Способ очистки раствора кислотного выщелачивания

1 Настоящее изобретение относится к способу очистки кислотного выщелачивающего раствора, который получают в результате гидрометаллургической обработки материала, который включает ценные металлы и который в дополнение к таким ценным металлам содержит также Fe3+, Fe2+ и возможно также мышьяк в растворе. Хотя в целом этот способ можно применять в отношении растворов кислотного выщелачивания такой природы независимо от выбора применяемого гидрометаллургического метода и типа исходного материала, он особенно эффективен при очистке растворов кислотного выщелачивания, которые образуются в процессах биовыщелачивания, т.е. в процессах, в которых для ускорения выщелачивания используют бактерии. Биовыщелачивание в целом известно изUS 5397380 и SE-A 9901613-1, а также описано,например, в заявке WO 92/16667, которая в целом относится к окислению сульфидного материала с использованием термотолерантных бактерий, и, кроме того, в заявке WO 94/28184, которая относится к биовыщелачиванию цинкового концентрата. Выщелачивающие растворы такого типа,как описанные во вводной части, необходимо очищать от их железного и возможно мышьякового компонентов для того, чтобы иметь возможность экономически эффективно выделять содержащиеся в них ценные металлы, например находящиеся в них медь, цинк, никель, кобальт и драгоценные металлы, элетролитическим путем или по какому-либо иному приемлемому методу. При осуществлении известных методов,применяемых с этой целью, такие кислотные растворы, значение рН которых часто составляет примерно 1, нейтрализуют известью или каким-либо подобным ей средством повышения рН с тем, чтобы осадить железо, что позволяет также одновременно с этим осадить весь присутствующий мышьяк. Полного осаждения содержащегося железа (III) добиваются при рН 3,0-3,5. Один из таких известных способов описан, например, в AU-A 11201/92. В биовыщелачивающем растворе относительно велика процентная доля железа, которое содержится в двухвалентной форме (Fe2+), и для того, чтобы иметь возможность отделить это железо от остальных металлов (ценных металлов) осаждением, все железо необходимо перевести в трехвалентную форму, т.е. Fe3+, окислением. Обычно этого достигают при рН 3 введением в систему воздуха с тем, чтобы добиться достаточно высокой кинетики или, другими словами, высокой скорости окисления. Однако в процессе осаждения железа при столь высоких значениях рН происходит также осаждение некоторых количеств других металлов, вызванное,среди прочего, включениями в образующийся объемистый осадок гидроксида железа, вследствие чего с этим осадком ценные металлы обыч 002674 2 но теряются в такой степени, которая для большинства ценных металлов оказывается экономически существенной. Было внесено много предложений, каким образом можно исключить или по крайней мере уменьшить потери ценных металлов. В статье А.Р. Briggs и др. (Int. Biohydrometallurgy Symposium IBS97, Сидней, 1997) описан метод выщелачивания с использованием бактерий, который был разработан в Уганде для выделения кобальта из обожженных пиритов и в котором для предотвращения потерь кобальта железо осаждают не полностью. Однако этому методу присущи определенные недостатки, связанные с последующей стадией выделения кобальта. В другой статье M.L. Steemson и др., помещенной в той же публикации (IBS97), описан способ биовыщелачивания, предназначенный для обработки цинкового концентрата, причем утверждается, в частности, что соосаждение цинка вместе с осаждением железа представляет серьезную проблему, которая требует повторного растворения образующегося осадка железа и повторного фильтрования с целью получить раствор той чистоты, которая необходима для последующего процесса извлечения цинка с применением экстракции растворителем/электролитического выделения. Задачей настоящего изобретения является решение в значительной мере тех проблем, с которыми связано соосаждение ценных металлических компонентов в процессе очистки вышеупомянутых кислотных выщелачивающих растворов. Для решения этой задачи в изобретении предлагается способ, отличительные особенности которого представлены в формуле изобретения. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением основную часть компонентаFе 3+ и мышьякового компонента выщелачивающего раствора осаждают на первой стадии добавлением в этот выщелачивающий раствор средства повышения рН. Образующийся на первой стадии осадок из раствора выделяют и из процесса удаляют. Далее на второй стадии осаждения свободный от осадка раствор окисляют,одновременно добавляя дополнительное количество повышающего рН средства для окисления Fe2+ и, следовательно, осаждения образующегося Fe3+ и всего мышьяка, который остается в растворе. Образующийся осадок и все повышающее рН твердое средство, которое остается,из раствора выделяют и возвращают в процесс в более кислых условиях, а очищенный таким путем раствор затем обрабатывают для рекуперации из него ценного металлического компонента по известному методу. Значение рН на первой стадии способа соответствующим образом повышают до уровня в пределах от 2,2 до 2,8, а на второй стадии способа повышают до уровня в пределах от 3,0 до 4,5. Окисление на второй стадии способа целесообразно осущест 3 влять введением в раствор воздуха. В качестве средства повышения рН целесообразно использовать известь или известняк, хотя в принципе в этом отношении решающим фактором могут оказаться местные условия и возможная доступность других недорогих и эффективных основных материалов. Может оказаться целесообразным возврат на первую стадию способа всего или части твердого материала, выделенного на второй стадии способа, что позволяет, таким образом, максимально использовать добавляемый основный материал. Часть выделенного твердого материала, полученного на каждой стадии осаждения, можно возвращать на соответствующие стадии в качестве агента зародышеобразования. Так, например, на второй стадии способа в дальнейшем циркулирует только та часть полученного на этой стадии осадка,которая не возвращается на первую стадию. Ниже изобретение более подробно описано со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором представлена технологическая схема, иллюстрирующая предпочтительный вариант осуществления предлагаемого способа. Серно-кислотный выщелачивающий раствор, содержащий железо, мышьяк, а также ценные металлы, которые извлекают из этого раствора на последующих стадиях способа, вместе с известью поступает в реактор, оборудованный устройством смешения или перемешивания, или в ряд таких реакторов для осуществления первой стадии осаждения, которое достигается повышением рН раствора до конечного значения в 2,2-2,8. Во время осуществления этой стадии способа основную часть трехвалентного железа, содержащегося в растворе,осаждают вместе со всем присутствующим мышьяком. Без какого-либо риска соосаждения других металлов можно осаждать вплоть до 9095% содержащегося трехвалентного железа и значительную часть мышьяка. Из образующегося шлама твердую фракцию удаляют в сгустителе, необязательно с помощью флокулянта. Вследствие относительно низкого значения рН,при котором образуется осадок, получаемый из сгустителя, этот осадок оказывается плотным,легко отфильтровывается и легко промывается; его промывают водой и возможно также с кислотной добавкой. Конечный осадок железа/ мышьяка/гипса, свободный от ценного металла,можно удалять из процесса и подвергать дальнейшему отфильтровыванию, включающему ряд стадий промывки или противоточную промывку осадка в сгустителе или сгустителях, а затем транспортировать в отвал для отходов. Промывную жидкость целесообразно выделять и возвращать в выщелачивающий раствор для стадии биовыщелачивания. Если в слив из сгустителя, размещенного по ходу процесса после первой стадии осаждения, не добавлять флокулянт, он будет относительно мутным, поскольку этот слив поступает в первый реактор из серии 4 реакторов на второй стадии осаждения вместе с известью или известняком. Содержащееся двухвалентное железо на этой второй стадии осаждения окисляют введением воздуха в раствор и повышают его рН до конечного значения примерно в 3,0-4,5. В результате этого окисления практически все трехвалентное железо, вновь образующееся из железа, которое остается после первого процесса осаждения, осаждается вместе со всем остающимся мышьяком. Осадок, полученный на второй стадии осаждения, направляют в сгуститель, предпочтительно вместе с флокулянтом,размещенный по ходу процесса после последнего реактора на этой второй стадии. Фактически из-за его объемистой и рыхлой физической консистенции в высокотекучей окружающей жидкости осадок на этой стадии способа следует называть шламом. Из сгустителя получают свободный от железа и не содержащий частиц слив раствора, включающего ценные металлы, который без дальнейшей обработки можно направлять в соответствующий процесс извлечения металлов, например в процесс жидкостной экстракции и последующий процесс электролитического выделения. Сгущенный шлам, полученный во втором сгустителе и возможно содержащий продукты соосаждения ценных металлов в гидроксидной форме, возвращают и совместно с кислотным выщелачивающим раствором направляют в первый реактор на первой стадии осаждения, на которой условия, превалирующие в процессе, являются настолько кислыми, насколько это возможно. В более кислой среде обычно эффективно растворяются все продукты соосаждения и вся непрореагировавшая известь. Как указано выше, некоторое количество сгущенного шлама, полученного во втором сгустителе, можно возвращать на вторую стадию осаждения вместе со средством, улучшающим кристаллизацию в процессе осаждения на этой стадии. Пример. В ходе проведения сравнительных экспериментов с применением двухстадийного осаждения в соответствии с изобретением и обычного одностадийного осаждения было установлено, что во время очистки кислотного выщелачивающего раствора, начальное значение рН которого составляет 1,5 и который, помимо прочего, содержит примерно 11,5 г/л железа и 4,8 г/л цинка, потери цинка с общим осаждением железа, осуществляемым повышением рН до примерно 3, соответствуют примерно 35% от всего содержащегося количества. При осуществлении двухстадийного способа осаждения было установлено, что цинк содержится в осадке в незначительно малых количествах, что позволяет свести потери цинка практически к нулю. Предлагаемый в изобретении способ обладает рядом преимуществ, некоторые из которых состоят в следующем:- минимальные потери ценных металлов,обусловливаемые соосаждением (см. приведенный выше пример),- минимальный расход флокулянта,- максимальное использование добавляемого основания,- возможность осаждения всего железа и мышьяка (без соосаждения других металлов),- возможность эффективной промывки осадков железа/мышьяка путем отвода продукта из технологического контура при низком значении рН, что обусловливает добавление малого количества флокулянта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки полученного в результате гидрометаллургической обработки материала кислотного выщелачивающего раствора,который включает ценные металлы и который в дополнение к таким ценным металлам включает также Fе 3+, Fе 2+ и возможно также мышьяк в растворе, отличающийся тем, что в этот выщелачивающий раствор на первой стадии добавляют средство повышения рН с тем, чтобы осадить основную часть его компонента Fe3+ и содержащегося в нем мышьяка, выделяют осадок,образующийся на первой стадии из раствора, и удаляют этот осадок из процесса, в раствор на второй стадии добавляют дополнительное количество повышающего рН средства с тем, чтобы окислить Fe2+ и осадить образующийся Fe3+ и возможно весь остающийся мышьяк, из раствора выделяют образующийся осадок и все остаточное твердое средство повышения рН и возвращают его в процесс в более кислых условиях и после этого по известному методу извлекают ценный металлический компонент очищенного таким путем раствора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой стадии осаждения значение рН повышают до уровня в пределах от 2,2 до 2,8. 6 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на второй стадии осаждения значение рН повышают до уровня в пределах от 3,0 до 4,5. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что окисление на второй стадии осаждения осуществляют введением в раствор воздуха. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве средства повышения рН применяют известь или известняк. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что твердый материал, выделенный на второй стадии осаждения, возвращают на первую стадию осаждения. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что некоторое количество твердого материала, выделенного на каждой стадии осаждения, возвращают на соответствующие стадии в качестве агента зародышеобразования.