-водную смесь или насыщенную электролитическими газами и вторичными реагентами пульпу, формируемую в электрохимическом реакторе, выводят из зоны электрообработки и подвергают ультразвуковой обработке, чем обеспечивают кавитационное схлопывание пузырьков электролитических газов, интенсивные химические реакции между ними и бародиффузию продуктов реакций в раствор или водную фазу пульп. В последнем случае обеспечивается также инъектирование реагентов в микротрещинные и пленочные воды минеральных частиц, интенсификация диффузионных процессов в двойном электрическом слое, а следовательно, интенсификация выщелачивания.

Способ реализуют следующим образом. Предварительно готовят раствор реагентов, содержащих кислород (например, гидроксид натрия) и/или галоген (например, хлорид натрия) и ведут его электролиз. При этом в прианодном пространстве электролизера на анодах образуются пузырьки кислорода и/или хлора, а в прикатодном - водорода в результате электролитического разложения воды. Для повышения выхода электролизных газов и пероксида водорода в предварительно подготовленный водный раствор вводят минеральные кислоты или гидроксид щелочных или щелочноземельных металлов или серную кислоту и кислород воздуха и/или хлориды щелочных металлов. После насыщения раствора или пульпы электролизными газами осуществляют их вывод из зоны электрообработки, например, формированием в верхней части электролитической ячейки непроницаемого экрана из химически стойкого материала, что изменяет вертикальное перемещение смеси на горизонтальное.

Обработка смеси или пульпы ультразвуковым воздействием приводит к образованию в этих пузырьках моноатомарной и трехатомарной (озона) форм активного кислорода, а при смешении (коалесценции) пузырьков водорода и кислорода - перекиси водорода. Кроме того, при разрядке гидроксил-ионов на аноде и при взаимодействии атомарного кислорода с водой образуются гидроксил-радикалы. При наличии анионов галогенов в растворе, они, разряжаясь на аноде, образуют пузырьки соответствующих газов в молекулярной форме. Обработка их упругими волнами, порождаемыми источником ультразвука, переводит их частично в активную атомарную форму. За счет подъема пузырьков кислорода и/или галогена (например, хлора) и водорода в верхней части электролизера накапливается газо-водная смесь «кислород-вода-водород» и/или «галоген-вода-водород».

Полученные суспензии выводят из зоны электрообработки и обрабатывают ультразвуковым воздействием. В областях коалесценции (слияния) пузырьков происходит диффузионный обмен газов и в момент схлопывания пузырьков под действием ультразвуковых упругих волн начинаются интенсивные химические реакции между кислородом и водородом, кислородом и галогеном (хлором), галогеном и водородом, протекающие по цепному механизму. Продукты реакций (гидроксил-радикал, перекись водорода, гипохлорит-радикал, хлористый водород) продуцируют при диффузии в водную фазу и при последующем гидролизе активные ион-радикальные комплексы. Высокая концентрация пузырьков газов в отделенных эмульсиях и их продолжительная экспозиция в зоне ультразвукового воздействия обеспечивают достаточно интенсивный выход активных продуктов реакций.

Пример конкретного выполнения способа.

Способ был применен на хвостах обогащения Балейского хвостохранилища с содержанием золота 1.3-1.7 г/т. Золото заключено преимущественно в частицах кварца и халцедона в форме микронных включений, наноразмерных кластеров и отдельных атомов. Для обеспечения доступа выщелачивающего раствора к внутрикристаллическим включениям золота необходимо, с одной стороны, сформировать в минералах-носителях сети микротрещин и пор, и с другой - агрегировать (укрупнить) включения дисперсного (рассеянного) золота.

Для обработки хвостов готовили раствор хлорида натрия и вели его электролиз. При этом в прианодном пространстве электролизера на анодах образовались пузырьки хлора, а в прикатодном - водорода. В межэлектродном пространстве образован гипохлорит натрия. Полученный раствор смешивали с хвостами в соотношении 1.1:1 и продолжали электролиз. При этом в пленочной фазе накапливаются ионы гипохлорита. После насыщения пульпы электролизными газами (хлором и водородом) осуществляли их вывод из зоны электрообработки и направляли ее с помощью аэролифта в камеру ультразвуковой (кавитационной) обработки.

Обработка пульпы ультразвуковым воздействием привела к коалесценции и схлопыванию пузырьков водорода и хлора. При этом за счет интенсифицирующего действия сопутствующего ультрафиолетового излучения (сонмолюминесценция) происходило образование соляной кислоты, которая, реагируя с гипохлоритом натрия, продуцировала хлорноватую кислоту. Последняя является сильным окислителем золота, и, проникая в образующиеся при схлопывании микропузырьков микротрещины в минералах-носителях, совместно с хлорид-ионами, обеспечивала его интенсивное выщелачивание, достигающее не менее 90%.