Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕДИ ИЗ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к способам извлечения меди из бедных технологических и сбросных растворов. В частности, способ может быть использован для извлечения меди из растворов кучного или подземного выщелачивания и кислых шахтных вод.

Содержание меди в таких растворах не превышает 5-10 г/л, а концентрация свободной кислоты не более 5 г/л (pH≥1,5-2). Помимо меди растворы содержат цинк, железо и, в меньших количествах, другие металлы. При кучном и подземном выщелачивании растворы находятся в обороте, а основной задачей является максимально полное извлечение из них меди. Примеси при этом стремятся оставить в растворе. Из кислых разбавленных растворов на практике чаще всего медь извлекают цементацией, сорбцией, экстракцией (1. RU 2070587 от 20.12.96; 2. SU 312886 А от 28.10.71; 3. SU 414322 А от 05.02.74; 4. SU 456413 А от 05.03.75; 5. UK 2270088 А от 02.03.94; 6. WO 96/02679 А от 01.02.96).

Цементацию преимущественно проводят с использованием железного скрапа или стружки. При извлечении из технологических растворов используют также металлические цинк, никель и другие металлы. В любом случае получаемый цементат содержит значительной количество осаждающих металлов, а расходы на используемые металлы-цементаторы снижают экономическую эффективность указанных методов.

Сорбция и экстракция позволяют после ряда промежуточных операций получить весьма кондиционную и даже рафинированную медь, сорбенты и экстрагенты находятся в оборотном использовании и это повышает эффективность извлечения меди. Вместе с тем, многостадийность технологии, высокая стоимость используемых экстрагирующих веществ и сорбентов являются существенными недостатками указанных вариантов.

По совокупности существенных признаков наиболее близким к заявляемому может быть принят способ с использованием медистого клинкера в качестве материала для цементации меди (7. RU 2118990 от 20.09.1998).

Клинкер - промпродукт, образующийся при переработке сульфидных цинковых концентратов, содержит 2,5-3% Zn, 1-3% Pb, 1-3% Cu, 35-40% Fe. Крупность частиц клинкера от пылевидного до 50 мм. Важнейшим компонентом клинкера является углерод (20-30%). С целью извлечения меди и благородных металлов чаще всего клинкер перерабатывают в медном производстве.

В основе прототипа - использование органического углерода (кокс, уголь) и металлического железа в клинкере для извлечения меди из растворов. На углероде, имеющем высокоразвитую поверхность, медь сорбируется. Железо выступает в качестве цементатора. Клинкер при контакте с медьсодержащими растворами обогащается медью и более эффективно может быть переработан в медеплавильном производстве.

Таким образом, использование клинкера при переработке медьсодержащих растворов позволяет решить две задачи - извлечь медь из бедных растворов и обогатить клинкер медью.

Основным недостатком прототипа является относительно невысокая осадительная способность клинкера. 1 тонна типичного клинкера цинкового производства в режиме перколяции из раствора кучного выщелачивания с исходным содержанием меди 1,5 г/л позволяет извлечь не более 20 кг меди. При этом продолжительность контакта раствора и клинкера - не менее 20-30 минут, а остаточное равновесное содержание меди - не менее 0,03-0,05 г/л.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка и имеет целью повышение осадительной способности клинкера, скорости и степени осаждения меди из бедных растворов.

Задача решается тем, что клинкер предварительно обрабатывают раствором, содержащим сульфгидрильный собиратель, например ксантогенат, после чего обработанный клинкер приводят в контакт с медьсодержащим раствором.

Ксантогенат, как и все сульфгидрильные собиратели, используемые при флотации с катионами железа и тяжелых цветных металлов образует малорастворимые соединения. Покрывая поверхность минеральных сульфидных частиц эти соединения придают им свойства гидрофобности и на этом основана флотация. Низкая растворимость ксантогенатов тяжелых цветных металлов используется также при их извлечении из сбросных растворов.

При контакте клинкера с раствором ксантогената (модифицирующий раствор) на стадии предварительной обработки окисленная и гидратированная поверхность частиц металлического железа, поверхность оксидов покрывается монослоем ксантогената железа:

Fe₂O₃(Fe(OH)₂)+C₂H₅OCSS^-=Fe(C₂H₅OCSS)₂↓+ОН^-

Поверхность частиц угля, включая поры, также покрывается ксантогенатом вследствие сорбции. Ксантогенат в итоге прочно закрепляется на поверхности частиц клинкера.

После обработки раствором ксантогената клинкер отделяют от обрабатывающего раствора и приводят в контакт с медьсодержащим раствором. В силу большей прочности связи ксантат-иона с медью, последняя вытесняет железо из поверхностного соединения:

Cu²⁺+Fe(C₂H₅OCSS)₂=Fe²⁺+Cu(C₂H₅OCSS)₂↓.

Аналогичное соединение образуется также на поверхности и в порах углистой фракции клинкера.

Особенностью данного процесса является то, что в массе гранул клинкера концентрация осаждающего реагента - ксантогената достаточно высока, в то время, как остальной объем реакционной системы реагента не содержит. Это позволяет в зоне реакции равновесие сдвинуть в сторону полного перевода меди в твердую фазу. При этом в ходе перколяции медьсодержащего раствора медь остается в клинкере, фильтрации не требуется.

Условия предварительной обработки должны удовлетворять

требованиям максимально быстрого и полного насыщения клинкера сорбированным ксантогенатом. Опыты показали, что этим требованиям отвечают концентрация ксантогената в модифицирующем растворе 0,5-10 г/л, а продолжительность - 15-30 минут.

Реализация предлагаемого способа анализа рассмотрена в следующих примерах.

Клинкер, используемый для осаждения меди имел состав 3,5% Zn, 3%РЬ, 2,6% Cu, 34% Fe, 22% С. Из имеющейся пробы клинкера рассевом выделили класс - 10+0,25 мм. В качестве модифицирующего использовали раствор бутилового ксантогената калия в технической воде.

Исследуемый модельный медьсодержащий раствор имел состав: 130 мг/л Zn, 760 мг/л Cu, 1370 мг/л Fe; pH 2,1.

Навески клинкера массой по 100 г приводили в контакт с 0,5 л раствора ксантогената в реакционной колбе. Концентрации ксантогената в модифицирующем растворе приведена в таблице. По окончании заданного времени модифицированный клинкер отфильтровывали, промывали от свободного ксантогената и приводили в контакт с медьсодержащим раствором (0,5 л). Осаждение меди проводили с периодическим перемешиванием и отбором проб раствора. В пробах анализировали содержание меди.

Для сравнения провели осаждение меди исходным клинкером по способу прототипа.

Результаты опытов представлены в таблице.

Сопоставительный анализ известных технических решений, в т.ч. способа, выбранного в качестве прототипа, и предполагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного метода анализа дает возможность повысить степень и скорость осаждения меди из бедных растворов при использовании в качестве осадителя клинкера.