способ переработки техногенных минеральных образований

Формула изобретения

Способ переработки техногенных минеральных образований, включающий приготовление пульпы и выделение из нее промышленно ценных и/или токсичных компонентов флотацией, отличающийся тем, что перед выделением из пульпы промышленно ценных и/или токсичных компонентов производят отбор проб минерального образования по заданной сетке, осуществляют геолого-технологическое тестирование проб путем обработки их раствором, который готовят на основе воды или раствора щелочных металлов, подкисляют серной кислотой и подвергают электролизу с насыщением кислородом, и по образованию пенного продукта судят о наличии в пробах промышленно ценных и/или токсичных компонентов, по результатам геолого-технологического тестирования выделяют зоны с содержанием промышленно ценных и/или токсичных компонентов, готовят пульпу из содержимого выделенных зон, а флотацию для выделения из пульпы промышленно ценных и/или токсичных компонентов производят электрофлотацией в анодной и катодной камерах, из выделенного пенного продукта извлекают металлы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных и благородных металлов, а именно к гидрометаллургической переработке техногенных минеральных образований, и предназначено для извлечения металлов, в том числе опасных для экологии, с целью дальнейшей переработки или захоронения остаточных хвостов.

Известен способ переработки хвостов флотации полиметаллических руд, по которому хвосты флотации подвергают гидравлической классификации на пески и шламы. Пески обогащают на концентрационных столах с перечистками, хвосты гравитационного обогащения доизмельчают, флотируют и получают сульфидные концентраты, из которых извлекают продуктивные компоненты (см. заявку RU № 93046294, МПК⁶ В03В 7/00, опубл. 20.05.1996).

Недостатком данного способа является невысокая эффективность из-за невозможности извлечения мелкого и тонкого золота, составляющего основную долю запасов техногенных образований, которая обусловлена техническими возможностями используемого оборудования, а также большие трудозатраты из-за переработки большого объема минерального сырья.

Известен также способ отработки техногенных золотосодержащих россыпей, включающий рудоподготовку, выщелачивание раствором реагентов, выстаивание и извлечение золота, причем перед выщелачиванием золото концентрируют в придонной части кюветы потоками воды (см. патент RU № 2112061, МПК С22В 11/00, опубл. 27.05.1998).

Эффективность способа также недостаточна из-за высокой трудоемкости за счет переработки большого объема минерального сырья, а также значительных затрат времени и реагента для выщелачивания.

Известен также комбинированный способ переработки низкосортных золотосодержащих руд и отвальных продуктов. Способ включает транспортировку руды, экспресс-анализ рентгенорадиометрическими методами, рентгенорадиометрическую крупнопорционную сортировку и покусковую сепарацию, центробежную концентрацию, чановое бактериально-химическое выщелачивание (см. патент RU № 2165794, МПК⁷ В03В 7/00, опубл. 27.04.2001).

К недостаткам способа относится также сравнительно низкая эффективность за счет использования сложного оборудования, значительных затрат времени и реагентов для выщелачивания.

Наиболее близким к заявляемому является комбинированный способ переработки хвостов обогащения полиметаллических руд, включающий измельчение хвостов, выщелачивание их кислыми хлоридными растворами, флотацию из пульпы выщелачивания и извлечение продуктивного компонента (см. патент RU № 2197547, МПК⁷ С22В 7/00, опубл. 27.01.2003).

Эффективность данного способа также недостаточна из-за переработки большого объема минерального сырья, значительных затрат времени и расхода реагента для выщелачивания.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа за счет сокращения времени, объемов переработки минерального сырья и экономии реагентов для извлечения продуктивных компонентов, как промышленно ценных, так и токсичных.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки техногенных минеральных образований, включающем приготовление пульпы и выделение из нее промышленно ценных и/или токсичных компонентов флотацией, перед выделением из пульпы промышленно ценных и/или токсичных компонентов производят отбор проб минерального образования по заданной сетке, осуществляют геолого-технологическое тестирование проб путем обработки их раствором, который готовят на основе воды или раствора щелочных металлов, подкисляют серной кислотой и подвергают электролизу с насыщением кислородом, и по образованию пенного продукта судят о наличии в пробах промышленно ценных и/или токсичных компонентов, по результатам геолого-технологического тестирования выделяют зоны с содержанием промышленно ценных и/или токсичных компонентов, готовят пульпу из содержимого выделенных зон, а флотацию для выделения из пульпы промышленно ценных и/или токсичных компонентов производят электрофлотацией в анодной и катодной камерах, из выделенного пенного продукта извлекают металлы.

Отличительными признаками предлагаемого способа является то, что перед выделением из пульпы промышленно ценных и/или токсичных компонентов производят отбор проб минерального образования по заданной сетке. Осуществляют геолого-технологическое тестирование проб путем обработки их раствором, который готовят на основе воды или раствора щелочных металлов, подкисляют серной кислотой и подвергают электролизу с насыщением кислородом, по образованию пенного продукта судят о наличии в пробах промышленно ценных и/или токсичных компонентов. По результатам геолого-технологического тестирования выделяют зоны с содержанием промышленно ценных и/или токсичных компонентов. Пульпу готовят из содержимого выделенных зон, а выделение из пульпы промышленно ценных и/или токсичных компонентов производят электрофлотацией в анодной и катодной камерах, из выделенного пенного продукта извлекают металлы.

Отбор проб минерального образования по заданной сетке, экспресс-тестирование проб на содержание промышленно ценных и/или токсичных компонентов, выделение зон с содержанием промышленно ценных и/или токсичных компонентов, подготовка пульпы только из зон с содержанием промышленно ценных и/или токсичных компонентов позволяют значительно сократить объемы переработки минерального сырья по сравнению со сплошной отработкой техногенного минерального образования.

Экспресс-тестирование проб путем добавления в них раствора, который готовят на основе воды или раствора щелочных металлов, подкисляют серной кислотой и подвергают электролизу с насыщением кислородом, позволяет получить пенный продукт, в котором содержатся промышленно ценные и/или токсичные компоненты, без дополнительного добавления флотирующих реагентов. Это обеспечивается за счет концентрирования реагентов, оставшихся в хвостах, микропузырьками водорода и активации поверхности сульфидных минералов кислородом, которые образуются при подкислении и электролизе раствора.

Извлечение из пульпы промышленно ценных и/или токсичных компонентов электрофлотацией, при которой пульпу сначала пропускают через анодную, а затем через катодную камеры, происходит также без дополнительного добавления флотирующих реагентов. Это обусловлено тем, что в анодной зоне флотация производится пузырьками кислорода с окислением поверхности флотируемых минералов, а в катодной зоне флотация производится пузырьками водорода, который выводит в пену извлекаемые компоненты.

Таким образом, указанная совокупность отличительных признаков позволяет повысить эффективность способа за счет сокращения времени, объемов переработки минерального сырья и экономии реагентов.

Способ осуществляется следующим образом.

Способ представляет собой комплекс работ, включающий три этапа: разведку, разработку и обогащение.

На этапе разведки проводят геолого-оценочные работы. Всю площадь хвостохранилища разбивают на сетку размером 50×30 метров и производят отбор проб весом 250-300 г. Далее проводят экспресс-тестирование проб на содержание промышленно ценных (например, золото, серебро) и токсичных (например, свинец, цинк, мышьяк и др.) компонентов, которые одновременно являются источниками загрязнения окружающей среды.

Экспресс-тестирование проводят путем добавления в пробу раствора, который готовят на основе воды или раствора щелочных металлов, например хлорида натрия, гидроксида натрия, подкисляют, например, серной кислотой и подвергают электролизу совместно с насыщением кислородом (барботаж) в течение приблизительно одного часа.

После добавления раствора в отобранную пробу за счет флотации сульфидов начинается образование пенного продукта, по наличию которого судят о присутствии или отсутствии в пробе продуктивных компонентов. По результатам тестирования проводят выделение продуктивных зон.

На следующем этапе готовят пульпу из минеральной массы выделенных продуктивных зон и производят ее электрофлотацию. Причем первоначально пульпу пропускают через анодную зону, где происходит флотация пузырьками кислорода с окислением поверхности флотируемых минералов, а затем пульпу пропускают через катодную зону, где происходит флотация пузырьками водорода, происходит образование пенного продукта, содержащего продуктивные компоненты. Конструктивно емкость для электрофлотации может быть выполнена, например, из двух камер: анодной и катодной.

Для интенсификации получения пенного продукта могут использоваться механическое перемешивание, аэрирование и аэрирование с электролизом и фотолизом. Каждый из перечисленных методов интенсификации пенообразования применяется исходя из экономической целесообразности для конкретного минерального образования, зависящей от количества извлекаемого металла.

Пенный продукт концентрируют специальными лопастными приспособлениями в растворосборники для дальнейшего извлечения металлов, которое производят гидрометаллургическими методами.

Завершающий этап - утилизация отходов в предполагаемые безопасные для окружающей среды места или их использование для каких-либо целей:

- закладка пустот, образовавшихся в результате очистной выемки руды из блоков;

- использование для строительных целей при обязательной дополнительной экспертизе;

- создание защитной корки на поверхности хвостов с целью предотвращения миграции элементов воздушным путем.

Пример конкретного использования способа

Способ был опробован на хвостохранилище, сформированном из сбросных продуктов переработки Кличкинского месторождения свинцово-цинковых (полиметаллических) руд, содержащих золото и серебро, а также мышьяк и кадмий. На первом этапе проводили геолого-оценочные работы: площадь хвостохранилища разбивали на сетку размером 50×30 метров и производили отбор точечных проб весом 300 г. Далее проводили экспресс-тестирование проб на содержание промышленно ценных (золото, серебро) и токсичных для биоты (например, свинец, цинк, мышьяк и др.) элементов.

Экспресс-тестирование проводили путем добавления в пробу раствора, который готовили на основе воды или раствора щелочных металлов, например хлорида натрия, гидроксида натрия, подкисляли серной кислотой и подвергали электролизу совместно с насыщением кислородом (барботаж) в течение одного часа.

После добавления раствора в отобранную пробу, за счет флотации сульфидов начиналось образование пенного продукта, состоящего преимущественно из галенита (сульфида свинца). Пенный продукт подвергали сушке и взвешиванию. При выходе пенного продукта более 0,3% и содержании свинца в пересчете на всю массу пробы более 0,05% область влияния пробы оконтуривали как продуктивную.

На следующем этапе в пределах выделенных зон производили выемку минеральной массы фронтальным погрузчиком. В кюветах с гидроизолированной поверхностью готовили пульпу из минеральной массы выделенных продуктивных зон и производили ее коллективную электрофлотацию. Первоначально пульпу пропускали через анодную зону, где происходила флотация пузырьками кислорода галенита с локальным окислением поверхности депрессируемых минералов, преимущественно сульфида цинка-сфалерита, концентрирующего кадмий, и арсенопирита, содержащего мышьяк. Затем пульпу пропускали через катодную камеру, где происходила флотация пузырьками водорода в щелочной среде преимущественно сфалерита. В обоих случаях происходило образование пенного продукта, содержащего продуктивные компоненты - свинцовый (содержащий золото и серебро) и цинково-мышьяковистый (с кадмием) концентраты. Емкость для электрофлотации выполняли из двух камер: анодной и катодной.

Пенные продукты концентрировали специальными лопастными приспособлениями в растворосборники для дальнейшего извлечения металлов, которое производили гидрохлорированием.

Окончательные отходы гидрометпроизводства размещали в подземном выработанном пространстве.