Способ выщелачивания металлов из руд и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способу и устройству выщелачивания металлов из руд. Реакционную пульпу из реактора направляют под давлением 2 - 4 атм в два поля центробежных сил, создаваемых двумя гидроциклонами, где их подвергают воздействию ультразвуковых колебаний с частотой 18 - 22 кГц; из гидроциклонов потоки пульпы выводят навстречу друг другу с противоположным направлением вращения в бункер, откуда их возвращают в реактор. Устройство для осуществления данного способа состоит из реактора, насоса, бункера с размещенными в нем противоположно направленными гидроциклонами и закрепленными на них ультразвуковыми генераторами, а также соединительных трубопроводов с запорными устройствами. 2 с. п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке руд и может быть использовано при извлечении металлов, например золота, серебра, меди и др. в процессах выщелачивания, а также устройству для его осуществления.

Эффективность выщелачивания металлов, в том числе золота, серебра и др. из руд в значительной степени зависит от минералогической вкрапленности или состояния извлекаемого металла. Составляющие массу руды трудновскрываемые минералы, а также различного рода покрывающие металл пленки затрудняют, а иногда полностью закрывают доступ выщелачивающего агента к его поверхности. В таких случаях для повышения извлечения металлов в раствор используют специальные методы предварительной обработки руды (сверхтонкий помол, химическая обработка и др.).

Наиболее близким к предлагаемому является способ выщелачивания металла, например золота, включающий измельчение руды до размера частиц 0,05-0,20 мм, обработку руды выщелачивающим реагентом в каскаде из трех-пяти реакторов с получением реакционной пульпы, последовательно перетекающей из реактора в реактор, и направление ее на дальнейшую переработку [1] Недостатком известного способа является необходимость тонкого измельчения руды, что влечет большие затраты энергии, длительность процесса при относительно невысокой степени извлечения золота из руд.

Предлагаемый способ выщелачивания металлов из руд, включающий измельчение руды, обработку выщелачивающим реагентом в каскаде реакторов с образованием реакционной пульпы, с последовательной подачей из реактора в реактор и направлением ее на дальнейшую переработку, отличается тем, что реакционную пульпу из реактора отбирают насосом и часть ее под давлением 2-4 атм подают двумя равными потоками в два гидроциклона для центробежного воздействия и подвергают в них воздействию ультразвуковых колебаний с частотой 18-22 кГц, из гидроциклонов потоки выводят навстречу друг другу с противоположным направлением вращения в бункер, расположенный над реактором, и возвращают их в реактор, другую часть пульпы, равную по массе исходному сырью и реагенту, под тем же давлением подают в следующий реактор.

Отличиями изобретения являются приемы принудительного отбора реакционной пульпы из реактора насосом, подачи ее двумя равными потоками в поле центробежных сил, обработки ее там же ультразвуковыми колебаниями, направления двух обработанных потоков пульпы навстречу друг другу с противоположным направлением вращения и возврата их в реактор, направления части пульпы в следующий реактор, масса этой части, а также режимы давления подачи пульпы 2-4 атм и частота ультразвуковых колебаний 18-22 кГц.

Благодаря указанным отличительным приемам и режимам происходит дополнительное дробление твердых частиц пульпы, сдирание с них пленок минералов, открывающее доступ реагента к частицам извлекаемого металла. В результате этого повышается степень растворения металла на 4-10% Кроме того дробление исходной руды возможно вести до более крупного размера частиц, что значительно сэкономит затраты энергии на эту стадию.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (реактор) для выщелачивания руд, включающее цилиндрический корпус с конусообразным днищем, имеющим патрубок, плоскую крышку с патрубками, с расположенным внутри цилиндра диффузором для интенсификации перемешивания, которое осуществляется воздухом, два патрубка в корпусе для ввода и вывода пульпы. В процессе выщелачивания в таких реакторах не происходит дробления твердых частиц и сдирания с них пленок минералов. Относительно высокая степень выщелачивания металлов из руд достигается длительным временем перемешивания, что обеспечивается большим количеством реакторов (четыре и более), установленных в каскад (Галкин Н.П. Судариков Б.Н. и др. Технология урана, М. Атомиздат, 1961, с. 124-125).

Недостатками указанного устройства (реактора) являются относительно низкая интенсивность выщелачивания, что не позволяет использовать сырье крупного помола, и относительно низкая степень извлечения металлов из руд.

Предлагаемое устройство, включающее реакторы с цилиндрическим корпусом, конусообразным днищем с патрубком, плоской крышкой с патрубками и перемешивающим устройством, отличается тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде мешалки, расположенной по оси реактора, устройство снабжено бункером, расположенным над крышкой реактора и выполненным из плоской крышки, цилиндрической и конической частей, последняя из которых соединена с крышкой реактора трубой, и двумя вставленными в цилиндрическую часть бункера горизонтально расположенными по одной оси гидроциклонами с соплами напротив друг друга и расстоянием между ними 80-200 мм, и установленными на торцевых сторонах гидроциклонов ультразвуковыми генераторами, при этом устройство снабжено насосом, всас которого соединен трубой с расположенным на ней вентилем с патрубком конусообразного днища реактора, а нагнетающий патрубок насоса соединен трубой, раздваивающейся на два рукава, с гидроциклонами, при этом один рукав входит тангенциально справа в один гидроциклон, другой рукав входит тангенциально слева в другой гидроциклон, труба, соединяющая насос с гидроциклонами, имеет отвод с вентилем.

Отличиями предлагаемого устройства являются наличие перемешивающего устройства (мешалки), бункера, гидроциклонов, ультразвуковых генераторов, насоса, соединительных труб, вентилей, взаимное расположение реактора и бункера, бункера, гидроциклонов и ультразвуковых генераторов, реактора, насоса и гидроциклонов, количество гидроциклонов, ультразвуковых генераторов и вентилей, расстояние между соплами гидроциклонов.

Указанные отличия позволяют интенсифицировать процесс выщелачивания металлов из руд, повысить степень их извлечения, сократить время процесса и количество реакторов в каскаде.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из реактора с цилиндрическим корпусом 1, плоской крышки 2 с патрубком 3 для введения реакционной массы, коническим днищем 4 с патрубком 5 для отбора реакционной массы, перемешивающим устройство 6 и бункера 7, расположенного над крышкой 2 реактора и состоящего из плоской крышки 8, цилиндрического корпуса 9 и конического днища 10, соединенного трубой 11 с крышкой 2 реактора, патрубок 5 соединен трубой 12, на которой расположен вентиль 13, с всасом насоса 14, нагнетающий патрубок которого соединен трубой 15, которая раздваивается на два рукава 16, 17, с двумя горизонтально расположенными по одной оси гидроциклонами 18, 19, причем рукав 16 входит в гидроциклон 18 справа, а рукав 17 входит в гидроциклон 19 слева, сопла гидроциклонов вставлены в цилиндрический корпус 9 бункера 7 напротив друг друга на расстоянии 80-200 мм, гидроциклоны снабжены ультразвуковыми генераторами 20, 21, установленными на торцевых сторонах гидроциклонов, труба 15 имеет отвод 22 с вентилем 23 для подачи реакционной массы в следующий реактор.

Способ с использованием устройства осуществляют следующим образом.

Пульпу исходной измельченной руды вместе с выщелачивающим реагентом со скоростью, большей скорости ее технологического потока на операции выщелачивания, подают в реактор, где уже находится оборотная пульпа, поступившая из бункера 7. Пульпу в реакторе перемешивают заданное время устройством 6. Затем открывают вентиль 13 и насосом 14 под давлением 2-4 атм подают пульпу в трубу 15. Часть пульпы, равную по массе исходному сырью и выщелачивающему реагенту, направляют по отводу 22 в следующий реактор. Другую часть пульпы по трубе 15 и рукавам 16 и 17 направляют равными потоками в гидроциклоны 18 и 19, где она попадает в поле действия центробежных сил и ультразвуковых колебаний, создаваемых ультразвуковыми генераторами 20 и 21 с частотой колебаний 18-22 кГц. Потоки пульпы с противоположным направлением вращения выводят из гидроциклонов, отстоящих на расстоянии 80-200 мм, навстречу друг другу в бункер 7 и оттуда по трубе 11 вновь возвращают в реактор. В качестве ультразвукового генератора используют, напримеp, генератор марки УЗГ2-4М.

Заявленный режим давления (2-4 атм) подачи потоков необходим для придания определенной скорости потокам пульпы в центробежном поле и на выходе из гидроциклонов. Потоки пульпы на выходе из гидроциклонов движутся навстречу друг другу со скоростью 8-12 м/с.

Ультразвуковая обработка пульпы способствует образованию трещин на твердых частицах, а при последующем соударении частиц пульпы в бункере раскалыванию их и сдиранию природных пленок. Это открывает доступ выщелачивающего агента к частицам извлекаемого металла. Заявленный режим частотных колебаний приводит именно к этим процесса.

Расстояние между соплами гидроциклонов в бункере 80-200 мм позволит сохранить потенциальную энергию потоков и избежать затухания скорости и воздействия ультразвуковых колебаний.

На чертеже представлен один из вариантов обвязки устройства для выщелачивания по предлагаемому способу. Возможны другие варианты: периодическое выщелачивание в одну стадию в одном аппарате без постоянного вывода пульпы; непрерывное выщелачивание в системе нескольких последовательно установленных устройств, где пульпа из предыдущего реактора с помощью насоса направляются в трубу, рукава, гидроциклоны и бункер, расположенные над последующим реактором; непрерывное выщелачивание в системе нескольких последовательно установленных устройств, где пульпа из предыдущего реактора с помощью насоса направляется непосредственно в следующий реактор.

П р и м е р 1. Пульпу с измельченной до 65% класса -0,074 мм золото-серебросодержащей рудой, весовым соотношением Т:Ж 1:1,5 выщелачивают раствором цианида натрия при его расходе 0,6 кг/т руды и рН 10,8. Руда содержит, г/т: золото 1,8, серебро 94. Выщелачивание осуществляют по двум вариантам: 1 известным способом в известном реакторе, 2 согласно настоящему изобретению. В обоих вариантах используют одно устройство. Во втором варианте давление подачи пульпы в гидроциклон 3 атм, частота ультразвуковых колебаний 20 кГц, расстояние между соплами гидроциклонов 100 мм. В качестве генератора ультразвуковых колебаний используют УЗГ-4М. Время выщелачивания в обоих вариантах 8 ч.

Результаты выщелачивания приведены в табл. 1.

П р и м е р 2. Пульпу с измельченной до 60% класса -0,074 мм ураносодержащей рудой и весовым соотношением Т:Ж 1:1,1 выщелачивают раствором карбоната натрия при его расходе 25 кг/т руды. Содержание урана в исходной руде 0,081% Выщелачивание ведут по двум вариантам: 1 известным способам в известном реакторе, 2 согласно настоящему изобретению. В обоих вариантах используют одно устройство. Во втором варианте давление подачи пульпы в гидроциклоны 2,8 атм, частота ультразвуковых колебаний 20 кГц, расстояние между соплами гидроциклонов 100 мм. В качестве генератора ультразвуковых колебаний используют УЗГ-4М. Время выщелачивания в обоих способах 8 ч.

Результаты выщелачивания приведены в табл. 2.

Из данных табл. 1 и 2 следует, что в предлагаемых способе и в устройстве в сравнении с известным способом и устройством происходит доизмельчение частиц руды на 8,3-10,6% и повышение извлечения металлов в раствор на 4,4-7,5%

Формула изобретения

1. Способ выщелачивания металлов из руд, включающий измельчение руды, обработку ее выщелачивающим реагентом в каскаде реакторов с образованием реакционной пульпы, с последовательной подачей из реактора в реактор и направлением ее на дальнейшую переработку, отличающийся тем, что реакционную пульпу из реактора отбирают насосом и часть ее под давлением 2 4 атм подают двумя равными потоками в два гидроциклона для центробежного воздействия и подвергают в них воздействию ультразвуковых колебаний с частотой 18 22 кГц, из гидроциклонов потоки выводят навстречу друг другу с противоположным направлением вращения в бункер, расположенный над реактором, и возвращают их в реактор, другую часть пульпы, равную по массе исходному сырью и реагенту, под тем же давлением подают в следующий реактор.

2. Устройство для выщелачивания металлов из руд, содержащее реакторы с цилиндрическим корпусом, конусообразным днищем с патрубком, плоской крышкой с патрубками и перемешивающим приспособлением, отличающееся тем, что перемешивающее приспособление выполнено в виде мешалки, расположенной по оси реактора, а устройство снабжено бункером, расположенным над крышкой реактора и выполненным из плоской крышки, цилиндрической и конической частей, последняя из которых соединена с крышкой реактора трубой, и с двумя вставленными в цилиндрическую часть горизонтально расположенными по одной оси гидроциклонами с соплами напротив друг друга и расстоянием между ними 80 200 мм с установленными на торцевых сторонах гидроциклонов ультразвуковыми генераторами, при этом оно снабжено насосом, всас которого соединен трубой с расположенным на ней вентилем с патрубком конусообразного днища реактора, а нагнетающий патрубок насоса соединен трубой, раздваивающейся на два рукава, соединенных с гидроциклонами, при этом один рукав входит тангенциально справа в один гидроциклон, другой рукав входит тангенциально слева в другой гидроциклон, а труба, соединяющая насос с гидроциклонами, имеет отвод с вентилем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2