EA005675B1 - Способ извлечения металлов из халькопиритсодержащих руд - Google Patents

Abstract

Предложен способ извлечения металлов из халькопиритсодержащих руд со стадиями выщелачивания микробиологического или химического типа для растворения металлов, отличающийся тем, что на стадии превращения, предшествующей стадиям выщелачивания, руду с добавкой серы и, в случае необходимости, другими добавками превращают в ковеллин, пирит и сопутствующие сульфиды при температуре между комнатной температурой и 440°С и извлекают медь и другие содержащиеся в продукте реакции металлы, благородные металлы и редкоземельные элементы.

Description

Большая часть мирового производства меди (около 90%) основана на извлечении меди из медносульфидных минералов. Медно-сульфидными минералами называют прежде всего халькопирит (СиРе8₂), борнит (Си₅Ре8₄), кубанит (СиРе8₄), халькозин (Си₂8), дигенит (Си₉8₅), ковеллин (Си8), енаргит (Си₃А§8₄), теннантит (Си₁₂А§₄8₁₃) и тетраэдрит (СИ1₂8Ь₄81₃).

При этом халькопирит среди медно-сульфидных минералов является наиболее распространенным минералом и поэтому имеет наибольшее научное и хозяйственное значение для развития новых способов извлечения.

Халькопирит, кроме того, отличается тем, что в нем регулярно встречаются примеси золота, платиновых металлов и других редких металлов, а также редкоземельные элементы.

Медно-сульфидные минералы извлекают из руд, из которых, как правило, в результате размола и флотации образуют рудный концентрат, причем, в частности, основную часть содержащегося в помоле силиката отделяют.

Между тем наряду с известными пирометаллургическим и гидрометаллургическим способами существуют различные подходы к извлечению меди и других содержащихся в медно-сульфидных рудах металлов из руд или рудных концентратов посредством способа биовыщелачивания. При этом возникает проблема, что в случае известного способа из халькопирита может быть переведено в раствор только около 20% содержащейся в нем меди, так как происходит пассивирование халькопирита.

Хотя множество исследований для уменьшения пассивирования халькопирита было успешно проведено в лабораторных масштабах, до сих пор не разработано приемлемых промышленных технологий для извлечения металлов.

Поэтому в основе изобретения лежит задача усовершенствовать способ извлечения меди и других металлов из халькопирита.

Данная задача решается в способе согласно изобретению, в котором:

1. халькопирит открытым способом путём добавки серы превращают в ковеллит и пирит, и

2. переводят в раствор медь и другие содержащиеся в ковеллине, пирите и сопутствующих сульфидах растворимые металлы.

Указанное превращение представлено формулой

СиРе8₂ + 8 Си8 + Ре8₂ (1)

Отмечено, что при соответствующем проведении процесса халькопирит почти полностью превращается в ковеллин и пирит. При указанном превращении из зерна халькопирита в помоле образуется зерно с ядром пирита и оболочкой из ковеллина. В противоположность халькопириту из ковеллина медь, а также обычно сопутствующие ей металлы без проблем переходят в раствор по обычному щелочному способу, так как здесь не возникает проблемы пассивирования.

Эта реакция является экзотермической, так что для превращения необходим сравнительно небольшой расход энергии. Возможный способ извлечения меди из ковеллина описан формулой

Си8 + Ре₂(8О₄)₃ Си8О₄ + 2Ре8О₄ + 8 (2)

Образовавшийся сульфат меди, так же как и сульфат железа, растворимы в кислотах, железо и медь, таким образом, переходят в раствор и могут быть выделены из раствора. Равным образом железо из пирита может быть окислено и переведено в раствор.

Обычно в образующемся помоле остается смесь из благородных и обычных металлов и редкоземельных элементов, в частности, золота, серебра, платины и платиновых металлов, кобальта, никеля и цинка, которая оседает в виде остатка на дне ёмкости, в которой проводили процесс растворения.

В новом способе биовыщелачивания медь может быть переведена в раствор особенно экологически чисто и при сравнительно незначительном образовании серной кислоты. При этом ковеллин согласно уравнению

Си8 + О₂ Си8О₄ окисляется в присутствии особых бактерий и переходит в водный раствор.

Превращение халькопирита предпочтительно следует проводить в инертной атмосфере, например в азоте, диоксиде серы или аргоне.

Предпочтительным температурным интервалом для превращения является интервал от комнатной температуры до 501°С, в частности, при 410°С превращение может происходить сравнительно быстро.

Процессу превращения халькопирита в ковеллин может помогать микроволновое облучение. Поскольку благодаря микроволнам отдельные зерна помола равномерно нагреваются внутри и снаружи, при этом может в результате преобразования протекающего процесса диффузии ускоряться образование ядер пирита и оболочки из ковеллина. Благодаря указанному улучшению кинетики реакции открытый процесс можно ускорить и таким образом повысить рентабельность способа.

В зависимости от температуры превращения и степени возможного микроволнового облучения превращение можно осуществить в течение от 0,5 до 3 ч, в частности, за 2 ч. При этом за 30 мин безус

- 1 005675 ловно может быть достигнута степень превращения 80%, через 3 ч превращение халькопирита почти полностью заканчивается.

Серу следует добавлять в халькопирит в стехиометрическом количестве.

При этом серу можно добавлять в помол в твердом состоянии, причем превращение халькопирита можно осуществлять при обычном давлении, однако предпочтительно при повышенном давлении до 10 бар. Для уменьшения слишком большого испарения серы при температуре превращения может быть полезно проводить превращение в атмосфере, насыщенной парами серы.

С другой стороны, превращение может быть также осуществлено без добавления твердой серы в атмосфере, содержащей газообразную серу, при пониженном давлении.

Превращение также возможно при добавлении плазмы серы.

Способ может быть осуществлен в трехкамерной туннельной печи. Трехкамерная туннельная печь содержит первую и третью камеры, которые служат бункерами-накопителями для второй камеры. Вторая камера печи снабжена электрической нагревательной спиралью и содержит впуск для азота или аргона. Кроме того, вторая камера снабжена окном из кварцевого стекла для подачи микроволн.

Исследования показали, что превращение в ковеллин оптимизируется, в частности, при облучении смеси из помола и серы микроволнами, с удельной плотностью энергии 8-35 квт/ч в расчете на количество помола. Могут быть использованы микроволны как с частотой 815 МГц, так и 2,45 ГГц. Превращение халькопирита в ковеллин можно осуществлять также в реакторе с псевдоожиженным слоем.

Claims (13)

1. Способ извлечения металлов из халькопиритсодержащих руд со стадиями выщелачивания микробиологического или химического типа для растворения металлов, отличающийся тем, что на стадии превращения, предшествующей стадиям выщелачивания, руду с добавкой серы и, в случае необходимости, другими добавками превращают в ковеллин, пирит и сопутствующие сульфиды при температуре между комнатной температурой и 440°С, и извлекают медь и другие содержащиеся в продукте реакции металлы, благородные металлы и редкоземельные элементы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из продукта реакции извлекают железо, и отделяют содержащиеся в продукте реакции металлы и редкоземельные элементы, в частности, золото, серебро, платину (включая элементы группы платины), кобальт, никель и цинк.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что металлы переводят в раствор согласно способу выщелачивания или биовыщелачивания, и серу выделяют из ковеллина, пирита и других минералов сульфидной группы путем дальнейшего процесса.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что превращение проводят в инертной атмосфере.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что превращение проводят в открытом процессе.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что превращение проводят во вращающейся трубчатой печи.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что превращение проводят при микроволновом облучении.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что превращение осуществляют в течение от 0,5 до 24 ч, в частности в течение 2 ч.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что серу вводят в стехиометрическом количестве.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что серу вводят в твердом состоянии, и превращение проводят под давлением вплоть до 10 бар.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что превращение ведут в атмосфере, насыщенной парами серы.

12. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что серу вводят в газообразном состоянии и превращение осуществляют при пониженном давлении.

13. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что превращение осуществляют с плазмой серы.