CZ281694A3 - Process of electrochemical dissolving of ores containing sulfur and/or enriched ores - Google Patents

Description

Způsob elektrochemického rozpouštění minerálů obsahujících síru a/nebo obohacených minerálů iontoměničovými membránami a rozdíly v potenciálech

Oblast techniky

Při celosvětové produkci rafinovaných kovů není možné řešit hlavní problémy průmyslu, které jsou spojeny s vysokými provozními náklady, vysokými počátečními investicemi a procesy, které vyvolávají znečištěni a snižují jakost přírody.

Tento způsob spočívá v anodovém rozpouštění minerálů v buňkách vybavených iontoměničovými membránami při potenciálu, který umožňuje rozpouštění a/nebo regeneraci kovových solí přítomných v anolytu a současně elektrické ukládání kovu v katolytu.

Tento způsob nabízí alternativu vyžadující nižší náklady, ve srovnání s tradičním způsobem, vyhýbá se negativnímu dopadu na životní prostředí a umožňuje získávat ekonomicky hodnotné vedlejší produkty.

Dosavadní stav techniky

Všechny způsoby získávání kovů jsou založeny na tradičních technických postupech, jako jsou pyrometalurgické, hydrometalurgické a elektrometalurgické procesy. Ačkoli bylo dosaženo mimořádného technologického pokroku při těchto procesech, tento pokrok neřeší hlavní problémy průmyslu, které se vyznačují vysokými provozními náklady, vysokými počátečními investicemi a procesy, které znečišťuji životní prostředí a snižují jakost v místech, kde dochází k ukládání sedimentů.

Výsledky použiti produkčních činidel v blízké budoucnosti budou úzce spojeny s těmito proměnnými parametry:

- relativní velikost investic,

- úroveň provozních nákladů,

- schopnost vyhovět standardním podmínkám pro životní prostředí,

- konečná jakost rafinovaného kovu.

Hlavní příčina vysokých nákladů při těchto procesech má spočívat v potřebě kontinuálního nahrazování zásoby vyluhovacích činidel, ve vysokém použití energie a v požadavcích na další investice, ke zpracování vytékající kapaliny.

Podstata vynálezu

Tento vynález řeší výše zmíněné problémy za použití buněk opatřených iontoměničovými membránami a rozdíly v potenciálech, co umožňuje uspořádání cyklického procesu s ohledem na zásobu reakčních činidel, a tak se snižuji provozní náklady na spotřebu energie, provádění operací a nahrazování membrán.

Rozdíly v potenciálech aplikované při anodové polarizaci mají být takové, že umožní rozpuštění minerálů a/nebo koncentrátů a/nebo regenaraci vyluhovacího činidla.

Tento vynález má výhodu, kterou charakterizuje dosažení nízké spotřeby energie ve stupni rozpouštění a elektrolytického získávání kovů a recirkulace vyluhovacích činidel, jak je znázorněno na obr. G.

Vynález má výhodu charakterizovanou nízkou spotřebou použité energie ve stupni rozpouštění a elektrolytického «Τ získávání kovů a při recirkulaci vyluhovacích činidel, jaké je znázorněno na obecném blokovém schématu vyluhování a získávání kovu z polymetalických koncentrátů (obr. G). Toto první blokové schéma ukazuje vyluhování a rozpouštění polymetalického koncentrátu, který obsahuje kovy přicházející v úvahu (M_lř M₂, M₃, M₄, M₅ atd.), snížení proudu kapaliny odpovídající sníženému proudu katolytu (CR), který bude dávkován do ukládací buňky (D), ve které se provozují iontoměničové membrány (Μ), které umožňují dosáhnout rovnováhy nábojů v elektrochemickém systému a selektivní oddělení katodových a anodových reakcí, kde rozdíl v použitém potenciálu se stanovuje pro anodový/katodový redox a je dostatečný pro rozpuštění rozpustné anody a ukládání předmětného kovu (M·^) na katodě s malým obsahem mečistot, přičemž tento potenciál se označuje jako E^.

Výsledný anodový roztok přivádí katolyty z buněk (AO) pro regeneraci vyluhovacího elektrolytu, k ukládání rozpuštěné anody na hlavní desku.

Redukovaný katolyt, vyčerpaný při ukládání kovu M_x, (CRGM^) prochází do druhého souboru buněk k uložení kovu M₂ a způsob se opakuje, až se uloží všechny kovy přicházející v úvahu. Výsledný anodový roztok se znovu dávkuje do příslušného katolytu, k uložení každého z kovů na hlavní desku. ’

Podle potřeby je možné vložit jednu nebo několik extrakčních jednotek (SX) pro rozpouštědlo, pokud to kov vyžaduje, to znamená, pokud redukční potenciál libovolných

....... - .·; t ; .. i .. ' . ....... - .

složek redukovaného vyluhovacího elektrolytu je větší než potenciál předmětného kovu, co má za výsledek bohatší roztok než který se dávkuje do katolytu ze souboru buněk, kde se ukládá předmětný kov a rafinát (RF), který přivádí anolyt z buněk (AO) pro regenaraci vyluhovacího elektrolytu.

Jako alternativu pro koncentráty, které obsahují jeden nebo dva kovy, je možné používat ukládací buňky, které obsahuji nerozpustnou anodu, jak je znázorněno na obr. I. Při obou alternativách oxidovaný anolyt (AO) se získává regenerací vyluhovacího elektrolytu.

Přiklad provedeni vynálezu

Dále je popsán příklad provedení vynálezu, který však není omezen na sulfidy mědi nebo na jejich koncentráty. Tento příklad souvisí s obr. 1.

Tento příklad se týká iontoměničových membrán, které umožňují dosáhnout rovnováhy nábojů v elektrochemickém systémů a selektivně oddělit katodové a anodové reakce.

Sulfid mědi nebo její koncentrát 1 nebo 8 se dávkuje do anolytu v buňce 2 nebo 11, kde nastává anodové rozpouštění v přítomnosti chloridu médnatého, chloridu železnatého a/nebo chloridu železitého, zaváděného vedením 23.. Vzniklý proud 3. se filtruje ve filtru 4, ze kterého se odvádí jako filtrační koláč tuhý zbytek 5, který obsahuje elementární síru, vyprodukovanou oxidací sulfidu, a proud 6. kyselé kapaliny, který obsahuje chloridy kovů, které byly přítomny v rudě.

Méd' je hlavním kovem z vyluhování, vedle řady jiných kovů, jako je olovo, zinek, vzácné kovy, antimon, arsen, molybden a podobně.

Proud 6 kyselé kapaliny se ukládá v jímce 7 pro skladování roztoku, ze které se roztok přivádí do buňky 11 v katolytu 9, společně se sulfidem mědi a/nebo jejím koncentrátem 8, obsaženým v anolytu. v katolytu z této buňky «ί se dostává měd 10 a vyčerpaný katolyt, přivádějící anolyt z této buňky 11, který pomohl při rozpouštění sulfidu mědi a/nebo jejího koncentrátu 8. Vznikající proud 12 se filtruje ve filtru 13. ze kterého odchází tuhý zbytek 14 obsahující elementární síru vyprodukovanou oxidací sulfidu a proud 15 kyselé kapaliny, který obsahuje chloridy kovů přítomné v rudě.

Proud 15 se ochlazuje ke krystalizací v krystalizátoru 16. kde vzniklá dihydrát chloridu železnatého 18 a proud 17 kyselé kapaliny, který se odvádí do nádrže 22 skladovaného roztoku, který se dávkuje do anolytu z buňky 2.

Dihydrát chloridu železntého 18 se rozpouští v proudu 19 vody k dávkováni katolytu z buňky 20., kde se produkuje železo 24 ve formě prášku. Vyčerpaný katolyt 21 z buňky 20 se používá k úpravě kyselosti elektrolytu 23 a tím se dokončí cyklus vyluhovacích činidel.

Anodová rozpouštěcí buňka B se plní elektrolytem, který obsahuje 68,6 g/1 Cu²⁺ ve formě chloridu mědnatého,

204 g/1 chloridu železnatého, 150 g/1 chloridu sodného a 6 g/1 kyseliny chlorovodíkové v anodovém oddělení buňky.

Anodové oddělení se plní elektrolytem vyrobeným z kyseliny sírové o koncentraci 130 g/1.

Jak anodová rozpouštěcí buňka B, tak buňka A k elektrolytickému získáváni kovů se plní elektrolytem, který obsahuje 62 g/1 Cu²⁺ ve formě chloridu mědnatého, 204 g/1 chloridu železnatého, 150 g/1 chloridu sodného a 5,4 g/1 kyseliny chlorovodíkové v anodových oděleních. Katodová oddělení se plní elektolytem podobného složení, jako má anodový elektrolyt z rozpouštěcí buňky.

Čtvrtá buňka se plní takto: do katodového odděleni se zavádí elektrolyt nasycený chloridem železnatým a do anodového oddělení se zavádí kyselý elektrolyt obsahující kyselinu sírovou o koncentraci 80 g/1.

Průtok elektrolytu činí 90 ml za minutu.

Do čtyř buněk se dodává energie v tomto rozsahu: v rozpouštěcí buňce B se používá napětí 1,4 V a intenzita proudu činí 23 A, v každé buňce A k rozpouštění a k elektrolytickému získávání kovů se použije rozdíl potenciálu 0,7 V a intenzita proudu činí 12 A, v buňce pro regeneraci a ukládání železa C se použije rozdíl potenciálu 2 V a intenzita proudu činí 35 A.

Koncentrát obsahující 47 g CuFeS₂, s obsahem 29 % mědi, se přidává do anodového oddělení rozpouštěcí buňky B rychlostí 0,78 g za minutu.

Podobným způsobem se zavádí koncentrát obsahující 24,7 g CuFeS₂ do buňky A k rozpouštění a k elektolytickému získávání kovů v třetím anodovém oddělení rychlostí 0,4 g za minutu v každém případě.

Po jedné hodině se stanoví hmotnost katod. Katody obsahují 27,6 g uložené médi, co ukazuje na účinnost extrakce mědi 99,6 %. Zbytkový materiál obsahuje síru, pyrit, 0,32% mědi a oxid křemičitý.

Spotřeba energie pro rozpouštění a elektrolytické získávání kovů činí 1,7 kW/h/kg mědi. , . -

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob elektrochemického rozpouštění rud obsahujících síru a/nebo obohacených rud, vyznačující se tím, že se použijí buňky vybavené iontoměničovými membránami a aplikují se rozdíly v potenciálech, které dohromady umožňují současné rozpuštění rudy a elektrolytické ukládání kovu a kromě toho regenaraci vyluhovacího elektrolytu, oxidací redukovaného vyluhovacího činidla, které se recirkuluje do procesu, přičemž jeho množství zůstává skoro konstantní, minimalizuje se spotřeba reakčních činidel a energie, a podle potřeby je vložena jedna nebo větší počet extrakčních jednotek pro rozpouštědlo, pokud to vyžaduje předmětný kov.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vy značující se tím, že se na buňku aplikuje rozdíl v potenciálech, umožňující anodové rozpouštěni rudy, který je dostatečný k oxidaci vyluhovacího činidla redukovaného in šitu.
3. 3. Způsob podle nároku 1,vyznačující se t í m, že cirkulující elektrolyt zůstává přibližné konstantní s ohledem ná své fyzikálně chemické vlastnosti.
4. 4. Způsob podle nároku 3, v ý z n a č u jící s e t í m, že složení vyluhovacího elektrolytu má oxidační stav, při kterém jeho standardní potenciál ha elektrodě z redukce je větší nebo rovný než standardní potenciál na elektrodě z rudy určené k disociači. ·.·:·.·.·
5. 5. Způsob podle nároku 1, v y z n a c u j í č í se t í m, že v elektrolytických rozpouštécích buňkách se ruda oxiduje v anolytu odděleně od katolytu, kde elektrolytické ukládání kovu je způsobeno iontoměničovou membránou.
6. 6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se použije elektrolytických buněk, které jsou popsány v čilské patentové přihlášce číslo 1445-93.
7. 7. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se elektrolyt regeneruje a obohacuje v anolytu a vyčerpává v katolytu, kde se dostává kov, a kromě toho se vyluhování rudy může provádět v oddělených reaktorech z elektrochemické buňky, kde nastává anodová regenerace vyluhujícího elektrolytu.
8. 8. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že minimální hodnota pH elektrolytu je taková, že aktivní funkční skupina iontoměničové membrány zůstává disociována.
9. 9. Způsob podle nároku 1, vy z n a č u jí c í s e t x m, že

   i) kov může zachycovat jak elektrolytická katoda, tak jako alternativa může docházet k získání vysráženého prášku, ii) jako jiné provedeni se předmětný kov může dostat ve vícenásobných elektrolytických buňkách, jejichž počet určuje vyluhovací elektrolyt obsahující zajímavé kovy z rozpustných anod, u kterých rozdíly v potenciálech jsou stanoveny redox párem anoda/katoda a jsou dostatečné k rozpuštění rozpustné anody a ukládání zajímavého kovu na katodě s velmi nízkým obsahem nečistot, iii) anodový elektrolyt z buněk k selektivnímu ukládání je závislý ha vyluhovacím elektrolytu, vzhledem ke svému fyzikálně chemickému složení, a protože obsahuje kov, který je předmětem zájmu, «/ iv) rozpustná anoda se ukládá na hlavni desce v katodě z buněk pro regeneraci vyluhovacího elektrolytu.
10. 10. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že elektrolytická buňka umožňuje, aby se použil elektrolyt a. katodové a anodové desky při elektrolytické rafinaci s pouhou výměnou.