Способ экстракции

006180 Изобретение относится к способу стабилизации производственной мощности экстракционной установки, экстрагирующей металлы в процессе, в котором варьируется содержание металла в растворе исходного сырья. Для стабилизации производительности экстракционные ячейки и их трубные магистрали конструируют и располагают таким образом, чтобы ступени экстракции можно было бы соединять в различных комбинациях либо параллельно, либо последовательно. Данный способ в особенности пригоден для процесса экстракции меди. Когда оксидную руду подвергают выщелачиванию с использованием кучного выщелачивания, то обычно содержание в растворе исходного сырья, полученном в результате выщелачивания, варьируется в зависимости от продолжительности использования рудника и от внешних условий. Поскольку кучное выщелачивание проводят в открытых условиях, то очевидно, что дождь становится причиной разбавления раствора исходного сырья. Извлечение меди из оксидной руды представляет собой обычный способ со стадиями кучное выщелачивание - экстракция - электролиз. Приведенное ниже описание способа относится к экстракции меди: однако это не исключает использования способа для экстракции других металлов, когда варьирование содержания в растворе исходного сырья также становится причиной возникновения проблем. Традиционно экстракцию меди проводят в отдельных производственных установках с определенной фиксированной конфигурацией ступеней экстракции. Ступени экстракции располагаются в один ряд друг за другом, в результате чего экстракционная установка образует так называемую технологическую линию. Ступень экстракции в общем случае содержит два или три смесителя, насосы и отстойники. Содержащий металл водный раствор подают в смеситель первой ступени экстракции, где его смешивают с экстрактным раствором, поступающим со следующей ступени экстракции, и направляют в отстойник. В традиционных решениях смесители располагаются на внешнем краю технологической линии. Водный раствор и экстрактный раствор движутся в противоположных направлениях. В традиционной экстракции ступени экстракции располагаются последовательно друг по отношению к другу так же, как и ступени обеднения. Обычно имеется 2-4 ступени экстракции, и наиболее часто 2 ступени обеднения. Как уже утверждалось ранее, количество меди в растворе исходного сырья подвержено флуктуациям, в особенности в случае экстракции вслед за кучным выщелачиванием и, поскольку ступени экстракции соединены последовательно так, что один и тот же раствор протекает через все ступени экстракции,то это значит, что флуктуациям подтверждено также и количество получаемой меди. Однако традиционную систему экстракции меди планируют и конструируют для определенного количества раствора исходного сырья и определенного содержания меди. Величину расхода раствора исходного сырья можно увеличить только в самой малой степени, если вообще это будет возможно, даже если содержание меди в растворе исходного сырья значительно уменьшится, например, вследствие дождя или изменения условий выщелачивания. В результате производительность при получении меди нельзя сохранять постоянной. Увеличения производительности по расходу раствора исходного сырья можно добиться только в результате сооружения дополнительной линии экстракции. Из предшествующего уровня техники известна также используемая и при экстракции меди параллельно-последовательная конфигурация ступеней экстракции, где ступени экстракции также располагают в одну линию. Данную конфигурацию используют при переработке обедненных растворов исходного сырья, но она также не отличается гибкостью в том, что касается ее производительности по экстракции. В настоящее время для экстракции металлов из раствора был разработан способ соединения ступеней экстракции таким образом, чтобы производственную мощность можно было бы сохранять постоянной. При экстракции металлов, когда содержание металла в растворе исходного сырья для экстракции варьируется, и экстракционная установка включает по меньшей мере две ступени экстракции и две ступени обеднения, ступени экстракции экстракционной установки снабжают трубными магистралями и вентилями, при помощи которых ступени экстракции можно соединять друг с другом, в зависимости от раствора исходного сырья, либо параллельно, либо последовательно. Способ в особенности подходит для экстракции меди. Существенные признаки изобретения представлены в прилагаемой формуле изобретения. В способе, разработанном в настоящее время, ступени экстракции способа экстракции группируют на двух соседних линиях вместо их группирования на одной технологической линии и, кроме этого, ступени располагают таким образом, что все трубные магистрали были бы сконструированы в виде одного канала трубных магистралей, создаваемого между линиями. Точно таким же образом смесители и насосы, включенные в ступени, также располагают настолько близко к каналу трубных магистралей, насколько это будет возможно, и не на внешнем краю линий. Следовательно, маршруты трубных магистралей будут короче, чем в традиционных решениях. Конструируют от двух до шести ступеней экстракции, и экстрактный раствор проходит через обе линии. В соответствии с содержанием меди в растворе исходного сырья для подачи раствора существуют различные альтернативы - либо на одну отдельную ступень, либо даже на все ступени. Используемая альтернатива зависит от содержания меди в растворе исходного сырья и требуемой производительности по экстракции. Даже более предпочтительно увеличить содержание экстрагента в выбранном растворе, как это описывается в публикации WO 00/69538. Например, в разработанном способе процесс экстракции, включающий четыре ступени экстракции, ос-1 006180 нащают такими линиями и вентилями водного раствора, что ступени экстракции можно использовать по меньшей мере в трех различных конфигурациях в соответствии с содержанием меди в растворе исходного сырья. В некоторых случаях предпочтительны ступени стадии экстракции одновременно как параллельно, так и последовательно. Изобретение описывается более подробно при помощи прилагаемых чертежей, на которых фиг. 1 изображает технологический процесс для традиционной конфигурации стадий экстракции; фиг. 2 - технологический процесс для еще одной традиционной конфигурации стадий экстракции; фиг. 3 - технологический процесс для одной конфигурации стадий экстракции, соответствующей изобретению; фиг. 4 - расчет ступени для конфигурации, соответствующей фиг. 3; фиг. 5 - технологический процесс для еще одной конфигурации ступеней экстракции, соответствующей изобретению; фиг. 6 - расчет ступеней для конфигурации, соответствующей фиг. 5; фиг. 7 - технологический процесс для третьей конфигурации ступеней экстракции, соответствующей изобретению; фиг. 8 - расчет ступеней для конфигурации, соответствующей фиг. 7. Фиг. 1 изображает технологический процесс для традиционной линии экстракции, где присутствует фиксированная конфигурация, и ступени экстракции располагаются в один ряд. Раствор исходного сырьяPLS, то есть, содержащий металл, например, медь, водный раствор, подают в первый смеситель первой ступени экстракции E1S (последовательность для экстракции 1) в соответствии со стрелкой на фигуре. В данном случае и на последующих фигурах водный раствор обозначают непрерывной линией, а органический экстрактный раствор - пунктирной линией. Экстрактный раствор протекает в направлении, противоположном направлению течения водного раствора, и таким образом его подают в первый смеситель первой ступени экстракции из отстойника E2S следующей ступени экстракции линии экстракции. На фигурах кружки обозначают смесители и насосы, а квадраты обозначают отстойники. Водный раствор перетекает с первой ступени экстракции на ступени E2S экстракции; то есть ступени экстракции располагаются последовательно. Водный раствор (рафинат), поступающий со второй ступени экстракции, направляют обратно на выщелачивание меди. Экстрактный раствор, поступающий с первой ступени экстракции, почти достигший насыщения в отношении содержания меди, перепускают на первую ступеньS1 обеднения вдоль длинной линии возврата за пределами всей последовательности оборудования. В общем случае экстрактный раствор направляют на обеднение через резервуар-хранилище - резервуар LO,который исполняет роль стабилизатора для цикла раствора. Водный раствор стадии обеднения LE (обедненный электролит) поступает с электролиза, и его направляют в S2 - смеситель второй ступени обеднения. Ступени обеднения также располагают последовательно. Кислый содержащий медь водный растворRE (обогащенный электролит) удаляют с первой ступени S1 обеднения и направляют на электролиз. Экстрактный раствор, освобожденный от меди, направляют на вторую ступень экстракции. Фиг. 2 демонстрирует вторую традиционную конфигурацию экстракции меди, которую называют параллельно-последовательной конфигурацией и которую используют для переработки обедненных растворов исходного сырья. Как можно видеть из фигуры, содержащий медь раствор исходного сырья PLS подают на две соединенные параллельно ступени экстракции E1S и Е 1 Р 1. Водный раствор, поступающий с E1S - первой ступени экстракции, направляют на E2S - вторую ступень экстракции, и данные две ступени экстракции располагают в последовательной конфигурации. Как также можно видеть из фигуры,весь экстрактный раствор, поступающий с обеднения, направляют на последовательную для него ступень Е 1 Р 1 данной конфигурации, а оттуда экстрактный раствор подают на E2S - вторую ступень экстракции - и далее на E1S - первую. Как и в предыдущей компоновке, экстрактный раствор подают с первой ступени экстракции на обеднение, которое осуществляют точно таким же образом, как и в случае,показанном на фиг. 1. Рафинат - водный раствор, из которого удалили медь, отводят как со второй, так и с третьей стадий экстракции. Таким образом, в общем случае в параллельно-последовательной конфигурации технологическая линия включает на одну стадию экстракции больше, чем компоновка, соответствующая фиг. 1. Это также говорит и о том, что маршрут возврата экстрактного раствора на обеднение еще длиннее, чем в компоновке фиг. 1. Фиг. 3 демонстрирует способ экстракции, соответствующий изобретению, где имеется 4 ступени экстракции, причем упомянутые ступени находятся на двух соседних линиях. На первой линии на ступенях экстракции Е 1 Р 1 и Е 1 Р 2 имеется параллельная конфигурация для раствора исходного сырья PLS. Подобным же образом, для стадий Е 2 Р 1 и Е 2 Р 2 имеет место параллельная конфигурация в отношении удаляемого водного раствора (рафината). Обе ступени экстракции, находясь в параллельной конфигурации по отношению к раствору исходного сырья, находятся в последовательной конфигурации по отношению к ступени экстракции, с которой отводят водный раствор. Количество ступеней обеднения равно двум. На ступенях экстракции экстрактный раствор, поступающий с обеднения, сначала вводят в контакт с водным раствором, в котором содержание меди по-прежнему находится на своем наивысшем уровне,поскольку на ступенях Е 1 Р 1 экстракцию в отношении данного водного раствора проводили экстрактным раствором, содержание меди в котором почти достигло насыщения, и который, таким образом, по при-2 006180 чинам, обусловленным равновесием, не способен принять всю медь из водного раствора. Для экстракции из такого водного раствора, содержание меди в котором по-прежнему избыточно, на ступени Е 2 Р 2 подходит обладающий большой экстракционной способностью свежий экстрактный раствор. Фиг. 4 иллюстрирует расчет ступеней для экстракции, соответствующей фиг. 3. В расчете содержание экстрагента равно 32% (об.). Из расчета можно видеть, что содержание Сu в растворе исходного сырья равно 4 г/л, из которых 3 г/л экстрагируют на первой ступени экстракции Е 1 Р 1, а 1 г/л остается. На ступени Е 2 Р 2 содержание меди в водном растворе в результате экстракции доводят до 0,2 г/л. Во второй экстракционной паре Е 1 Р 2 - Е 2 Р 1 экстракция протекает до того же самого уровня, но в данном случае содержание меди уменьшается на первой ступени Е 1 Р 2 до значения 0,5 г/л, а на в торой ступени Е 2 Р 1 до значения 0,2 г/л. Экстрактный раствор циркулирует через резервуар-хранилище - резервуар LO - и поступает на первую ступень обеднения S1 и оттуда - на ступень S2. Экстрактный раствор возвращают на первую ступень экстракции со второй ступени обеднения. На ступенях обеднения S1 и S2 медь экстрагируют обратно в электролит, поступающий с электролиза, при этом упомянутый электролит, обогащенный в том, что касается содержания меди, затем отправляют обратно на электролиз. На первой ступени обеднения основную часть меди в экстрактном растворе экстрагируют в электролит, а после второй ступени содержание меди в экстрактном растворе соответствует значению 5 г/л. Можно утверждать, что параллельно-последовательная конфигурация, описанная выше, пригодна для использования в случае раствора исходного сырья с относительно высоким содержанием меди. Однако, группу смеситель-отстойник, располагают на каждой ступени экстракции таким образом, чтобы все линии подачи и отбора можно было бы разместить в канале трубных магистралей между линиями стадий экстракции. Таким образом, легко реализовать, например, изменение конфигурации, проиллюстрированное на фиг. 5. Конфигурация фиг. 5 требуется, например, в таких случаях, когда содержание меди в растворе исходного сырья уменьшится до уровня 3 г/л. Для того, чтобы сохранить производительность по экстракции на прежней величине, в данном случае три из четырех ступеней экстракции фиг. 4, то есть,ступени Е 1 Р 1 и Е 1 Р 2 первой линии и ступень Е 1 Р 3 второй линии, соединяют параллельно по отношению к раствору исходного сырья. Четвертую стадию экстракции Е 2 Р 1 соединяют последовательно со стадией Е 1 Р 1. Экстрактный раствор циркулирует через контуры обеих линий оборудования подобно тому, как и в предыдущем случае; то есть, стадии имеют последовательную конфигурацию по отношению к экстрактному раствору. Фиг. 6 представляет расчет стадий для фиг. 5. Содержание экстрагента в экстрактном растворе равно 32% (об.). Содержание меди в экстрактном растворе увеличивается до величины, соответствующей полной концентрации, на стадии экстракции Е 1 Р 1, при этом на данной ступени в водном растворе все еще остается приблизительно 0,9 г/л меди. Поскольку четвертая ступень экстракции Е 2 Р 1 располагается последовательно по отношению к ступени Е 1 Р 1, то можно видеть, что на данной ступени экстракцию водного раствора можно провести до содержания меди, приблизительно равного 0,1 г/л. На ступени экстракции Е 1 Р 2 медь из водного раствора экстрагируют до содержания, приблизительно равного 0,5 г/л, а на стадии Е 1 Р 3 - до содержания, приблизительно равного 0,2 г/л. Стадии обеднения функционируют так,как это описывается для фиг. 4. На практике решение по оборудованию, соответствующее изобретению, включает законченные линии трубных магистралей также и для компоновки, представленной на следующей фиг. 7, в соответствии с которой все четыре ступени экстракции соединяют параллельно. Для различных альтернатив предпочтительно встроить трубные магистрали вместе с вентилями в канал трубных магистралей. В данном случае изменение группирования ступеней экстракции от соответствующего фиг. 5 до группирования, соответствующего фиг. 7, требует открывания только одного вентиля. Соответственно, также в готовом исполнении встраивается и линия выпуска водного раствора, и для нее требуется открывание только одного вентиля. Конфигурацию ступеней экстракции, соответствующую фиг. 7, предпочтительно использовать в таких случаях, когда содержание меди в растворе исходного сырья уменьшается до уровня, например, равного 2 г/л. Все ступени экстракции Е 1 Р 1, Е 1 Р 2, Е 1 Р 3 и Е 1 Р 4 соединяют параллельно. Группирование ступеней экстракции по-прежнему проводят тем же самым способом, то есть, по двум линиям оборудования. Экстрактный раствор циркулирует таким же образом, как и тот, что описан в предшествующих решениях, то есть, с прохождением через все ячейки. Если использовать экстрактный раствор с содержанием 32% (об.), то рассмотрение данного случая закончит расчет ступеней в соответствии с фиг. 8. В соответствии с ним уровень извлечения меди соответствует 94%. При группировании ступеней экстракции, соответствующем изобретению, предпочтительно изготавливать линию трубных магистралей в соответствии с фиг. 7, то есть, с ответвлениями трубных магистралей раствора исходного сырья от основной линии на каждую ступень экстракции, и точно так же существует ответвление на каждую ступень экстракции от трубной магистрали для выпуска раствора. Соответствующие вентили находятся на каждом ответвлении. Когда вентили всех линий трубных магистралей будут открыты, все ступени экстракции будут функционировать параллельно. В дополнение к этому между ступенями имеются трубные магистрали и вентили, скомпонованные так, как для последовательной конфигурации, и их держат закрытыми между ступенями, которые в желательном случае-3 006180 должны быть параллельными. Если содержание меди в растворе исходного сырья увеличится, то конфигурацию между ступенями экстракции можно изменить на последовательную конфигурацию либо полностью, либо частично, в соответствии с приведенным выше описанием. Способ соединения ступеней экстракции, соответствующий изобретению, позволяет гибко реагировать на изменения с сохранением неизменной производительности по получению меди вне зависимости от флуктуации содержания меди в растворе исходного сырья. Несмотря на то, что в расчетах содержание в растворе исходного сырья на каждой ступени экстракции выдерживают равным друг другу, а также равным расходу экстрактного раствора, это не имеет большого значения. В большой степени также могут меняться и соотношения подач внешними насосами, например, соотношение между органическим и водным растворами может находиться в диапазоне 0,5-5,0. Таким образом, в режиме работы эксплуатационные характеристики для экстракции можно отрегулировать в точном соответствии желаниям. Если содержание меди в растворе исходного сырья уменьшится до значения менее 2 г/л и даже еще до 1 г/л, то к описанным выше линиям ступеней экстракции можно будет добавить необходимое количество ступеней экстракции. Например, содержание меди 1,4 г/л делает необходимым добавление одной дополнительной ступени экстракции для каждой линии оборудования, то есть, всего будет шесть ступеней экстракции. На каждую ступень экстракции будут подавать тот же самый объем раствора исходного сырья, что и раньше, и посредством компоновки можно будет сохранить тот же самый уровень получения меди, что и прежде. Расход экстрактного раствора поддерживают постоянным. В конфигурации либо все стадии находятся в параллельной конфигурации, либо четыре-пять - в параллельной, а, соответственно, одна-две - в последовательной. При использовании способа, соответствующего изобретению, можно не только сохранять один и тот же уровень производительности даже и тогда, когда содержание меди в растворе исходного сырья уменьшится; способ также можно использовать и тогда, когда содержание меди в растворе исходного сырья увеличится. Таким образом, линии трубных магистралей можно сконструировать также и с учетом альтернативы, что не все ступени экстракции будут использоваться, если содержание меди в растворе исходного сырья будет достаточно высоким. В таком случае необходимо будет использовать, например,только две стадии экстракции, которые будут соединены последовательно. Желательной конфигурации стадий можно добиться в результате открывания желательных вентилей и закрывания всех тех, которые соответствуют параллельной конфигурации, и точно таким же образом в результате полного отключения потока от части ступеней. Целью способа, соответствующего изобретению, являются уход от традиционной линии ступеней экстракции (технологической линии SX) и принятие нового гибкого группирования ступеней экстракции, где ступени располагают на двух линиях, между которыми размещают канал трубных магистралей. Ступени экстракции размещают таким образом, чтобы их трубные магистрали находились в канале трубных магистралей, и все ступени оснащают вентилями трубных магистралей, которые делают возможным гибкое использование ступеней как в параллельной, так и в последовательной конфигурации, в соответствии с содержанием в растворе исходного сырья. Экстрактный раствор по-прежнему циркулирует, проходя через все стадии. При использовании данного способа можно выдерживать извлечение меди на экстракционной установке почти что постоянным вне зависимости от конфигурации ступеней экстракции. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ стабилизации производственной мощности экстракционной установки для экстракции из содержащего металл раствора в процессе, когда содержание металла в экстрагируемом растворе исходного сырья подвержено флуктуациям, причем упомянутая экстракционная установка содержит по меньшей мере две ступени экстракции и две ступени обеднения, отличающийся тем, что ступени экстракции в экстракционной установке при содержании металла 2 г/л или ниже соединяют полностью параллельно и при содержании металла выше 2 г/л ступени экстракции частично или полностью соединяют последовательно друг с другом, причем ступени экстракции размещают на двух линиях с расположением между этими линиями канала трубных магистралей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ступени экстракции располагают таким образом, что их смесители и насосы находятся настолько близко к каналу трубных магистралей, насколько это возможно. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстрактный раствор циркулирует, последовательно проходя через все ступени экстракции. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстрагируемым металлом является медь. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что если содержание металла в растворе исходного сырья велико, часть ступеней экстракции отключают. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение подач внешними насосами органического экстрактного раствора и раствора исходного сырья варьируют в диапазоне от 0,5 до 5,0. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение металла в экстракционной установке выдерживают по существу постоянным вне зависимости от конфигурации ступеней экстракции.