Способ переработки сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ, СОДЕРЖАЩЕГО БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СУЛЬФИДЫ Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к гидрометаллургической переработке сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды. Способ переработки сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды, включает смешивание сырья с водой или раствором серной кислоты и галогенид-ионом и обработку смеси в автоклаве с подачей кислорода. Новым является то, что в состав смеси, направляемой на автоклавную обработку сырья, дополнительно вводят сорбент на основе углерода и отделяют сорбент,насыщенный благородными металлами, от пульпы автоклавной обработки сырья.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИРКУТСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЛАГОРОДНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ И АЛМАЗОВ",ОАО "ИРГИРЕДМЕТ" (RU) 017438 Изобретение относится к области металлургии благородных металлов (БМ), в частности к гидрометаллургической переработке сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды. Целевым продуктом обогатительной переработки руд, содержащих благородные металлы, являются концентраты, представленные сульфидами железа и цветных металлов (пирит, арсенопирит, пирротин и т.п.), оксидами и гидроксидами железа (магнетит, гематит, лимонит, гетит) и группой оксидов, слагающих минералы - кремния, алюминия, кальция, магния. Благородные металлы - золото и серебро обычно присутствуют в концентратах в виде тонких вкраплений в сульфидах. Известен способ переработки сульфидных концентратов, содержащих благородные металлы. По способу-аналогу концентрат подвергают двухстадиальному окислительному обжигу, соответственно при температуре 45-500C и 60-650C. Полученные огарки направляют на гидрометаллургическое кондиционирование, включающее закалку, доизмельчение и щелочную обработку. Кондиционированные огарки обрабатывают в растворе цианида натрия для выщелачивания благородных металлов. Из раствора благородные металлы извлекают известными методами [1]. Недостатками способа-аналога являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, обусловленные длительностью технологического цикла, очисткой и обезвреживанием большого объема обжиговых газов, использованием дорогостоящих реагентов - гидроксида и цианида натрия. Известен способ с использованием операции биоокисления, предназначенный для обработки сульфидных материалов, содержащих мышьяк, в котором сульфидный материал подвергают двухстадиальному процессу Biox для растворения мышьяка. Схема процесса выщелачивания является сложной вследствие использования бактерий. Кроме того, биоокисление является медленным процессом [2]. Известен способ переработки сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды [3]. По известному способу сырье смешивают с водой или раствором серной кислоты концентрацией 5-25 г/л,смесь обрабатывают в автоклаве с подачей кислорода при температуре 180-225C и парциальном давлении кислорода 1,7-3,0 МПа, полученную пульпу отмывают водой от серной кислоты, отмытую пульпу смешивают с активированным углем и подвергают выщелачиванию в растворе цианида натрия, полученный уголь, насыщенный благородными металлами, отделяют от пульпы и перерабатывают известными методами с извлечением благородных металлов. Недостатками способа-аналога являются высокие затраты, обусловленные большим количеством технологических операций и использованием дорогостоящего и экологически опасного цианида натрия. Известен способ переработки сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды, который принят за прототип как наиболее близкий к заявляемому техническому решению [4]. По известному способу сырье смешивают с водой или раствором серной кислоты концентрацией 525 г/л и галогенид-ионом концентрацией 1-10 г/л, смесь обрабатывают в автоклаве с подачей кислорода при температуре 20-250C и парциальном давлении кислорода 2,4-3,0 МПа, полученную пульпу разделяют известными способами на твердый материал и раствор, из насыщенного раствора благородные металлы извлекают известными способами, часть пульпы, содержащей выщелоченный твердый материал и раствор выщелачивания возвращают в процесс обработки в автоклаве совместно с исходным сырьем. Недостатками способа-прототипа являются низкое извлечение золота и высокие затраты, обусловленные большим количеством технологических операций. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение извлечения золота и снижение затрат на переработку упорного сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды. Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в сокращении количества технологических операций на переработку сырья. Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки сырья,содержащего благородные металлы и сульфиды, включающем смешивание сырья с водой или раствором серной кислоты и галогенид-ионом, обработку смеси в автоклаве с подачей кислорода, разделение полученной пульпы на твердый остаток (кек) и раствор, согласно изобретению в смесь дополнительно вводят сорбент, из пульпы автоклавного выщелачивания сорбент, насыщенный благородными металлами, отделяют и затем извлекают благородные металлы из сорбента известными способами. В заявляемом способе в качестве сырья используют природные и техногенные продукты, содержащие сульфиды и благородные металлы. В заявляемом способе в качестве галогенид ионов используют ионы хлора, йода и брома, вводимые в форме растворимых солей, или содержащие их природные минералы карналлит (MgCl2-KCl-6H2O), или отработанные электролиты электролиза щелочных и щелочно-земельных металлов. В заявляемом способе в качестве сорбента благородных металлов используют сорбент на основе углерода. Сорбент на основе углерода применяется зернистый и порошковый, что впоследствии определяет способ отделения насыщенного сорбента от пульпы. При использовании зернистого сорбента отделение его от пульпы происходит грохочением, а при использовании порошкового сорбента применяется процесс флотации. Отличием предлагаемого технического решения от прототипа является состав смеси на обработку-1 017438 сырья в автоклаве, введение новой операции, отделение сорбента, насыщенного благородными металлами, от пульпы и отсутствие операции извлечения благородных металлов из насыщенного раствора. Физико-химическая сущность заявляемого способа основывается на одновременном протекании процессов разложения сульфидов, в том числе сульфидов железа, выщелачивания благородных металлов из сырья и их извлечения на сорбент в кислой хлоридно-сульфатной среде, в условиях автоклавной обработки при подаче кислорода в реакционный объем [5]. Разложение сульфидов протекает по реакциям 1, 2 и 3, а осаждение соединений трехвалентного железа - арсената (скородита) и оксида (гематита) - по реакциям 4, 5: Растворение золота протекает по реакциям 6 и 7, при этом комплексообразователем выступает ион хлора, а окислителями являются кислород и хлорид трехвалентного железа, образующийся по реакции 3: Осаждение золота на сорбент протекает по реакции 8: В заявляемом способе количество компонентов реакционной смеси берется в зависимости от содержания сульфидов и благородных металлов в перерабатываемом сырье. При низком содержании сульфидов (2-3 %) и золота (1-2 г/т) в сырье необходимое и достаточное количество расходуемого галогенидиона и сорбента в смеси составляет соответственно, 0,5 г/л и 1 мас.% перерабатываемого материала. При высоком содержании сульфидов (60-70%) и золота (80-100 г/т) расход галогенид иона и сорбента составляет 100 г/л и 15 мас.% перерабатываемого сырья. В заявляемом способе параметры автоклавного выщелачивания берутся в зависимости от химического состава перерабатываемого сырья. При низком содержании сульфидов (2-3%) в сырье необходимая температура и парциальное давление кислорода автоклавного выщелачивания составляет соответственно 160C и 0,5 МПа. При высоком содержании сульфидов (60-70%) необходимая температура и парциальное давление кислорода составляет соответственно 250C и 5,0 МПа. Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного введением сорбента в состав смеси, направляемой на автоклавную обработку сырья, и отделением сорбента, насыщенного благородными металлами, от пульпы автоклавной обработки сырья. Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в уровень техники. Заявляемый способ переработки сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды, соответствует требованию "изобретательский уровень", так как обеспечивает снижение затрат на переработку концентратов, что не следует явным образом из известного уровня техники. Примеры использования заявляемого способа. Для экспериментальной проверки заявляемого способа использовали флотоконцентрат полученный при обогащении золотосодержащих руд, в качестве сорбента использовали активированный уголь и реагенты. Крупность флотоконцентрата 96% класса минус 0,074 мм. Состав концентрата приведен в табл. 1. Таблица 1. Состав флотоконцентрата. Параметры автоклавного выщелачивания (температура, давление кислорода, продолжительность) и состав смеси (концентрация галогенид-иона, концентрация серной кислоты, количество активированного угля) выбирались оптимальные для флотоконцентрата данного химического состава. Окислительное выщелачивание под давлением флотоконцентрата проводили в лабораторном автоклаве с рабочим объемом 2 дм 3, включающем магнитную муфту и герметичное уплотнение. Предусмотрено измерение температуры патрубка, внутренний охлаждающий змеевик с впускным и выпускным отверстием, мешалка для перемешивания (лопастного типа). Также автоклав имеет температурный измеритель, измеритель напряжения нагревания, амперметр, дисплей рабочего времени, дисплей скорости вращения мешалки, бесступенчатое регулирование скорости, манометр для измерения давления.-2 017438 В качестве компонентов смеси использовали исходный флотоконцентрат, активированный уголь марки "Norit R03515", хлорид натрия (NaCl), хлорид кальция (CaCl2), минерал карналлит (MgCl2-KCl6H2O), галогениды щелочных металлов (KJ и KBr) и раствор серной кислоты. Компоненты смеси взвешивали на лабораторных весах и усредняли, готовую смесь помещали в автоклав. В автоклав загружали заданный объем воды в соотношение Ж:Т=2:1 с концентрацией серной кислоты 10 г/л и нагревали при перемешивании до заданной температуры 200-220C. По достижении заданной температуры в автоклав подавали кислород, парциальное давление которого устанавливали 2,43,0 МПа и начинали сбрасывать абгазы с расходом 10-200 мл/мин. Момент начала подачи кислорода принимали за начало опыта. Окончанием опыта по автоклавному окислению считали момент прекращения подачи кислорода. Полученную окисленную пульпу пропускали через сито для отделения насыщенного угля. Уголь промывали, высушивали и взвешивали. Оставшуюся пульпу фильтровали, промывали водой с помощью противоточной декантации, сушили при комнатной температуре и взвешивали. После фильтрования в маточном растворе определяли содержание серной кислоты и содержание железа двух- и трехвалентного тетраметрическими методами анализа. Конечные продукты опытов (насыщенный уголь,кеки автоклавного окисления, раствор после выщелачивания) анализировали на содержание элементов пробирным и химическим методами анализа. Данные по результатам опытов переработки флотоконцентрата заявляемым способом приведены в табл. 2. Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что при использовании заявляемого способа в исходном концентрате среднее извлечение золота на уголь достигает 88,7%. Таблица 2. Результаты опытов переработки концентрата заявляемым способом. В качестве компонентов смеси использовали исходный флотоконцентрат и хлорид натрия (концентрация хлорид-иона 10 г/л). Компоненты смеси взвешивали на лабораторных весах и усредняли, готовую смесь помещали в автоклав. В автоклав загружали заданный объем воды в соотношение Ж:Т=2:1 с концентрацией серной кислоты 10 г/л и нагревали при перемешивании до заданной температуры 200-220C. По достижении заданной температуры в автоклав подавали кислород, парциальное давление которого устанавливали 2,43,0 МПа и начинали сбрасывать абгазы с расходом 100-200 мл/мин. Момент начала подачи кислорода принимали за начало опыта. Окончанием опыта по автоклавному окислению считали момент прекращения подачи кислорода. Полученную окисленную пульпу фильтровали для отделения раствора от выщелоченного осадка. Оставшийся кек промывали водой с помощью противоточной декантацией, сушили при комнатной температуре и взвешивали. После фильтрования в маточном растворе определяли содержание золота, серной кислоты и содержание железа двух- и трехвалентного. Раствор после автоклавного выщелачивания направляли на извлечение золота активированным углем. Конечные продукты опытов(кеки автоклавного окисления, раствор после выщелачивания, раствор после сорбции и насыщенный уголь) анализировали на содержание элементов пробирными и химическими методами анализа. При переработке флотоконцентрата по способу-прототипу извлечение золота достигает 67,2 %. Сравнение достигнутых показателей от использования заявляемого и известного способов переработки концентрата А представлено в табл. 3. Таблица 3. Сравнительные данные переработки концентрата А. Данные, приведенные в табл. 3, показывают, что использование заявляемого способа позволяет увеличить степень извлечения золота на активированный уголь при переработке концентратов (с 67,2 до 88,7%) и существенно сократить общие затраты на их переработку за счет снижения количества технологических операций.-3 017438 Источники информации 1. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд: в 2 томах. - Иркутск: ОАО "Иргиредмет", 1999. Т.1. - С.212-266. 2. Патент 6461577 США, МКИ С 22 В 11/00. Two stage bioleaching of sulphidic material containingmetals using halide ions / C.A. Fleming, of Vancouver. -000842; Заявл. 11.05.2007; Опубл. 21.12.2007,НКИ 60/800,044 - прототип. 5. Металлургия благородных металлов: Учебник. В 2-х кн. Кн. 2 / Ю.А. Котляр, М.А. Меретуков,Л.С. Стрижко - М.: "МИСИС", Издательский дом "Руда и Металлы", 2005, с. 61-64. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ переработки сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды, включающий смешивание сырья с водой или раствором серной кислоты и галогенид-ионом, обработку смеси в автоклаве с подачей кислорода, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят сорбент, из пульпы после автоклавного выщелачивания сорбент, насыщенный благородными металлами, отделяют и извлекают благородные металлы из сорбента. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в смесь добавляют раствор серной кислоты концентрацией 1-50 г/л и галогенид-ион концентрацией 0,5-100 г/л. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь обрабатывают в автоклаве при температуре 160250C и парциальном давлении кислорода 0,5-5,0 МПа. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонента галогенид-иона используют ионы хлорида, йодида и бромида, хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов или их смеси. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют сорбент на основе углерода. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окислительного выщелачивания под давлением сорбент на основе углерода отделяют от пульпы грохочением или флотацией.