Способ извлечения благородных металлов из упорных руд и концентратов

(51) 22 3/06 (2009.01) 22 11/00 (2009.01) 22 3/14 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ применение тиосульфата и комплексных соединений переходных металлов в качестве катализаторов-окислителей растворения благородных металлов. В качестве органических комплексообразователей используются природные гуминовые и фульвокислоты,регенерация тиосульфата осуществляется непосредственно в пульпе, путем подачи солей сульфитов и сернистого газа одновременно с подачей воздуха или кислорода. Источником сульфид-иона являются природные или искусственные сульфиды и элементарная сера, специально добавляемая в пульпу. Процесс окисления благородных металлов и их комплексования с тиосульфатом и другими органическими и неорганическими лигандами проводится с использованием короткоживущих радикалов, которые образуются в растворе при взаимодействии используемых реагентов.(76) Шаповалов Вячеслав ДмитриевичФокин Константин Сергеевич(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ УПОРНЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ(57) Способ извлечения благородных металлов из упорных руд и концентратов может быть использован в гидрометаллургической промышленности для переработки сульфидного и упорного минерального сырья. Способ извлечения благородных металлов из упорных руд и концентратов предусматривает 23905 Заявляемый способ извлечения благородных металлов из упорных руд и концентратов может быть использован в гидрометаллургической промышленности для переработки сульфидного и упорного минерального сырья. Гуминовые вещества были впервые выделены из торфа немецким ученым Ф. Ахардом в 1786 году. Все гуминовые вещества образуются в результате постмортального(посмертного) превращения органических остатков в результате процесса гумификации. Все гуминовые вещества считаются высокомолекулярными соединениями. После развития химии высокомолекулярных соединений и появления новой аналитической техники считается,что молекулярная масса фульвокислот близка к 1015 тыс. а.е.м., а гуминовых кислот - от 20-30 тыс. до 100-150 тыс. а.е.м. В начале 80-х годоввека было показано, что крупные частицы гуминовых кислот могут изменяться под влиянием детергентов и комплексонов, которые разрушают сложные ассоциаты молекул,снижая их средние молекулярные массы. Известен способ извлечения цветных, редких и благородных металлов из минерального сырья путем обработки его раствором, содержащим окислитель и восстановитель одновременно. В результате донорно-акцепторного взаимодействия окислителя и восстановителя образуются быстрые радикалы,которые эффективно растворяют цветные, редкие и благородные металлы из минерального сырья (см. патент Великобритании 2 414 740 А от 07.12.2005 МПК-7 С 22 В 3/06). К недостатку данного способа относится возможность неполного извлечения цветных, редких и благородных металлов при наличии в минеральном сырье высокоактивного органического вещества. На окисление органического вещества тратится большое количество окислителя, а в случае неполного окисления, органическое вещество абсорбирует значительные количества растворенных металлов, что приводит к потерям ценных металлов с хвостами процесса. Известен способ извлечения благородных металлов из сульфидсодержащего сырья,предусматривающий растворение благородных металлов с помощью тиосульфата аммония. При этом,в качестве катализатора окисления благородных металлов используются водорастворимые соли меди, а тиосульфат аммония получают путем смешения аммиака, сероводорода и сернистого газа отдельно от технологического процесса (см. патент США 4070182 от 24.01.1978,МПК-2 С 22 В 11/04). К недостаткам данного способа относится большой расход тиосульфата,вызванный окислением его солями меди,а также,технологическая сложность получения тиосульфата аммония с использованием сразу трех газов. Это приводит к удорожанию процесса и является экономически нецелесообразным. Известен способ извлечения благородных металлов из трудных руд, предусматривающий обработку минерального сырья смесью тиосульфата 2 аммония, сульфита аммония и гидроксида аммония с добавлением солей меди. Способ предусматривает уменьшение потерь тиосульфата аммония путем добавления в раствор сульфита аммония превращающего политионатные комплексы,образующиеся в результате окисления тиосульфата,обратно в тиосульфат аммония (см. патент США 4269622 от 26.05.1981, МПК-3 С 22 В 11/04). К недостаткам данного способа относятся снижение эффективности растворения благородных металлов, вследствии влияния сульфита натрия в качестве восстановителя. Наиболее близким способом извлечения благородных металлов из минерального сырья к заявляемому способу является усовершенствованный способ тиосульфатного выщелачивания, предусматривающий применение в качестве окислителей комплексных соединений железа с этилендиаминтетраацетатом (ЭДТА).(см. опубликованная заявка 2005/017215 от 24.02.2005, МПК-7 С 22 В 3/06), который принят за прототип. Сходными признаками между прототипом и заявляемым изобретением является применение комплексных соединений переходных металлов в качестве катализаторов-окислителей тиосульфатного растворения благородных металлов. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится то, что в известном способе наблюдается низкая каталитическая активность железного комплекса этилендиаминтетраацетата. Это значительно удлиняет время технологического процесса,снижает извлечение благородных металлов и увеличивает экономические издержки производства. Задача,стоящая перед изобретателями,заключалась в разработке эффективного способа извлечения благородных металлов из упорных руд и концентратов,лишенного вышеизложенных недостатков,и обладающим высокой экономической эффективностью. Технический результат достигается тем, что в процессе тиосульфатного растворения благородных металлов используется несколько факторов,значительно улучшающих процесс, а именно 1. В качестве органических комплексообразователей переходных металлов,являющихся катализаторами-окислителями при растворении благородных металлов, используются природные гуминовые и фульво-кислоты. 2. Регенерация тиосульфата осуществляется путем подачи в пульпу солей сульфитов или сернистого газа одновременно с подачей воздуха или кислорода. В качестве источника сульфид-иона могут использоваться природные или искусственные сульфиды,содержащиеся в минеральном сырье, или элементарная сера,специально добавляемая в пульпу. 3. Ведение процесса окисления благородных металлов и их комплексования с тиосульфатом и другими органическими и неорганическими лигандами проводится с использованием 23905 короткоживущих радикалов,образующихся непосредственно в растворе при взаимодействии используемых реагентов. Поставленная цель достигается тем, что способ извлечения благородных металлов из упорных руд и концентратов предусматривает применение тиосульфата и комплексных соединений переходных металлов в качестве катализаторовокислителей растворения благородных металлов,при этом в качестве органических комплексообразователей используются природные гуминовые и фульвокислоты,регенерация тиосульфата осуществляется непосредственно в пульпе, путем подачи солей сульфитов и сернистого газа одновременно с подачей воздуха или кислорода. В качестве источника сульфид-иона используются природные или искусственные сульфиды, а также элементарная сера, специально добавляемая в пульпу. Процесс окисления благородных металлов и их комплексования с тиосульфатом и другими органическими и неорганическими лигандами проводится с использованием короткоживущих радикалов,образующихся непосредственно в растворе при взаимодействии используемых реагентов. Упорное минеральное сырье, как правило,содержит органическое вещество природного происхождения и,возможно,сульфидные минералы. Эти компоненты затрудняют извлечение серебра, золота, платины, палладия, родия, рутения,иридия и осмия известными гидрометаллургическими процессами, такими как цианирование,кислотное выщелачивание с применением тиомочевины,выщелачивание органическими растворителями. Разработанный способ предусматривает использование органического вещества природного происхождения и сульфидных минералов в качестве химических реагентов, которые используются при проведении процесса извлечения благородных металлов, что значительно снижает упорность минерального сырья. Проведение заявляемого способа извлечения осуществляется в щелочной среде, создаваемой щелочными реагентами, преимущественно гидратом аммония 4. Упорные руды и концентраты,содержащие органическое вещество при измельчении их в щелочном растворе, выделяют гуминовые и фульвокислоты в жидкую фазу. Эти органические комплексообразователи совместно с тиосульфатом принимают участие в растворении благородных металлов. В качестве окислителей благородных металлов используются соли переходных металлов, таких как медь, железо,кобальт, никель и другие. Переходные металлы,образуя устойчивые комплексы с гуминовыми и фульвокислотами эффективно окисляют благородные металлы, при этом их роль в окислении тиосульфата незначительная. Уменьшение концентрации тиосульфата в ходе технологического процесса компенсируется путем взаимодействия сульфит-иона и сульфид-иона. Сульфит-ион может подаваться в раствор растворением сернистого газа или добавлением солей сульфитов. Сульфид-ион получается путем добавления в пульпу элементарной серы или благодаря взаимодействию сульфит-иона с природными или искусственными сульфидами. Барботаж через пульпу воздуха или кислорода обеспечивает образование короткоживущих радикалов, непосредственно в растворе при взаимодействии используемых реагентов. Протекание вышеуказанных процессов можно описать следующими химическими уравнениями О 24(23)35-1632 Н 2 О 4(3)4212232-44(3)42420232-4(23)35-4(23)23-163 2(4)2 230.522(4)2 4624(4)2 324(4)2 46(4)2 23(4)2 42 6432-22-3232-32 462-32-2-2232-42-2 362-32-2-0.52232-242-2 4462-22- 6- - 9232-32 462-2-232-0 362-2-2232232-225-242-О Примеры конкретного выполнения 1. Обработке подвергался образец диктионемовых сланцев следующего химического состава - 2 - 5055, А 2 О 3 - 10-15.3, 23 - 3,1-6,0,-0-3.4, - 0,7-3,0,- 0,5-4,7, 2 - 0,1-0,6, 2 4,2-5,6, П.п.п. - 13,9-20,6, 25 - 0,4-0,7,- 1.31,7, г - 3,8 15,1. Навеску пробы массой 1 килограмм обрабатывали при отношении жидкого к твердому 21 с добавлением, в начале опыта,следующих реагентов 4 - 10 г/литр, 223 30 г/литр. Температура пульпы поддерживалась на уровне 60 градусов Цельсия. Через 15 минут после начала перемешивания в пульпу были поданы сернистый газ 2 и кислород с расходом 5 литров в минуту. Процесс продолжался 1 час. РН пульпы в конце процесса составлял 6,7. Остаточная концентрация тиосульфата составляла 25,7 г/литр. Концентрация гуминовых и фульвокислот составила 12 г/литр. Анализ жидкой фазы атомноабсорбционным спектрофотометром показал в растворе следующие содержания цветных и благородных металлов С - 56 мг/литр, А - 1,2 мг/литр,- 2,4 мг/литр,- 0,8 мг/литр,- 12 мг/литр. По данным пробирного анализа извлечение составило для золота - 98, для платины - 89, для палладия - 87, для серебра -99. 2. Обработке подвергался образец руды месторождения Олимпиадинское следующего состава О 2 - 41,8, А 2 О 3 - 6,6, СО 2 - 16,8, 2 О 3 5,88 (общ),-21,4,- 2,7, 2 - 1,5, бщ 1,2,- 0,28,- 0,25, 3 - 0,02, , г/г - 1,3, ,г/г - 4,3. Навеску пробы массой 1 килограмм обрабатывали при отношении жидкого к твердому 21 с добавлением в начале опыта следующих реагентов 223 - 30 г/литр, торфяная вытяжка гуминовых и фульвокислот на основе 4 - 15 г/литр в пересчете на органику и 5 г/литр в 3 23905 пересчете на 4. Температура пульпы поддерживалась на уровне 60 градусов Цельсия. Через 15 минут после начала перемешивания в пульпу были поданы сернистый газ 2 и кислород с расходом 5 литров в минуту. Процесс продолжался 1 час. РН пульпы в конце процесса составлял 6,3. Остаточная концентрация тиосульфата составляла 27 г/литр. Анализ жидкой фазы атомно-абсорбционным спектрофотометром показал в растворе следующие содержания цветных и благородных металлов А - 2,1 мг/литр,- 0,6 мг/литр,- 1,3 мг/литр,- 0,4 мг/литр. Концентрация железа в растворе составляла 0,7 г/литр. По данным пробирного анализа извлечение составило для золота - 97,6, для платины - 91,5,для палладия - 88, для серебра - 92,3. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения благородных металлов из упорных руд и концентратов, предусматривающий применение тиосульфата и комплексных соединений переходных металлов в качестве катализаторов-окислителей растворения благородных металлов, отличающийся тем, что в качестве органических комплексообразователей используются природные гуминовые и фульвокислоты,регенерация тиосульфата осуществляется непосредственно в пульпе, путем подачи солей сульфитов и сернистого газа одновременно с подачей воздуха или кислорода, в качестве источника сульфид-иона используются природные или искусственные сульфиды и элементарная сера, специально добавляемая в пульпу, а процесс окисления благородных металлов и их комплексования с тиосульфатом и другими органическими и неорганическими лигандами проводится с использованием короткоживущих радикалов,образующихся непосредственно в растворе при взаимодействии используемых реагентов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводится при рН от 5-8 преимущественно при рН 7. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для поддержания рН используются гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также гидроксид аммония. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что гуминовые и фульвокислоты экстрагируются из органического вещества,содержащегося в обрабатываемом минеральном сырье. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракт гуминовых и фульвокислот вносится в процесс обработки минерального сырья, как дополнительный реагент.