СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-ЦИНКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-ЦИНКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ


RU (11) 2082781 (13) C1

(51) 6 C22B3/06, C22B15:00, C22B19:00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95101909/02 
(22) Дата подачи заявки: 1995.02.14 
(45) Опубликовано: 1997.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Nogueria E.D. The complex Process: Non-ferrous metals production from complex piritic concentrates Complex Sulphi de Ores. Pap. Conf., Rome-London, 1980, p. 227 - 233. 
(71) Заявитель(и): Тимошенко Эльмира Мироновна; Корсунский Владимир Ильич; Китай Аркадий Гершевич; Шуленина Зинаида Макаровна; Ануфриева Светлана Ивановна 
(72) Автор(ы): Тимошенко Эльмира Мироновна; Корсунский Владимир Ильич; Китай Аркадий Гершевич; Шуленина Зинаида Макаровна; Ануфриева Светлана Ивановна 
(73) Патентообладатель(и): Тимошенко Эльмира Мироновна; Корсунский Владимир Ильич; Китай Аркадий Гершевич; Шуленина Зинаида Макаровна; Ануфриева Светлана Ивановна 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-ЦИНКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 

Использование: изобретение относится к гидрометаллургической переработке сульфидных медно-цинковых материалов, в частности к способам, обеспечивающим извлечение большей части меди и цинка сырья в товарные продукты, минуя экологически неблагоприятные пирометаллургические производства. Сущность изобретения: измельченные сульфидные медно-цинковые материалы подвергают автоклавному окислительному выщелачиванию под давлением кислорода при добавке в обрабатываемую пульпу хлорид-ионов 2-4 г/л и температуре 120-180oC с последующим разделением выщелоченной пульпы на раствор и кек и селективным извлечением из раствора меди и цинка в товарные продукты. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к гидрометаллургической переработке сульфидных медно-цинковых материалов, в частности к способам, обеспечивающим извлечение большей части меди и цинка в товарные продукты, минуя экологически неблагоприятные пирометаллургические производства.

Известные способы переработки медно-цинковых материалов, например медного концентрата, выделяемого из медно-цинковых руд и содержащего 4-6 цинка (извлечение от руды 16-20), основаны на пирометаллургических методах, при осуществлении которых имеют место крайне тяжелые экологические условиях и полная потеря цинка со шлаками медной плавки. Проблема извлечения цинка из шлаков любого пирометаллургического процесса может быть решена лишь с использованием фьюмингования, электротермии и т. п.

Отсюда следует, что разработка и усовершенствование гидрометаллургических методов получения товарных продуктов из коллективных (как впрочем и из селективных) концентратов цветных металлов имеет большое экономическое и экологическое значение.

Одним из эффективных способов гидрометаллургической переработки, обеспечивающей высокие показатели, является автоклавное выщелачивание. Использование повышенных температур и давлений кислородсодержащего газа обеспечивает сравнительно быстрое вскрытие (даже низкосортного) сульфидного сырья.

Различие в скоростях выщелачивания в автоклавных условиях цинка и меди, определяемое прямым разложением сфалерита и многостадиальным процессом для халькопирита

CuFeS2-Cu5FeS4-Cu2S-CuS-CuSO4

определяет в большинстве известных в настоящее время автоклавных способах переработки медно-цинковых концентратов выбор в качестве основного направления перевод цинка в раствор и концентрирование меди в кеке (например, Пинигин В. К. Набойченко С. С. Худяков И. Ф. Совершенствование гидрометаллургических процессов и оборудования в металлургии тяжелых цветных металлов. Тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому семинару, 23-25 мая 1977 г. М. Цветметинформация, 1977).

Для улучшения экологических условий и снижения доли пирометаллургических процессов при производстве меди и цинка из коллективных концентратов необходимо стремиться к максимальному переводу этих цветных металлов в раствор при автоклавном выщелачивании.

Современные исследования показывают (Сборник научных трудов Гинцветмета. Энергосберегающие технологии в производстве тяжелых цветных металлов. М. 1992, с. 127-133), что при высокотемпературном автоклавном выщелачивании цинкового концентрата добиться повышенного перехода меди и цинка в раствор можно за счет увеличения парциального давления кислорода и температуры процесса. Однако ввиду присутствия повышенных количеств пирита ужесточение параметров автоклавного вскрытия медно-цинкового сырья, как правило, приводит и к значительному росту перехода в жидкую фазу железа, что существенно затрудняет дальнейшую переработку полученных растворов.

Наиболее близким к изобретению является способ переработки полиметаллических концентратов на основе автоклавного окислительного выщелачивания[Nogueria E. D. The complex Process: non-ferrons metals production from complex piritic concentrates Complex Sulphi de Ores// Pap. Conf. Rome-London, 1980, p. 227-233] по которому измельченный концентрат распульповывают водой до содержания 6-12 твердого и обрабатывают в автоклаве при 470-500 К, общем давлении 3,0 МПа в течение 1 ч. При том цинк и медь почти полностью переходят в раствор.

Для разделения цинка и меди используется экстракция с последующим их осаждением в форме катодных осадков.

Недостатками известного способа являются.

1. Чрезвычайно жесткие параметры процесса выщелачивания, осложняющие конструкцию и эксплуатацию автоклавного оборудования.

Отметим, что отечественной промышленностью не выпускаются большеобъемные промышленные автоклавы, способные работать при давлении 30 атм и температурах, превышающих 200oC.

2. Низкая плотность пульпы для обеспечения повышенного извлечения металлов в раствор и, как следствие, получение больших объемов разбавленных растворов.

3. Существенная зависимость показателей выщелачивания от окислительных условий процесса, трудности их регулирования и поддержания теплового баланса выщелачивания.

Так, при проведенной нами в условиях, приближающихся к прототипу, серии опытов по автоклавному выщелачиванию медно-цинкового концентрата, содержащего пирит, халькопирит, сфалерит и др. (состав, мас. медь 12,5 16,8; цинк 3,3 5,9; железо 25 34; сера общая 31 42) были получены следующие результаты:

выход оставшегося после выщелачивания твердого 35-45

состав выщелоченного твердого по основным компонентам,

Медь 2-4

Цинк 0,2-0,5

Железо 23-28

Сера общ. 40-50

извлечение в раствор составляло,

Медь 88-97

Цинк 95-98

Железо 70-80

Сера 55-65

концентрация железа в конечном растворе 20-30 г/л при pH<1,0.

Известно введение хлорид-ионов, например, в виде CaCl2 или MnCl2 при излечении цветных металлов, в т.ч. цинка и меди при окислительном выщелачивании. При этом железо не выщелачивается и остается в остатке (заявка Великобритании N 2128597, С 22 В 3/00, 1984, заявка ЕПВ (ЕР) N 0081310, С 22 В 3/00, 1983). Однако происходит недостаточная очистка от железа.

Кроме того, известно извлечение металлов, в частности меди, из сульфидных материалов раствором, содержащим 3 моль хлорид-иона и, возможно, 15 г/л сульфат-иона при pH 0,5-4,0, атмосферном давлении и температуре 85oC при пропускании кислорода и перемешивании. Однако также не происходит достаточной очистки от примесей (ЕПВ N 0102725, С 22 В 15/08, 1984).

Выполненные нами исследования показали, что для успешного выделения из полученного при автоклавном выщелачивании медно-цинкового сульфатного раствора меди и цинка (например, экстракцией) концентрация общего железа в нем не должна превышать 2-4 г/л. Отсюда при осуществлении известного способа следует необходимость сложной и дорогой операции железоочистки раствора. Причем затраты на железоочистку многократно (нелинейно) возрастают с увеличением концентрации железа в очищаемом растворе.

Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является повышение извлечения в раствор меди и цинка и снижение перехода в раствор железа при пониженных (по сравнению с ближайшим аналогом) параметрах автоклавного выщелачивания.

Предложенный способ переработки сульфидных медно-цинковых концентратов включает автоклавное окислительное выщелачивание пульпы измельченного материала при повышенной температуре и под давлением кислорода, разделение выщелоченной пульпы на раствор и кек, селективное извлечение из раствора меди и цинка в товарные продукты, при этом автоклавное выщелачивание ведут при добавке в обрабатываемую пульпу хлоридов натрия, калия или аммония при концентрации хлорид-ионов 2-4 г/л, температуре 120-180oC.

Приведенный ниже пример иллюстрирует возможности заявляемого способа.

Пример. Исходный медно-цинковый концентрат (состав, мас. медь 16,6; цинк 3,3; железо 33,6; сера 41,9; прочие 4,6) выщелачивают в присутствии поверхностно-активного вещества в автоклаве при температуре 150-160oС, общем давлении 13-13,5 ати (парциальное давление кислорода около 8 ати), соотношение фаз Ж/Т 2,5-3,5. В раствор выщелачиваемой пульпы добавлено 2,01 г/л аниона хлора.

Анализ окисленной пульпы, полученной после выщелачивания в течение 3 ч, показал, что в жидкую фазу перешло: 83 меди, 91 цинка и около 1 железа (концентрации в растворе составили 52,9 г/л Cu; 13,8 г/л Zn и 1,1 г/л Fe) - строка 4, табл. 1.

Кек после выщелачивания содержал, мас. медь 3,1; цинк 0,4; железо 40,1; сера 41,6, в т.ч. 11,0 элементной; натрий десятые доли.

Таким образом, в раствор, пригодный для дальнейшей переработки (например, для экстракционного или сорбционного разделения меди цинка и получения соответствующих товарных продуктов) извлеклась большая часть цветных металлов.

Кек, оставшийся после автоклавного выщелачивания, может быть направлен на флотационное обогащение или на пирометаллургическое доизвлечение меди и цинка пирометаллургическими способами, например, в шахтную плавку.

Предлагаемый способ проиллюстрирован также экспериментальными результатами, приведенными в таблице.

Анализ проведенных экспериментов показывает, что добавка в перерабатываемую в автоклаве пульпу хлора позволяет при пониженных параметрах выщелачивания существенно повысить переход в жидкую фазу цветных металлов (особенно это касается меди). Так, сравнивая строки 2 и 4 таблицы, видим, что наличие 2 г/л хлор-иона в растворе исходной пульпы при прочих равных условиях позволяет поднять извлечение меди с 37 до 83 переход в раствор цинка при этом составляет 90-95 Сравнение строк 2 и 4 также убедительно подтверждает эффективность предложенного способа.

Широкая экспериментальная проверка предлагаемого способа показала, что при автоклавном выщелачивании медно-цинкового концентрата (таблица) оптимальная концентрация аниона хлора, подаваемого в виде хлоридов натрия, калия или аммония, лежит в диапазоне 2-4 г/л. При содержании аниона меньше 2 г/л не удается существенно повысить выщелачивание меди (строка таблицы 4б), а при содержании большем чем 4 г/л не обеспечивается дальнейшее улучшение показателей.

Выполненные эксперименты свидетельствуют также, что вводить анион хлора следует в виде соединений натрия, калия или аммония. Использование других соединений хлора, хотя и способствует интенсификации выщелачивания меди и цинка, в то же время не обеспечивает пониженных концентраций в растворе железа (см. строки 5а, 5б).

Таким образом, как следует из результатов экспериментов, предлагаемый способ позволяет при пониженных по сравнению с ближайшим аналогом параметрах автоклавного выщелачивания повысить извлечение в жидкую фазу цветных металлов (особенно меди) и существенно (на порядок и более) снизить переход в раствор основной, затрудняющей переработку растворов, примеси железа. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ переработки сульфидных медно-цинковых материалов, включающий автоклавное окислительное выщелачивание пульпы измельченного материала при повышенной температуре и под давлением кислорода, разделение выщелоченной пульпы на раствор и кек, селективное извлечение из раствора меди и цинка в товарные продукты, отличающийся тем, что автоклавное выщелачивание ведут при добавке в обрабатываемую пульпу хлоридов натрия, калия или аммония при концентрации хлорид ионов 2 4 г/л и температуре 120 180oС.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru