Результат интеллектуальной деятельности: Способ извлечения благородных металлов из руд и концентратов

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и направлено на интенсификацию процесса извлечения дисперсных форм золота, платины и других благородных металлов из упорных руд и концентратов.

Известны способы извлечения золота из бедных и упорных руд, интенсифицированные ультразвуком с частотой 35 кГц и мощностью ультразвука 300 Вт [1], а также электромагнитным полем с ультразвуковой частотой не менее 2⋅10¹¹ Гц [2].

Главным фактором интенсификации процесса кавитации, способствующего микродезинтеграции, является интенсивность ультразвукового воздействия, которая должна достигать, в зависимости от соотношения Т:Ж, при воздействии на гидросмесь с минеральными частицами - до 1,73 Вт/см² [3].

Известен способ выщелачивания золотосодержащих комплексных руд, включающий обработку руды выщелачивающим раствором с одновременной подачей руды и выщелачивающего раствора в виде пульпы в зону электровоздействия, которое осуществляют с помощью ортогонально ориентированных электродов, подачей на которые электрического напряжения создают локальные зоны интенсивного образования окислителя на аноде и переводят окислитель в основную часть раствора, при этом формируют каналированные области повышенной проводимости и концентрации анионов реагента, а вихревыми восходящими потоками пульпы выводят образующиеся на аноде атомы окислителя в основной объем пульпы [4].

Недостатком способа является низкое извлечение дисперсных наноразмерных форм ценных компонентов в виду недостаточно полного окисления вмещающей минеральной матрицы и разрыва связей кластерных включений этих металлов с окружающими их атомами матрицы.

Известен способ извлечения золота из руд и концентратов, включающий загрузку в реактор предварительно измельченного исходного сырья и его обработку раствором цианида с циркуляцией пульпы и диспергированием путем подачи сжатого воздуха. Процесс обработки пульпы проводят с использованием двухлучевого оппозитного гидроакустического излучателя с оппозитным веерным излучением широкополосных с непрерывным спектром акустических колебаний и веерного распыления в рабочем объеме реактора облаков микропузырьков воздуха, активно засасываемого в зону разрежения, создаваемого излучателем [5].

Недостатком способа является низкое извлечение дисперсных наноразмерных форм золота и платины в виду недостаточно полного окисления вмещающей минеральной матрицы и разрыва связей кластерных включений этих металлов с окружающими их атомами матрицы.

Известен способ получения драгоценных металлов, заключающийся в контактировании упорного минерального сырья в жидком растворе с газовой фазой, содержащей активированный кислород, включающий обязательно озон, гидроксил, атомарной кислород, перекись водорода. Данная газовая фаза, содержащая активированный кислород, получается только в результате воздействия ультрафиолетового излучения [6].

Недостатком этого способа является несовершенная подготовка минерального сырья и жидкого раствора к активному процессу окисления.

Известен способ переработки упорного минерального сырья, содержащего золото, включающий его выщелачивание в водном растворе с активным кислородом при гидродинамическом воздействии, обеспечивающем режим кавитации, при закручивании потока суспензии минерального сырья, содержащей газ и твердую фазу. Выщелачивание ведут в водном цианистом растворе при повышении скорости закручивания потока суспензии до возникновения в потоке режима суперкавитации для разрушения кристаллической решетки минералов и одновременного доизмельчения твердой фазы с участием свободных радикалов, гидратированного электрона атомарного кислорода и водорода, образовавшихся в процессе суперкавитации [7].

Недостатком способа является низкое извлечение дисперсных наноразмерных форм благородных металлов в виду недостаточно полного окисления вмещающей минеральной матрицы и разрыва связей кластерных включений этих металлов с окружающими их атомами матрицы. Кроме того, формирование свободных радикалов в цианидном растворе будет приводить к частичному переводу цианидов щелочных металлов в цианаты, которые не образуют комплексные анионы с золотом, соответственно будет иметь место повышенный расход дорогостоящих цианидов.

Известен способ кучного выщелачивания золота из упорных руд и техногенного минерального сырья рабочими растворами, в которых посредством фотоэлектрохимического синтеза из реагентов формируются активные окислители и комплексообразователи [8].

Недостатком способа является низкая активационная подготовка минерального сырья и рабочих растворов.

Наиболее близким техническим решением является способ переработки упорного минерального сырья, включающий выщелачивание упорного минерального сырья в водном растворе неорганической кислоты при гидродинамическом воздействии в режиме кавитации, разделение получаемого продукта на жидкую и твердую фазы и извлечение металлов из твердой фазы при атмосферном давлении, ультразвуковую обработку в процессе выщелачивания, ультрафиолетовое облучение, выделение раствора, содержащего металлы [9].

Недостатком данного способа также является низкая активационная подготовка минерального сырья и рабочих растворов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности за счет интенсификации окисления вмещающей дисперсное золото и другие благородные металлы минеральной матрицы и разрыва связей кластерных включений этих металлов с окружающими их атомами матрицы путем двухстадийной обработки пульпы с ее подготовкой перед первой стадией, смешиванием измельченной руды с водно-газовой эмульсией, содержащей активные радикальные и ион-радикальные соединения кислорода и водорода, полученные последовательной обработкой исходного раствора кислородсодержащих реагентов электролизом, ультрафиолетовым облучением и ультразвуковым воздействием, а перед второй стадией вводом в окисленную суспензию водно-газовой эмульсии, содержащей активные радикальные и ион-радикальные соединения кислорода, водорода и хлора, полученные последовательной обработкой исходного раствора хлорсодержащих реагентов ультрафиолетовым облучением и ультразвуковым воздействием.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения благородных металлов из руд и концентратов, включающем выщелачивание упорного минерального сырья в водном растворе реагента при гидродинамическом воздействии в режиме кавитации, разделение получаемого продукта на жидкую и твердую фазы при атмосферном давлении, ультразвуковую обработку в процессе выщелачивания, ультрафиолетовое облучение и выделение продуктивного раствора, содержащего металлы, подготовку водного раствора реагента для выщелачивания благородных металлов осуществляют насыщением водного раствора реагента электролизными газами в процессе электролиза с последующим переводом электролизных газов в реакционно-активную форму ультрафиолетовым облучением и диспергированием ультразвуковым воздействием в течение не менее 10 мин, вводят полученный раствор реагента в минеральную массу с получением пульпы при достижении Т:Ж не менее 2:1, которую агитируют не менее 4 часов, после чего отделяют твердую фазу, которую обрабатывают раствором хлорсодержащего реагента в соотношении Т:Ж не менее 2:1, который предварительно активируют ультрафиолетовым облучением и ультразвуковым воздействием, при этом полученную пульпу подвергают агитации в течение не менее 4-х часов с последующим ультразвуковым воздействием не менее 10 мин и сливом продуктивного раствора.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг. 1 - общий вид схемы выполнения способа извлечения благородных металлов из руд и концентратов

Для выполнения способа использовались: механическая установка PULVERISEETTE 5 (Fritsch, Германия) - для дезинтеграции минерального сырья, аппарат электролизный Санер 3-50, дуговая разрядная ртутная лампа ДРТ-240 (лучистый поток, при длине волны λ=240-320 нм, мощности излучения 24,6 Вт) - для ультрафиолетового облучения растворов реагентов, механический смеситель - для агитации пульпы перемешиванием и ультразвуковая установка УЗДН-2Т (Россия) - для диспергирования растворов реагентов и пульпы после агитации.

Способ извлечения благородных металлов из руд и концентратов включает выщелачивание упорного минерального сырья в водном растворе реагента при гидродинамическом воздействии в режиме кавитации, разделение получаемого продукта на жидкую и твердую фазы при атмосферном давлении, ультразвуковую обработку в процессе выщелачивания, ультрафиолетовое облучение и выделение продуктивного раствора, содержащего металлы. Подготовку водного раствора реагента для выщелачивания благородных металлов осуществляют насыщением водного раствора реагента электролизными газами в процессе электролиза с последующим переводом электролизных газов в реакционно-активную форму ультрафиолетовым облучением и диспергированием ультразвуковым воздействием в течение не менее 10 мин. Вводят полученный раствор реагента в минеральную массу с получением пульпы при достижении Т:Ж не менее 2:1, которую агитируют не менее 4 часов, после чего отделяют твердую фазу, которую обрабатывают раствором хлорсодержащего реагента в соотношении Т:Ж не менее 2:1, который предварительно активируют ультрафиолетовым облучением и ультразвуковым воздействием. Полученную пульпу с минеральной массой подвергают агитации в течение не менее 4-х часов с последующим ультразвуковым воздействием не менее 10 мин и сливом продуктивного раствора.

Пример конкретного использования способа.

Способ опробован на некондиционных золотосодержащих медно-порфировых рудах месторождения Дальневосточного региона. Для первой стадии обработки был подготовлен раствор, содержащий активные радикальные и ион-радикальные соединения кислорода и водорода, полученные последовательной обработкой исходного сернокислотного 0,3% раствора электролизом посредством аппарата электролизного Санер 3-50 в течение 1 часа с ультрафиолетовым облучением дуговой разрядной ртутной лампой ДРТ-240 в течение 5 мин после стабилизации ее параметров и ультразвуковым воздействием посредством ультразвуковой установки УЗДН-2Т в течение 10 мин. На базе полученного водного раствора реагента была подготовлена пульпа путем смешивания в механическом смесителе с измельченной посредством механической установки PULVERISEETTE 5 - до 74 мкм минеральной массой, с выходом класса 70% и соотношением Т:Ж как 2:1. Полученная пульпа обрабатывалась механической агитацией в механическом смесителе в течение 4 часов. Параллельно обрабатывалась дублирующая навеска пробы руды в равном по концентрации (0,3%), но необработанном растворе серной кислоты, и - с дублирующей навеской пробы руды в хлорид-гипохлоритном растворе при содержании активного хлора 8 г/л. Далее обработанная хлоридным раствором третья навеска снималась, а фильтрат и твердые хвосты передавались на анализ. Первые две навески подвергались фильтрации и распульповывались хлорид-гипохлоритным раствором. Контрольная навеска обрабатывалась обычным хлорид-гипохлоритным раствором, а экспериментальная - прошедшим дополнительное ультрафиолетовое облучение дуговой разрядной ртутной лампой ДРТ-240 и ультразвуковую обработку на ультразвуковой установке УЗДН-2Т. Далее эти навески подвергались агитации в течение 4-х часов в механическом смесителе и ультразвуковому воздействию на ультразвуковой установке УЗДН-2Т. По данным анализов было отмечено, что предокисление активным сернокислотным-пероксидным раствором, полученным последовательной обработкой исходного сернокислотного раствора кислородсодержащих реагентов электролизом, ультрафиолетовым облучением и ультразвуковым воздействием, увеличивает выход золота из руды на 57,21% за 4 часа агитации и ультразвукового воздействия в сравнении с агитацией только с хлорид-гипохлоритным раствором и на 51,25% - в сравнении с агитацией при предварительном использовании необработанного раствора серной кислоты. Таким образом, наиболее эффективен вариант извлечения золота с использованием раствора реагента, обработанного электролизом, ультрафиолетовым облучением и ультразвуковым воздействием, с последующим выщелачиванием ценного компонента активированным хлорсодержащим реагентом, обработанным ультрафиолетовым облучением и ультразвуком, а также включая дополнительное ультразвуковое воздействие на пульпу после агитации.

Способ повышает эффективность извлечения ценных компонентов из упорных руд благородных металлов, обеспечивает экологическую безопасность.

Источники информации

1. Алгебраистова Н.К., Гроо Е.А., Макшанин А.В. Способ извлечения золота из бедных малосульфидных руд. Патент №2465353, 2006.

2. Хрунина Н.П., Рассказов И.Ю. Способ электромагнитно-ультразвуковой дезинтеграции сростков микрокомпонентов золоторудных концентратов. Патент РФ 2455072, 2006.

3. Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А., Пуляевский A.M., Стратечук О.В. Новые аспекты научных основ ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей Приамурья, под ред. A.M. Пуляевского. - Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2011. - 164 с.

4. Секисов А.Г., Пискунов С.А., Филатов Б.Л. Способ выщелачивания золотосодержащих комплексных руд. Патент РФ №2044875.

5. Стрижко Л.С., Бобоев И.Р. и др. Способ извлечения золота из руд и концентратов. Патент РФ №2522921.

6. Патент US 4752412 A1 (GSP METALS AND CHEMICALS CORP), 21.06.1988.

7. Бондарь B.B., Буртовой А.Г. Способ переработки упорного минерального сырья, содержащего золото, и проходной реактор для его осуществления. Патент РФ №2428492.

8. Секисов А.Г. и др. Перспективы кучного выщелачивания золота из упорных руд и техногенного минерального сырья с использованием фотоэлектрохимического синтеза активных реагентных комплексов в рабочих растворах. ГИАБ, 2015, №5, с. 155-159.

9. Патент RU 2265068 С1. Способ переработки упорного минерального сырья, ГОУ ВПО «Московский государственный институт стали и сплавов», 27.11.2005.