Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ СВОБОДНОГО ЦИАНИДА ИЗ РАСТВОРОВ С ОТДЕЛЕНИЕМ ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ОСАДКА

Изобретение относится к способам регенерации свободного цианида в технологических растворах, содержащих цианиды и тяжелые металлы, и может найти применение на предприятиях цветной металлургии, золотодобывающей промышленности и на гальваническом производстве.

Известен метод и система для удаления цианида меди из растворов с высоким содержанием меди, серебра, цинка и ионов железа при их обработке сульфидом натрия и кислотой [1]. При этом происходит осаждение сульфида меди и восстанавливается цианид. По изобретению процесс проводится в полностью герметичной системе под действием силы тяжести без использования электрической или механической энергии. Смешивание реагентов и раствора проводится в потоке, для интенсификации применяются статические инертные мешалки специальной конструкции. Высвобождаемую синильную кислоту адсорбируют водным раствором гидроксида натрия. Образующийся осадок после отстаивания выгружают в сборную емкость. По одному из предлагаемых вариантов аппаратурного оформления для осветления растворов используется фильтр-пресс.

Недостатком способа (фиг. 1) является отсутствие решений по дальнейшей обработке осадка, образующегося в отстойниках 70, 100 и 110. Эксплуатация процесса небезопасна, так как выгружаемый в сборную емкость 90 сгущенный продукт имеет кислую реакцию и содержит свободную синильную кислоту.

Известен способ выведения меди, возможно золота и серебра, при выщелачивании окисленных и сульфидсодержащих материалов цианидсодержащими растворами, включающий обработку растворов, прошедших стадию адсорбции золота и серебра на активированный уголь водорастворимым сульфидным компонентом (сульфид натрия или гидросульфид натрия) с добавлением кислоты до достижения рН, равного 1,5-2, и осаждением сульфидов металлов при давлении выше атмосферного - 1,5-15 бар, фильтрование на пресс-фильтре с отделением сульфидов металлов, обработку фильтрата щелочным раствором при повышенном давлении на уровне 1,5-15 бар с использованием обработанного щелочью фильтрата в циклах выщелачивания [2].

Недостатком способа является направление на фильтрацию всего объема раствора, что требует значительных площадей фильтрации, габаритного оборудования и высоких капитальных затрат. Эксплуатация процесса небезопасна, так как фильтруемые растворы имеют кислую реакцию и содержат свободную синильную кислоту. При проведении фильтрации возможно просачивание растворов через неплотности фильтровального оборудования и выделение токсичных газов в воздух рабочей зоны. При разгрузке кека также происходит выделение HCN.

Известен способ обработки (фиг. 2) отработанных технологических растворов минеральной кислотой (1) в условиях, исключающих образование газообразной синильной кислоты, с последующим разделением образующихся фаз - раствора синильной кислоты и малорастворимых соединений простых цианидов металлов отстаиванием и/или фильтрацией (2), подщелачиванием осветленного раствора (3) и повторным использованием полученного раствора свободного цианида. Регенерация свободного цианида происходит непосредственно в обрабатываемом растворе без перевода синильной кислоты в газовую фазу [3].

Недостатком способа является отсутствие решений по дальнейшей обработке осадка, образующегося в отстойнике 2. В случае использования фильтрации возникает опасность попадания синильной кислоты в воздух рабочей зоны, т.к. растворы имеют кислую реакцию. Кроме того, при проведении фильтрации возможно просачивание растворов через неплотности фильтровального оборудования и выделение токсичных газов. При разгрузке кека также происходит выделение HCN.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ обработки оборотного золотосодержащего технологического раствора в контактных чанах растворами сульфида натрия и серной кислоты до рН 3,5-4,5. Раствор, содержащий осадок сульфида меди, поступает на пресс-фильтр. Фильтрат направляют в контактный чан, где проводят его подщелачивание до требуемой величины рН (10,5-11,0) раствором гидроксида натрия или известью. Подщелоченный раствор подают на операцию извлечения золота, а затем используют в системе оборотного водоснабжения [4].

Недостатком способа является направление на фильтрацию всего объема раствора, что требует значительных площадей фильтрации, габаритного оборудования и высоких капитальных затрат. Эксплуатация процесса небезопасна, так как фильтруемые растворы имеют кислую реакцию и содержат свободную синильную кислоту. При проведении фильтрации возможно просачивание растворов через неплотности фильтровального оборудования и выделение токсичных газов в воздух рабочей зоны. При разгрузке кека также происходит выделение HCN.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, за счет проведения операции сгущения осадков, образующихся при реагентной обработке растворов. Защелачивание сгущенного продукта и его фильтрация позволяет повысить безопасность эксплуатации процесса и уменьшить габариты фильтровального оборудования. В связи с тем, что фильтрации повергаются щелочные продукты, не содержащие свободную синильную кислоту, на этом этапе могут быть использованы любые типы фильтровальных аппаратов.

Технический результат достигается тем, что цианидсодержащие растворы, содержащие медь, серебро, цинк и другие компоненты, способные образовывать осадки, обрабатывают в кислой среде сульфид-ионом, или гидросульфид-ионом, или минеральной кислотой. Образующиеся осадки сгущают. Осветленный раствор (слив сгустителя) направляют на щелочную обработку и далее потребителю. Сгущенный продукт подщелачивают в отдельной емкости и отделяют осадок фильтрованием. Фильтрат смешивается с исходным раствором или направляется в сгуститель (отстойник).

Сущность способа (фиг. 3) заключается в следующем. Растворы, содержащие компоненты (медь, серебро, цинк и другие), способные образовывать осадки, обрабатывают в кислой среде сульфид-ионом, или гидросульфид-ионом (например, по [1, 2 и 4]), или минеральной кислотой (например, по [3]) в реакторе(ах) (1). При этом высвобождается цианид в виде синильной кислоты:

или

Полученную смесь раствора и осадка направляют на сгущение в аппараты закрытого типа (2), обеспечивающие минимизацию выделения синильной кислоты с открытой поверхности растворов. Сгущение может проводиться в любом по конструкции аппарате, например в сгустителе, отстойнике или осветлителе. Сгущение может проводиться как с добавкой флокулянтов или коагулянтов, так и без них. Осветленные растворы (слив сгустителя), содержащие преимущественно свободную синильную кислоту, направляют на операцию подщелачивания (3), где происходит регенерация цианида:

Затем растворы, содержащие свободный цианид, направляют потребителю.

При сгущении образуется продукт, содержащий осадок и раствор синильной кислоты и имеющий кислую реакцию, который направляют на щелочную обработку (4), где поддерживается рН на уровне 8-12, предпочтительно 10,5-11,5. Для подщелачивания может быть использован любой щелочной агент, например NaOH, Са(ОН)₂.

На щелочной обработке сгущенного продукта (4) происходит обратное растворение осадков сульфидов или цианидов металлов (1, 2) и регенерация цианида из синильной кислоты (3). Концентрация металлов при обратном растворении из осадков лимитируется концентрацией цианидов и не может значительно превышать их концентрацию в исходном растворе, поступающем на обработку. В связи с тем что объем раствора, содержащегося в сгущенном продукте, значительно меньше (соответственно, меньше количество цианида), чем исходного раствора, общее количество примесей, растворяющихся из осадка, по сравнению с их количеством в исходном растворе незначительно.

После щелочной обработки сгущенный продукт не содержит свободной синильной кислоты и может быть подвергнут фильтрации на аппаратах любого типа (5). Образующийся фильтрат смешивается с исходным раствором или направляется в сгуститель. Кек складируется или направляется потребителю.

Сгущение осадка, содержащего металлы, проведение щелочной обработки сгущенного продукта перед фильтрацией при рН 8-12, предпочтительно 10,5-11,5, отличает предложенное решение от прототипа и обуславливает соответствие заявляемого предложения критерию «новизна».

Совокупность существенных признаков предлагаемого способа регенерации свободного цианида из растворов с отделением образующегося осадка обладает рядом преимуществ: обеспечивается безопасная эвакуация образующихся осадков и позволяет существенно снизить требуемую площадь фильтрации и, соответственно, снизить капитальные затраты, возможность использования для фильтрации аппаратов любого типа.

Из уровня техники не выявлено технических решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого изобретения, поэтому данное предложение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где

- на фиг. 1 изображена схема установки по аналогу [1];

- на фиг. 2 изображена схема установки по аналогу [3];

- на фиг. 3 изображена схема установки по предлагаемому способу

Способ подтверждается следующим примером.

В соответствии с прототипом обрабатывали раствор. Его состав представлен в таблице 1.

Воды вначале обрабатывали Na₂S и серной кислотой при рН - 4,0, затем проводили фильтрацию всего объема на фильтр-прессе. Фильтрат направлялся на щелочную обработку NaOH при рН - 11,0-11,2 и далее в основную технологию. Процесс проводился в непрерывном режиме. Концентрация свободных цианидов в растворе после обработки возросла до 1,66 г/л (в 7,2 раза). Их состав представлен в таблице 1.

Расходные коэффициенты реагентов и параметры фильтрации представлены в таблице 2, там же представлен поток вод и требуемая площадь фильтровального оборудования на производительность по исходному раствору 100 м³/час.

При проведении обработки вод в соответствии с прототипом концентрация свободного цианида увеличивается в 7,2 раза. При производительности установки по исходному раствору 100 м³/час требуемая площадь фильтрации составляет 274,3 м².

Обработку того же раствора по предлагаемому способу (фиг. 3) проводили следующим образом. Вначале воды обрабатывали Na₂S и серной кислотой при рН - 4,0, затем их направляли в сгуститель. Осветленный раствор подавался на щелочную обработку NaOH при рН - 11,0-11,2 и далее в основную технологию. Их состав представлен в таблице 1. Концентрация свободных цианидов в растворе после обработки по сравнению с прототипом не изменилась и составила 1,66 г/л.

Сгущенный продукт, содержащий 4,0-5,0% твердого (содержание твердого в сгущенном продукте зависит от условий проведения этой операции, наличия добавки флокулянта или коагулянта и конструкции сгустителя и может варьироваться в широких пределах), направляли на щелочную обработку NaOH при рН - 11,0-11,2. Затем проводили фильтрацию на фильтр-прессе. Фильтрат поступал в голову процесса и смешивался с исходным раствором.

Расходные коэффициенты реагентов и параметры фильтрации представлены в таблице 2, там же представлен поток вод и требуемая площадь фильтровального оборудования на производительность по исходному раствору 100 м³/час.

При проведении обработки вод в соответствии с предлагаемым способом концентрация свободного цианида на выходе установки, по сравнению с прототипом, не изменяется. При производительности установки по исходному раствору 100 м³/час требуемая площадь фильтрации составляет 7,7 м² - сокращение в 35,6 раза.

Предлагаемый способ регенерации свободного цианида из растворов с отделением образующегося осадка позволяет значительно снизить требуемую площадь фильтрации, а соответственно, и габариты оборудования, при сохранении высоких показателей по регенерации цианида. За счет проведения всех операций с образующимися осадками в щелочной среде обеспечивается их безопасное удаление.

Источники информации

1. Jose Refugio Parga Torres. Method and system for removing copper cyanide and recovering copper sulphate from an exhausted sterile solution of gold and silver. Пат. MX 2011011617 А, Мексика, C01C 3/08, C22C 3/00, Заявл. 01.11.2011, Опубл. 10.05.2013.

2. George M. Potter, Tucson, Ariz.; MNR Reprossesing Inc. Process of recovering copper and of optionally recovering silver and gold by a leaching of oxide- and sulfide-containing materials with water-soluble cyanides. Пат. US 4587110, Заявл. 8.08.1984, Опубл. 6.05.1986.

3. Петров С.В., Петров В.Ф.; ОАО "Иргиредмет". Способ регенерации свободного цианида из растворов. Пат. RU 2285734, Россия, С22В 11/08, С01С 3/02, Заявл. 01.04.2005, Опубл. 20.10.2006.

4. Петров В.Ф., Файберг А.А., Петров С.В., Войлошников Г.И.; ОАО "Иргиредмет". Способ кондиционирования цианидсодержащих оборотных растворов переработки золотомедистых руд с извлечением золота и меди и регенерацией цианида. Пат. RU 2443791, Россия, С22В 11/08, С22В 15/00, Заявл. 13.07.2010, Опубл. 27.02.2012.