Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ВЫСОКОКАРБОНАТНЫХ МЕДНЫХ РУД

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения меди из окисленных карбонатных медных руд.

Известен способ выщелачивания меди из руд, включающий орошение руды растворами серной кислоты при подаче растворов в количестве от 60 до 30 л на 1 тонну руды, изменении концентрации серной кислоты от 50 до 0,5 г/л и выдерживании паузы между орошениями от 2 до 30 суток (А.с. №601397, МПК Ε21В 43/28, С22В 3/00, опубл. 05.04.1978).

Недостатком способа является низкая эффективность при выщелачивании меди из окисленных карбонатных руд, содержащих более 20% доломитов и кальцитов, обусловленная высоким расходом кислоты - более 300 тонн на 1 тонну извлеченной меди, так как кислота расходуется не только на извлечение меди, но и на вскрытие (разложение) кальцитов и доломитов (фиг. 1).

Известен способ выщелачивания медных руд, включающий перколяцию через слой руды сбросного кислого маточного раствора азотнокислой переработки молибденового сырья с концентрацией азотно-сернокислых солей железа (III) и аммония 7,7-23,5 г/л и рН 0,5-2,0 (А.с. №1458406, МПК С22В 15/08, опубл. 15.02.1989).

Способ позволяет снизить расход серной кислоты при выщелачивании меди из окисленных, смешанных, сульфидных, забалансовых медных руд, однако при использовании способа для выщелачивания карбонатных медных руд недостаток заключается в повышенном расходе кислот и получении растворов, содержащих большое количество примесей пустой породы. Последнее осложняет извлечение металлов из растворов и приводит к понижению извлечения металлов из растворов и получению некачественных осадков.

Известен способ извлечения металлов из колчеданных руд, содержащих карбонатные минералы, принятый за прототип, включающий выщелачивание сырья подземными водами с добавкой серной кислоты при поддержании соотношения серной кислоты к содержанию карбонатных минералов в руде в интервале (5-12):(0,5-1,5). Способ позволяет извлекать медь, железо, цинк с достаточно высокой степенью и интенсивностью и уменьшить расход серной кислоты (Патент РФ №2075522, МПК С22В 3/08, С22В 15/00, опубл. 20.03.1997).

Недостатком данного способа является низкая эффективность при извлечении меди из высококарбонатных руд, обусловленная присутствием растворимых соединений (кальцитов и доломитов), которые переходят в раствор наряду с медью, что увеличивает расход выщелачивающего реагента, а также невозможностью селективного выделения меди при кислотном выщелачивании.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности способа выщелачивания меди из высококарбонатных руд путем селективного растворения соединений, содержащих медь, с достижением высокого извлечения полезного компонента и получением растворов с минимальным содержанием примесей.

Указанный результат достигается тем, что при выщелачивании высококарбонатных медных руд, включающем орошение руды раствором выщелачивающего агента, согласно изобретению в качестве выщелачивающего агента используют раствор карбоната щелочного металла концентрацией 10-100 г/дм³, при этом сначала орошение руды ведут непрерывно до достижения не менее 10% извлечения меди, а затем орошение ведут при выдерживании пауз между орошениями до 10 суток. В качестве карбоната щелочного металла может быть использован карбонат натрия или карбонат калия.

Применение растворов карбоната щелочного металла с концентрацией 10-100 г/дм³ позволяет перевести медь из карбонатов и оксидов по реакциям (1), (2), достичь высокого извлечения меди в раствор (90%) и получить раствор с минимальным содержанием примесей

малахит CuCO₃·Cu(OH)₂+3Na₂CO₃+3H₂O=2Na₂[Cu(CO₃)₂]·3H₂O+2NaOH (1);

тенорит CuO+2Na₂CO₃+H₂O=Na₂[Cu(CO₃)₂]·3H₂O+2NaOH (2).

При этом практически не происходит разложение карбонатных минералов, таких как доломиты и кальциты. Применение раствора с концентрацией выщелачивающего агента выше 100 г/дм³ является нецелесообразным, т.к. не приводит к дальнейшему повышению извлечения меди, а приводит только к повышению избытка концентрации реагента в растворах, получаемых после выщелачивания руды. Поддержание концентрации карбоната щелочного металла ниже 10 г/дм³ не обеспечивает полного извлечения меди из руды и значительно снижает темпы выщелачивания (фиг. 2).

Первоначальное орошение руды непрерывно до достижения не менее 10% извлечения меди позволяет получать наиболее концентрированные растворы по меди (~1 г/дм³), пригодные для их переработки с получением товарного продукта. При более высоком уровне извлечения меди из руды (>10%) получаются менее концентрированные растворы (<1 г/дм³), непригодные для современных методов извлечения меди из растворов. Для того чтобы избежать получения «бедных» растворов, дальнейшее выщелачивание руды ведут при постепенном увеличении пауз между орошениями до 10 суток, что обеспечивает необходимое повышение содержания меди в растворах.

Заявленный способ прошел испытания в лабораторных условиях на руде медистых песчаников Приуралья.

Пример 1.

Руду Чалковского месторождения медистых песчаников западного Приуралья крупностью минус 15 мм, содержащую, мас.%: 0,16 меди, в количестве 1 кг подвергали орошению в течение 140 суток при температуре 20°С и концентрации выщелачивающего агента 100 г/дм³ (Na₂CO₃) при непрерывной подаче раствора. При достижении уровня извлечения меди из руды около 10% получен раствор, содержащий до 1 г/дм меди. При дальнейшем выщелачивании без пауз содержание меди в растворе постепенно снижалось до 0,5; 0,2; 0,1 г/дм³. Общее извлечение меди из раствора составило 91%. Раствор ≥1 г/дм³ направлен на экстракцию, в результате которой получена катодная медь.

Пример 2.

Руду, содержащую 0,16 мас.% меди в количестве 1 кг подвергли орошению в течение 140 суток при температуре 20°С и концентрации выщелачивающего агента 100 г/дм³ (Na₂CO₃) и постепенном увеличении пауз между орошениями по мере обезмеживания руды. При обезмеживании руды примерно до 10% получены растворы около 1 г/дм³ меди. В период обезмеживания руды от 10 до 30% паузу увеличивали до 3-5 суток, от 30 до 50% до 5-7 суток, от 50 до 90% до 10 суток. Общее извлечение 90-91%. Получены растворы, указанные в таблице 1.

На конечных стадиях выщелачивания получены бедные растворы, содержащие 0,1-0,2 г/дм³ меди, которые подлежат выщелачиванию свежих порций руды с целью получения богатых растворов.

Подобные результаты, указанные в примерах 1 и 2, получены при использовании в качестве выщелачивающего агента карбоната калия.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает по сравнению с прототипом высокое селективное извлечение меди из окисленных карбонатных руд практически при стехиометрическом расходе выщелачивающего агента.

Фиг. 1 Зависимость извлечения меди (1) и удельного расхода кислоты (2) от продолжительности выщелачивания меди из руды Чалковского месторождения медистых песчаников западного Приуралья: τ=1,4 сут; Q=60 см³/кг; Τ=25°С.

Фиг. 2. Зависимость извлечения меди от продолжительности выщелачивания из руды Чалковского месторождения медистых песчаников западного Приуралья при паузе (τ)=1,4 сут, Q=60 см³/кг; Τ=25°С, : 1′ - 5; 1 - 10; 2 - 20; 3 - 50; 4 -100-150 г/дм³.