Способ рудоподготовки полиметаллических руд для выщелачивания

(51) 03 7/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ выщелачиванием с извлечением цветных, редких,редкоземельных металлов (РиРЗМ) и металлов платиновой группы (МПГ). Техническим результатом изобретения является комплексное извлечение целевых металлов из сложного по составу рудного сырья при достаточно экономичном измельчении исходного материала Технический результат достигается способом рудоподготовки полиметаллических руд для выщелачивания,включающем дробление,измельчение и классификацию, измельчение сырья,содержащего органическое вещество, цветные,редкие, редкоземельные и металлы платиновой группы, проводят до максимальной крупности зерен на выходе 0,2 - 0,1 мм, классификацию ведут в сифонном гидроциклоне с разделением на песковую фракцию, содержащую до 75 органического вещества и оксида алюминия не более 2,5, и шламовую часть, которую после извлечения глинозема с остатками органического вещества направляют на кислотное выщелачивание совместно с песковой фракцией.(72) Школьник Владимир Сергеевич Козлов Владиллен Александрович Жарменов Абдурасул Алдашевич Кузнецов Андрей Юрьевич Яшин Сергей Алексеевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма БАЛАУСА Козлов Владиллен Александрович(54) СПОСОБ РУДОПОДГОТОВКИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ(57) Изобретение относится к области металлургии,в частности,к способам рудоподготовки полиметаллических руд перед кислотным Изобретение относится к области металлургии, в частности,к способам рудоподготовки полиметаллических руд перед кислотным выщелачиванием с извлечением цветных, редких,редкоземельных металлов (РиРЗМ) и металлов платиновой группы (МПГ). Руды РиРЗМ всегда являются полиметаллическими и характеризуются особенностями низкими содержаниями целевых металлов (не более 0,5-2 суммы РиРЗМ) тонкодисперсным их распределением во вмещающих породах склонностью вмещающих пород к шламообразованию вытекающей упорностью к вскрытию и труднообогатимостью. Эти особенности определяются их вещественным составом, как смесью карбонатов, глинистых алюмосиликатов и скелетного кремнезема, обогащенную органическим веществом (ОВ). В то же время сами РиРЗМ, характеризующиеся достройкой внутренних электронных орбит атомов и вследствие этого обладающие повышенной реакционной способностью и переменными степенями окисления, способны образовывать элементорганические соединения,комплексные анионы и двойные соли, включая изоморфные. Все это затрудняет извлечение РиРЗМ, МПГ(целевые металлы) при переработке руды и обусловлено не только присутствием алюминия (в виде щелочных алюмосиликатов), но и специфичным поведением кремния, находящегося в составе исходного сырья в двух формах (скелетный и химически связанный). Учет состава и связанных с ним свойств полиметаллических руд заставляет особое внимание уделять способу рудоподготовки,определяющему эффективность последующего извлечения металлов. В предлагаемом способе учитывается сложность состава перерабатываемой руды, где все целевые металлы вследствие природы образования рудного тела сосредоточены в ее органическом компоненте(ОВ). Последний дисперсно распределен по всему спектру других вещественных компонентов, главными из которых являются щелочные алюмосиликаты и скелетный кремнезем. Взаимопроникновение всех редких и редкоземельных металлов в вмещающие породы настолько масштабно, что поэтапно и достаточно эффективно отделить их существующими способами практически невозможно, что подтверждается неприменимостью современных способов обогащения (гравитация, магнитная сепарация,флотация, комбинированные методы) к этому виду руд. Вследствие этого логичным решением является прямое сернокислотное вскрытие (выщелачивание) руды (как по прототипу) с извлечением в раствор целевых металлов. При этом в задачи рудоподготовительного передела, в частности,операции измельчения, входит обеспечение условий для раскрытия минералов и перевода РиРЗМ в раствор при последующем кислотном выщелачивании, а кремний остается в твердой фазе для эффективности всей последующей схемы поэтапного концентрирования ОВ. И если 2 принципиального способа выделения РиРЗМ на сегодняшнем уровне развития промышленности нет,то отделение алюминия в виде глинистой фракции задача вполне выполнимая и осуществляется известными способами(флотоотмучивание,гидроциклонирование и др.). При этом большая часть алюминия отделяется уже в голове процесса и как глинистая фракция исходной руды направляется в отдельную переработку с получением промышленного глинозема в конце технологической цепочки. Оставшийся нерастворимый остаток поступает на кислотное выщелачивание. Вследствие того, что концентрирование РиРЗМ(как группы металлов, отделяемых в первую очередь) происходит, как правило, в ОВ, прослеживание поведения последнего в процессе выщелачивания является основой выработки технически корректного решения в переделе рудоподготовки. Конечная пульпа Песковой фракции легко фильтруется и ОВ с большей частью кремния и других целевых металлов,включая МПГ, в виде кека выводится из процесса и поступает на дальнейшую переработку с извлечением МПГ по известным технологиям. Продуктивный раствор, содержащий РиРЗМ, направляют на извлечение металлов известными способами(сорбция, экстракция). Обедненный раствор после извлечения РиРЗМ (маточник) направляют в оборот в голову процесса. Известен способ извлечения редкоземельных элементов из руды месторождения Кундыбай(заявка на изобретение РФ 2000117253, МПК С 01 17/00, С 22 В 3/06, опубл. 20.06.2002 г.) обработкой водой с удалением глинистой фракции, магнитным обогащением и вскрытием рудного концентрата неорганическими соединениями. Недостатком способа является существенная потеря РиРЗМ, а также алюминия с глинистой частью, так как РиРЗМ распределяются примерно равномерно между глинистой и Песковой фракциями. Известен способ рудоподготовки, включающий дробление,грохочение и классификацию подрешетного продукта в гидроциклонах (Патент РФ 2294800, МПК В 03 В 7/00 опубл. 10.03.2007 г.). Недостатком указанного способа является громоздкость всего рудоподготовительного передела,включающего дробление, додрабливание, три процесса грохочения,три процесса концентрирования с соответствующим увеличенным расходом электроэнергии. Наиболее близким к изобретению является способ рудоподготовки окисленных и смешанных медных руд для выщелачивания (Патент РФ 2350394, МПК В 02 С 23/08 опубл. 27.03.2009 г.), заключающийся в последовательном уменьшении крупности дроблением руды сухим способом. Недостатком указанного способа является его перегруженность по основному оборудованию, при которой задействованы агрегаты по четырехкратному дроблению с последующим опять же четырехкратным грохочением. При этом все достоинства схемы по экономии электроэнергии на однократном, казалось бы, приемлемом расходе (2,8 27543 4,2 кВт ч/т в случае КИД) теряются при этой многостадийности. К тому же способ ориентирован только на создание благоприятных условий по извлечению меди. Сопутствующие металлы во внимание не принимаются, что сказывается на комплексности переработки. Таким образом, приведенный анализ показывает,что существующий уровень техники не в состоянии обеспечить показатели рудоподготовки, связанной с измельчением, удовлетворяющий одновременно требованиям экономичности по потребляемой электроэнергии,комплексности и полноты извлечения цветных,РиРЗМ,МПГ из полиметаллического сырья. Техническим результатом изобретения является комплексное извлечение целевых металлов из сложного по составу рудного сырья при достаточно экономичном измельчении исходного материала. Сущность изобретения заключается в том, что в способе рудоподготовки полиметаллических руд для выщелачивания,включающем дробление,измельчение и классификацию, измельчение сырья,содержащего цветные, редкие, редкоземельные и металлы платиновой группы и органическое вещество, проводят до максимальной крупности зерен на выходе 0,2 - 0,1 мм, классификацию ведут в сифонном гидроциклоне с разделением на песковую фракцию, содержащую до 90 органического вещества и оксида алюминия не более 2,5, и шламовую часть, которую после извлечения глинозема с остатками органического вещества направляют на кислотное выщелачивание совместно с Песковой фракцией. В предлагаемом способе рудоподготовки измельчение ведут до максимальной крупности зерен на выходе 0,2 - 0,1 мм, что в дальнейшем при выщелачивании руды позволяет ОВ сохранить в твердой фазе, выделяя в раствор РиРЗМ, которые на последующих этапах переработки извлекаются известными способами (сорбция, экстракция). При этом содержание мельчайших частиц класса крупности -0,063 мм находится в пределах 25- 45 и не влияет негативно на кинетику и эффективность перехода РиРЗМ в раствор при выщелачивании. При переизмельчении руды (максимальная крупность на выходе менее 0,1 мм) ОВ начинает переходить в раствор, где его частицы становятся Металл Оксид кремния Органическое вещество Оксид алюминия Оксид железа Оксид молибдена Оксид урана Оксид ванадия Сумма РЗМ Иттрий Скандий ПГ центрами адсорбции РиРЗМ, препятствующими их эффективному извлечению на последующих этапах сорбции (экстракции). Более того, в этом случае образующиеся мельчайшие зерна руды (до 90 класса крупности -0,063 мм в виде тонкодисперсных гидратированных частиц) затрудняют процессы фильтрации пульпы после выщелачивания, негативно сказываясь на скорости и эффективности всей гидрометаллургической переработки, вплоть до остановки процесса. При недоизмельчении руды (максимальная крупность на выходе более 0,20 мм) полнота раскрытия зерен обрабатываемого материала недостаточна для эффективного проникновения выщелачивающего раствора по трещинам, другим механическим дефектам и плоскостям срастания частиц минералов. Замедляется кинетика перехода в раствор РиРЗМ с падением показателей по их извлечению. Классификация в сифонном гидроциклоне с разделением на глинистую и песковую фракции целесообразна при достаточномсодержании глиноземного компонента в исходном сырье. Показателем достаточности содержания глиноземного компонента и, как следствие,целесообразности (экономической оправданности) фракционного разделения рудной массы на песковую и шламовую части после измельчения является величина содержания оксида алюминия в исходном сырье (более 2,5 ). При содержании оксида алюминия менее 2,5 введение операции фракционного разделения не оправдывает затрат,количество образующегося в итоге товарного глинозема минимально и не влияет существенно на экономику всего процесса. Содержание в Песковой фракции ОВ до 90 позволяет концентрировать РЗиРЗМ в силикатной ее части, что позволит на стадии автоклавного кислотного выщелачивания извлечь целевые металлы. Пример конкретного осуществления способа рудоподготовки В качестве исходного материала использовалась проба месторождения полиметаллических руд. Образец руды представлял собой разнозернистые пески с визуальным преобладанием тонкодисперсных фракций, илов (шламов) и глины. Состав пробы приведен в таблице 1. Таблица 1 Содержание,64,09 14,61 8,12 6,02 0,03 0,02 0,06 0,32 0,08 0,02 0,05 Проба подвергалась дроблению и измельчению. Дробление проводили в щековой (крупное дробление) и в валковой (мелкое дробление) дробилках. Измельчение проб проводили в шаровой мельнице объемом 3 л. Крупность помола регулировали временем операции измельчения. Было подготовлено пять проб с различной максимальной крупностью частиц для последующего отмучивания. Максимальная крупность зерен и содержание мельчайшего класса в измельченных пробах представлены в таблице 2. Таблица 2 Максимальная крупность зерен на выходе,мм 0,05 0,10 0,15 0,20 0,30 Отмучивание заключалось в разделении глинистой и песковой фракций в водном растворе,для чего исходная руда засыпалась в стеклянный стакан с водой и перемешивалась в течение 30 минут, после чего мешалка останавливалась через 2 минуты отстоя проводилось разделение глинистой и песковой фракций декантацией вода отжималась через фильтровальную бумагу. Пробы разделенных фракций отправлялись на определение содержания оксида алюминия. Результаты разделения глинистой и песковой фракций представлены в таблице 3. Таблица 3 Масса, г Содержание оксида люминия (А 2 О 3),Масса оксида алюминия Сушка перед выщелачиванием проводилась в сушильном шкафу при температуре 100 С. Масса навесок для выщелачивания составляла 400 г. Сернокислотное выщелачивание проводилось в две стадии (атмосферное и под давлением). Атмосферное выщелачивание проводилась в химически стойких стаканах,снабженных нагревателем и перемешивающим устройством. Время операции 30 минут при температуре 90 С до полной декарбонизации, а далее суспензия загружалась в автоклав емкостью 2,0 дм. Выщелачивание под давлением проводилось при температуре 150 С и давлении кислорода 2,5 атм. Общее время выщелачивания составило 1 час. Контролю подлежали параметры текущая температура,давление,скорость вращения мешалки, содержание , , свободной и связанной 24, окислительно-восстановительный потенциал. Результаты опытов по выщелачиванию представлены в нижеследующей таблице 4. Таблица 4 Макс. крупность зерен руды после измельчения, мм 0,05 0,10 0,15 0,20 0,30 1,00-4,00 Извлечение,ванадий сумма РЗМ 87,8 89,2 90,3 91,5 82,0 Расход эл. энергии на подготовку руды, кВт ч/т 1,0-2,0 1,0-2,0 1,0-2,0 1,0-2,0 1,0-2,0 2,8-4,2 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ рудоподготовки полиметаллических руд для выщелачивания, включающий дробление,измельчение и классификацию, отличающийся тем,что измельчение сырья, содержащего органическое вещество,цветные,редкие,редкоземельные металлы и металлы платиновой группы, проводят до максимальной крупности зерен на выходе 0,2 - 0,1 мм,классификацию ведут в сифонном гидроциклоне с разделением на песковую фракцию,содержащую до 75 органического вещества и оксида алюминия не более 2,5, и шламовую часть,которую после извлечения глинозема с остатками органического вещества направляют на кислотное выщелачивание совместно с песковой фракцией.