Способ окисления сульфидных минералов

(51) 22 11/00 (2011.01) 22 3/06 (2011.01) 22 1/11 (2011.01) 22 3/04 (2011.01) 22 49/02(2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ концентратов, в частности, к методам разложения золотосодержащего арсенопирита. Способ окисления арсенопирита включает подачу пульпы с сульфидными минералами и гидроксидом натрия концентрацией 200 г/л в центробежно-планетарную мельницу, в которой осуществляют активацию твердой фазы пульпы и перемешивание в течение 10-30 мин, и вывод окисленных соединений центробежно-планетарной мельницы. Степень превращения серы в растворимое соединение при реализации данного способа составляет (91,69-97,65).(72) Байракова Ольга Степановна Акназаров Сетагер Хусаинович Головченко Ольга Юрьевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт проблем горения Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ(57) Изобретение относится к металлургической переработке упорных золото - сульфидных Изобретение относится к металлургической переработке упорных золото сульфидных концентратов, в частности, к методам разложения золотосодержащего арсенопирита. Известен способ переработки золотомышьяковых концентратов, включающий их помол в центробежнопланетарной мельнице в течение 10-30 мин. совместно с углеродом в количестве 2,8-3. С последующим обжигом в окислительно-восстановительном режиме при температуре 650-700 С с образованием мышьяковой газовой фазы и улавливание мышьяка. (К Инновационный патент 24887, Кл. С 22 В 11/00,опубл. 15.11.11, бюл. 11). Недостатком известного способа является повышенная энергоемкость, многоста- дийность процесса, необходимость улавливания летучих токсичных соединений серы и мышьяка. Известен способ переработки сульфидного минерального сырья и концентратов, включающий окисление исходного сырья в виде пульпы с использованием окисляющих агентов, содержащих окислы азота, и регенерацию низших окислов азота до высших окислением. При этом пульпу подвергают окислению в условиях контроля кислотности пульпы с постоянной нейтрализацией образующейся в результате окисления сульфидов серной кислоты до уровня кислотности, при котором не происходит образование элементарной серы, при использовании в качестве нейтрализаторов природных или искусственных веществ, выбранных из СаСО 3, 3, Са(ОН)2, СаНР 4 в зависимости образования продуктов с заданными физико-химическими свойствами фильтруемостью, сгущаемостью, нерастворимостью мышьяка, нетоксичностью. Окисление производят при перемешивании,обеспечивающем достаточный массообмен и эффективное протекание химических реакций в температурном диапазоне 20-90 С,преимущественно в интервале 65-85 С. ( Патент 2331675, Кл. С 22 В 3/06, опубл.20.08.08). Недостатком известного способа является его сложность,сопровождающаяся повышенной энергоемкостью и повышенное содержание сульфидной серы в кеке (1,1-2,1) и повышенной степенью превращения серы (94,75-96,4). Наиболее близким техническим решением к заявляемому, является способ окисления сульфидных минералов,включающий подачу пульпы с сульфидными минералами и окислителя в реактор с последующим их перемешиванием и выводом окисленных соединений из реактора. При перемешивании пульпы и окислителя во внутренней камере реактора в турбулентном режиме осуществляют механическую активацию поверхности твердой фазы пульпы и диспергацию окислителя. Вывод окисленных соединений из внутренней камеры во внешнюю камеру реактора осуществляют под действием давления,создаваемого входящим потоком пульпы через отверстия, перекрываемые в верхней части внутренней камеры регулятором вывода пульпы. При этом жидкая фаза пульпы непрерывно циркулирует из внешней камеры во внутреннюю камеру реактора. Степень окисления сульфидных минералов регулируют путем изменения концентрации окислителя в пульпе за счет 2 изменения его количества от 3000 до 15000 мглч при активации пульпы в реакторе. ( Патент 2385954,Кл. С 22 В 1/11, С 22 В 3/04, 22 49/02, опубл. 10.04.10). Недостатком известного способа является его сложность, и пониженная степень превращения серы(0,97-75,3). В основу изобретения положена задача разработки упрощенного способа окисления сульфидных минералов. Техническим эффектом поставленной задачи является повышенная степень превращения серы(до 97,65) в растворимое соединение с последующим выведением его из кека. Задача решается тем, что способ окисления арсенопирита включает подачу пульпы с сульфидными минералами и гидроксидом натрия концентрацией 200 г/л в центробежнопланетарную мельницу, в которой осуществляют помол твердой фазы пульпы и перемешивание в течение 10-30 мин, и вывод окисленных соединений из центробежнопланетарной мельницы. Существенным отличием заявляемого способа является механическая активация сульфидных минералов - пирита и арсенопирита, совместно с окисляющим реагентом в центробежно-планетарной мельнице (ЦПМ) в течение 10-30 мин и использование качестве окисляющего реагента гидроксида натрия концентрацией 200 г/л. Используемый арсенопирит в качестве сульфидных минералов имеет следующий фазовый состав 71,4 (в том числе 5 2) 2-29,2. Центробежно-планетарная мельница относится к классу высокоэнергонапряженных мельниц. При измельчении сырья в высокоэнергонапряженных мельницах происходит нарушение сплошности материала, пластические деформации, точечные дефекты, нарушение связей атомов кристаллической решетки вещества, что приводит к их подвижности и активности. Таким образом,помол в высокоэнергонапряженных мельницах, осуществляющий измельчение вещества одновременно с повышением его химической активности,определяют как механоактивацию вещества. (Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н./ Активация минералов при измельчении. // М. 1988, с. 7, с. 91 - 97). Используя центробежно-планетарную мельницу(ЦПМ) в качестве реактора, в отличие от известного,обусловлено тем, что кроме активации исходного сырья, обеспечивают благоприятные условия для повышенной степени превращения серы (до 97,65) в растворимое соединение. В процессе помола исходного сырья в ЦПМ развивается температура до 50-60 С за счет соударения мелющих элементов с твердой фазой пульпы. Это повышает химическую активность компонентов пульпы, в том числе активность воды как окислителя.(Дьячков М.Б., Ходаковский И.А./Термодинамические равновесия в системах Н-Н 2, -2, Те- Н 2 О в интервале температур 25-300 С и их геохимическая интерпритация// Геохимия, 1968 г., с. 1358-1375). В то же время в пульпе увеличивается концентрация железа за счет эффекта истирания поверхности мелющих шаров, которое приводит к образованию в окислительной среде моносульфида по формуле 22. При активации пульпы в течение 10-30 минут моносульфиды разрушаются с образованием оксидов железа и серы. В условиях щелочной среды- гидроксида натрия, диструкцией сульфидов железа образуется триоксид железа, а сера переходит в раствор в виде моносульфидов или сульфатов, которые выводятся из пульпы при ее отстаивании. Время активации 10-30 минут, являющееся оптимальным для достижения технического эффекта поставленной задачи, подобрано экспериментально. В условиях интенсивного перемешивания при механохимической активации в водно-щелочной среде,кроме разложения сульфидов,происходит окислительная диструкция арсенопирита и дисульфида с образованием легкорастворимых серосодержащих соединений по реакциям 1, 2, выводимых из пульпы при ее отстаивании по реакциям 21072242242352 2223324 (2),а затем связывание мышьяка до низкотоксичного труднорастворимого арсената железа 33443. Данные РФА кеков свидетельствуют об образовании триоксида железа и арсената железа. Концентрация окисляющего реагента - гидроксид натрия 200 г/л необходима и достаточна для достижения технического эффекта заявляемого способа и подобрана экспериментально. Таким образом,механическая активация сульфидных минералов - арсенопирита, совместно с окисляющим реагентом в центробежно-планетарной мельнице (ЦПМ) в течение 10-30 мин и использование качестве окисляющего реагента гидроксида натрия концентрацией 200 г/л в заявляемом способе, в отличие от известного,позволяет повысить степень превращения серы (до 97,65). В таблице 1 приведены показатели процесса окисления арсенопирита. Количество серы на входе,14,200 Количество серы на выходе,1,180 0,405 0,333 Заявляемый способ окисления сульфидных минералов осуществляют следующим образом. В центробежно-планетарную мельницу загружают арсенопирит с гидроксидом натрия концентрацией 200 г/л воду и мелют в течение 10-30 минут. По завершении процесса окисления, получают кек с содержанием серы 0.333 - 1,180, при этом степень превращения серы составляет (91,69 - 97,65). Затем пульпу выгружают из реактора, отстаивают. Жидкую фракцию сливают и оставшийся кек отправляют на переработку. Пример конкретного выполнения заявляемого способа 1. 20 г арсенопирита элементного состава,25,7- 32,7- 14,2 С - 0,2- 0,5- 0,130,05- 0,05 Те - 0,12- 14,5 и 80 мл гидроксидом натрия концентрацией 200 г/л загружают в планетарно- центробежную мельницу, имеющую следующие характеристики количество барабанов - 3, объем размольных барабанов - 300 мл, скорость вращения платформы с размольными камерами - 700 об/мин,скорость вращения барабанов - 1200 об/мин. Смесь компонентов мелют в течение 30-ти минут. После окончания механоактивации полученную пульпу выгружают из реактора и отстаивают. Жидкую фракцию сливают и оставшийся кек отправляют на переработку. При этом степень превращения серы составляет 97,6, а полученный кек содержит 0,333 серы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ окисления сульфидных минералов,включающий подачу в реактор механической активации пульпы с сульфидными минералами и окисляющим реагентом с последующим их перемешиванием и выводом окисленных соединений из реактора, отличающийся тем, что сульфидными минералами является арсенопирит, в качестве реактора используют центробежнопланетарную мельницу, в которой осуществляют активацию твердой фазы пульпы в течение 10-30 мин, а в качестве окисляющего реагента используют гидроксид натрия концентрацией 200 г/л.