СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ВЫЩЕЛАЧИВАЮЩИХ ОБОРОТНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1996 года по МПК E21B43/28 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности, к способам регенерации выщелачивающих обоpотных растворов при кучном (КВ) и подземном (ПВ) выщелачивании руд цветных металлов.

При КВ и ПВ руд, содержащих, в частности, медные минералы, и реагентами являются разбавленные растворы серной кислоты, растворенный в них кислород и трехвалентное железо, а также "дикие" тионовые бактерии. Процессы на участках КВ и ПВ протекают в разное время года, то есть как при низких, так и при высоких температурах. Колебания температур от -1 до +30^o С.

Растворы при постоянном обороте через руду обогащаются железом, которое находится преимущественно в двухвалентной форме. Регенерация этих растворов заключается в восстановлении их окислительных свойств: в переводе доли Fe(II) в форму Fe(III) с достижением оптимального соотношения Fe_общ:F(III)= 1,1: 1 и в накоплении Thiobacillus ferrooxidans (железо- и серoокисляющих бактерий) до 10⁵ 10⁸ клеток в 1 см³ в зависимости от степени сульфидоносности обрабатываемой руды.

Окисление Fe(II) до Fe(III) с участием бактерий происходит по реакциям:
(1)
(2)
которые химически протекают чрезвычайно медленно.

Fe(III), полученное при интенсивном бактериально-химическом окислении, частично осаждается, частично остается в растворенной форме, в результате система входит в равновесие, стремясь к вышеуказанному соотношению Fe_общ: Fe(III).

Эти процессы с технологическими скоростями протекают при температурах +10 ^oC +35^o С.

Целью изобретения является стабилизация окислительных свойств выщелачивающих растворов без увеличения энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что способ регенерации выщелачивающих оборотных растворов включает бактериально-химическое окисление Fe(II) бактериями Th. ferrooxidans при температурах +10 ^oC +27^o С с одновременным осаждением избытка солей трехвалентного железа (гидроксиды железа, основные сульфаты и др.) на кусках руды при pН выщелачивающего раствора на уровне 1,8 2,5, а при низких температурах -1 ^oC +7^o С регенерация выщелачивающих оборотных растворов включает химическое растворение солей Fe(III), осажденных на кусках руды, при этом pН выщелачивающих растворов поддерживают на уровне 1,0-1,5.

Механизм процесса описывается наряду с (1) и (2) следующими уравнениями, которые при +10 ^oC +20^o С рН 1,8-2,5 протекают в прямом направлении, а при -1 ^oC +7^o С и рН 1,0-1,5 преимущественно в обратном.

Fe₂(SO₄)₃+6H₂O ⇄ 2Fe(OH)₃+3H₂SO₄ (3)
2Fe₂(SO₄)₃+6H₂O ⇄ Fe₂(SO₄)₃•2Fe(OH)₃+3H₂SO₄ (4)
Решений со сходными признаками в научно-технической литературе и патентной документации не обнаружено, что свидетельствует о "существенности отличий" технического решения.

Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.

В лабораторных условиях исследовали регенерацию оборотных растворов при выщелачивании дробленной руды Коундарского месторождения на пробах массой 200 г.

Оборотные растворы, содержащие двухвалентное железо концентрации до 10-12 г/дм³ и культуру Th. ferrooxidans при pН 1,8-2,5 подавали в две стадии: на первой стадии при температуре +10 ^oC +27^o С (модель летнего периода) в перколяторы с рудой, устанавливаемые в климатической камере типа 3524/П фирмы Фойтран (ГДР) с автоматическим поддержанием заданной температуры.

В течение трех недель, когда шел период адаптации микроорганизмов, образовались осадки гидроксидов, основных солей и т.д. на поверхности кусков руды, особенно в поверхностном слое, вследствие чего в выходящих растворах стабилизировалась концентрация Fe(III) и клеток Th ferrooxidans.

Анализ растворов вели в течение всего эксперимента; на второй стадии в камере снижали температуру. На 4 перколятора продолжали подавать растворы с pН 1,8-2,5, а в 16 перколяторов подавали на выщелачивание растворы с pН 1,0-1,5.

При подкислении раствора за счет растворения Fe(III) из солей, осажденных на кусках руды, раствор имел необходимое 2,0-5,0 г/дм³ количество окислители, а также необходимую плотность клеток бактерий для воспроизводства их при переходе к теплому периоду года.

Так как осаждение солей Fe(III) проходит преимущественно в поверхностном слое столба руды, как показали исследования на действующем отвале участка Коунрадского рудника ПО "Балхашмедь", данный способ регенерации может использоваться без его выноса на специальную кучу (отвал) отработанной руды или пустой породы. Тогда регенерация осуществляется в поверхностном слое руды, подвергаемой выщелачиванию, а регенерированные растворы инфильтруют через всю толщу отвала.

Результаты лабораторных исследований представлены в таблице.

Экономический расчет
На участке кучного выщелачивания Коунрадского рудника ПО "Балхашмедь" за рабочий сезон с апреля по октябрь произведено 2500 т меди в цементационном осадке.

При использовании способа регенерации выщелачивающих оборотных растворов в холодное время года (при температурах -1 ^oC +7^o С) рабочий сезон участка возможно удлинить на два месяца и за счет этого дополнительно получить 800 т меди (при среднемесячной производительности участка 400 т).

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составит 87П х 800 696000 руб.

где 870 руб. цена 1 т меди в цементационном осадке. ТТТ1

Изобретение предназначено для регенерации растворов после выщелачивания. Для этого растворы пропускают через кусковую руду с осажденными на ее поверхности солями железа в виде гидроксидов или основных сульфатов или ярозитов. При этом в теплое время года при температурах обоpотных растворов +10 ^oC +27^o С pН растворов поддерживают на уровне 1,8-2,5. При понижении температуры растворов до -1^oC+7^o С pН растворов поддерживает на уровне 1,0-1,5. 1 табл.

Способ регенерации выщелачивающих оборотных растворов, включающий пропускание растворов через руду с осажденными на ее поверхности солями железа в виде гидроксидов, или основных сульфатов, или ярозитов, отличающийся тем, что, с целью круглогодичной стабилизации окислительных свойств выщелачивающих растворов без увеличения энергозатрат, поддерживают pH выщелачивающих растворов при их регенерации на уровне 1,8 2,5 при температурах растворов 10 27°С, а при снижении температур растворов до -1.+7°С pH растворов поддерживают на уровне 1,0 1,5.