СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ КОМПЛЕКСНЫХ РУД, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ Российский патент 2008 года по МПК C22B11/00 C22B3/18 

Изобретение относится к гидрометаллургическому способу извлечения металлов из комплексного минерального сырья, содержащих различные цветные и благородные металлы, и может быть использовано при переработке бедных и забалансовых руд, а также к переработке техногенного минерального сырья, в том числе отвалов, шлаков и др.

Большинство руд металлов являются комплексными, т.е. содержат несколько полезных металлов и в том числе благородные металлы, например, руды Удоканского месторождения содержат медь и серебро, медно-цинковые руды Узельгинского месторождения содержат золото, также как и руды, перерабатываемые на Гайском ГОК.

Для переработки кучным способом комплексных руд, содержащих благородные металлы, с целью максимального извлечения всех полезных металлов, необходима комбинированная технология.

Известен способ кучного выщелачивания медных руд растворами трехвалентного железа и серной кислоты (SU 829705, С22В 15/08, опубл. 15.05.81). С целью повышения степени извлечения меди, кобальта, серебра, молибдена, сокращения срока выщелачивания и снижения расхода серной кислоты, проводят последовательное выщелачивание окисленного, смешанного и сульфидного отвалов, причем отвал окисленной руды выщелачивают раствором серной кислоты с концентрацией 3-5 г/л и оборотным раствором после выщелачивания сульфидного отвала в количестве 10-60% от объема, затем полученный раствор подкисляют до содержания серной кислоты 5-8 г/л и ведут выщелачивание отвала смешанной руды до содержания в растворе трехвалентного железа 0,6-2,6 г/л и двухвалентной меди 1,5-8,0 г/л, после чего раствор подкисляют до содержания серной кислоты 8-20 г/л и направляют на выщелачивание сульфидного отвала, предварительно насыщенного хлористым аммонием.

Достоинствами способа является экономное расходование серной кислоты на выщелачивание различных типов окисленности руды. Недостатком способа является образование при взаимодействии хлористого аммония в растворе серной кислоты соляной кислоты, оказывающей вредное воздействие на окружающую среду, оборудование и здоровья работающих.

Известен способ кучного выщелачивания золота (RU 2254388, С22В 11/08). Способ включает в себя дробление руды, подготовку руды, укладку кучи на гидроизолированное основание, монтаж системы орошения кучи и подачу раствора цианида при поршневом режиме орошения. Перед подачей в растворе цианида растворяют кислород до его концентрации 33-38 мг/л, а удельный расход кислорода поддерживают на уровне 0,012-0,020 м³ на 1 т руды во всем цикле выщелачивания.

Недостатками способа являются сложность реализации насыщения цианида кислородом и поддержания его концентрации в куче, а также то, что способ не может быть использован для извлечения металлов из комплексного минерального сырья.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ извлечения благородных металлов из огнеупорных сульфидных руд (RU 2113522, С22В 11/00, опубл. 20.06.98). При получении благородных металлов из упорных сульфидных руд сначала отделяют глину и рудную мелочь от измельченной руды для обогащения, получают концентрат сульфидных минералов из отдельных фракций и добавляют концентрат к куче, руду в куче подвергают биохимическому выщелачиванию для окисления сульфата железа в руде, а после выщелачивания подвергают руду гидрометаллургической обработке для извлечения благородных металлов.

Недостатком способа является недостаточное эффективное извлечение металлов из руды.

В изобретении достигается следующий технический результат: повышение эффективности извлечения металлов из руды.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Способ извлечения металлов из комплексных руд, содержащих благородные металлы, заключающийся в кучно выщелачивании путем подачи на руду, сложенную на водонепроницаемом основании в кучу, на первой стадии водного раствора серной кислоты до получения в растворе после выщелачивания концентрации кислоты не менее 1,5 г/дм³, на второй стадии - водного раствора серной кислоты, содержащего ионы трехвалентного железа концентрацией более 3 г/л, железоокисляющие бактерии и микроэлементы, на третьей стадии - подаче воды до нейтрализации вытекающего из кучи раствора, на четвертой стадии - подаче щелочного раствора цианида при рН 10-12, в каждой стадии сбора и отстаивании вытекающих из кучи продуктивных растворов и извлечение из них металлов, возврате растворов на выщелачивание руды в соответствующую стадию.

При этом выщелачиваемая руда может иметь крупность не менее 3 мм, концентрация серной кислоты в растворах, подающихся на выщелачивание в первой и второй стадиях, составляет не менее 1,5 г/дм³.

Кроме того, вторую стадию выщелачивания проводят до прекращения увеличения концентрации металлов в вытекающем из кучи растворе.

Также на второй стадии в качестве микроэлементов используются соли и/или продукты, содержащие калий, азот и фосфор.

При этом на второй стадии выщелачивания используют культуру серуокисляющих бактерий.

Кроме того, на второй стадии выщелачивания в продуктивном растворе перед извлечением металлов и возвратом на выщелачивание осуществляют окисление двухвалентного железа бактериями с аэрацией воздухом.

Также на второй стадии извлечение металлов из продуктивного раствора производится методом жидкостной экстракции - электроэкстракции.

При этом на второй стадии извлечение металлов осуществляют при накоплении металлов в продуктивном растворе концентрацией более 2 г/дм³.

Также на второй стадии извлечение благородных металлов из раствора выщелачивания осуществляют методом сорбции.

Руду для выщелачивания складывают в кучу на водопроницаемое основание, расположенное под уклоном, для сбора всего вытекающего раствора и улучшения условий вытекания его из кучи.

Большинство сульфидных руд металлов содержат в составе минералы железа - кислоторастворимые или растворимые применяемым в изобретении раствором, содержащим ионы трехвалентного железа в серной кислоте. В результате выщелачивания железо из руды переходит в раствор и концентрация его увеличивается, окислительное воздействие повышается.

Первая стадия кучного выщелачивания предназначена для промывки кучи от кислотопоглощающих составляющих руды, в частности кальцитов и окисленных форм минералов, для этого подается раствор серной кислоты. Первая стадия проводится до получения концентрации в вытекающем из кучи растворе не менее 1,5 г/дм³, чтобы не образовался осадок сульфата железа. В этой стадии часть полезных металлов переходит в раствор, и могут быть из него извлечены.

На второй стадии происходит выщелачивание сульфидных минералов цветных металлов - меди, цинка, никеля и др. и одновременно вскрытие благородных металлов, находящихся в сульфидных минералах.

С увеличением концентрации трехвалентного железа скорость выщелачивания сульфидов возрастает, но для эффективного извлечения в раствор металлов из бедного минерального сырья, которое обычно используют для кучного выщелачивания и в котором количество металлов и сульфидных минералов невысоко достаточно применять раствор с концентрацией не менее 3 г/дм³.

Серная кислота является реагентом, участвующим в реакции окисления сульфидов, регенерации железа бактериями. Окислителем сульфидов в данном способе выщелачивания являются ионы трехвалентного железа, которые находятся в растворе серной кислоты. При концентрации серной кислоты менее 1,5 г/дм³ сернокислое окисное железо выпадают в осадок, и окислительное действие прекращается. Это может произойти внутри кучи, когда серная кислота расходуется, поэтому для эффективного разложения сульфидов необходимо подавать раствор для выщелачивания, содержащий такое количество кислоты, чтобы после прохождения через слой кучи концентрация не снижалась ниже 1,5 г/дм³. С этой же целью необходимо поддерживать концентрацию серной кислоты в растворе, подаваемом на выщелачивание, не менее 1,5 г/дм³. Концентрация серной кислоты более 1,5 г/дм³ позволяет обеспечить процесс окисления сульфидов и регенерации железа бактериями и одновременно соответствует значениям, при которых ионы трехвалентного железа находятся в растворе, не выпадают в осадок и окисляют сульфиды.

После воздействия на сульфидные минералы трехвалентное железо переходит в двухвалентную форму и перестает действовать на сульфидные минералы. Окисление двухвалентного железа бактериями частично происходит непосредственно в куче, но условия жизнедеятельности и окислительного действия бактерий в куче часто создаются неблагоприятные, например, недостаточно кислорода, низкая или высокая температура. В результате раствор после выщелачивания содержит двухвалентное железо. Для регенерации окислительных свойств железа, т.е. перехода его в трехвалентное состояние наиболее малозатратным способом является использование железоокисляющих бактерий. Процесс производится в отдельном аппарате, куда поступает собранный раствор, бактерии из культиватора и осуществляется аэрация воздухом.

Кислород, содержащийся в подаваемом на выщелачивание воздухе, необходим для дыхания бактерий и участвует в реакции окисления бактериями ионов двухвалентного железа.

На скорость размножения и активность бактерий влияет наличие необходимых микроэлементов, в основном это калий, азот и фосфор. Эти элементы могут подаваться для бактериального выщелачивания в виде солей, например фосфорнокислого калия, сернокислого аммония, а также в виде минеральных продуктов, в частности являющихся отходами химической и металлургической промышленности.

Для окисления образующейся при окислении сульфидов серы выщелачивание проводят с добавлением культур серуокисляющих бактерий, условия жизнедеятельности которых близки к условиям железоокисляющих бактерий. В результате процесса окисления серы бактериями образуется серная кислота, которая используется при выщелачивании.

Извлечение металлов из продуктивного раствора может производиться различными способами. Однако метод жидкостной экстракции селективным органическим экстрагентом и электроэкстракции позволяет извлекать из растворов нужные металлы и получать товарные продукты высшего качества.

После проведения выщелачивания продуктивные растворы собираются и отстаиваются для дальнейшей экстракции меди.

Оптимальной для извлечения металлов методом жидкостной экстракции-электроэкстракции является концентрация не менее 2 г/дм³. Экстракция из растворов концентрацией металла менее 2 г/дм³ ведет к дополнительному расходу реагентов - органического экстрагента и электроэнергии для электролиза.

Для извлечения благородных металлов из руды проводится выщелачивание цианидами, которое осуществляется в щелочных условиях при рН 10-12 в присутствии кислорода воздуха. С этой целью сначала осуществляются промывка кучи водой до нейтральных значений рН (третья стадия), затем на кучу подается щелочной раствор цианида (четвертая стадия). Кислород, находящийся в воздухе между кусков руды и поступающий в растворенном виде с раствором цианида, достаточен для проведения растворения золота. Цианидное выщелачивание является наиболее распространенным способом растворения благородных металлов, прежде всего золота и серебра.

Конкретные примеры реализации способа.

Пример 1.

При кучном выщелачивании меди из сульфидной медной руды Удоканского месторождения, содержащей 1,0% меди, 0,8 г/т серебра. 50% меди находится в окисленной форме. Выщелачивание включает орошение руды крупностью 10,0 мм, размещенной на водонепроницаемое основание с уклоном 5° в виде кучи осуществляли при температуре 20°С на первой стадии водным раствором серной кислоты, на второй стадии водным раствором серной кислоты при концентрации 2 г/дм³ и сернокислое окисное железо концентрации ионов железа 3 г/дм³, железоокисляющие и серуокисляющие бактерии концентрацией 10⁸ кл/мл, на третьей стадии подача воды и на четвертой стадии - раствора цианида натрия при рН 11,5. Собранный после просачивания через кучу руды раствор на первой стадии возвращался на орошение до накопления в растворе меди 2 г/дм³. После извлечения меди раствор возвращался на орошение до получения концентрации серной кислоты в вытекающем из кучи растворе 2,1 г/дм³, раствор содержал также 3,8 г/л железа.

Далее раствор направляли на бактериальную регенерацию железа с участием железоокисляющих бактерий, доукрепляли раствор серной кислотой до 3 г/л и проводили орошение кучи руды - реализация второй стадии. Раствор неоднократно возвращали на орошение до получения в растворе на выходе из кучи концентрации меди более 1,5 г/л, затем отстаивали и из осветленного раствора извлекали медь с использованием жидкостной экстракции - электроэкстракции. Оставшийся раствор возвращали на выщелачивание. Вторую стадию проводили до периода, когда концентрации меди в растворе перестала увеличиваться и не превышала 0,2 г/л.

Третью стадию способа проводили орошением водой кучи до получения на выходе значения рН 6,5-7,0, затем орошение проводили щелочным растворов цианида натрия. Извлечение меди из руды составило 76%, серебра 69%. Из раствора цианидного выщелачивания серебро извлекали сорбцией.

Пример 2.

Кучное выщелачивание сульфидных медно-цинковых руд крупностью 10,0 мм, содержащих 5,1% цинка и 0,8% меди, золота 1 г/т, размещенных на водонепроницаемое основание осуществляли в следующей последовательности:

- подача водного раствора серной кислоты концентрацией 10 г/дм³;

- окисление в отдельном аппарате двухвалентного железа в растворе после первой стадии выщелачивания железоокисляющими бактериями с аэрацией воздухом и подача на орошение кучи. Раствор на орошение содержал водный раствор серной кислоты концентрацией 10 г/дм³, сернокислое окисное железо концентрацией ионов железа 3,1-5,3 г/дм³ и бактерии;

- подача на кучу воды до получения на выходе значения рН 6,0;

- подача щелочного раствора цианида калия при значении рН 12.

Растворы выщелачивания первой, второй и третей стадии собирали, отстаивали и селективно извлекали цинк и медь жидкостной экстракцией с последующей реэкстракцией и электроэкстракцией. Извлечение составило цинка 82%, меди 64%.

Извлечение золота в раствор цианида составило 75%.

Изобретение относится к гидрометаллургическому способу извлечения металлов из комплексного минерального сырья и может быть использовано при переработке бедных и забалансовых руд, содержащих цветные и благородные металлы. Техническим результатом является повышение комплексности использования сырья, извлечения металлов из руды. Способ извлечения металлов из комплексных руд, содержащих благородные металлы, включает кучное выщелачивание путем подачи на руду, сложенную на водонепроницаемом основании в кучу, на первой стадии водного раствора серной кислоты до получения в растворе после выщелачивания концентрации кислоты не менее 1,5 г/дм³, на второй стадии подачей водного раствора серной кислоты, содержащего ионы трехвалентного железа концентрацией более 3 г/л, железоокисляющие бактерии и микроэлементы. На третьей стадии выщелачивания подают воду до нейтрализации вытекающего из кучи раствора, на четвертой стадии - щелочной раствор цианида при рН 10-12. На каждой стадии проводят сбор и отстаивание вытекающих из кучи продуктивных растворов, извлечение из них металлов и возврат растворов на выщелачивание руды в соответствующую стадию. 9 з.п. ф-лы.

1. Способ извлечения металлов из комплексных руд, содержащих благородные металлы, заключающийся в кучном выщелачивании путем подачи на руду, сложенную на водонепроницаемом основании в кучу, на первой стадии водного раствора серной кислоты до получения в растворе после выщелачивания концентрации кислоты не менее 1,5 г/дм³, на второй стадии - водного раствора серной кислоты, содержащего ионы трехвалентного железа концентрацией более 3 г/л, железоокисляющие бактерии и микроэлементы, на третьей стадии - подачи воды до нейтрализации вытекающего из кучи раствора, на четвертой стадии - подачи щелочного раствора цианида при рН 10-12, в каждой стадии сборе и отстаивании вытекающих из кучи продуктивных растворов и извлечении из них металлов, возврате растворов на выщелачивание руды в соответствующую стадию.2. Способ по п.1, в котором выщелачиваемая руда имеет крупность не менее 3 мм.3. Способ по п.1, в котором концентрация серной кислоты в растворах, подающихся на выщелачивание в первой и второй стадиях, составляет не менее 1,5 г/дм³.4. Способ по п.1, в котором вторую стадию выщелачивания проводят до прекращения увеличения концентрации металлов в вытекающем из кучи растворе.5. Способ по п.1, в котором вторую стадию выщелачивания проводят с использованием в качестве микроэлементов солей и/или продуктов, содержащих калий, азот и фосфор.6. Способ по п.1, в котором на второй стадии выщелачивания используют культуры серуокисляющих бактерий.7. Способ по п.1, в котором после второй стадии выщелачивания в растворе перед извлечением металлов и возвратом на выщелачивание осуществляют окисление двухвалентного железа бактериями с аэрацией воздухом.8. Способ по п.1, в котором после первой и второй стадий извлечение металлов из продуктивных растворов производят методом жидкостной экстракции - электроэкстракции.9. Способ по п.1, в котором после первой и второй стадий извлечение металлов осуществляют при накоплении металлов в продуктивном растворе концентрацией более 2 г/дм³.10. Способ по п.1, в котором после четвертой стадии извлечение металлов из раствора выщелачивания осуществляют методом сорбции.