КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД Российский патент 1995 года по МПК C22B7/00 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к доизвлечению свинца, цинка, меди и серы из хвостов обогащения полиметаллической руды.

Известен способ флотационной переработки хвостов цинковой флотации с получением пиритного концентрата, содержащего 42,43% серы. Однако сумма сульфидов меди, свинца и цинка в нем составляет 1,5-2% поэтому такой концентрат без дополнительной доводки не находит сбыта (Повышение извлечения металлов и улучшение комплексности использования полиметаллических руд на обогатительных фабриках Алтая, М. МЦМ СССР, 1973, с.23). Так как флотационные приемы доводки концентрата себя не оправдывают, встает необходимость в гидрометаллургической обработке.

Предложен способ извлечения драгоценных и других металлов из руд и аналогичных материалов с очень низким содержанием металлов, согласно которому измельченную руду выщелачивают при температуре 20-110^оС раствором хлорида магния и/или хлоридов щелочных металлов, содержащим 50-350 г хлорида натрия, и азотной кислоты концентрацией 3-50 мас. (заявка Франции N 2315543, кл. C 22 B 3/00, 1977).

Однако этот способ имеет следующие недостатки:
значителен расход реагентов (хлорида натрия и азотной кислоты);
высокая кислотность приводит к появлению в растворе кремневой кислоты, что резко ухудшает отстой и фильтрацию;
выщелачивающий раствор даже при минимальном содержании азотной кислоты обладает сильным корродирующим действием на конструкционные материалы оборудования, сводящим к минимуму его износостойкость.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является комбинированный способ переработки хвостов обогащения путем доизвлечения из них цветных металлов флотацией (извлечение свинца и цинка из хвостов обогащения руд в концентрат 42,42 и 46,77% соответственно); выщелачивания при 20^оС из концентрата свинца и цинка растворами соляной кислоты, хлорного железа или содержащими оба эти компонента (содержание свинца и цинка в отвальных хвостах соответственно 0,69-1,02% и 0,75-1,37%); осаждение свинца сероводородом в виде сульфида.

Степень осаждения составила 98,1% содержание свинца в осадке 70,5% удовлетворяет требованиям металлургической промышленности. Способ позволяет снизить до 15% потери свинца с отвальными хвостами.

Недостатками способа являются:
низкие показатели извлечения свинца и цинка и высокое их содержание в отвальных хвостах;
необходимость в дополнительной обработке отвального кека с целью получения отвального по цветным металлам продукта.

Задача изобретения разработать способ переработки хвостов обогащения полиметаллических руд, который позволил бы повысить извлечение цветных металлов и серы.

Это достигается тем, что в известном комбинированном способе переработки хвостов обогащения полиметаллических руд, включающем их флотацию, хлоридное выщелачивание, осаждение металлов из раствора с последующим их разделением в селективные продукты, согласно изобретению хлоридное выщелачивание осуществляют перед флотацией подкисленным раствором, содержащим 100-300 г/л хлорида натрия, до конечного значения рН 1,5-2,5, а кек выщелачивания флотируют с получением пиритного концентрата и отвальных хвостов.

Основу выщелачивающего раствора составляет хлорид натрия, причем понижение концентрации менее 100 г/л ведет к заметному снижению извлечения цинка, меди и особенно свинца. Верхний концентрационный предел 300 г/л соответствует растворимости хлористого натрия.

Растворимость окисленных минералов интенсифицируется в кислой среде. Наиболее приемлем вариант кислоты, не обладающей окислительными свойствами, резко влияющими на износостойкость оборудования, поэтому для подкисления выбрали серную или соляную кислоты как наиболее доступные и дешевые.

Кислота вводится с таким расчетом, чтобы по окончании процесса в пульпе достигалось значение рН 1,5-2,5. При рН больше 2,5 происходит резкое снижение извлечения цинка и меди в раствор из-за их соосаждения с начинающим гидратировать железом. Снижение рН меньше 1,5 себя не оправдывает как по техническим соображениям (плохая фильтрация из-за перехода кремневой кислоты в раствор; повышение степени извлечения свинца, цинка и меди незначительно), так и по экономическим (увеличение расхода кислоты); снижение потерь серы с отвальными хвостами извлечением ее в пиритный флотоконцентрат, что становится возможным посредством осуществления перед флотацией хлоридного выщелачивания.

В результате предварительного выщелачивания в раствор переводится значительная часть металлов, а в кеке остается активированный гидрометаллургической обработкой пирит, который легко переводится в кондиционный пиритный концентрат флотацией с одним только вспенивателем; получение из отвальных хвостов практически пустой породы, почти не содержащей металлов и серы, не представляющей экологической опасности и пригодной как для производства стройматериалов, так и для закладки; регенерацию выщелачивающего раствора и многократное его использование, что обеспечивает работу схемы в замкнутом цикле, сводит к минимуму расход реагентов и затраты на них на стадиях выщелачивания и селекции свинца и опасность от вредных сбросов.

Способ осуществляется следующим образом.

Хвосты обогащения полиметаллических руд, содержащие, мас. свинец 0,13-0,20; цинк 0,60-0,84; медь 0,13-0,18; железо 11,0-25,0; сера общая 12-27, подвергают хлоридному выщелачиванию подкисленным раствором, содержащим 100-300 г/л хлорида натрия, до рН 1,5-2,5. Подкисление выщелачивающего раствора осуществляют серной (или соляной) кислотой исходя из данных о нейтрализующей способности хвостов так, чтобы в конце процесса значение рН пульпы составляло 1,5-2,5. Выбор соотношения Ж:T 2-5:1 диктуется возможностями задалживаемого на выщелачивание оборудования. От типа оборудования зависит продолжительность процесса: в агитаторе 1-5 ч, во флотомашине с более интенсивным перемешиванием 0,5-1 ч. Процесс проходит достаточно эффективно в обычных условиях при комнатной температуре.

В результате выщелачивания получают раствор, в который извлекаются свинец, цинк, медь и кек, содержащий железо, серу, пустую породу.

Так в результате гидрометаллургической предварительной обработки в раствор переходит значительная часть металлов, сера остается в кеке и входит в активированный пирит, который после доизмельчения извлекают флотацией со вспенивателем (бутиловым аэрофлотом). Получается кондиционный пиритный концентрат и отвальные хвосты, не представляющие экологической опасности, которые могут быть использованы в производстве стройматериалов и для закладки.

Из раствора от выщелачивания (после 3-4-х оборотов с накоплением металлов известными способами, например, с использованием известкового молока, осаждают в коллективный продукт гидроксиды свинца, цинка и меди при рН 7,5-8.

Одновременно регенерируется выщелачивающий раствор хлорида натрия. Концентрация практически не меняется, поэтому после фильтрации его направляют в оборот в голову схемы на выщелачивание и последующие операции по селекции свинца. Гидратный кек перерабатывают с использованием известных приемов, например, обработкой серной кислотой при рН 1,8-2,5 с переводом в раствор меди и цинка. После фильтрации кек, содержащий свинец и кальций, выщелачивают горячим (70-80^оС) раствором хлорида натрия с концентрацией 250-300 г/л.

Кальцийсодержащий осадок отфильтровывают и направляют в отвал, а из раствора, содержащего свинец в виде хлорида, с добавлением сернистого натрия осаждают сульфид свинца, соответствующий кондиционному свинцовому концентрату.

Из фильтрата от растворения гидратного кека цементируют медь на железной стружке и получают медный концентрат. Из оставшегося цинкового раствора осаждают примеси добавлением известкового молока при рН 4,5-5 с продувкой воздухом. После отделения осадка раствор сульфата цинка переводят в печах КС в сухой цинковый купорос. Раствор можно использовать для получения электролитического цинка.

Возможны другие известные способы переработки гидратного кека с разделением свинца, цинка и меди на селективные продукты.

Способ применим для лежалых и текущих хвостов обогащения полиметаллической руды и проверен в лабораторном и укрупненно-лабораторном масштабах.

П р и м е р 1. Проводили переработку текущих хвостов обогащения полиметаллической руды, содержащей, мас. цинк 0,74; медь 0,17; свинец 0,15; железо 11,6; сера 12,8, при разных конечных значениях рН (расходе кислоты).

400 г хвостов выщелачивали во флотомашине 30 мин с продувкой воздуха раствором 200 г/л хлористого натрия при комнатной температуре Ж:T 3:1 и фильтровали. Кек и фильтрат подвергали анализу. Полученные результаты приведены в табл.1.

Из табл.1 видно, что оптимальными значениями рН, при высоком извлечении цветных металлов и расходе небольшого количества кислоты, является область от 1,5 до 2,5.

П р и м е р 2. Проводили выщелачивание хвостов того же состава (400 г) по предлагаемому способу при рН 2,1 во флотомашине при разной концентрации хлорида натрия и продолжительности 30 мин. Расход серной кислоты составил 26 г/кг хвостов.

Полученные результаты приведены в табл.2.

Данные таблицы говорят о том, что выщелачивание целесообразно проводить при концентрации хлорида натрия 100-300 г/л в течение 0,5 ч. В этом случае достигается достаточно высокое извлечение металлов в раствор, мас. свинец 68,3-74,3; цинк 58,7-62,1; медь 38,2-48,0.

П р и м е р 3. Проводили переработку по предлагаемому способу лежалых хвостов (состав приведен в табл.3) выщелачиванием при Ж:T 3:1 в растворе, содержащем 200 г/л хлорида натрия, и конечном значении рН 1,9 в течение 30 мин во флотомашине. Необходимая кислотность создавалась серной кислотой. После фильтрации пульпы еще 3 раза пускали в оборот выщелачивающий раствор для накопления металлов, а затем осаждали из него известковым молоком гидроксиды, которые обрабатывали серной кислотой для растворения меди и цинка, пульпу фильтровали. Медь цементировали на железной стружке, из фильтрата затем осаждали железо в виде гидроксидов добавлением карбоната кальция, а раствор сульфата цинка выпаривали с получением цинкового купороса. Свинец из свинцово-кальциевого кека извлекали горячим раствором хлорида натрия и осаждали в виде сульфида добавлением сульфида натрия. Фильтрат от растворения гидратного кека направляли в оборот на выщелачивание хвостов свинцово-кальциевого кека. Остаток от выщелачивания хвостов подвергали доизмельчению и флотации с бутиловым аэрофлотом. Так как все сульфидные минералы после гидрометаллургической обработки заметно активируются, то на флотации других реагентов не требуется.

В пиритный концентрат извлечена сера на 89,7%
Полученные результаты при 12-кратном обороте выщелачивающего раствора приведены в табл.3.

Как видно из полученных результатов, переработка хвостов по предлагаемому способу дает возможность перевести свинец, цинк, медь и серу в товарные продукты и получить обедненные металлами хвосты, которые можно использовать в производстве строительных материалов.

П р и м е р 4. Проводили переработку этих же хвостов по прототипу. 1500 г хвостов доизмельчали до 98% класса 0,044 мм, сульфидировали и подвергали флотации с получением сульфидного и пиритного концентратов и отвальных хвостов. Сульфидный концентрат затем выщелачивали солянокислым раствором хлорного железа при температуре 80^оС в течение 3 ч. Расход железа составил 200% от теоретически необходимого на окисление сульфидов цветных металлов. Металлы из раствора осаждали известковым молоком, а гидратный кек перерабатывали аналогично примеру 3.

Полученные результаты сведены в табл.4.

Использование: в цветной металлургии для переработки хвостов. Сущность: переработку хвостов обогащения полиметаллических руд осуществляют путем хлоридного выщелачивания подкисленным раствором, содержащим 100-300 г/л хлорида натрия, до конечного значения РН 1,5-2,5, а полученный от выщелачивания кек флотируют с получением пиритного концентрата и отвальных хвостов, из раствора от выщелачивания осаждают в коллективный продукт гидроксиды металлов, после чего металлы разделяют с получением селективных продуктов. 5 табл.

КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД, включающий флотацию, хлоридное выщелачивание, осаждение металлов из раствора с последующим их разделением в селективные продукты, отличающийся тем, что хлоридное выщелачивание осуществляют перед флотацией подкисленным раствором, содержащим 100-300 г/л хлорида натрия, до конечного значения рН 1,5-2,5, а кек выщелачивания флотируют с получением пиритного концентрата и отвальных хвостов.