Способ переработки сульфидных медно-цинковых продуктов

 

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургическом производстве. Способ переработки сульфидных медно-цинковых продуктов включает их бактериальное выщелачивание культурой Thiobacillus ferrooxidans с выделением металлов в раствор, проводимое в две стадии, первая из которых осуществляется при интенсивном перемешивании с последующим отделением иловой фракции, которая довыщелачивается на второй стадии при аэрации до полного перехода металлов из этой фракции в раствор. Первую стадию проводят при рН 1,6-1,7, 60-80^oС, средней концентрации иона трехвалентного железа 8-12 г/л, дисперсности частиц твердой фазы до -44 мкм и содержании ее в суспензии 25-40% при интенсивности перемешивания 1-4 Вт/л без дополнительной аэрации до накопления иловой фракции (-10 мкм) до 40-60% от массы выщелачиваемого продукта, от которой отделяют фракцию +10 мкм и возвращают на первую стадию, а вторую стадию процесса проводят при 28-32^oС, рН 1,4-1,8, интенсивности аэрации-перемешивания, характеризующейся объемным коэффициентом массопередачи по кислороду 200-800 ч^-1, до накопления в растворе концентрации иона трехвалентного железа 12-15 г/л, который возвращают на первую стадию с промежуточным выделением цветных металлов. Обеспечивается повышение эффективности процесса за счет селективного выщелачивания тонких и крупных фракций сульфидного сырья.

Изобретение относится к гидрометаллургическому производству и может быть использовано при биовыщелачивании культурой Thiobacillus ferrooxidans сульфидных продуктов, содержащих различные цветные и благородные металлы.

В настоящее время все большее внимание уделяется процессам гидрометаллургической переработки сульфидных концентратов и промпродуктов, одним из которых является их биовыщелачивание с помощью бактерий. Это позволяет при относительно мягких условиях перевести в раствор практически все цветные металлы, откуда они могут быть выделены в виде товарных продуктов известными способами.

Известен способ выщелачивания медного сульфидного продукта, включающий их бактериальное выщелачивание культурой Thiobacillus ferrooxidans с выделением металлов в раствор, проводимое в две стадии, первая из которых осуществляется при интенсивном перемешивании с последующим отделением иловой фракции, которая довыщелачивается на второй стадии при аэрации до полного перехода металлов из этой фракции в раствор [Smalley N., Davis G., Minerals Engineering. Vol. 13, 6, pp. 599-608, 2000].

Одним из перспективных объектов для биовыщелачивания может являться сульфидный медно-цинковый промпродукт с содержанием цинка 16,7%, меди 1,3%, железа 34,5%, серы 40,5%. Эффективная переработка такого продукта известным пирометаллургическим способом невозможна из-за повышенного содержания железа и серы. Биовыщелачивание позволяет перевести в раствор медь и цинк, а также часть железа.

Технической задачей, на решение которой направлено данное предложение, является повышение эффективности процесса за счет селективного выщелачивания тонких и крупных фракций сульфидного сырья.

Пример 1 (по прототипу) Сульфидный медно-цинковый промпродукт с содержанием цинка 16,7%, меди 1,3%, железа 34,5%, серы 40,5% подвергают биовыщелачиванию культурой Thiobacillus ferrooxidans в две стадии. Первую проводят при соотношении т:ж=1:2 (содержании твердой фазы в суспензии - 33,3%), исходном рН 2,0 в течение 6 ч в аппарате с механическим перемешиванием при числе оборотов мешалки 3000 об/мин (4 Вт/л) и аэрации. Затем выделяют иловую фракцию (-20 мкм) вместе с бактериальным раствором отстаиванием в гравитационном поле до получения суспензии с соотношением твердой и жидкой фаз 1:50 (содержании твердой фазы 2%), которую направляют на вторую стадию выщелачивания. Вторую стадию выщелачивания проводят в колонном аппарате при активной аэрации выщелачивающего объема в течение 40 ч. При этом сульфидная сера переходит в элементарную, а цветные металлы (медь и цинк) выделяются в раствор. Извлечение цинка в раствор составляет 75%, меди - 20%.

Пример 2 Сульфидный медно-цинковый промпродукт с содержанием цинка 16,7%, меди 1,3%, железа 34,5%, серы 40,5% подвергают биовыщелачиванию культурой Thiobacillus ferrooxidans в две стадии. Первую стадию проводят при содержании твердой фазы в суспензии 40%, исходном рН 1,6 при концентрации иона трехвалентного железа в исходном биорастворе 10 г/л. Процесс проводят в течение 10 ч при температуре 80^oС в аппарате с механическим перемешиванием при интенсивности перемешивания 1 Вт/л до накопления иловой фракции (-10 мкм) 60% от массы выщелачиваемого продукта. В процессе взаимодействия с сульфидами ион Fe³⁺ восстанавливается до Fe²⁺, что сопровождается активным переходом в раствор цинка и меди и накоплением тонкой фракции. Продукт, полученный после первой стадии, разделяется в вертикальном отстойнике на иловую фракцию (-10 мкм) и крупную фракцию (+10 мкм), которую возвращают на первую стадию выщелачивания. Иловую фракцию направляют на вторую стадию выщелачивания, которую проводят при соотношении т:ж=1:50 (2% твердой фазы) при интенсивности аэрации-перемешивания, характеризующейся объемным коэффициентом массопередачи по кислороду 800 ч^-1 при температуре 28^oС до концентрации иона Fe³⁺ 12 г/л и рН 1,8. При этом наблюдается интенсивное биоокисление микроорганизмами иона Fe²⁺ и тонкой фракции сульфидов. Цветные металлы при этом практически полностью переходят в раствор, сульфидная сера полностью окисляется до элементарной, которая, в свою очередь, частично окисляется до иона SО0₄ ^2-, тем самым обеспечивая необходимое значение рН для процесса выщелачивания. Время выщелачивания на второй стадии - 20 ч. Затем полученную суспензию разделяют на твердую и жидкую фазы в горизонтальном отстойнике. Жидкую фазу разделяют на два потока, один из которых возвращают на первую стадию, а второй направляют на вторую стадию биовыщелачивания. Разделение потоков происходит таким образом, чтобы поддерживать оптимальную плотность суспензии как на первой, так и на второй стадии, а также активное состояние культуры на второй стадии биовыщелачивания.

Извлечение цинка в раствор при этом составляет 91%, меди - 61%.

Пример 3 Сульфидный медно-цинковый промпродукт с содержанием цинка 16,7%, меди 1,3%, железа 34,5%, серы 40,5% подвергают биовыщелачиванию культурой Thiobacillus ferrooxidans в две стадии. Первую стадию проводят при 30% твердой фазы в суспензии, исходном рН 1,65 при концентрации иона Fe³⁺ 12 г/л в течение 10 ч при температуре 70^oС при интенсивности перемешивания 3 Вт/л до накопления иловой фракции 50% от массы выщелачиваемого продукта. Затем суспензию разделяют в вертикальном отстойнике на иловую фракцию (-10 мкм) и крупную фракцию (+10 мкм).

Иловую фракцию направляют на вторую стадию, а крупную возвращают на первую стадию выщелачивания. Вторую стадию проводят при т:ж=1:30 (3,3% твердой фазы) в течение 25 ч при интенсивности аэрации-перемешивания, характеризующейся объемным коэффициентом массопередачи по кислороду 400 ч^-1, температуре 30^oС до концентрации иона Fe³⁺ 14 г/л и рН 1,6.

Извлечение цинка в раствор при этом составляет 85%, меди - 55%.

Пример 4 Сульфидный медно-цинковый промпродукт с содержанием цинка 16,7%, меди 1,3%, железа 34,5%, серы 40,5% подвергают биовыщелачиванию культурой Thiobacillus ferrooxidans в две стадии. Первую стадию проводят при содержании 25% твердой фазы в суспезии, исходном рН 1,7 при концентрации иона Fe³⁺ 8 г/л в течение 10 ч при температуре 60^oС при интенсивности перемешивания 4 Вт/л до накопления иловой фракции 40% от массы выщелачиваемого продукта. Затем суспензию разделяют в вертикальном отстойнике на иловую фракцию (-10 мкм) и крупную фракцию (+10 мкм).

Иловую фракцию направляют на вторую стадию, а крупную возвращают на первую стадию выщелачивания. Вторую стадию проводят при т:ж=1:20 (5% твердой фазы) в течение 30 ч при интенсивности аэрации-перемешивания при объемном коэффициенте массопередачи по кислороду 200 ч^-1, температуре 32^oС до концентрации иона Fe³⁺ 15 г/л и рН 1,4.

Извлечение цинка в раствор при этом составляет 82%, меди - 50%.

Таким образом, показано, что проведение процесса по предложенному технологическому режиму позволит извлечь значительные количества меди и цинка из сложного медно-цинкового промпродукта с достаточно высокими технологическими показателями. При этом извлечение цинка в раствор может составить 91%, что на 16% больше по сравнению с прототипом, а извлечение меди - 61%, что на 41% больше по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ переработки сульфидных медно-цинковых продуктов, включающий их бактериальное выщелачивание культурой Thiobacillus ferrooxidans с выделением металлов в раствор, проводимое в две стадии, первую из которых осуществляют при интенсивном перемешивании с последующим отделением иловой фракции, которую довыщелачивают на второй стадии при аэрации до полного перехода металлов из этой фракции в раствор, отличающийся тем, что первую стадию проводят при рН 1,6-1,7, 60-80^oС, средней концентрации иона трехвалентного железа 8-12 г/л, дисперсности частиц твердой фазы до -44 мкм и содержании ее в суспензии 25-40% при интенсивности перемешивания 1-4 Вт/л без дополнительной аэрации до накопления иловой фракции (-10 мкм) до 40-60% от массы выщелачиваемого продукта, от которой отделяют фракцию +10 мкм и возвращают на первую стадию, а вторую стадию процесса проводят при 28-32^oС, рН 1,4-1,8, интенсивности аэрации-перемешивания, характеризующейся объемным коэффициентом массопередачи по кислороду 200-800 ч^-1, до накопления в растворе концентрации иона трехвалентного железа 12-15 г/л, который возвращают на первую стадию с промежуточным выделением цветных металлов.