Способ комплексной переработки черновых сульфидных концентратов

(51) 01 3/12 (2006.01) 22 1/06 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ а также обеспечение комплексности переработки сырья. Достигаемый технический результат состоит в повышении экономической эффективности переработки забалансовых сульфидных руд,достигается при осуществлении отличных от прототипа последовательных операций- при подготовке к обжигу проводят шихтование чернового концентрата с хлорирующим агентом- грануляция шихты ведется насыщенным раствором хлорида натрия- хлорирующий обжиг полученных гранул проводят при температуре 450 - 700 С- выщелачивание огарка ведется 10-ным раствором соляной кислоты- медь и серебро из солянокислого раствора извлекают коллективной сорбцией рафинат подвергают нейтрализации гидроксидом натрия до рН 7-8, при этом железо и другие примеси выпадают в осадок с одновременной регенерацией .- осадок гидроксидов железа перерабатывают с получением товарной продукции - железного купороса.(72) Юн Александр Борисович Захарьян Семен Владимирович Каримова Люция Монировна Чен Владимир Алексеевич Терентьева Ирина Владимировна(56) Цветные металлы. 2010, 1.с.33-36. Вариант переработки сульфидного медного концентрата комбинированным способом/ Медведев А.С., Со Ту,Гостеева Н.В., Птицын .(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЧЕРНОВЫХ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ(57) Изобретение относится к области металлургии,в частности, к гидрометаллургическим способам переработки бедных забалансовых полиметаллических,сульфидных медных,никелевых,свинцово-цинковых,золотомышьяковых руд. Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения меди, серебра в раствор при переработке сульфидного концентрата, 29515 Изобретение относится к области металлургии, в частности, к гидрометаллургическим способам переработки бедных забалансовых полиметаллических,сульфидных медных,никелевых,свинцово-цинковых,золотомышьяковых руд и концентратов. Известен способ удаления мышьяка из арсенопиритных концентратов в виде сульфидов путем обжига при 600 - 800 С в присутствии оксида трехвалентного железа А.с. СССР 1417483, 1985. Полученный окисленный огарок направляют на гидрометаллургическую или пирометаллургическую переработку известными методами. Оксид трехвалентного железа является более эффективным реагентом по отношению огарку-аналогу, богаче по кислороду. Недостатком данного способа является- требуется слишком большой расход реагента,приводящий к неоправданному повышению материального потока, снижению концентрации благородных (ценных) металлов в огарке, и, как следствие, к увеличению энергоемкости процесса.- ограниченность применения, т.е. метод,предложен только для удаления мышьяка из концентрата и не применим для обогащения исходной золото-мышьяковой руды. Известен способ извлечения молибдена из сульфидного медно-молибденового концентрата,включающий операцию шихтования концентрата с измельченным доломитом в количестве от 30 до 90 от массы концентрата и обжигом гранулированной шихты в печи шахтного типа при температуре 550 - 750 С. Инновационный патент РК 21003, опуб. 16.03.09. Из огарка в раствор молибден извлекают водой. При этом медь полностью остается в кеке. К недостаткам, по сравнению с предлагаемым изобретением, относятся- увеличение материального потока, связанное с добавлением в шихту доломита и сложность способа,ввиду необходимости измельчения доломита и шихтования- отсутствие способа извлечения меди из кека или необходимость вторичного выщелачивания для извлечения меди в раствор кислотой- отсутствие способа извлечения меди и молибдена в конечные товарные продукты или неэффективность применения к ним известных способов - выпарка молибденового раствора с кристаллизацией молибдатов и загрязненного примесями раствора меди - электролиз, что связано с образованием смеси молибдатов и грязной катодной меди, требующей повторного электролиза для рафинирования. Известен способ комплексной переработки бедных забалансовых сульфидных руд и концентратов, включающий стадии обогащение,обжиг, выщелачивание и нейтрализация раствора. Операцию обжига проводили в печи шахтного типа при температуре, 550-750 С. Инновационный патент РК 25311, Бюл. 12 от 20.12.2011. Гранулы чернового концентрата подвергают окислительно-сульфатизирующему обжигу, а из сернокислого раствора после выщелачивания огарка 2 вначале осаждают железо и серебро гидроксидом меди до 5-6, после чего кек обрабатывают слабым раствором аммиака, и полученный аммиачный раствор серебра выпаривают, далее раствор сульфата меди направляют на электролиз. К недостаткам данного метода относятся- низкое извлечение серебра в раствор нецелесообразность(нерентабельность) применения метода для чернового концентрата,содержащего значительное количество карбонатов щелочных и щелочно-земельных металлов, из-за большой безвозвратной потери кислоты. Прототипом к предлагаемому способу является способ, включающий последовательные операции окислительный обжиг концентрата в присутствии хлорида натрия или калия в интервале температуры 450-700 С, выщелачивание раствором серной кислоты 40 г/л, нейтрализация пульпы гидроксидом натрия, и повторное выщелачивание кека 150 г/л раствором серной кислоты с последующей нейтрализацией раствором щелочи, в результате которых получают в осадке гидроксид железа, а в растворе сульфат меди. Цветные металлы. 2010,1. с.33-36. Вариант переработки сульфидного медного концентрата комбинированным способом/ Медведев А.С., Со Ту, Гостеева Н.В., Птицын А.М Основными недостатками способа являются- низкое извлечение меди в раствор- отсутствие сведений об извлечении серебра,которое часто является спутником меди- образование смеси хлоридных и сульфатных солей в растворе, что осложняет регенерацию хлоридного реагента и кислоты, подаваемых на выщелачивание. Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения меди и серебра в раствор при переработке сульфидного чернового медного концентрата, а также обеспечение регенерации реагентов - хлорида натрия. Достигаемый технический результат состоит в повышении экономической и экологической эффективности переработки забалансовых сульфидных руд. Технический результат достигается при осуществлении отличных от прототипа последовательных операций- шихтование чернового концентрата с хлорирующим агентом (хлоридом натрия)- грануляция шихты насыщенным раствором хлорида натрия- хлорирующий обжиг полученных гранул при температуре 450 - 700 С- коллективная сорбция меди и серебра из продуктивного раствора- нейтрализация рафината гидроксидом натрия до рН 7-8, при этом железо и другие примеси выпадают в осадок с одновременной регенерацией- переработка осадка гидроксидов железа с получением товарной продукции - железного купороса.(новизной) является последовательность выполнения технологических операций, условие обжига с хлоридом натрия, последовательность выделения меди, серебра и железа из раствора и регенерация реагентов. Пример конкретного осуществления изобретения Для обжига использовали черновой медносульфидный концентрат (таблица 1). Таблица 1 Содержания основных компонентов в черновом концентрате Концентрат подвергался окатыванию на лабораторном грануляторе с подачей связующего разбрызгиванием. В качестве связующего использовали раствор хлорида натрия 3. Фракция гранул размером 5-10 мм отсеивалась на ситах. Максимальная относительная убыль массы гранул (105), диаметром 5-10 мм в процессе их сушки при 105 С, которую проводили до прекращения изменения массы гранул, составляет 9,79. Насыпная масса влажных гранул составила 1,135 г/см 3. Обжиг проводился в трубчатой шахтной электропечи. Контроль температуры проводили с помощью хромель-алюмелевой термопары. Выщелачивание огарка проводилось при перемешивании механической мешалкой в растворе соляной кислоты 10 при ЖТ 41, температуре 80 С. Хлорирующий обжиг идет по реакциям 2 т 2 т 2 СС 1 ж 2 т т 2 т 22 2 т 2 т - 2 т 2 т Образующийся при хлорировании сульфид натрия окисляется кислородом воздуха до сульфата с выделением тепла в результате экзотермической реакции 2 т 22 г 24 т. Таким образом,суммарные реакции,протекающие в процессе хлорирующего обжига 2 т 2 т 22 г 2 ССж 24 т т 2 т 22 г 224 2 т 2 т 22 г 2 т 24 т Изучено влияние расхода хлорида натрия при шихтовании в интервале 10-40 от массы концентрата и температуры обжига с последующим выщелачиванием. Полученные результаты экспериментов представлены в таблицах 1,2. Таблица 1 Влияние расходана извлечение меди и серебра в раствор Расход ,от массы концентрата 10 15 20 30 40 Влияние температуры обжига при расходе 25 от массы концентрата Достаточно высокие результаты достигаются,начиная с 450 С. Изучено влияние продолжительности обжига при расходе -25 от массы концентрата и температуре обжига 450 С на извлечение меди и серебра в раствор (таблица 3). Таблица 3 Влияние продолжительности обжига Время обжига, мин 30 45 60 120 В таблице 3 достаточной продолжительностью является 60 мин. В результате лабораторных испытаний процесса хлорирующего обжига был определен оптимальный расход хлорида натрия при шихтовании - 25 от массы концентрата, обеспечивающий дальнейшее извлечение меди в раствор на 98. Для снижения расхода хлорида натрия на шихтование и оптимизации процесса обжига, были проведены исследования по гранулированию шихты насыщенным раствором хлорида натрия, благодаря чему снижается общий расход хлорирующего агента нагревание материала при обжиге, увеличивается производительность обжиговой печи в пересчете на массу меди, при этом качество гранул по размерам,прочности и влажности не ухудшается. Изучено влияние расхода хлорида натрия(галита) при шихтовании в интервале 0-15 от массы концентрата при грануляции насыщенным раствором хлорида натрия, температуре обжига 500 С с последующим выщелачиванием раствором соляной кислоты 10, при ЖТ 41 и температуре 80 С. Полученные результаты экспериментов представлены в таблице 4. Таблица 4 Влияние расхода хлорида натрия при шихтовании на извлечение меди и серебра в раствор Расходв шихте Введениечерез раствор при грануляции в количестве 3 позволяет снизить расходна шихтование до 10, при этом суммарный расход- 13 соответствует теоретическому и дает те же результаты по высокому извлечению меди в раствор - на 98, а так же увеличивается статическая прочность гранул. Выщелачивание огарка необходимо проводить при концентрации соляной кислоты 10, при этом достигается извлечение меди в раствор на уровне 97-98, серебра - 97-98. Химический состав продуктивного раствора,направляемого на сорбционную переработку,представлен в таблице 5. Таблица 5 Химический состав продуктивного раствора, г/л Ввиду того, что ценные компоненты, такие как медь и серебро, в продуктивном растворе находятся в анионной форме в виде комплексных хлоранионов, исследования по извлечению меди и серебра проводились методами сорбции на синтетических ионообменных смолах 220 пористой структуры производства концерна(Германия). Установлено, что данная смола, несмотря на то,что является катионитом, способна разрушать хлоркомплексы меди и серебра и селективно сорбировать их из солянокислого раствора. При этом показатели емкости смолы по вышеуказанным металлам достаточно высоки. На рисунке 1 представлена динамическая кривая сорбции меди из продуктивного раствора на смоле 220. На рисунке 2 представлена динамическая кривая сорбции серебра из продуктивного раствора на смоле 220 совместно с сорбцией меди. Как видно из представленных кривых наиболее активно происходит сорбция меди. Причем емкость ионита до проскока составляет 27,3 г меди на литр смолы (2,2 уд. объемов раствора), тогда как полная емкость смолы по меди (исходя из фиг.1) при сорбции из указанного выше продуктивного раствора составляет 40 г меди на литр смолы (3,2 уд. объема раствора). Сорбция серебра происходит по остаточному принципу, что связано с более высокой концентрацией меди в растворе по сравнению с серебром и более высокой селективностью смолы к иону меди, но, несмотря на это сорбционная кривая серебра практически полностью повторяет кривую сорбции меди. Использование второй колонны с ионообменной смолой,установленной последовательно после первой, позволит наиболее полно извлечь серебро из растворов выщелачивания. Десорбция меди и серебра с насыщенного катионита 220 производилась 7-ым водным раствором аммиака. Полнота десорбции составила 99,0-99,5. Для полной десорбции достаточно пропустить 1,5 удельных объема десорбирующего раствора. Содержание меди в элюате составило 26,6 г/л. Полная емкость ионита составила 39,9 г меди на литр ионита, что совпадает с расчетной полной емкостью,полученной на основании анализа кривой сорбции. Отработанные растворы после извлечения целевых компонентов подвергаются нейтрализации гидроксидом натрия до 6 в агитаторах по следующей реакции 2 НСН 2,при этом образуется вода, а свободный ион хлора остается в растворе в виде хлорида натрия. Полученный раствор подвергается дальнейшей обработке гидроксидом натрия до 8 по следующей реакции,при этом гидроксиды железа выпадают в осадок,а хлор ион остается в растворе в виде хлорида натрия. Далее осажденные гидроксиды отфильтровываются и промываются для дальнейшей переработки. Осветленный раствор упаривается (в выпарных аппаратах, либо в прудах-испарителях) до насыщенного состояния и направляется на грануляцию моношихты. Гидроксиды железа растворяются в серной кислоте по следующим реакциям(ОН)22442 Н 2 2 (ОН)33242(4)36 Н 2 Сернокислый раствор закачивается в прудки, где при помощи железного лома 3 восстанавливается до 2 и нейтрализуется свободная серная кислота до рН 7, при этом примеси (А и др.) гидролизуются до гидроксидов или основных солей и выпадают в осадок. 2(4)3034. Осадок нерастворимых в воде соединений металлов-примесей отфильтровывают и сбрасывают в хвостохранилище. Раствор сульфата железаупаривают в выпарных установках и кристаллизуют в виде железного купороса. Кристаллы железного купороса промывают и сушат при атмосферных условиях или температуре не более 50 С во избежание окисления железакислородом воздуха. Маточный раствор после кристаллизации возвращают на стадию фильтрации. Конденсат после упаривания раствора железного купороса используют в качестве промывной воды на стадиях промывки сорбента, либо в качестве оборотной воды на операциях обогащения., вакуум Отличительными признаками изобретения являются- шихтование чернового концентрата с хлорирующим агентом (хлоридом натрия)- грануляция шихты насыщенным раствором хлорида натрия- хлорирующий обжиг гранул при температуре 450 - 700 С в присутствии галита- выщелачивание огарка 10 раствором соляной кислоты переработка продуктивного раствора коллективной сорбцией меди и серебра- очистка сбросных растворов осаждением гидроксида железа с регенерацией . Преимуществом предлагаемого способа переработки забалансовых сульфидных медных руд от известных является более высокое извлечение меди и других металлов, в. т.ч. серебра в раствор за одну операцию. Растворы выщелачивания подвергаются сорбционной переработке для извлечения меди и серебра. При сорбционной переработке растворов достигается извлечение катионов меди в сорбент до 99,5-99,8. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ комплексной переработки черновых сульфидных концентратов, включающий стадии шихтования, грануляции, хлорирующего обжига концентрата при температуре 450-700 С,выщелачивание раствором соляной кислоты и переработку раствора коллективной сорбцией,отличающийся тем, что грануляцию ведут насыщенным раствором хлорида натрия с предварительным шихтованием концентрата с хлоридом натрия, хлорирующий обжиг гранул проводят при температуре 450-700 С, огарок выщелачивают 10-ным раствором соляной кислоты, переработку продуктивного раствора проводят коллективной сорбцией меди и серебра,очистка сбросных растворов проводят осаждением гидроксида железа с регенерацией , с переработкой осадка гидроксидов железа с получением товарной продукции - железного купороса.