Способ электрохимического выщелачивания меди из сульфидного медного концентрата

 

Использование: цветная металлургия, комбинированные схемы переработки сульфидных медьсодержащих руд. Сущность: способ включает предварительную термическую активацию при 280 - 300°С в течение 1 - 2 ч и последующий электролиз пульпы в диафрагменном электролизере в потенциостатических условиях. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам электрохимического выщелачивания, и может быть использовано при создании комбинированных схем переработки сульфидных медьсодержащих руд.

Известен способ одновременного электролитического растворения и выделения металлов из сульфидных минералов, состоящий в проведении электролиза минеральной суспензии в диафрагменном электролизере со свинцовым катодом и графитовым анодом в растворе кремнефтористоводородной кислоты, содержащем хлорид-, нитрат- или гексафторсалицилат-ионы [1].

К недостаткам этого способа относятся низкая скорость перехода полезных компонентов в раствор и высокая стоимость реагентов, входящих в состав электролита. Кроме того использование указанного электролита приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близким техническим решением является способ электрохимического выщелачивания меди из медного концентрата, включающий электролиз пульпы в потенциостатических условиях при Е = 0,45 В, интенсивном перемешивании пульпы кислородом и соотношении твердой и жидкой фаз в пульпе 1:15 с использованием электролита, содержащего 05 М Fe³⁺, 0,1 M HCl и 2 МNaCl [2].

Недостатком прототипа является низкая скорость выщелачивания металлов (90% меди переходит в раствор за 9 ч). Кроме того хлорид-ионы, содержащиеся в электролите частично окисляются в процессе электролиза до газообразного хлора, который выделяется в атмосферу. Ионы трехвалентного железа в электролите играют роль дополнительного окислительного агента и повышают скорость разложения минералов. В процессе электролиза на катоде происходит восстановление трехвалентного железа до двухвалентной формы, что снижает выход по току. Следует отметить также высокую стоимость реагентов, входящих в состав электролита.

Целью изобретения является снижение затрат и интенсификация процесса.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем электролиз пульпы в диафрагменном электролизере при потенциостатических условиях, перед электролизом концентрат подвергают термической активации при 280-300^оС в течение 1-2 ч.

На чертеже изображен график зависимости извлечения меди из концентрата, предварительно активированного в течение 2 ч при 300^оС, от времени выщелачивания.

Сущность способа заключается в том, что медный концентрат, основным медьсодержащим минералом в котором является халькопирит, подвергают предварительной термической активации при 280-300^оС. Электрохимическое выщелачивание активированного концентрата проводят в диафрагменном электролизере ящичного типа с графитовыми электродами. В качестве электролита используют 0,5 М раствор серной кислоты. Активированный концентрат помещают в анодное пространство. Соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе поддерживают 1:2,3. Выщелачивание проводят в потенциостатических условиях (Е = =0,4 В относительно насыщенного хлор-серебряного электрода) при комнатной температуре в течение 1-2 ч, при этом твердые частицы поддерживают в суспензионном состоянии с помощью перемешивания.

Предварительная термическая активация концентрата позволяет существенно повысить скорость перевода ионов меди в объем электролита. С помощью рентгеноструктурного анализа обнаружено, что в процессе тепловой обработки медного концентрата при 220^оС и выше наблюдается фазовое превращение основного медьсодержащего минерала - халькопирита. Образуется халькопирит дефектной орторомбической модификации. Устойчивость этой модификации значительно ниже, чем исходного минерала. В связи с этим скорость его разложения под воздействием тока резко возрастает. Наиболее полный фазовый переход наблюдается в интервале температур 280-300^оС. Дальнейшее повышение температуры приводит к разложению халькопирита с образованием бинарных сульфидов меди, электрохимическая активность которых мала, что приводит к снижению скорости электрохимического выщелачивания меди из сульфидных продуктов.

П р и м е р 1. Проводили электрохимическое выщелачивание меди из сульфидного медного концентрата, содержащего 15,19 мас.% меди, 30,59 мас.% железа, 36,44 мас.% серы. Минеральную суспензию обрабатывали в потенциостатических условиях (Е = 0,4 В) при комнатной температуре в течение 3 ч. Извлечение меди в электролит в этих условиях составило 56%.

П р и м е р 2. В аналогичных условиях проводили электрохимическое выщелачивание меди из медного концентрата, подвергнутого термической активации при разных температурах и продолжительности теплового воздействия. Более высокая степень извлечения меди в электролит достигнута в том случае, когда термическую активацию проводили при 300^оС в течение 2 ч.

П р и м е р 3. Из медного концентрата, подвергнутого термической активации при 300^оС в течение 2-3 ч, проводили выщелачивание меди. Продолжительность электрохимической обработки изменяли от 1 до 5 ч. Максимальное извлечение меди 90,2 мас.% достигнуто в течение 3 ч. Таким образом термическая активация сульфидного медного концентрата позволила повысить скорость перевода ионов меди в раствор по сравнению со способом-прототипом в 3 раза, а с учетом разницы в плотности пульпы в 15 раз.

Использование способа электрохимического выщелачивания меди, включающего термическую активацию медного концентрата, обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными способами: повышается производительность процесса за счет роста скорости разложения медьсодержащего продукта и увеличения плотности обрабатываемой пульпы; использование в качестве электролита раствора серной кислоты позволяет перерабатывать медьсодержащие сернокислые растворы известными способами при незначительных расходах на реагенты и исключением загрязнения окружающей среды хлором; процесс электрохимического выщелачивания проводится при комнатной температуре.

Формула изобретения

СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕДИ ИЗ СУЛЬФИДНОГО МЕДНОГО КОНЦЕНТРАТА, включающий электролиз пульпы в диафрагменном электролизере при потенциостатических условиях, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат и интенсификации процесса, перед электролизом концентрат подвергают термической активации при 280 - 300^oС в течение 1 - 2 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1