Способ извлечения полезных компонентов выщелачиванием

 

Изобретение относится к способу извлечения полезных компонентов выщелачиванием, включающему дробление, измельчение, выщелачивание материала в загрузочно-обменных аппаратах растворами реагента, сорбционное и цементационное осаждение из продуктивных растворов. Сущность: выщелачивание и осаждение полезного компонента проводят под избыточным давлением чередованием в статическом и динамическом режимах, отвод продуктивного раствора в общий объем растворителя производят за счет принудительного вытеснения и замещения псевдоожиженного твердого материала растворителем из одного загрузочно-обменного аппарата в другой; при этом процессы выщелачивания, промывки и обезвреживания производят последовательно и циркуляционно по замкнутому контуру между двумя загрузочно-обменными аппаратами с последовательной сменой транспортно-рабочего жидкого агента; при этом выщелачивание ведут при загрузке первого аппарата цикла вышелачивания посредством эжектирования струей реагента смеси воздуха и рудного материала при его гравитационной подаче; выщелачивание, промывку и обезвреживание проводят в режиме напорного псевдоожижения материала во всем объеме аппарата закрученными струями жидкого агента в зоне напорного вытеснения материала в смежный аппарат, а вытеснение материала из аппарата после последнего циркуляционного цикла проводят водой с последующим гидротранспортированием выщелаченного и обезвреженного сырья, при этом сорбцию, десорбцию, цементацию и обезвреживание производят последовательно и взаимосвязано в управляемом режиме напорного псевдоожижения сорбента во всем объеме аппарата и циркуляционного гидротранспортирования по замкнутому контуру между двумя загрузочно-обменными аппаратами с последовательной во времени транспортно-рабочего жидкого агента, а сорбцию начинают с загрузки первого аппарата посредством эжектирования струей продуктивного раствора смеси воздуха и сорбента при его гравитационной подаче. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидрометаллургии, а именно к технологии извлечения полезных компонентов выщелачиванием и может быть использовано в горнодобывающей промышленности при переработке отвалов добытых забалансовых руд, металлосодержащих пород и хвостов обогатительных фабрик, а также в заводской технологии переработки продуктивных растворов.

Известны способы извлечения металлов из растворов пропусканием продуктивного раствора через две колонны, заполненные неподвижным слоем сорбента [1, 2] Недостатком этих способов является то, что они не обеспечивают полностью извлечение благородных металлов, т.к. при осуществлении этих способов извлекается из растворов либо только тонкая шламовая взвесь, либо только ионная форма благородных металлов.

По известному способу осаждения металлов из растворов солей цементацией металлическим порошком при перемешивании используют порошок цементирующего металла с размером частиц в несколько сотен микрон [3] Недостаток такого способа состоит в большом расходе порошка, значительная часть которого не используется, т.к. порошок в значительных количествах содержится в полученном осадке металла как непрореагировавший цементирующий металл, что требует еще большего измельчения порошка.

Известен способ извлечения полезных компонентов из пульп и продуктивных растворов, являющийся наиболее близким по технологической сущности и достигаемым результатом к настоящему изобретению, также включающий подготовку материала путем дробления, измельчения, выщелачивание в аппаратах растворами реагента с перемешиванием и подъемом пульпы, сорбционное осаждение из продуктивных растворов, промывки, обезвреживания маточников и их утилизация [4, 5] Указанный способ позволяет осуществить процесс сорбции из плотных пульп, содержащих полезный компонент. Все процессы происходят в негерметичных аппаратах и газообразные продукты реакции (например хлор или цианистый водород) поступают в атмосферу, ухудшая тем самым экологическую обстановку. Для выгрузки смолы, пульпы и перемешивании используют три эрлифтные системы, которые являются только подъемными безнапорными аппаратами и не могут производить перемещение пульпы по горизонтальным участкам как при замкнутой циркуляции, так и для утилизации отходов гидротранспортированием. Поскольку при эрлифтировании воздух поднимается отдельными большими пузырями вертикально вверх, поэтому перемешивание пульпы в аппарате не эффективно. Полностью извлечь рабочий агент из аппарата эрлифтом нельзя (т.к. для его работы необходимо постоянное затопление узла ввода воздуха) и поэтому для замены рабочего агента необходим еще насос.

Крупность отрабатываемого материала ограничивается расходом воздуха и диаметром подъемной трубы эрлифта.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа извлечения полезных компонентов выщелачиванием путем интенсификации массообменных процессов и сокращением времени и числа технологических операций, что обеспечивает ускорение цикла переработки и увеличения извлечения металла из руд. Изобретение позволяет расширить область применения способа извлечения полезных компонентов из руд выщелачиванием.

Указанные технические результаты достигаются тем, что как и в известном способе, осуществляют смещение в первом загрузочно-обменном аппарате пульпы, хвостов обогащения или продуктивного раствора в смеси с сорбентом, перемешивание твердой и жидкой фаз образованной пульпы, перегрузку пульпы из первого загрузочно-обменного аппарата после ее заполнения до заданного уровня в одно или последовательно в несколько дополнительных загрузочно-обменных аппаратов, сообщенных между собой, и перемешивание фаз пульпы в загруженных дополнительных аппаратах.

Отличие заключается в том, что выщелачивание и осаждение полезного компонента проводят под избыточным давлением чередованием сначала в статическом, а затем в динамическом режимах. Отвод продуктивного раствора в общий объем растворителя производят за счет принудительного объемного вытеснения и замещения псевдоожиженного твердого материала растворителем из одного загрузочно-обменного аппарата в другой.

При этом процессы выщелачивания, промывки и обезвреживания производят последовательно в едином технологическом цикле и циркуляционно по замкнутом контуру между двумя загрузочно-обменными аппаратами с последовательной сменой транспортно-рабочего жидкого агента.

Выщелачивание равно как и сорбцию начинают с загрузки первого аппарата эжектированием струей реагента смеси воздуха и рудного материала или сорбента при его гравитационной подаче.

Выщелачивание, промывку и обезвреживание в предлагаемом изобретении проводят в режиме напорного псевдоожижения материала во всем объеме аппарата закрученными струями жидкого агента в зоне напорного вытеснения материала в смежный аппарат.

По окончании процесса обезвреживания вытеснение материала из аппарата проводят водой с последующим гидротранспортированием выщелоченного и обезвреженного сырья на утилизацию либо на повторный цикл технологического предела для извлечения второго компонента.

Сорбцию, десорбцию, цементацию и обезвреживание производят последовательно и взаимосвязано в управляемом режиме напорного псевдоожижения сорбента во всем объеме аппарата и циркуляционного гидротранспортирования по замкнутому контуру между двумя загрузочно-обменными аппаратами с последовательной во времени сменой транспортно-рабочего жидкого агента.

На чертеже представлена принципиальная схема установки для извлечения полезных компонентов выщелачиванием. Установка содержит герметичных две пары или более загрузочно-обменных аппаратов (в дальнейшем по тексту аппараты). На чертеже изображен вариант из двух пар аппаратов 1, 2, 3, 4. Аппараты содержат в верхней части корпуса патрубок 5 с управляемым устройством 6 (в дальнейшем по тесту задвижка) для аппарата 1 и соответственно патрубок 7 и задвижку 8 для аппарата 2 для первоначальной загрузки (или последующей технологической перегрузки) металлосодержащей дробленой руды, хвостов обогащения или концентрата. К придонным частям аппаратов через патрубок 9 подачи выщелачивающего реагента, воды или извести (в дальнейшем по тесту - рабочий агент) подсоединены напорные трубопроводы 10, 11 с задвижками 12, 13, которые через задвижку 14, насос 15 и всасывающие трубопроводы 16, 17, 18, 19 с задвижками 20, 21, 22, 23 связаны с емкостями 24, 25, 26, 27, содержащими соответственно выщелачивающий реагент, воду, известь, а емкость 27 является резервной. В установке, содержащей ряд аппаратов, патрубком 5 может быть снабжен каждый аппарат для обеспечения управляемого непрерывного процесса загрузки руды в установку и ее перегрузки из аппарата в аппарат в соответствующем процессе выщелачивания, промывки или обезвреживания.

В верхней части каждого аппарата смонтирован узел, состоящий из четырех патрубков 28, 29, 30, 31 и соосно с патрубком загрузки 5 патрубок слива 32 в аппарате 1, а также 33, 34, 35, 36 и патрубок слива 37. К патрубкам 31 и 36, содержащим задвижки 38 и 39, подсоединены циркуляционные трубопроводы 40 и 41. Вторые концы этих трубопроводов подсоединены к патрубкам 42 и 43 разгрузки пульпы соответственно 1 и 2 аппаратов. К патрубкам 32 и 37 слива раствора, содержащим задвижки 44 и 45, подсоединены сливные трубопроводы 46, 47, 48 и 49, выведенные через задвижки 50, 51, 52 и 53 в соответствующие емкости 24, 5, 26 и 7. В обоих аппаратах предусмотрены патрубки 30, 35 и 34 с задвижками 54, 55 и 56 для перегрузки пульпы в другие аппараты или вывода отработанной массы из аппарата на утилизацию. В верхней части аппарата, либо в конструктивном единстве с патрубками 29, 30 и 35 предусмотрена загрузочная линия 57 с задвижкой 58 гидроэлеватора 59. Гидроэлеватор, насадок которого через напорный трубопровод 60, задвижку 61 и насос 15 соединен всасывающими патрубками 16, 17, 18 и 9 через задвижки 20, 21, 22 и 23 с емкостями 24, 25, 26 и 27 с соответствующим рабочим агентом, предусмотрен для всасывания сухого рудного материала 62 в смеси с атмосферным воздухом, либо в виде пульпы и загрузки этого материала в верхнюю часть аппаратов через загрузочный патрубок 5 или 7. Гидроэлеватор может работать в режиме эжектирования (всасывания) только воздуха и подавать газожидкостную смесь или аэрозоль по разгрузочной линии 57 с задвижкой 58 патрубку 29 с задвижкой 54, трубопроводу 30 с задвижкой 63, по напорным трубопроводам 10 и 11, а также задвижкам 12 и 13 в нижнюю часть аппаратов. В придонной части аппараты содержат задвижку 64 с трубопроводом слива 65 раствора из аппарата 1 и соответственно 66 и 67 из аппарата 2 в соответствующую процессу емкость 24, 25, 26 или 27 через задвижки 50, 51, 52 и 53.

Аппараты 3 и 4 сорбции, десорбции и обезвреживания конструктивно и технологически подобны аппаратам 1 и 2 выщелачивания, в верхней части имеют узел, состоящий из четырех патрубков 90, 91, 92, 93 и соосно с патрубком загрузки 67 патрубок слива 94 в аппарате 3, а также 95, 96, 97, 98 и патрубок слива 99. К патрубкам 93 и 98, содержащим задвижки 100 и 101, подсоединены циркуляционные трубопроводы 102 и 103. Вторые концы этих трубопроводов подсоединены к патрубкам 105 разгрузки пульпы соответственно 3 и 4 аппаратов. К патрубкам 94 и 99 слива раствора, содержащим задвижки 106 и 107,76 подсоединены сливные трубопроводы 108, 109, 110 и 111, выведенные через задвижки 112, 113, 114 и 115 в соответствующие емкости 86, 87, 88 и 89. В обоих аппаратах предусмотрены патрубки 92, 97 и 96 с задвижками 117, 118, 116 и 120 для перегрузки пульпы в другие аппараты или вывода отработанной массы из аппарата. В верхней части аппарата, либо в конструктивном единстве с патрубками 90, 92, 96 и 97 предусмотрена загрузочная линия 119 с задвижкой 120 гидроэлеватора 11. Гидроэлеватор, насадок которого через напорный трубопровод 122, задвижку 123 и насос 77 соединен всасывающими патрубками 78, 79, 80 и 81 через задвижки 82, 83, 84 и 85 с емкостями 86, 87, 88 и 89 с соответствующим рабочим агентом, предусмотрен для всасывания сухого сорбента 14 в смеси с атмосферным воздухом, либо в виде пульпы и загрузки ее в верхнюю часть аппаратов через загрузочные патрубки 67 и 69. В придонной части аппараты содержат задвижку 125 с трубопроводом слива 126 раствора из аппарата 3 и соответственно 127 и 128 из аппарата 3 в соответствующую процессу емкость рабочего агента 86, 87, 88 или 89 через задвижки 112, 113, 114 и 115.

Сливные патрубки 32 и 37 верхней части аппаратов 1 и 2 через задвижки 44 и 45 соединены с трубопроводами слива 65 и 67 из придонной части этих же аппаратов. То же и для аппаратов 3 и 4, где сливные патрубки 94 и 99 верхней части аппаратов через задвижки 106 и 107 соединены с трубопроводами слива 126 и 128 из придонной части этих же аппаратов.

Задвижка 129 предусмотрена для осуществления слива из придонной части всех аппаратов 1, 2, 3, и 4 в любую из емкостей 24, 25, 26, и 7 аппаратов 1, 2 и 86, 87, 88, 89 аппаратов 3, 4, то же самое задвижка 130 позволяет осуществлять слив из верхней части всех аппаратов в любую емкость, содержащих запас определенного вида рабочего агента. Задвижка 131 позволяет производить всасывание рабочего агента любым из насосов раздельно (или одновременно) 15 или 77 из любой емкости 24, 25, 26 и 27 для аппаратов 1 и 2, а также 86, 87, 88 и 89 для аппаратов 3 и 4, содержащих запас рабочих агентов. Патрубок 132, соединяющий выводной патрубок 34 аппаратов 1 и 2 и выводной патрубок 91 аппаратов 3 и 4, осуществляет общий вид отработанной массы через задвижку 133 из аппаратов.

Напорные патрубки 10 и 11 аппаратов 1 и 2 и патрубки 72 и 73 аппаратов 3 и 4 расположены тангенциально (касательно) к соответствующим разгрузочным патрубкам 42 и 43 аппаратов 1 и 2, а также 104 и 105 аппаратов 3 и 4 для создания кольцевой струи рабочего агента в придонной части аппарата.

Предложенный способ извлечения полезных компонентов выщелачиванием поясняется следующим примером.

Взвешенное состояние частиц (руды, концентрата или сорбента), а затем вытеснение псевдоожиженного материала из герметичного аппарата осуществляют напорный подачей рабочего агента в виде спутной или закрученной кольцевой струи. Этим же напором осуществляют разгрузку гидросмеси (смеси соответствующего рабочего агента с гидротранспортируемым материалом рудой, концентратом, хвостами) из придонной области первого аппарата первой напорной установки в смежный (или другой дополнительный) в его верхнюю часть. Таким образом, гравитационно оседающие в придонной части частицы твердого материала в смежном аппарате будут загружаться сверху, и процесс выщелачивания будет продолжаться в этом же режиме, что и в первом аппарате. Далее цикл повторяют, используя первый аппарат, до достижения требуемой степени извлечения полезного компонента. После этого продуктивный раствор сливают в специальную для этого емкость, а оттуда насосом под напором с помощью гидроэлеватора загружают сорбент в смеси с продуктивным раствором в первый загрузочно-обменный аппарат второй пары установки. Изливающийся через верхний слив избыточный продуктивный раствор самотеком поступает в ту же сливную емкость, а затем снова насосом под напором подается в гидроэлеватор и загружает сорбентом первый аппарат второй пары установки. Загрузка первого аппарата с сопровождающимся при этом процессом сорбции продолжается до полного заполнения сорбентом всего объема аппарата в плотной упаковке. Далее продуктивный раствор насосом подается уже в гидроэлеватор, а в виде закрученной или спутной струи в придонную часть первого аппарата, предварительно загерметизированного. Вытеснение псевдоожиженного материала (например, сорбента) из первого герметичного аппарата во второй негерметичный осуществляется тем же продуктивным раствором. Далее цикл перегрузки повторяют из загерметизированного второго аппарата в разгерметизированный первый до требуемой степени осаждения полезного компонента из продуктивного раствора на частице сорбента. После этого обедненный продуктивный раствор сливают из обоих аппаратов второй пары установки в специальную емкость для доукрепления и использования в повторном цикле. Затем в этих аппаратах проводят процесс десорбции, подавая в них соответствующий рабочий агент (серную кислоту, например) из специальной емкости, содержащей его запас. Повторяется цикл, подобный предыдущему процессу сорбции. В конечном итоге в этой паре аппаратов последовательно без выхода рабочих агентов в атмосферу проводят процессы десорбции, промывки, обезвреживания, цементации.

Одновременно в первой паре аппаратов выщелоченная руда подобным же образом подвергается промывке, обезвреживанию и утилизации без вредного воздействия отходов выщелачивания на окружающую среду.

Процессы могут вестись в цикличном или непрерывном режимах с жидким, газожидким рабочим агентом, либо подаваемым в виде аэрозоли, чтобы создать максимально возможный градиент концентрации на поверхности твердого материала и значительно интенсифицировать процессы.

Обрабатываемый рудный материал можно последовательно выщелачивать на каждый металл, содержащийся в руде в едином технологическом экологически чистом режиме.

При циклической работе достаточно использовать две пары аппаратов, перегружая указанным способом пульпу из единого аппарата в другой. Если же требуется большая производительность или непрерывность технологического процесса, например при использовании в составе оборудования при добыче и извлечением полезных компонентов выщелачиванием, то подбирают необходимое число пар аппаратов, исходя из заданной часовой производительности, состава обрабатываемого материала, требуемой степени извлечения металла.

Согласно предложенному способу псевдоожижение материала и его вытеснение из аппарата происходит при плотной упаковке по всему объему аппарата (чего не может быть при использовании эрлифта, как в прототипе). Обрабатываемый материал вытесняется сверху вниз через придонную часть аппарата, одновременно замещается рабочим агентом, равномерно фильтрующимся снизу вверх по всему объему аппарата.

Поскольку нет принципиальных ограничений в подборе необходимого напора рабочего агента, снимаются ограничения на размер фракций исходной руды в широких пределах. Отдельные детали способа будут раскрыты во взаимосвязи с описанием работы установки, предназначенной для его реализации.

Металлосодержащую дробленую руду, хвосты обогащения или концентрат 62 загружают с помощью гидроэлеватора 59 в аппарат 1 через загрузочный патрубок 5 при открытых задвижках 6 и 58. К насадке гидроэлеватора 59 при открытой задвижке 61 по напорному трубопроводу 60 насосом 15 через открытую задвижку на всасе 20 из емкости 24 подается реагент для загрузки рудным материалом аппарат 1. В процессе заполнения этого аппарата исходным материалом, подлежащим выщелачиванию, часть раствора реагента вытесняется в верх камеры аппарата и далее через патрубок 32 при открытых задвижках 44 и 50 по сливному трубопроводу поступает в емкость 24, содержащей объем реагента, вдвое превышающий объем аппарата, за вычетом объема загружаемой руды в аппарат. При использовании установки в составе оборудования для добычи полезных ископаемых методом выщелачивания к патрубку 5 подводится гидротранспортный трубопровод (не показан). В этом случае в качестве емкости 24, содержащей выщелачивающий реагент, может быть использован зумпф. После полного заполнения аппарата 1 твердым осевшим материалом с плотной упаковкой патрубок 5 запирается задвижкой 6. При этом в закрытом состоянии находятся задвижки 44 патрубка 32 и задвижка 64 патрубка 65, а также задвижка 61 напорной линии гидроэлеватора 59.

Затем посредством насоса 15 через напорный трубопровод 10 при открытых задвижках 12 и 4 в аппарат 1 под напором подается реагент из емкости 24 (задвижки 6, 54, 38 и 63 аппарата 1 и задвижки 13, 55, 56 и 66 аппарата 2 при этом закрыты). При подаче реагента в придонную часть аппарата в виде закрученной струи происходит локальное псевдоожижение осевшего твердого материала и одновременное его вытеснение в виде смеси с реагентом через разгрузочный патрубок 42 аппарата 1 в циркуляционный трубопровод 40 и далее через патрубок 36 при открытой задвижке 39, а также патрубок 33 с открытой задвижкой 8 в верхнюю часть аппарата 2. Это синхронно вызывает необходимость замещения вытесненного локально псевдоожиженного рудного материала таким же объемом реагента, подаваемого по трубопроводу 10, что ведет к взвешиванию твердых частиц фильтрующим через этот материал потоком реагента по всему объему аппарата 1 и последующему псевдоожижению всего материала в этом аппарате. Опорожнение аппарата 1 от выщелачиваемого материала и заполнение им аппарата 2 происходит в условиях напорного автомодельного режима интенсивного перемешивания и активного управляемого выщелачивания металлосодержащей руды или концентрата.

При полном заполнении аппарата 2 гидросмесью реагента (и частично уже продуктивного раствора) и руды излишний раствор через патрубок 37 с открытой задвижкой 45 по сливному трубопроводу через открытую задвижку 50 возвращается в емкость 24. Когда в аппарат 2 полностью перегружена выщелачиваемая руда из аппарата 1, по напорному трубопроводу 11 при открытой задвижке 13 и закрытой 1 в аппарат 2 поступает под напором насоса 15 продуктивный раствор, доукрепленный реагентом из емкости 24, который осуществляет те же процессы, которые проходили перед этим в аппарате 1. Вытеснение смеси продуктивного раствора и выщелачиваемого материала в аппарат 1 осуществляется через патрубок 43 аппарата 2, циркуляционный трубопровод 41 и патрубок 5 с открытой задвижкой 6 аппарата 1. При этом аппарат 2 герметизируется, а аппарат 1 разгерметизируется, задвижка 45 патрубка 37 слива раствора в аппарате 2 закрыта, а задвижка 44 патрубка 32 в аппарате 1 открыта для слива вытесняемого из этого аппарата продуктивного раствора по трубопроводу 46 в емкость 24.

Описанный процесс обработки исходного материала, его перегрузка из одного аппарата в другой циклически (при различном времени выстаивания смеси в аппаратах) повторяют до достижения требуемой степени перевода полезного компонента из руды в продуктивный раствор.

Затем продуктивный раствор из первой пары аппаратов 1 и 2 подают во вторую пару 3 и 4 для извлечения полезного компонента из этого раствора на твердый материал сорбент. Для этого весь продуктивный раствор из аппаратов 1 и 2 при открытых придонных задвижках 64 и 66 и соединительной задвижке 129 поступает через сливной трубопровод 126 аппарата 3 в емкость 86 по патрубку 108 с открытой задвижкой 112.

Складированный сорбент 124 загружают с помощью гидроэлеватора 12 в аппарат 3 через загрузочный патрубок 67 при открытых задвижках 68 и 120. К насадке гидроэлеватора 121 при открытой задвижке 123 по напорному трубопроводу 122 насосом 77 через открытую задвижку на всасе 82 из емкости 86 подается продуктивный раствор для загрузки сорбентом аппарат 3. В процессе заполнения этого аппарата сорбентом часть раствора вытесняется вверх камеры аппарата и далее через патрубок 94 при открытых задвижках 106 и 112 по сливному трубопроводу поступает в емкость 86, содержащую количество раствора, соответствующее объему реагента, участвующего при выщелачивании рудного материала в аппаратах 1 и 2. После полного заполнения аппарата 3 твердым осевшим сорбентом с плотной упаковкой патрубок 67 запирается задвижкой 68.

При этом в закрытом состоянии находятся задвижки 106 патрубка 94 и задвижка 125 патрубка 126, а также задвижка 127 патрубка 128, а также задвижка 123 напорной линии гидроэлеватора 121.

Затем посредством насоса 77 через напорный трубопровод 72 при открытых задвижках 74 и 76 в аппарат 3 под напором подается продуктивный раствор из емкости 86 (задвижки 68, 117, 100 и 134 аппарата 3 и задвижки 75, 116, 120 и 127 аппарата 4 при этом закрыты). При подаче продуктивного раствора в придонную часть аппарата в виде закрученной струи, происходит локальное псевдоожижение осевшего при заполнении аппарата сорбента и одновременное его вытеснение в виде смеси с раствором через разгрузочный патрубок 104 аппарата 3 в циркуляционный трубопровод 10 и далее через патрубок 98 при открытой задвижке 101, а также патрубок 95 с открытой задвижкой 70 в верхнюю часть аппарата 4. Это синхронно вызывает необходимость замещения вытесненного локально псевдоожиженного закрученной струей раствора сорбента таким же объемом продуктивного раствора, подаваемого по трубопроводу 10, что ведет к взвешиванию частиц сорбента по всему объему аппарата 3 и последующему псевдоожижению всего материала в этом аппарате. Опорожнение аппарата 3 от сорбента и заполнение им аппарата 4 происходит в условиях напорного автомодельного режима интенсивного перемешивания и активного управляемого процесса осаждения растворенного металла.

При полном заполнении аппарата 3 гидросмесью сорбента (с уже осажденным на нем металлом) и продуктивного раствора излишний раствор через патрубок 9 с открытой задвижкой 107 по сливному трубопроводу через открытую задвижку 112 возвращается в емкость 86. Когда в аппарат 4 полностью перегружен сорбент из аппарата 3, по напорному трубопроводу 73 при открытой задвижке 75 и закрытой 74 в аппарат 4 поступает под напором насоса 77 продуктивный раствор в смеси со свежим из емкости 86, который осуществляет те же процессы, которые проходили перед этим в аппарате 3. Вытеснение смеси продуктивного раствора и сорбента в аппарат 3 осуществляется через патрубок 105 аппарата 4, циркуляционный трубопровод 103 и патрубок 67 с открытой задвижкой 68 аппарата 3. При этом аппарат 4 герметизируется, а аппарат 3 разгерметизируется, задвижка 107 патрубка 99 слива раствора в аппарате 4 закрыта, а задвижка 105 патрубка 94 в аппарате 3 открыта для слива вытесняемого из этого аппарата продуктивного раствора по трубопроводу 107 в емкость 86.

Описанный процесс осаждения растворенного металла на сорбенте, его перегрузка из одного аппарата в другой циклически (при различном времени выстаивания смеси в аппаратах) повторяют до достижения требуемой степени сорбирования полезного компонента из раствора.

Затем истощенный продуктивный раствор из обеих аппаратов 3 и 4 возвращают в емкость 24 для доукрепления реагентом и в очередном порядке, повторном его использованию в процессе загрузки свежей рудой аппарата 1 и выщелачивания в нем с циркуляционной перегрузкой, в аппарат 2 подобно описанному. Для этого весь истощенный продуктивный раствор из аппаратов 3 и 4 при открытых придонных 125 и 127 и соединительных 129 и 130 задвижках поступает через сливной трубопровод 46 при открытой задвижке 50 в емкость 24.

После слива продуктивного раствора (по завершению процесса выщелачивания) из аппаратов 1 и в емкость 86, одновременно начинается процесс сорбции в аппаратах 3 и 4 и затем, в порядке технологической очередности, процесс промывки выщелоченного материала в аппаратах 1 и по описанному способу циркуляционного гидротранспортирования. При промывке используется вода из емкости 25, поступающая по всасу 17 с открытой задвижкой 21 в насос 15 и далее в аппарат 1 или 2 с выщелоченным материалом. По окончании промывки технологическая вода через донные патрубки 65 и 67 при открытых задвижках 64 и 66 аппаратов 1 и 2 возвращается в емкость 25.

Далее по подобной схеме гидротранспортной циркуляции выщелоченный и уже промытый материал обезвреживается в аппаратах 1 с использованием специального раствора (извести, например).

Далее искомый обезвреженный материал может быть повторно выщелочен на другой металл в этих же аппаратах с использованием соответствующего реагента из резервной емкости 27, либо оттранспортирован потребителю водой, подаваемой из емкости 25 патрубок 132 при открытой задвижке 133.

Параллельно с процессами в аппаратах 1 и 2 происходит технологический процесс обработки сорбента с осажденным на нем металлом (процесс десорбции) в аппаратах 3 и 4 с помощью кислоты (при предварительно слитом истощенном продуктивном растворе после завершения процесса сорбции), подаваемой из емкости 87 через всасывающий трубопровод 72 с открытой задвижкой 83 и далее через насос 77 к придонным частям аппаратов. При обработке золотосодержащего сорбента используют вместо кислоты тиомочевину из емкости 88 с последующей подачей ее через насос 77 к аппаратам 3 и 4 и далее по описанной технологической схеме гидротранспортной циркуляции золотонасыщенного сорбента тиомочевиной.

Далее, используя щелочь из емкости 89 и подавая ее под напором в аппараты 3 и 4 по описанной технологии, нейтрализуют оставшуюся на сорбенте тиомочевину, предварительно перелив ее из аппаратов 3 и 4 в емкость 88.

После слива щелочи из аппаратов 3 и 4 водой из емкости 25 по описанной выше технологии гидротранспортируют обезвреженный от тиомочевины сорбент либо на его регенерацию, либо на утилизацию через патрубок 133.

Физический процесс, сопровождающий описанные циклы выщелачивания и сорбции в циркуляционно-обменных гидротранспортных аппаратах, происходит благодаря созданию разности давлений (путем нагнетания в герметично закрытый предварительно заполненный твердым материалом аппарат рабочего агента), образуется пара неравновесных областей, имеющих между собой гидравлическую связь и стремящаяся возвратиться к первоначальному равновесному состоянию, возникает поток пульпы в разгрузочном трубопроводе с определенными расходно-напорными характеристиками смеси. Искомую систему транспортирования можно представить в виде модели сообщающегося сосуда, геометрические и расходные параметры одной ветви определены используемым силовым жидкостным реагентным насосом, другая определяет напорные возможности этого гидротранспортного комплекса (патент США N 4978251 Метод и аппарат для транспортирования материала посредством давления жидкости).

Особенностью процесса интенсивного выщелачивания с сопутствующими при этом процессами и последующего вытеснения твердого материала напорным раствором реагента, подаваемого в герметичную емкость с твердым насвязным материалом, является непрерывный установившийся взаимообмен равными объемами подаваемого напорного рабочего агента и вытесняемого из герметичной емкости потока гидросмеси. Таким образом, часть объема напорного рабочего агента, поступающего в емкость, расходуется на процесс напорной фильтрации через пористое пространство твердого материала восходящими потоками, а оставшийся объем напорного рабочего агента участвует в местном псевдоожижении твердого материала у разгрузочного отверстия пульпопровода в виде спутной или закрученной струй. Причем поровый объем твердого рабочего агента в силу закона неразрывности в этом локальном процессе псевдоожижения пульпоприготовления не участвует.

При небольших расходах рабочий агент фильтруется через слой в промежутках между частицами (через поровое пространство). Как только расход жидкости будет достаточен для создания перепада давления, соответствующего весу слоя (что для каждого выщелачиваемого или сорбируемого материала определяется расчетом), то дальнейшее повышение расхода приведет к взвешиванию всего объема твердого в емкости и интенсивному выщелачиванию даже крупных кусков рудной массы. Скорость потока, при повышении которой происходит взвешивание всего объема твердого, соответствует режиму извлечения оптимальных полезных компонентов в условиях псевдоожижения при значительном масштабе турбулентности, что создает еще более благоприятные условия напорного перемешивания твердой и жидкой фаз пульпы и перегрузку ее из камеры в камеру.

Формула изобретения

1. Способ извлечения полезных компонентов выщелачиванием, включающий подготовку материала путем дробления и измельчения, выщелачивание в загрузочно-обменных аппаратах растворами реагента с перемешиванием и подъемом пульпы, сорбционное и цементационное осаждение из продуктивных растворов, промывку, обезвреживание маточников и хвостов выщелачивания и их утилизацию, отличающийся тем, что выщелачивание и осаждение полезного компонента проводят под избыточным давлением с чередованием сначала в статическом, а затем в динамическом режимах, а отвод продуктивного раствора в общий объем растворителя производят за счет принудительного объемного вытеснения и замещения псевдоожиженного твердого материала растворителем из одного загрузочно-обменного аппарата в другой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процессы выщелачивания, промывки и обезвреживания производят последовательно в едином технологическом цикле и циркуляционно по замкнутому контуру между двумя загрузочно-обменными аппаратами с последовательной сменой транспортно-рабочего жидкого агента.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание ведут при загрузке первого аппарата цикла выщелачивания посредством эжектирования струей реагента смеси воздуха и рудного материала при его гравитационной подаче.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание, промывку и обезвреживание проводят в режиме напорного псевдоожижения материала во всем объеме аппарата закрученными струями жидкого агента в зоне напорного вытеснения материала в смежный аппарат.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что вытеснение материала из аппарата после последнего циркуляционного цикла проводят водой с последующим гидротранспортированием выщелоченного и обезвреженного сырья на утилизацию либо на повторный цикл технологического передела для извлечения второго компонента.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию, десорбцию, цементацию и обезвреживание производят последовательно и взаимосвязано в управляемом режиме напорного псевдоожижения сорбента во всем объеме аппарата и циркуляционного гидротранспортирования по замкнутому контуру между двумя загрузочно-обменными аппаратами с последовательной во времени сменой транспортно-рабочего жидкого агента.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что сорбцию начинают с загрузки первого аппарата посредством эжектирования струей продуктивного раствора смеси воздуха и сорбента при его гравитационной подаче.

РИСУНКИ

Рисунок 1