Способ переработки полиметаллического сульфидного сырья Советский патент 1992 года по МПК C22B3/08 C22B15/00 C22B19/00 

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано при переработке бедных сульфидных руд, содержащих цветные и драгоценные металлы, методом чанового выщелачивания.

В настоящее время промпродукты с низким содержанием цветных и благородных металлов не перерабатываются или подмешиваются к обогащенным концентратам, что осложняет процесс их переработки.

Существует способ извлечения металлов из побочных продуктов производства, содержащих Си, Pb, Zn, Fe, As, Ag и/или Cd, заключающийся в том, что продукты выщелачивают серной кислотой в атмосфере сернистого газа при температуре более или равной 70°С

Недостатком способа является то, что в процессе выщелачивания используют нистый газ и повышенную температуру

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки полиметаллических шламов легкой фракции ПДО Тишин- ского рудника (табл. 1) методом агитационного выщелачивания кислыми хлоридными растворами в присутствии кислорода воздуха. Сущность метода заключается в следующей. Шламы легкой фракции перемешиваются с водой во флотомашине при соотношении для получения суспензии, которая затем поступает в сгуститель, где происходит отмучивание барита за счет гравитационного разделения. После разделения, сгустившаяся тяжелая фракция подается в агитатор, куда подаются также вода, хлорид натрия и серная кислота Концентрация серной кислоты и хлорида натрия должны поддерживаться на уровне 20 и 200 г/л соответственно. Происходит выщелачивание металлов в агитаторе. Затем пульпа подается в сгуститель, где происходит разделение жидкой и твердой фаз. Жидкая фаз э из сгустителя подается на осадительный комплекс, а твердая часть - в агитатор для довыщелачивания цинка, где разбавляется водой до соотношения . Сюда же подается серная кислота дсГкон- иентрации 20 г/л. После довыщелачивания цинка пуггьпа подается в сгуститель, где отстаивается. Осветленный раствор поступает на осадительный комплекс, твердая фракция - на установку обезвоживания, а затем выводится в отвал. На осадительном комплексе все продукционные растворы поступают в реактор комплексного геля, куда подается кальцинированная сода или сульфид натрия до достижения рН раствора, равного 9. При этом все металлы, находящиеся в растворе, переходят в карбонатную или сульфидную форму и, попадая с раствором в отстойник, выпадают в осадок в виде геля. Затем предлагается схема постадийного извлечения металлов из полученного комплексного геля с получением обогащенных концентратов индивидуальных элементов, которые передаются на обогатительную фабрику и добавляются в сгустители одноименных концентратов.

По технологической схеме образуется один отход - выщелоченные шламы легкой фракции при примерном содержании свинца 0,065%. цинка 0.52%, меди 0,06% и железа 3,25 Степень извлечения Pb, Zn, Fe, Cu по известной методике составляет 89. 45,3, 14 и 44,5% соответственно (табл. 2).

Извлечение свинца, цинка, меди и же- ле за рассчитаны с учетом остаточного содержания этих металлов в шламе, условно принимая концентрацию Pb, Zn. Cu и Fe в промывных водах идущих на слив, равной нулю.

Недостатком способа является низкое коллективное извлечение цветных металлов.

Целью изобретения является увеличение коллективного извлечения цветных и благородных металлов при переработке полиметаллического сульфидного сырья.

Поставленная цель достигается за счет того, что исходный измельченный продукт обрабатывают кислым хлоридным раствором, содержащим серную кислоту в количестве 200-400 г/л и нитраты щелочных или щелочноземельных металлов в количестве 50-100 г/л при комнатной температуре в

течение 24 ч в присутствии кислорода воздуха и хлорида натрия.

Предлагаемый процесс растворения сульфидов цветных металлов рассмотрен на примере растворения PbS. Окисление PbS в сернокислой среде кислородом воздуха в присутствии хлорида натрия протекает по следующей реакции:

PbS+2O2+ 3NaCH NaPbCl3+ №2804 (1) Для ускорения этого процесса при комнатной температуре необходимо введение нитрат-ионов.

При смешивании растворов серной кислоты, хлористого натрия и нитрата на- трия имеет место следующее равновесие: №МОз+ HaS04+ NaCI ЈHN03+ HCI+ NasSO

(2)

Ускорение окисления PbS в сернокислой среде кислородом воздуха в присутст- вии хлорида натрия и нитрата натрия связано со следующими процессами:

3PbS+8HN03+6NaCK3PbCl2+8N02+ 3Na2S04+4H20 ;(3)

3PbCl2+3NaCt- 3NaPbCl3 (4)

8NO+402- 8N02:(5)

8N02+4H20- MHN02+4HN03 . (6)

4НЫ02+202 4НМОз:(7)

Таким образом, каталитический цикл окисления PbS повторяется. Примеры осуществления предлагаемого способа.

Выщелачиванию подвергали бедные сульфидные руды состава, %: Си 0,05; Zn 0,40; Fe 1,5;-Pb 0,15. Руду измельчали до 0,5 мм- 100%.

П р и м е р 1. Навеску измельченной руды массой 50 г загружали в реактор для выщелачивания, заливали раствором в соотношении .1 и перемешивали мешал- кой в течение 24 ч при комнатной температуре. Состав раствора для выщелачивания, г/л: NaCI 120; №МОз, Са(МОз)2 100; H2S04 100, 200, 250, 400. 500.

Остаток от выщелачивания отфильтро- вывали, промывали, промывные воды объе диняли с раствором от выщелачивания и определяли содержание Pb, Cu, Zn и Fe в твердой и жидкой фазах. Данные сведены в табл. 3.

Разделение элементов из раствора коллективного выщелачивания проводят по любым существующим методикам.

П р и м е р 2. Навеску измельченной , руды массой 50 г подвергали выщелачиванию, как в примере 1. Состав раствора для выщелачивания, г/л: NaCI 120; H2S04 200; NaNO 20, 50, 100, 200. Данные сведены в табл.4.

П р и м е р 3. Выщелачиванию подвергалась руда по примеру 1. Состав раствора для выщелачивания, г/л: хлорид натрия 120; серная кислота 200: нитрат кальция 20. 50, 100, 200. Данные сведены в табл. 5.

Анализ данных табл. 3-5 показывает, что наиболее оптимальными параметрами для совместного (коллективного) выщелачивания цветных металлов например свинец, цинк, медь и железо из бедных сульфидных руд, являются следующие: концентрация серной кислоты 200-400 г/л, концентрация нитратов щелочных или щелочноземельных металлов 50-100 г/л в присутствии 120 г/л NaCI.

В качестве исходного сырья были взяты бедные сульфидные попиметаллические руды цветных и благбродных металлов. Предлагаемый процесс растворения драгметаллов рассмотрен на примере растворения золота.

Азотистая кислота, образовавшаяся в процессе окисления сульфидов цветных металлов (ур-ние 6) кислородом воздуха в сернокислой среде в присутствии нитрат- и хлорид-ионов, растворяет золото в солянокислой среде по реакции:

Au+3HN02+ 4HCI HAuCM+ 3NO+ ЗНаО

(8)

Образовавшаяся окись азота в этой реакции реагирует с кислородом воздуха по реакции (5). а затем двуокись азота с водой по реакции (6) с образованием вновь азотистой кислоты. Таким образом каталитический цикл растворения золота повторяется.

Пример. Выщелачиванию подвергали сульфидную руду состава, %: Си 0,07; Zn 0,79; Fe 2,15: Pb 0.31; Ag 14.55 Аи 2,0840.

Выщелачивание проводили по описанной методике с тем же изменением интервалов по серной кислоте и нитратом щелочных и щелочноземельных металлов в присутствии 120 г/л хлорида натрия. Данные сведены в табл. 6.

П р и м е р 5. Выщелачиванию подвергали сульфидную руду того же состава, что и в примере 4. Концентрация хлористого натрия 200 г/л, как в прототипе, при граничных значениях по серной кислоте 200-400 г/л и нитрату натрия 50-100 г/л. Данные приведены в табл. 7.

Рассмотрим данные, помещенные в таблицах 3-5. Оптимальная концентрация серной кислоты в растворе выщелачивания составляет 200-400 г/л Этот интервал выбран по следующим соображениям. Концентрация серной кислоты менее 200 г/л в растворе выщелачивания приводит к увеличению извлечения Zn. Си. но уменьшается извлечение Fe и более чем в 2 раза извлечение РЬ. Так как целью изобретения является увеличение коллективного извлечения металлов, то целесообразно взять интервал по кислотности 200-400 г/л. В этом интервале происходит значительное увеличение Zn, Си, и Fe, хотя извлечение РЬ приближается к прототипу или незначительно увели0 чивается. Для увеличения коллективного извлечения данный интервал оптимален.

Увеличение концентрации более 400 г/л нецелесообразно, так как не увеличивается коллективное извлечение метзл5 лов.

Рассмотрим влияние концентрации нитратов щелочных - щелочноземельных металлов на коллективное извлечение цветных металлов и железа. Концентрация

0 NaNOa Са(МОз)2 менее 50 г/л приводит к увеличению извлечения Zn, Си, Fe, но извлечение РЬ ниже, чем в прототипе, а увеличение концентрации NaNOa, Ca(N03)2J более 100 г/л не приводит к увеличению извлече5 ния Zn, Cu, Fe, а для РЬ даже ниже, чем в интервале концентраций ЫаМОз, Са(МОз)2. равном 50-100 г/л. Поэтому для увеличения коллективного извлечения цветных металлов и железа, нецелесообразно опериро0 вать концентрациями NaN03, Са(МОз)2 в интервале 50-100 г/л.

Рассмотрим данные, помещенные в

табл. 6. При концентрации (МОз)2

. менее 50 г/л происходит увеличение извле5 чения Zn. Cu и Fe, но извлечение РЬ ниже, чем в прототипе. При этом извлекается Ад и не извлекается Аи. При концентрации NaNOa. Са(МОз)2 более 100 г/л не происходит значительных изменений в количествен0 ном извлечении металлов. Следовательно, оптимальным интервалом концентраций NaNOa, Са(МОзЫ является 50-100 г/л.

Интервал концентраций по серной кислоте взят 200-400 г/л. Если концентрация

5 НаЗОз менее 200 г/л, то извлечение РЬ и Fe ниже, чем в прототипе, при этом Аи не извлекается, а Ад извлекается незначительно. Концентрацию НзЗОз более 400 г/л брать нецелесообразно, так как не происходит

0 увеличения коллективного извлечения металлов.

Из данных табл. 7 видно, что увеличение концентрации NaCI (до уровня прототипа) 200 г/л приграничных значениях по

5 серной кислоте 200-4000 г/л и нитрату щелочного металла 50-100 г/л не приводит к значительному увеличению коллективного извлечения металлов, а потому брать концентрацию NaCI равной 200 г/л, нецелесообразно.

Таким образом, предлагаемый способ переработки дает хорошие результаты по выщелачиванию как бедных полиметаллических сульфидных руд цветных металлов, так и аналогичных руд, содержащих такие драгметаллы, как золото и серебро.

Использование предлагаемого способа позволяет перерабатывать бедные сульфид- ные руды, повышать извлечение свинца, цинка, меди и железа и дополнительно выщелачивать золото и серебро. Кроме того, метод не требует сложного оборудования,

Исходный химический состав шлаиов ЦДО, содержание, (прототип)

Формула изобретения Способ переработки полиметаллического сульфидного сырья, включающий агитационное выщелачивание раствором серной кислоты в присутствии хлористого натрия и кислорода воздуха и последующее выделение металлов из раствора, отличающийся тем, что, с целью увеличения коллективного извлечения цветных и благородных металлов, выщелачивание проводят раствором, содержащим серную кислоту в количестве 200-400 г/л и дополнительно нитраты щелочных или щелочноземельных металлов в количестве 50-100 г/л,

Таблица 1

Использование: гидрометаллургия цветных металлов, переработка бедных сульфидных руд, содержащих цветные и драгоценные металлы. Сущность: полиметаллическое сульфидное сырье, в частности шламы легкой фракции, подвергают агитационному выщелачиванию раствором серной кислоты в присутствии хлористого натрия и кислорода воздуха. При этом выщелачивающий раствор содержит серную кислоту в концентрации 200-400 г/л и дополнительно нитраты щелочных или щепоч- ноземельных металлов в количестве 50-100 г/л. Из раствора после выщелачивания проводят выделение металлов известными способами 7 табл. С

Таблица

Прототип