Способ выделения ценного металлического компонента сернокислотного выщелачивающего раствора

1 Настоящее изобретение относится к способу выделения ценного металлического компонента выщелачивающего раствора, подкисленного серной кислотой, экстракцией растворителем и осуществлением последующей заключительной стадии выделения продукта, например стадии электролитического выделения. Изобретение применимо, в частности, в процессах биовыщелачивания и создано в расчете на них, хотя область применения изобретения не ограничивается только такими процессами. В отношении процессов биовыщелачивания для выделения ценных металлов, таких как цинк, никель и кобальт, из руд или концентратов и других материалов, которые, например,содержат ценные металлы, из литературы известны различные методы, в которых предлагается выделять металл из выщелачивающего раствора, поступающего из процесса биовыщелачивания, который представляет собой процесс кислотного выщелачивания в присутствии бактерий, путем экстракции растворителем и электролитического выделения. Более подробно биовыщелачивание описано в US 5397380 и SE А-9901613-1, а также, например, в заявке WO 92/16667, которая в целом относится к окислению металлсульфидного материала с помощью бактерий, и в WO 94/28184,которая относится к биовыщелачиванию цинкового концентрата. В статье А.Р. Briggs и др. (материалы Международного симпозиума Int. Biohydrometallurgy Symposium IBS97, Сидней, 1997), описан способ выщелачивания с использованием бактерий, который был разработан в Уганде для выделения кобальта из обожженных пиритов и при осуществлении которого кобальтовый компонент выделяют экстракцией растворителем с последующим электролитическим выделением(ЭР-ЭВ). В статье M.L. Steemson и др., помещенной в той же публикации (IBS97), описан способ биовыщелачивания, который предназначен для обработки цинкового концентрата и при осуществлении которого цинк выделяют экстракцией растворителем с последующим электролитическим выделением (ЭР-ЭВ). Аналогичный способ описан также в AU В-673927. Общей отличительной особенностью этих ранее предложенных способов, которые включают стадию экстракции растворителем и электролитическое выделение (ЭР-ЭВ), является то,что экстракцию растворителем проводят на выщелачивающем растворе после осаждения содержавшегося в нем железа. Один из недостатков, свойственных этим способам, заключается в том, что основную часть выщелачивающего раствора, отводимого со стадии экстракции растворителем и обедненного ценными металлами,причем обычно этот раствор называют рафинатом, необходимо возвращать на стадию биовыщелачивания с целью избежать выделения ме 002675 2 таллов в сборник и благодаря этому уменьшить также ненужные потери ценных металлов. Иными словами, концентрация ценных металлов в так называемом рафинате должна быть очень низкой, т.е. их содержание должно быть низким, что может быть достигнуто только проведением частичных процессов и, следовательно, многостадийной экстракцией. Недостатки такого способа совершенно очевидны как с точки зрения сложности используемого для их проведения оборудования, так и с учетом необходимых трудозатрат. Кроме того, возврат рафината на различные стадии частичных процессов связан с технологическими проблемами, с которыми сопряжены также наблюдение и контроль за результатами процесса. Значительной проблемой является также получение сведений о том, что происходит с активностью бактериальных культур в контурах биовыщелачивания. В реакторах на стадии биовыщелачивания может возникать избыток кислоты, который требует добавления больших количеств извести или известняка для нейтрализации кислоты, а это добавление в свою очередь вызывает проблемы,связанные с вязкостью суспензии в контурах вследствие осаждения гипса. Со стадии экстракции растворителем совместно с рафинатом необходимо также удалять так называемую "избыточную воду", а поскольку рафинат находился в контакте с органическим экстракционным веществом, используемым в качестве связующей среды между поступающей жидкой фазой,богатой металлами, и поступающей жидкой фазой, обедненной металлами, он обычно включает, например, относительно значительные количества этой связующей среды. В случае выщелачивания в большом масштабе это количество обычно составляет примерно 100 ч./млн органической фазы в рафинате. Согласно предлагаемому в изобретении способу неожиданно было установлено, что ценный металлический компонент выщелачивающего раствора, подкисленного серной кислотой, можно выделять экстракцией растворителем с последующей заключительной стадией выделения продукта, например со стадией электролитического выделения, причем этот способ позволяет, по меньшей мере, в существенной степени устранить вышеуказанные недостатки и позволяет также сделать процесс более легко регулируемым и гибким. Предлагаемый в изобретении способ включает стадии, которые представлены в формуле изобретения. В соответствии с этим способом рН выщелачивающего раствора на первой стадии осаждения последовательно повышают таким образом, чтобы осадить присутствующие железо и мышьяк, после чего полученный на первой стадии осадок удаляют, а практически полное осаждение ценного металлического компонента выщелачивающего раствора проводят на последующей стадии осаждения. Включающий цен 3 ные металлы и гипс осадок, образующийся на этой последующей стадии, удаляют и выщелачивают в кислой среде с целью повторного растворения ценного металлического компонента. Образующийся кислотный раствор совместно с его компонентом направляют в контур экстракции растворителем, в котором упомянутый металлический компонент в существенной степени переводят в кислотный богатый металлом раствор, из которого металл извлекают электролитическим выделением или по какому-либо другому методу выделения конечного металлсодержащего продукта. Хотя электролитическое выделение является методом, который в настоящее время находит самое широкое применение при выделении металлов из кислотных богатых металлами растворов, могут существовать местные причины, по которым следует выбирать какой-либо другой аналогичный метод выделения металлсодержащего продукта. Так,например, с целью извлечения металлов прежде применяли метод диффузионного насыщения с использованием лома черных металлов, и в объеме настоящего изобретения применение такого метода вполне допустимо. Другой вариант состоит в простом упаривании чистого богатого металлами кислотного раствора, получаемого по методу экстракции растворителем, и получении, например, таким путем сульфата меди. Обедненный ценным металлом кислотный раствор, получаемый из контура экстракции растворителем, целесообразно возвращать на стадию, на которой ценный металлический компонент повторно растворяют и, когда выбирают электролитическое выделение, этот электролит, обедненный ценным металлом, целесообразно возвращать со стадии электролитического выделения в контур экстракции растворителем. Раствор, выделенный из осадка ценного металла/гипса, целесообразно отводить в качестве подвижной фазы после удаления всего возможного загрязняющего компонента этого раствора. Часть металлического компонента, полученного в процессе повторного растворения из осадка, содержащего ценный металл и гипс, при необходимости можно направлять непосредственно на стадию электролитического выделения. В принципе в результате включения в этот способ стадии полного осаждения после стадии осаждения железа образуются три контура растворения, что позволяет устранить потребность в возврате рафината в контур биовыщелачивания. Значительную часть фильтрата, полученного в процессе полного осаждения, можно далее возвращать через контур биовыщелачивания или с использованием какого-либо иного окислительного процесса. Таким образом, осадок металла/гипса выщелачивают в рафинате, полученном на стадии экстракции растворителем, а жидкий поток 4 адаптируют таким образом, чтобы экстракция могла протекать с максимально возможной эффективностью, и предпочтительно таким образом, чтобы исключить необходимость в промежуточных стадиях нейтрализации. Предлагаемый в изобретении способ особенно эффективен при выделении ценного металлического компонента выщелачивающего раствора, полученного в процессе биовыщелачивания, поскольку, помимо прочего, при осуществлении стадий биовыщелачивания нет необходимости в получении рафината со стадии экстракции растворителем, так как этот способ включает применение трех раздельных контуров растворения, как указано выше, благодаря чему фильтрат, получаемый в результате полного осаждения ценного металлического компонента, можно в значительной степени возвращать через контур биовыщелачивания, как об этом более подробно говорится ниже. Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором показана соответствующая технологическая схема, которую применяют в случае, когда конечными продуктами процесса являются металлические катоды. Как показано на чертеже, предлагаемый способ в принципе осуществляют в трех раздельных контурах растворения, а именно, в первом контуре, проходящем от биовыщелачивания до фазового разделения (включительно) и промывки "пирога" из осадка гидроксида металла/гипса, во втором контуре, проходящем от стадии вываривания металла (включительно) до входного контура (включительно) на стадию экстракции растворителем, и в третьем контуре от выходного контура стадии экстракции растворителем (включительно) до заключительной стадии выделения продукта (включительно),которой в рассматриваемом случае является стадия электролитического выделения. Выщелачивающий раствор, полученный со стадии биовыщелачивания, очищают в первом контуре осаждением содержащегося в нем железного и мышьякового компонента и из этого контура удаляют осадок Fe/As-гипса. Металлический компонент остающегося раствора осаждают нейтрализацией, отделяют и промывают, а жидкую фазу возвращают в процесс биовыщелачивания, хотя небольшую часть этой жидкой фазы можно удалять для вымывания водорастворимых загрязнителей, таких как Mg, и всей избыточной воды контура. Промытый осадок из первого контура представляет собой "пирог" из гидроксида металла/гипса, который направляют на первую стадию второго контура. Во втором контуре металлический компонент "пирога" гидроксида металла/гипса вначале растворяют, а оставшуюся часть "пирога" сгущают, отфильтровывают и промывают, после чего ее можно удалять из процесса. "Пирог" 5 растворяют с помощью кислотного раствора, в этом случае с использованием возвращаемого в процесс так называемого рафината, как более подробно описано ниже, и полученный богатый металлом раствор направляют во входной контур реактора для экстракции растворителем, где этот металлический компонент посредством органической экстракционной фазы практически полностью переводят в поступающий обедненный металлом раствор. Этот обедненный металлом раствор (так называемый рафинат),отходящий со стадии экстракции растворителем, возвращают на первую стадию второго контура, а именно, на стадию растворения металла, где он составляет, по меньшей мере,часть кислотного раствора для повторного растворения металлического компонента. Часть рафината можно направлять на стадию фильтрования в этом втором контуре. Богатый металлом раствор, поступающий со стадии экстракции растворителем и образованный металлами, переведенными в него посредством органической экстракционной фазы,направляют в качестве электролита на стадию электролитического выделения. Таким образом,в третьем контуре богатый металлом раствор со стадии экстракции растворителем направляют в ванну для электролитического выделения и в этой последней металл осаждают на катодах. Небольшую часть богатого металлом раствора со стадии вываривания во втором контуре можно также направлять в ванну для электролитического выделения для прямого электролитического выделения. Перед подачей богатого электролита в процесс электролитического выделения проведением отдельных процессов из этого электролита можно удалять все примеси остаточного растворителя. С одной стороны, раствор, обедненный металлом вследствие осаждения металла в процессе электролитического выделения, возвращают на стадию экстракции растворителем, а с другой стороны, возвращают также во второй контур растворения для удовлетворения потребностей этого раствора в кислоте. Кроме того, часть этого раствора можно внутри системы возвращать в третий контур растворения. Предлагаемый способ в сравнении с известными методами или способами выделения металлов из выщелачивающего раствора обеспечивает достижение целого ряда преимуществ,таких как:- возврат в процесс минимального количества загрязнителей, которые представляют опасность для активности в бактериальном процессе,- наличие большого количества путей отвода загрязнителей, по которым эти загрязнители могут быть оптимальным образом удалены из системы,- минимальный расход воды, 002675- простота регулирования водного и кислотного балансов,- относительно постоянный состав поступающего на стадию экстракции растворителем/электролитического выделения материала,который достигается независимо от количеств поступающего металлсодержащего материала,поскольку на этот состав влияют только изменения соотношения между количествами различных металлов, а общее содержание (молярное) ценных металлов остается относительно постоянным,- использование минимальных количеств реагентов для экстракции растворителем в удаляемых остаточных продуктах и растворах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ выделения ценного металлического компонента выщелачивающего раствора,подкисленного серной кислотой, экстракцией растворителем и последующей заключительной стадией выделения продукта, отличающийся тем, что на первой стадии осаждения последовательно повышают рН выщелачивающего раствора для осаждения содержащихся железа и мышьяка, первый осадок удаляют и на последующей стадии осаждения практически полностью осаждают ценный металлический компонент выщелачивающего раствора, затем образующийся осадок, включающий ценный(ые) металл(ы) и гипс, удаляют и этот осадок выщелачивают в кислой среде для повторного растворения ценного металлического компонента,после чего образующийся таким путем кислый раствор совместно с его металлическим компонентом направляют в контур экстракции растворителем, в котором этот металлический компонент в существенной степени переводят в кислый богатый металлом чистый раствор, из которого может быть извлечен металл или какой-либо другой целевой конечный продукт. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислотный раствор, обедненный ценным металлом, отводимый из контура экстракции растворителем, возвращают на стадию, на которой этот ценный металлический компонент повторно растворяют. 3. Способ по п.1 или 2, в котором металл извлекают в качестве конечного продукта электролитическим выделением, отличающийся тем,что обедненный ценным металлом электролит,отводимый со стадии электролитического выделения, возвращают в контур экстракции растворителем. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что раствор, удаленный со стадии получения осадка ценного металла/гипса в виде подвижной фазы, отводят после удаления всего загрязняющего компонента. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что обедненный ценным металлом кислотный раствор, отводимый из контура экстракции растворителем, отводят в качестве подвижной фазы. 6. Способ по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что часть раствора, получаемого в результате повторного растворения металлического компонента осадка, включающего ценный металл и гипс, направляют непосредственно на стадию электролитического выделения. 7. Применение способа по любому из предыдущих пунктов для выделения ценного металлического компонента выщелачивающего раствора, поступающего из процесса биовыщелачивания.