Метод за обработка на сулфидни медсъдържащи материали
Собственици на патент RU 2244031:
Изобретението се отнася до областта на цветната металургия и може да се използва за обработка на медсъдържащи сулфидни материали за получаване на разтвори, подходящи за извличане на мед. Методът включва двуетапно автоклавно излугване със сярна киселина, чийто първи етап се извършва с непълно прехвърляне на мед в разтвор и допълнително излугване на утайката на втория етап с пресен разтвор на сярна киселина при поддържане на определено съотношение на течна и твърда фази. Методът позволява да се получат медсъдържащи разтвори с необходимия състав на двата етапа на излугване, като същевременно се намалява обемът на автоклавното оборудване. 1 табл.
Изобретението се отнася до металургията на цветни метали, по-специално до хидрометалургичната обработка на меден щейн или продукти от тяхното излугване.
Известен е метод за окислително излугване на концентрат от меден сулфид от отделянето на щейн, включващ обработка на предварително натрошен материал в автоклав под формата на пулп под налягане на кислород при температура 105-110 ° С [Sobol S.I. Горячкин В. И., Нелен и др.. Автоклавна технология за преработка на меден концентрат от флотационното отделяне на медно-никелов щейн. В сб. Трудове на ГИНЦВЕТМЕТ № 29, М., “Металургия”, 1969, стр. 137-146]. Към пулпата на първоначалния концентрат се добавя сярна киселина и при непрекъснато разбъркване и аериране пулпата се обработва с кислородсъдържащ газ в продължение на 4-6 часа.
Извличането на мед в разтвора е 96-98,5%. Основното количество сяра в този случай преминава в елементарно състояние. Съотношението на течност към твърдо вещество в първоначалния пулп е ограничено от концентрацията на мед в крайния разтвор, която не трябва да надвишава 100-105 g/l; за този вид суровина е 7-8:1.
Недостатъкът на товаметодът, възприет като аналог, е ниската интензивност на процеса, което определя ниската специфична производителност и голямото количество скъпо автоклавно оборудване. В допълнение, този метод е разработен за сулфидни суровини, получени по пирометалургичен път. Основните компоненти на такива суровини са халкоцит (Cu2S) и ковелин (CuS). Ако суровината съдържа нестехиометрични CuxS медни сулфиди, какъвто е случаят след хидрометалургична предварителна обработка на разтопените сулфиди, горната производителност не се постига.
Най-близкият аналог на предложения метод е описан в [Grewal I, Dressinger D.B., Krueger D, Tyroler P.M., Krause E. and Nissen N.C. Общо окислително излугване на Cu2S-съдържащи остатъци в медна рафинерия INCO Ltd.: лабораторни изследвания на реакционния път. Хидрометалургия, 29 (1992) 319-333]. Съгласно този метод медните седименти се подлагат на автоклавна обработка, които, заедно с халкоцита и ковелина, са нестехиометрични сулфиди, по-специално жарлейт (Cu1.96S), дигенит (Cu1.76S). Процесът преминава през последователни реакции на образуване на ковелин (реакция 1) и неговото разлагане (реакции 2 и 3):
Авторите на метода използват същите параметри (температура, налягане на кислорода, размер на материала), но в същото време внимателно контролират консумацията на кислород на етапите на процеса, което позволява да се променя степента на всяка реакция. Тази техника, заедно с промяната в потреблението на киселина, позволява да се изравнят промените в състава на суровините и технологичните материали с по-сложен състав, получени както чрез пиро-, така и чрез хидрометалургични методи.
Извличането на мед в разтвор по този метод е доста високо 97,5-99,1%. Времето до достигането му обаче е още дълго.(4-5 часа), което при индустриалното изпълнение на процеса води до необходимостта от производство, монтаж и поддръжка на голям брой скъпи автоклави.
Целта на изобретението е да се увеличи специфичната производителност на автоклавите за твърдо вещество и съответно да се намали обемът на автоклавното оборудване по време на окислително излугване на медсъдържащи сулфидни материали.
Проблемът се решава чрез прилагане на процеса на автоклавно окислително излугване (AOW) в два етапа. На първия етап на излугване реакция 1 се осъществява главно с образуването на меден моносулфид CuS. В същото време реакциите 2 и 3 започват да протичат в незначителна степен.Продължителността на този етап е 1-2 часа, от 50 до 80% мед преминава в разтвора, масата на твърдата утайка се намалява 2-3 пъти. Съотношението на обема на разтвора към твърдата маса (V:T) в началните пулпи на двата етапа се избира въз основа на граничната концентрация на мед в крайните пулпи за извличане от не повече от 100-105 g/l. С намаляване на съотношението на обема на разтвора и масата на твърдото вещество V:T 10:1, крайната концентрация на мед в крайния разтвор значително намалява, което усложнява по-нататъшната му обработка.
Замяната на течната фаза след 1-вия етап на излугване, като се вземе предвид намаляването на добива на твърди вещества и поддържането на съотношението V:T, позволява да се намали потокът на пулпа с 1,3-2 пъти. В този случай един и същ циркулиращ електролит се използва като течна фаза и на двата етапа на AOW. Времето на втория етап на AOV, изпълнен при същите параметри като първия, е 3-4,5 часа. По този начин общото време на излугване и в двата етапа на процеса е същото 4,5-6 часа, както в прототипния метод. Необходимо е обаче значително намаляване на потока от пулп, навлизащ във втория най-дълъг етаппо-малък общ обем автоклавно оборудване.
В допълнение, ускоряването на втория етап на излугване се улеснява от ситуацията, при която частично излуженият материал е в контакт с пресен работен разтвор, в който концентрацията на мед е по-ниска и киселината е по-висока, отколкото в разтвора на 1 етап AOW.
Горното се потвърждава от следните примери.
Експериментите за прилагане на прототипния метод и предложения метод бяха проведени върху проба от утайка от меден сулфид, получена след хидрометалургично рафиниране на медно-никелов щейн. Утайката е представена от сулфиди с променлив състав CuxS, където x=1,75-1,8 (т.е. съединения от типа анилит-дигенит), както и ковелин CuS. Твърдото вещество съдържа мед 73,2%, сяра 24,4%. Размерът на материала съответстваше на съдържанието на класа в него - 44 микрона 95%.
Експериментите с извличане се провеждат в автоклави при температура 108-110°С и парциално кислородно налягане 6 kg/cm2. Кислородът се дозира от цилиндър през редуктор по време на целия експеримент. Като течна фаза е използван разтвор, имитиращ циркулиращ електролит, съдържащ Cu 39 g/l. Киселината се дозира в нагрятата пулпа, въз основа на нейната концентрация в първоначалния разтвор от 105 g/l. В повечето експерименти съотношението течност към твърдо вещество (тъй като плътността на течната фаза непрекъснато се променя по време на процеса на излугване, съотношението на течната твърда фаза в експериментите е съотношението на обема на разтвора към масата на твърдото вещество V:T) е избрано така, че концентрацията на мед в крайния разтвор да е близо до 100 g/l (95-105). При прилагането на двуетапния режим тези условия са наблюдавани и за двата етапа на AOW.
Основната част от експериментите върху AOW се провеждат в автоклави с вместимост 3 l, но при режим вторият етап се провежда в литров автоклавподобен дизайн.
Разполагайки с данни за добива на твърди вещества след етап 1, както и съотношението и продължителността на всеки етап, изчислихме необходимия обем автоклавно оборудване за номинален капацитет от 50 t/h за първоначалния меден концентрат.
Резултатите от експериментите са представени в таблица. Съгласно известен метод, задоволителни резултати за извличане на мед в разтвор (не по-малко от 97%) се постигат при време на излугване от 4 или повече часа, op.1-3. Минималният обем на автоклавното оборудване за приетия капацитет е 2000 m 3 .