BG64159B1

BG64159B1 - Method for metal extraction

Info

Publication number: BG64159B1
Application number: BG106378A
Authority: BG
Inventors: Александър Т. Султанов; Ясен С. Христов; Венко Н. Бешков; Стоян Б. Митов; Атанас Х. Каймакчиев
Original assignee: Стоян Б. Митов; Атанас Х. Каймакчиев
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2004-02-27
Also published as: BG106378A

Abstract

The method is used for metal extraction from metal-containing waste materials, ores, concentrates and derivative products and finds application in metallurgy and the mining industry. It ensures the activation of the process and increasing the speed and the degree of metal phase extraction from the initial material. The method includes treating the material with aqueous solutions of chemical reagents and ultrasound effect, and in each stage of anti-current multi-stage extraction scheme the pulp is subjected to treatment in an ultrasound field of 10-60 kHz frequency for 3 to 15 min. The multi-stage extraction scheme includes from 2 to 4 steps, in one or more of which the pulp can be subjected to double- and triple-alternating effect of ultrasound field for 3 to 10 min. 3 claims, 1 figure

Description

Област на техникатаTechnical field

Изобретението се отнася до метод за извличане на метали от металсъдържащи отпадъчни материали, руди, концентрати и производствени полупродукти, който намира приложение в металургията и минната промишленост.The invention relates to a method for the recovery of metals from metal-containing waste materials, ores, concentrates and production intermediates, which is used in the metallurgy and mining industry.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известно е, че хидрометалургичните методи включват извличане на метали чрез обработване на суровини и металсъдържащи материали с водни разтвори на химични реагенти с последващо отделяне на металите или техни съединения от разтворите. Използването на хидрометалургичните методи осигурява избирателно извличане на металите от бедни суровини и металсъдържащи отпадъци. Скоростта на извличане зависи от концентрацията на реагентите, едрината и геометрията на частиците на твърдата фаза, интензивността на разбъркване на пулпа и други. Най-разпространените методи за повишаване на скоростта на извличане е интензивното разбъркване на пулпа чрез механично въздействие (механично разбъркване или аерация), перколация, провеждане на процеса в кипящ слой. Тези методи осигуряват интензификация на процеса до определени граници.Hydrometallurgical methods are known to involve the extraction of metals by treating raw materials and metal-containing materials with aqueous solutions of chemical reagents, with subsequent separation of the metals or their compounds from the solutions. The use of hydrometallurgical methods ensures the selective recovery of metals from poor raw materials and metal-containing wastes. The recovery rate depends on the concentration of the reagents, the size and geometry of the solid phase particles, the intensity of stirring of the pulp, and others. The most common methods for increasing the extraction rate is the intensive stirring of the pulp through mechanical action (mechanical stirring or aeration), percolation, conducting the process in a fluidized bed. These methods ensure the intensification of the process to a certain extent.

Известен е метод за извличане на ценните компоненти от твърди материали, при който пулпът се подлага едновременно на механично разбъркване и въздействие с акустично поле (SU 384905). Този метод не е намерил практическо приложение, поради трудности, свързани с получаването на стабилни параметри на извличане на металите от изходните материали и сравнително ниска степен на извличане при промишленото му приложение.A method is known for extracting valuable solid material components in which the pulp is subjected to mechanical agitation and acoustic field action (SU 384905). This method has not found practical application due to the difficulties associated with obtaining stable parameters for the recovery of metals from the starting materials and a relatively low degree of recovery in its industrial application.

В RU 2061066 е описан метод за извличане на метали от руди, при който материалът се обработва под налягане в хидроциклони, където се подлага на въздействие на ултразвукови колебания с честота 18-22 kHz. За изпълнение на метода е необходимо сложно апаратурно оформление, като степента на разтваряне на метала се повишава с 4-10%.RU 2061066 describes a method for extracting ore metals in which the material is pressurized in hydrocyclones where it is subjected to ultrasonic vibrations at a frequency of 18-22 kHz. Complex instrumentation is required to perform the method, with the metal dissolution rate increasing by 4-10%.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Проблемът, който се решава с изобретението, е свързан с активиране на процеса и увеличаване на скоростта и степента на извличане на металната фаза от металсъдържащи материали при опростено апаратурно оформление.The problem to be solved by the invention is related to the activation of the process and the increase in the speed and the degree of recovery of the metal phase from metal-containing materials in a simplified apparatus layout.

Методът за извличане на метали от металсъдържащи материали включва обработване с водни разтвори на химични реагенти и ултразвуково въздействие. Съгласно изобретението във всеки стадий на противотокова многостадийна схема на извличане пулпът се подлага на обработка с ултразвуково поле с честота 10-60 kHz в продължение на 3 до 15 min.The method of recovering metals from metal-containing materials involves treatment with aqueous solutions of chemical reagents and ultrasound. According to the invention, the pulp is subjected to ultrasonic field treatment at a frequency of 10-60 kHz for 3 to 15 min at each stage of a multi-stage counter-current extraction scheme.

Многостадийната схема на извличане включва от 2 до 4 стадия.The multi-stage extraction scheme includes from 2 to 4 stages.

В зависимост от едрината на частиците на изходния материал в един или повече от стадиите пулпът може да се подлага на двудо трикратно редуващо се въздействие с ултразвуково поле с продължителност от 3 до 10 min.Depending on the particle size of the starting material in one or more of the stages, the pulp may be subjected to two to three alternating alternating ultrasonic fields with a duration of 3 to 10 min.

Установено е, че в зависимост от едрината и формата на частиците на изходния материал при продължителност на въздействие на ултразвуковото поле от 5 до 15 min във всеки стадий на схемата, съчетано с противотоково движение на свежия разтворител спрямо материала, се постига най-висока степен на активиране на процеса на извличане вследствие предизвикване на дефекти в кристалната решетка, раздробяване на твърдата фаза и отстраняване на повърхностните слоеве от частиците. Това води до увеличаване на скоростта на протичането на химичните реакции и степента на извличане на ценните компоненти. При продължителност на ултразвуковото въздействие повече от 15 min степента на извличане се понижава, поради вторична абсорбция на металните йони по повърхността на твърдата фаза вследствие силно развитата повърхност в резултат на раздробяването под действието на ултразвука.It has been found that, depending on the size and shape of the particles of the starting material, the ultrasonic field duration of 5 to 15 min in each stage of the scheme, combined with the counter-current movement of the fresh solvent towards the material, achieves the highest degree of activation of the extraction process by causing defects in the crystal lattice, fragmentation of the solid phase and removal of the surface layers from the particles. This leads to an increase in the rate of chemical reactions and the degree of extraction of valuable components. With ultrasound duration of more than 15 min, the extraction rate decreases due to secondary absorption of the metal ions on the solid phase surface due to the highly developed surface as a result of the ultrasound fragmentation.

В хода на ултразвуковото въздействие пулпът се загрява до около 50-60**С, поради внасяната енергия с ултразвуковите вибрации, което води до термично активиране и ускоряване на процеса на извличане.During the ultrasound, the pulp is heated to about 50-60 ** C due to the energy input by the ultrasonic vibrations, which leads to thermal activation and accelerates the extraction process.

Методът е приложим за хидрометалургична преработка на бедни руди и концентрати, производствени полупродукти, металсъдър2 жащи отпадъци, по-специално за извличане на мед, алуминий, никел, кобалт, цинк, благородни метали, волфрам, молибден, редкоземни и редки метали. Методът може да се използва при хидрометалургично обработване на материали в кисела и алкална среда.The method is applicable to hydrometallurgical processing of ores and concentrates, production intermediates, metal waste, in particular for the extraction of copper, aluminum, nickel, cobalt, zinc, precious metals, tungsten, molybdenum, rare earths and rare earths. The method can be used for hydrometallurgical treatment of materials in acidic and alkaline environments.

Предимствата на метода съгласно изобретението се изразяват в следното. При въздействие на ултразвуково поле с посочените честота и продължителност, съчетано с противотоково движение на свежия разтворител спрямо материала, се постига допълнително раздробяване на твърдите частици на пулпа, възникване на дефекти в кристалната решетка на минералите и активиране на дифузионните процеси, което води до активиране на процеса и увеличаване на скоростта и степента на извличане на металната фаза от изходния материал. В сравнение с известното решение, описано в RU 2061066, апаратурното оформление за осъществяване на метода съгласно изобретението е опростено, като същевременно степента на извличане на металната фаза е повисока.The advantages of the process according to the invention are expressed in the following. When exposed to an ultrasonic field with the indicated frequency and duration, combined with the counter-current movement of the fresh solvent towards the material, further fragmentation of the pulp particles is achieved, defects in the crystal lattice of minerals occur, and activation of diffusion processes, which leads to the activation of process and increasing the rate and degree of recovery of the metal phase from the starting material. Compared to the known solution described in RU 2061066, the apparatus layout for carrying out the method according to the invention is simplified, while at the same time the degree of metal phase recovery is high.

Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure

Фигура 1 представлява технологична схема на противотоково тристадийно извличане на отпадъчен материал от минните дейности съгласно пример 3.Figure 1 is a flow chart of a three-stage countercurrent extraction of mining waste material according to Example 3.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention

Пример 1. 1000 g отпадъчен материал от минните дейности със зърнистост под 2 mm, съдържащ 608 g/t мед, се подлага на хидрометалургично извличане в 5 1 разтвор на лимонена киселина с концентрация 0,5% в два стадия с противотоково третиране на суровината с разтвора. В основното си количество тези метали са под формата на силикати и алумосиликати. Ултразвуковото въздействие върху пулпа във всеки стадий се осъществява чрез ултразвуков дезинтегратор UD-20 на фирма Techpan, Полша при честота 10 kHz, при продължителност на въздействието 5 min. Получени са следните резултати: концентрация на медни йони в крайния разтвор 87 mg/1; степен на извличане 71%, което представлява 431,7 g/t.Example 1. 1000 g of mining waste material with a grain size of less than 2 mm containing 608 g / t of copper is subjected to hydrometallurgical extraction in 5 1 citric acid solution at a concentration of 0.5% in two stages with counter-current treatment of the raw material with solution. These metals are mainly in the form of silicates and aluminosilicates. The ultrasonic impact on the pulp at each stage is carried out by the ultrasonic disintegrator UD-20 of Techpan, Poland at a frequency of 10 kHz, with a duration of exposure of 5 min. The following results were obtained: concentration of copper ions in the final solution 87 mg / l; a recovery rate of 71%, representing 431.7 g / t.

Пример 2. 1000 g отпадъчен материал от минните дейности със зърнистост под 2 mm, съдържащ 608 g/t мед, се подлага на хидрометалургично противотоково извличане в два стадия. В първия стадий материалът се обработва с 5% разтвор на сярна киселина и пулпът се подлага на двукратно ултразвуково въздействие с честота 12 kHz, като всяко от тях е с продължителност 5 min. Във втория стадий концентрацията на сярна киселина в разтвора е 10%, а прилаганото ултразвуково поле е с честота 12 kHz, при продължителност на въздействието 5 min. Постигнатата степен на извличане на медта е 92%.Example 2. 1000 g of waste material from mining activities with a grain size of less than 2 mm containing 608 g / t of copper is subjected to hydrometallurgical countercurrent extraction in two stages. In the first stage, the material is treated with a 5% sulfuric acid solution and the pulp is subjected to a 12 kHz ultrasound twice, each lasting 5 min. In the second step, the concentration of sulfuric acid in the solution is 10% and the ultrasonic field applied is 12 kHz, with a duration of exposure of 5 min. The achieved copper recovery rate is 92%.

Пример 3. Отпадъчен материал от минните дейности със зърнистост под 2 mm, съдържащ 608 g/t мед, 10825 g/t алуминий и 3900 g/t титан, се подлага на тристадийно противотоково извличане с разтвор на сярна киселина. Технологичната схема на извличането е представена на фиг. 1. Екстракторите El, Е2 и ЕЗ са с вместимост 40 т³ и всеки от тях е снабден с дезинтегратор, съответно 5, 6 и 7, и резервоар за 10% сярнокисел разтвор, съответно 3, 2 и 1. Експозицията за третиране с разтвор на сярна киселина и ултразвук във всеки съд е 5 min, а честотата на ултразвуковото поле е 10 kHz. Първоначално суровината се подава в екстрактор Е_р където се третира с разтвор от резервоар 3. След това твърдата фаза постъпва в екстрактор Е₂, като отново се обработва с разтвор, идващ от резервоар 2. Последният стадий на обработка се извършва в екстрактор Е₃с 10% сярнокисел разтвор, постъпващ от резервоар 1. След това този разтвор постъпва в резервоари 2 и 3 за обработка на суровината в екстрактори Е₂ и Е_г Сярнокиселият разтвор от резервоар 3 се рециклира с оглед използването му за последваща преработка на новопостъпилата суровина. След напускане на последния екстрактор, отработената утайка се подава в съд 4 с промивна вода. Промитата утайка се неутрализира с варно мляко и се депонира. Събраните за 24 h промивни води се използват за приготвяне на нов 10% разтвор на сярна киселина.Example 3. Mining waste material with a grain size of less than 2 mm, containing 608 g / t copper, 10825 g / t aluminum and 3900 g / t titanium, is subjected to three-stage counter-current extraction with a sulfuric acid solution. The flow diagram of the extraction is presented in FIG. 1. Extractors El, E2 and EZ have a capacity of 40 t ³ and each of them is equipped with a disintegrant 5, 6 and 7, respectively, and a tank for 10% sulfuric acid solution, respectively 3, 2 and 1. Exposure to treatment with solution of sulfuric acid and ultrasound in each vessel is 5 min and the frequency of the ultrasonic field is 10 kHz. The feedstock is initially fed into an extractor E _p where it is treated with a solution from tank 3. The solid phase is then fed into extractor E ₂ by being treated again with a solution coming from tank 2. The last processing step is carried out in extractor E ₃ with 10% sulfuric acid solution from tank 1. This solution is then fed into tanks 2 and 3 for processing the raw material in extractors E ₂ and E _g . After leaving the last extractor, the spent sludge is fed into a vessel 4 with washing water. The washed sludge is neutralized with boiled milk and deposited. The washing water collected for 24 hours is used to prepare a new 10% sulfuric acid solution.

Степента на извличане на металите в разтвора е, както следва: мед - 90%; алуминий - 75%; титан - 85%.The degree of metal recovery in the solution is as follows: copper - 90%; aluminum - 75%; titanium - 85%.

Патентни претенцииClaims

Claims

1. A method of recovering metals from metal-containing materials, comprising treating with aqueous solutions of chemical reagents and ultrasonic treatment, characterized in that at each stage of the multistage counter-flow scheme the pulp is subjected to ultrasonic treatment with 5 frequencies 10-60 kHz for 3-15 min.

The method according to claim 1, characterized in that the multi-stage extraction scheme comprises from 2 to 4 steps.

The method according to claims 1 and 2, characterized in that in one or more stages the pulp is subjected to two to three alternating alternating ultrasonic fields of duration from 3 to 10 minutes.