СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ Российский патент 2003 года по МПК C22B3/04 

Изобретение относится к гидрометаллургии, конкретно к способам извлечения полезных компонентов с использованием непрерывного автоклавного окислительного выщелачивания металлов.

Известен способ извлечения полезных компонентов выщелачиванием, включающий подготовку их путем дробления, образование исходной пульпы, ее последующее направление на непрерывное автоклавное окислительное выщелачивание при повышенном давлении сжатого воздуха, осаждение полезного компонента из окисленной пульпы (В.Ф. Борбат, А.Б. Воронов, "Автоклавная технология переработки никель-пирротиновых концентратов", М.: Металлургия, 1980 г., с. 64).

Недостатком известного способа извлечения полезных компонентов выщелачиванием являются недостаточная эффективность извлечения полезных компонентов, так как не вся масса исходной пульпы в процессе выщелачивания успевает взаимодействовать с поступающим в автоклав кислородом, поэтому массообменные процессы протекают с недостаточной интенсивностью. Это приводит к потерям части полезных компонентов при осаждении.

Известен способ переработки сульфидных материалов, содержащих медь и железо, включающий после подготовки материалов образование пульпы, автоклавное выщелачивание, которое проводят водой в две стадии, при этом первую стадию ведут при повышенном давлении кислорода, а вторую - без него, последующее осаждение полезного компонента из окисленной пульпы (SU, авторское свидетельство 722971, С 22 В 3/00, 1980).

Этот способ позволяет повысить эффективность извлечения полезных компонентов, но при этом возрастает расход пара, который используется на нагрев выщелачиваемой водной пульпы на второй стадии до 200-240^o, усиливается агрессивность среды в автоклавах. Кроме этого, высокая температура изменяет состав выщелачиваемой водной пульпы вследствие различного характера протекающих побочных процессов, вызывающих нарушение теплового баланса выщелачивания и затрудняющих диффузионные процессы. Такой способ не предусматривает непрерывность процесса выщелачивания, а это снижает его производительность.

Известен способ извлечения полезных компонентов выщелачиванием, являющийся наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению, включающий подготовку рудного материала путем дробления, образование исходной пульпы, непрерывное автоклавное выщелачивание пульпы при повышенном давлении воздуха при ее объемном принудительном перемещении, осаждение полезных компонентов (RU, патент 2095438, С 22 В 3/00, 1997 г.).

Указанный способ позволяет эффективно извлекать полезные компоненты. Но для осуществления объемного принудительного вытеснения и замещения пульпы растворителем в процессе автоклавного выщелачивания и других операций, предусмотренных данным способом, используется достаточно сложная система гидротранспортирования пульпы. При этом пульпа должна быть приготовлена из рудного материала тонкого измельчения, а это может привести к загустеванию пульпы в автоклаве и в процессе продвижения пульпы по системе гидротранспортирования при объемном принудительном вытеснении и замещении псевдоожиженного твердого материала растворителем из одного загузочно-обменного аппарата в другой. В результате этого возможно образование засоров в критических сечениях трубопроводов, что может привести к остановке процесса извлечения полезных компонентов. Поэтому при использовании такого способа необходимы систематические остановки процесса для чистки системы гидротранспортирования пульпы. А это приводит к нарушению непрерывности процесса извлечения полезных компонентов и снижению производительности процесса переработки руд и концентратов, повышению потери полезных компонентов, увеличению эксплуатационных затрат.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности, производительности и снижение эксплуатационных затрат за счет обеспечения непрерывности извлечения полезных компонентов из руд и концентратов.

Указанная задача решается следующим образом.

В способе извлечения полезных компонентов выщелачиванием, включающем подготовку рудного материала путем дробления, непрерывное образование исходной пульпы, выщелачивание пульпы в автоклаве при повышенном давлении кислорода и объемном принудительном перемещении пульпы и осаждение полезных компонентов, авторы предлагают образование исходной пульпы вести путем непрерывного направления под давлением, большим, чем давление в автоклаве, воды, насыщенной кислородом, на поступающий подготовленный рудный материал.

При этом предлагается воду направлять на непрерывно поступающий подготовленный рудный материал в направлении продвижения пульпы на выщелачивание в автоклаве.

Авторами предлагается воду подавать под давлением, в 1,5-2 раза большим давления в автоклаве.

Предложенный способ позволяет уже при непрерывном образовании пульпы в момент встречи предварительно подготовленной воды, насыщенной кислородом, с подготовленным рудным материалом производить его начальное вскрытие. При этом от ударного воздействия подготовленной воды происходит дополнительное увеличение степени измельчения рудного материала, его поверхность активизируется, повышается скорость процесса перевода полезных компонентов в растворимую фазу. При образовании и продвижении пульпы с давлением, большим, чем давление автоклавного выщелачивания, возникают различные по направлению силы взаимодействия твердых частей пульпы, которые вызывают интенсивное истирание поверхностных пленок. В результате активизируется выход полезных компонентов в раствор и исключается загустевание пульпы при ее объемном перемещении. Следовательно, не происходит засоров в системах перемещения пульпы в процессе извлечения полезных компонентов из руды и концентратов. А это позволяет вести процесс извлечения полезных компонентов без остановок технологического цикла для очистки и ремонта оборудования. В результате увеличиваются производительность и выход полезных компонентов, значительно снижаются эксплуатационные затраты.

При проведении поиска по патентной и научно-технической литературе не было обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков, обеспечивающих эффективность предлагаемого решения, которая явным образом не следует из уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На чертеже представлена предлагаемая схема полупромышленной установки для извлечения полезных компонентов выщелачиванием.

1 - устройство подачи подготовленной воды, насыщенной кислородом и подачи подготовленного рудного материала,
2 - камера образования пульпы,
3 - исходная пульпа,
4 - автоклав непрерывного действия для окислительного выщелачивания металлов,
5 - форсунки подачи газообразного окислителя,
6 - устройство отвода раствора с полезными компонентами,
7 - фильтр,
8 - устройство выхода отработанной пульпы.

Предложенный способ извлечения полезных компонентов выщелачиванием поясняется следующим примером.

Халькопиритовый концентрат, содержащий меди 13,5%, цинка 0,5%, железа 36,5%, серы 39%, SiO₂ 2,7%, Аl₂О₃ 3,4%, CaO 0,5%, дробили до образования твердых частей размером 100 мкм. Проводили подготовку воды путем насыщения ее кислородом, создавая давление в потоке воды 24 атм. Подготовленную таким образом воду насосом непрерывно подавали в камеру образования пульпы 2 через устройство 1, одновременно через него непрерывно подавали подготовленный рудный материал (концентрат). Образованная пульпа, объемно перемещаясь по камере 3, направляется к автоклаву 4 непрерывного действия для окислительного выщелачивания металлов, в котором под воздействием газообразного окислителя кислорода создается давление 16 атм и поддерживается необходимая температура 100-102^oС. Полезные компоненты переходят в раствор и отводятся через фильтр 7 и устройство отвода раствора с полезными компонентами 6. В раствор с полезными компонентами перешло меди - 99,5%, цинка - 75,2%. Отработанная пульпа выходит через устройство 8 и направляется в сборник для дальнейшей переработки (не показан). Осаждение полезных компонентов из раствора, включающее сгущение, фильтрацию, промывку, осаждение меди и цинка, проводили известными способами с использованием известного оборудования.

Таким образом, предлагаемый способ извлечения полезных компонентов выщелачиванием позволяет значительно повысить эффективность их извлечения и производительность всего процесса извлечения полезных компонентов из руд и концентратов, снизить эксплуатационные затраты.

Изобретение относится к гидрометаллургии, к способам извлечения полезных компонентов с использованием непрерывного автоклавного окислительного выщелачивания металлов. В способе, включающем подготовку рудного материала путем дробления, непрерывное образование исходной пульпы, выщелачивание пульпы в автоклаве при повышенном давлении кислорода и объемном принудительном перемещении пульпы и осаждение полезных компонентов, согласно изобретению образование исходной пульпы ведут путем непрерывного направления под давлением, большим, чем давление в автоклаве, воды, насыщенной кислородом, на поступающий подготовленный рудный материал, при этом воду направляют на непрерывно поступающий подготовленный рудный материал в направлении продвижения пульпы на выщелачивание в автоклаве под давлением, в 1,5-2 раза большим давления в автоклаве. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ извлечения полезных компонентов выщелачиванием, включающий подготовку рудного материала путем дробления, непрерывное образование исходной пульпы, выщелачивание пульпы в автоклаве при повышенном давлении кислорода и объемном принудительном перемещении пульпы и осаждение полезных компонентов, отличающийся тем, что образование исходной пульпы ведут путем непрерывного направления под давлением, большим, чем давление в автоклаве, воды, насыщенной кислородом, на поступающий подготовленный рудный материал. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду направляют на непрерывно поступающий подготовленный рудный материал в направлении продвижения пульпы на выщелачивание в автоклаве. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воду подают под давлением, в 1,5-2 раза большим давления в автоклаве.