СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ Советский патент 1994 года по МПК C22B3/04 C22B15/00 C22B23/00 C22B47/00 

Изобретение относится к металлургии цветных и черных металлов, в частности к области переработки железомарганцевых образований.

Известны способы селективного выщелачивания ценных компонентов (меди, никеля, кобальта и марганца) из железомарганцевых образований сернистым ангидридом или растворами сернистой кислоты, позволяющие снизить растворение железа при выщелачивании путем подачи определенного количества сернистого ангидрида на единицу массы ЖМО или окисление железа, перешедшего в раствор в период выщелачивания кислородом.

Недостатком такого способа является высокий расход реагентов и большие потери ценных компонентов с отвальными продуктами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки железомарганцевых образований, включающий измельчение, образование водной пульпы и выщелачивание марганца и цветных металлов газом, содержащим сернистый ангидрид. До момента достижения пульпой рН 3,6-3,4 выщелачивание ведут газом, содержащим 100-4% сернистого ангидрида, а затем доводят рН 2,95-2,80 путем выщелачивания газом, содержащим 3-0,5% сернистого ангидрида. При выщелачивании ЖМО по известному способу растворяется 12-45% железа, что вызывает необходимость введения в технологическую схему операцию очистки растворов. Снижение растворения железа по известному способу, при сохранении удовлетворительных показателей извлечения ценных компонентов, практически невозможно, так как при рН 3,4-3,6 часть его неизбежно восстанавливается и переходит в раствор. В дальнейшем для окисления железа требуется введение в пульпу окислителя.

В то же время, для доизвлечения ценных компонентов необходимо увеличение кислотности пульпы, которое достигается введением сернистого ангидрида (восстановитель) в смеси с кислородом. В указанных условиях железо не осаждается. Его присутствие в растворе не позволяет получать качественные концентрации цветных металлов. Для осуществления процессов очистки растворов от железа требуются дополнительные технологические операции, установка и эксплуатация соответствующего оборудования. Увеличивается расход реагентов и выход отвальных продуктов, соответственно возрастают затраты на переработку сырья. Применяемые в известном способе конечные значения рН пульпы находятся в пределах 2,95-2.8 и достаточны для достижения высоких показателей извлечения в раствор никеля, кобальта и марганца, однако для устойчивого получения таких же показателей по извлечению меди необходимо снижение рН до 2,0-2,5 при этом резко происходит увеличение растворения железа, что и вызывает необходимость ограничения предельных значений рН. Таким образом, при выщелачивании по известному способу отсутствует возможность увеличения извлечения меди без нарушения селективности процесса.

Основным приемом, обеспечивающим селективное от железа выщелачивание ценных компонентов, является снижение количества поступающего в реакционный объем сернистого ангидрида на второй стадии процесса при рН ниже 3,6-3,4, когда скорость растворения железа резко возрастает. В данном случае при достижения положительного эффекта приходится увеличивать время выщелачивания до 6 ч и более. Это является одним из главных недостатков способа, так как возрастают затраты за счет увеличения объема необходимого оборудования и эксплуатационных расходов.

Целью изобретения является снижение затрат и повышение степени извлечения меди.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки железомарганцевых образований, включающем их измельчение, выщелачивание меди, никеля, кобальта и марганца газом, содержащим сернистый ангидрид с получением пульпы, согласно изобретению, выщелачивание газом ведут до достижения пульпой рН 4,5-3,6 и содержания железа в жидкой фазе пульпы 0,01-2,0 г/л, а затем вводят в пульпу серную кислоту до достижения рН 1,5-2,5 и перемешивают ее в течение 0,5-3 ч при 60-100^оС.

Выщелачивание сернистым ангидридом до момента снижения рН до 4,5-3,6 позволяет перевести в раствор практически весь марганец и большую часть никеля и кобальта, в то время как медь и железо остается в кеке. Дальнейшее снижение рН пульпы при ее обработке сернистым ангидридом приводит к восстановлению и растворению железа. В то же время ценные компоненты растворяются незначительно. В случае прекращения выщелачивания газом при значениях рН более 4,5 снижается извлечение в раствор цветных металлов и марганца, хотя и достигается полная селекция от железа.

Прекращение подачи в реакционный объем сернистого ангидрида после достижения рН 3,6-4,5 и дальнейшее снижение рН до 1,5-2,5 серной кислотой позволяет извлечь в раствор медь и доизвлечь никель, кобальт и марганец. Причем, в период перемешивания пульпы при указанных значениях рН происходит не только растворение цветных металлов и марганца, но и осаждение из раствора железа в виде компактного ярозита, что позволяет снизить выход отвальных кеков и потери с ними ценных компонентов. Одновременно решается задача утилизации присутствующих в пульпе недоокисленных соединений серы. В результате после фильтрования пульпы получается раствор, полностью подготовленный для дальнейших технологических операций - осаждения медного и никель-кобальтового концентрата. Отпадает необходимость в очистке растворов от железа, то есть из технологической схемы исключаются операции окисления железа, его осаждения и фильтрования полученной пульпы.

Каждая из этих операций требует реагентного обеспечения и установки соответствующего оборудования. Ограничение пределов рН пульпы после введения в нее кислоты связано, с одной стороны, с необходимостью достижения удовлетворительных показателей по извлечению меди - верхний предел. С другой стороны, снижение рН до 1,0 и менее сопровождается увеличением растворения железа и других примесей при неизменных показателях извлечения ценных компонентов.

Для доизвлечения цветных металлов и марганца достаточно перемешивание пульпы в течение 0,5 ч. Одновременно происходит осаждение части железа. Поэтому пульпа с низким содержанием железа в растворе может направляться на дальнейшую переработку после перемешивания в течение 0,5 ч. В случае высоких содержаний железа в растворе (2 г/л) требуется более длительное перемешивание пульпы для его осаждения. В связи с тем, что основная часть железа осаждается в течение первых 0,5-1,0 ч и после 3-х часового перемешивания осаждение практически не происходит, дальнейшее продолжение процесса нецелесообразно. Снижение температуры пульпы ниже 60^оС сопровождается снижением извлечения цветных металлов и марганца, увеличение температуры выше 100^оС требует установки автоклавов, что резко увеличивает затраты.

П р и м е р. Выщелачивание пробы ЖМО, содержащий, % : Mn 29,7; Cu 1,1; Ni 1,2; Co 0,22; Fe 5,7 проводили в реакторе объемом 2,5 и при Т: Ж = 1: 4. Крупность сырья после измельчения составляла 0,074 мм. Газ, содержащий 10-12% сернистого ангидрида, подавали под мешалку. Кислотность пульпы непрерывно контролировали рН-метром. Для контроля за содержанием железа через каждые 5-10 мин выполняли экспресс-анализ раствора. После достижения заданных значений рН и содержания железа подачу газа прекращали, вводили в пульпу серную кислоту и перемешивали, контролируя рН и содержание железа.

Полученные результаты приведены в таблице.

Преждевременное прекращение выщелачивания газом сопровождается снижением извлечения ценных компонентов (оп. 1). Снижение рН пульпы до 3,6 позволяет увеличить извлечение всех ценных компонентов, но увеличивается растворение железа и для его осаждения требуется более длительное время перемешивания (оп. 2, 3, 10). Аналогичным образом влияет на показатели выщелачивания кислотность пульпы после введения серной кислоты (оп. 6-8). В случае снижения температуры пульпы, возрастают потери ценных компонентов с отвальными кеками (оп. 11).

При переработке ЖМО по предлагаемому способу во всех опытах достигнуты более высокие показатели извлечения меди при сокращении времени выщелачивания более чем в два раза и лучшей селекции от железа по сравнению с известным способом (оп. 12). Соответственно снижаются затраты на реализацию процесса и дальнейшую переработку растворов. (56) Бачева Е. Д. Переработка марганцевых конкреций за рубежом. - Черная металлургия, 1989, N 4.

Авторское свидетельство СССР N 217109, кл. С 22 В 47/00, 1984.

Использование: металлургия цветных и черных металлов, в частности переработка железомарганцевых образований. Сущность: переработка железомарганцевых образований включает их измельчение, выщелачивание меди, никеля, кобальта и марганца газом, содержащим сернистый ангидрид, которое ведут до достижения пульпой pH 4,5 3,6 и содержания железа в жидкой фазе пульпы 0,01 - 2,0 г/л, после чего в пульпу вводят серную кислоту до достижения pH 1,5 - 2,5 и перемешивают ее в течение 0,5 - 3,0 при 60 100С. 1 табл.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ, включающий их измельчение, выщелачивание меди, никеля, кобальта и марганца газом, содержащим сернистый ангидрид с получением пульпы, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат и повышения степени извлечения меди, выщелачивание газом ведут до достижения пульпой pH 4,5 - 3,6 и содержания железа в жидкой фазе пульпы 0,01 - 2,0 г/л, а затем вводят в пульпу серную кислоту до достижения pH 1,5 - 2,5 и перемешивают ее в течение 0,5 - 3,0 ч при 60 - 100^oС.