Способ полного осаждения ценных металлов из кислотного выщелачивающего раствора

1 Настоящее изобретение относится к способу полного осаждения ценных металлов из выщелачивающего раствора, подкисленного серной кислотой, причем этот раствор практически свободен от примесей и загрязняющих веществ, нейтрализацией раствора известью и/или известняком. Изобретение можно применять, в частности, в отношении выщелачивающих растворов, полученных в ходе проведения процессов биовыщелачивания, хотя область его применения не ограничивается только такими выщелачивающими растворами. В процессе полного осаждения ценных металлов и загрязняющих металлов из кислотного выщелачивающего раствора, получаемого в ходе проведения гидрометаллургической обработки руд и других исходных материалов и промежуточных продуктов, которые включают ценные металлы, путем нейтрализации известью или известняком при осуществлении известных способов с целью достичь удовлетворительной кинетики осаждения и, таким образом, достичь достаточно высокой скорости осаждения, необходимо использовать обусловленный избыток нейтрализующего агента. Было установлено,что избыток извести обусловливает высокоэффективное отделение, например, металлических и мышьяковых примесей, как это описано в ЕРВ 0622338. В отношении способов биовыщелачивания для выделения цинка из не содержащего железа раствора в статье Sandstrm и др. (материалы Международной конференции IBS '97 Proceed.Biomine Int. Conf., Сидней 1997) было высказано предположение о том, что путем полного осаждения нейтрализацией достигают повышения концентрации цинкового компонента, после чего цинковый компонент извлекают из осадка путем электролитического выделения с промежуточным выщелачиванием и возвратом кислоты из электролитического контура. Однако применение избытка извести в таком процессе невозможно, поскольку это потребовало бы добавления серной кислоты извне контура выщелачивания, что нежелательно, принимая во внимание тот факт, что этот контур является замкнутым контуром, в котором потребность в кислоте для растворения цинкового компонента обычно удовлетворяется кислотой, получаемой в процессе осаждения металлов на стадии электролиза. Согласно предлагаемому в изобретении способу неожиданно было установлено, что ценные металлические компоненты можно полностью осаждать, не сталкиваясь с вышеописанными проблемами. Отличительные особенности этого способа представлены в формуле изобретения. В соответствии с предлагаемым способом полное осаждение ценного металлического компонента выщелачивающего раствора проводят путем нейтрализации, по меньшей мере, в 2 две стадии, где на первой стадии осуществляют лишь частичное осаждение, а полное осаждение остающегося ценного металлического компонента осуществляют на последней стадии добавлением избытка нейтрализующего агента. Шлам осадка и остающегося твердого нейтрализующего агента, образующийся в процессе нейтрализации на последней стадии, возвращают на первую стадию нейтрализации необязательно после проведения повторного растворения в поступающем кислотном выщелачивающем растворе совместно со всем дополнительно добавляемым нейтрализующим агентом в количестве, которое регулирует частичное осаждение ценного металлического компонента. Осадок чистого гидроксида металла/гипса, образуемый нейтрализующим агентом на первой стадии,вначале обезвоживают, а затем удаляют из процесса для выделения металлического компонента по какому-либо известному методу. Нейтрализацию на первой стадии успешно проводят повышением рН до значения 4-6, тогда как нейтрализацию на последней стадии успешно проводят повышением рН до значения 7-10. Частичную нейтрализацию можно проводить на одной или нескольких стадиях, предшествующих последней стадии. Важно, чтобы на последней стадии осаждался весь ценный металл, остающийся в выщелачивающем растворе,и чтобы, по меньшей мере, часть шлама или суспензии из этой последней стадии возвращалась на первую стадию, как упомянуто выше,тогда как другие части можно возвращать на возможные промежуточные стадии нейтрализации. В этом отношении количество шлама, возвращаемое на первую стадию, можно регулировать посредством внутренней циркуляции на последней стадии, и/или возвратом шлама на возможные промежуточные стадии, и/или на более раннюю стадию процесса очистки выщелачивающего раствора. Разделение можно упростить добавлением флокулянта в шлам, отводимый с последней стадии нейтрализации. Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором показана соответствующая технологическая схема. Сернокислотный выщелачивающий раствор, отводимый, например, из процесса биовыщелачивания и содержащий один или несколько таких ценных металлов, как медь, никель, цинк, кобальт и т.д., обычно предварительно очищают на предыдущей стадии в отношении возможно содержащихся в нем железа и мышьяка, при этом значение рН такого раствора обычно составляет примерно 3-3,5, и направляют на первую стадию осаждения для нейтрализации известью или известняком до значения рН в пределах 4-6, благодаря чему часть ценного металлического компонента осаждают в форме 3 гидроксидных комплексов (этот процесс часто называют частичным осаждением). Раствор,включающий остающееся количество поступающего с выщелачивающим раствором ценного металла, отводят с последующей по ходу процесса стадии сгущения и нейтрализуют на второй стадии осаждения дополнительным количеством извести или известняка до практически полного осаждения остающегося ценного металлического компонента. Это часто означает, что уровень рН оказывается повышенным до значения в пределах 7-10. Далее образующийся шлам сгущают, благодаря чему из процесса можно отводить и направлять на осаждение не содержащую металлов подвижную фракцию. Сгущенный шлам возвращают на две стадии осаждения, причем количество шлама, возвращаемое на первую стадию, регулируют таким образом, чтобы значение рН не превышало заданного уровня. Остальной сгущенный шлам внутри системы направляют на последнюю стадию осаждения. Когда система включает более двух стадий осаждения, оставшийся сгущенный шлам можно соответствующим образом разделять между этими стадиями. Сгущенный шлам с первой стадии осаждения промывают и фильтруют, а загрязненный фильтрат и промывную воду направляют на вторую стадию осаждения для осаждения всех ценных металлов, которые они могут содержать. Полученный чистый осадок металла и гипсовый осадок из процесса удаляют и подвергают приемлемой обработке по какому-либо известному методу для извлечения их металлического компонента, например электролитическим выделением. Таким образом, в результате осуществления предлагаемого в изобретении способа получают конечный металлсодержащий гидроксидный осадок, который относительно свободен от извести, поскольку осаждение проводят в две стадии и поскольку удаление из системы металлсодержащего продукта проводят при таком значении рН, при котором обеспечивается высокая степень использования извести или известняка. В предпочтительном варианте выщелачивающий раствор, отводимый из осадительного контура, обычно характеризуется минимально возможным содержанием железа (II),хотя этот вариант необязателен, поскольку все железо (II), остающееся после более ранней стадии осаждения, на второй стадии осаждения, на которой превалируют высокие значения рН,обычно быстро окисляется воздухом с образованием железа (III). Известь или известняк и возвращаемый шлам со второй стадии осаждения (а также возможно из выпускного патрубка в основании сгустителя 1) направляют на первую стадию осаждения с целью неполного осаждения ценных металлов. В предпочтительном варианте шлам или суспензию, отходящую со стадии 1 4 осаждения (причем рН этого шлама или суспензии составляет, как упомянуто выше, примерно 4-6), сгущают добавлением флокулянта, в результате чего образуется плотный, легко отфильтровываемый и легко промываемый продукт, не содержащий непрореагировавшей извести или известняка. Со стадии 1 сгущения фильтрат и промывную воду посредством перетока совместно направляют на стадию 2 осаждения для конечного полного осаждения и выделения их металлического компонента. В отсутствие флокулянта переток со стадии 1 сгущения обычно является относительно мутным. Однако эта мутность в любом случае решающего значения не имеет, поскольку этот переток направляют на вторую стадию осаждения, на которой, с целью обеспечить осаждение всех металлов, добавляют известь или известняк. Это может быть успешно осуществлено при рН 7-10 и одновременной аэрации шлама или суспензии для окисления всего содержащегося двухвалентного железа до трехвалентного состояния. В шлам, отходящий со стадии 2 осаждения, добавляют флокулянт, благодаря чему на стадии сгущения получают переток, который свободен от металлов и частиц и который можно отводить в виде подвижной фазы. Конечный продукт в виде сгущенного шлама, который включает металлы в гидроксидной форме, а также непрореагировавшую известь, возвращают в первый реактор на стадии 1 осаждения, на которой преобладают максимально возможно кислые условия. В другом варианте эти продукты или их часть возвращают в кислотный выщелачивающий раствор до повышения его рН,например на предыдущую стадию осаждения железа, с тем, чтобы вновь растворить продукты соосаждения и непрореагировавшую известь,отходящие со второй стадии осаждения. В этом случае твердые продукты с последней стадии осаждения направляют на первую стадию осаждения таким образом, что в прибывающем выщелачивающем растворе они содержатся в растворенном состоянии. Некоторую процентную долю шлама внутри системы можно возвращать на стадию 2 осаждения, причем в этом случае изобретение позволяет улучшить кристаллизацию в процессе осаждения. Конечный осадок ценного металла, отходящий из сгустителя на стадии 1 осаждения,удаляют из системы для фазового разделения и выделения металла, например с помощью процесса фильтрования, который включает ряд стадий промывки, в ходе проведения процесса противоточной промывки в сгустителях (противоточная декантация, ПТД). Предлагаемый способ обеспечивает достижение целого ряда преимуществ в сравнении с известной технологией, таких как максимальное использование добавляемого основного агента (извести или известняка), 5 минимальное содержание непрореагировавшей известив металлсодержащем гидроксидном конечном продукте,минимальный расход флокулянта,простота отфильтровывания и простота промывки осадка гидроксида металла/гипса с добавлением минимального количества флокулянта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ полного осаждения ценных металлов из выщелачивающего раствора, который подкислен серной кислотой и который практически свободен от примесей, путем нейтрализации известью и/или известняком, отличающийся тем, что нейтрализацию проводят, по меньшей мере, в две стадии, благодаря чему на первой стадии осуществляют только частичное осаждение и благодаря чему полное осаждение остающегося ценного металлического компонента осуществляют на последней стадии добавлением избытка нейтрализующего агента,шлам осадков и остающегося твердого нейтрализующего агента, образующийся в процессе нейтрализации на последней стадии, возвращают на первую стадию нейтрализации необязательно после повторного растворения этого шлама в поступающем кислотном выщелачивающем растворе, где количество шлама, возвращаемого совместно с возможной дополни 6 тельной добавкой нейтрализующего агента,управляет частичным осаждением ценного металлического компонента, и после обезвоживания осадка гидроксида металла/гипса, образующегося на первой стадии и не содержащего нейтрализующего агента, из процесса удаляют этот осадок для выделения из него металла по известному методу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс нейтрализации на первой стадии проводят с повышением рН до значения 4-6. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем,что процесс нейтрализации на последней стадии проводят с повышением рН до значения 7-10. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что процесс частичной нейтрализации проводят в несколько стадий. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что количество шлама или суспензии, возвращаемой на первую стадию, регулируют возвратом внутри системы на последнюю стадию и/или возвратом этого шлама на возможные промежуточные стадии и/или предыдущие технологические стадии для очистки выщелачивающего раствора. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в шлам, отходящий с последней стадии нейтрализации, добавляют флокулянт.