EA026430B1 - Обработка сульфидных материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу обработки смешанного сульфидного материала, содержащего сульфид свинца и по меньшей мере еще один сульфид металла, содержащий одно или несколько соединений из сульфида цинка или сульфида меди, включающему стадии, на которых смешанный сульфидный материал подвергают селективному окислению, при котором сульфид свинца в материале окисляется до образования окисленного соединения свинца и в то же время предотвращается значительное окисление по меньшей мере еще одного сульфида металла, и отделяют окисленное соединение свинца по меньшей мере от еще одного сульфида металла, используя процесс флотации. Технический результат состоит в повышении эффективности разделения сульфида свинца и сульфидов других металлов, входящих в смешанный сульфидный материал, подлежащий обработке способом по настоящему изобретению.

Description

Настоящее изобретение относится к способу обработки сульфидных материалов. Настоящее изобретение является особенно подходящим для обработки смешанных сульфидных руд или концентратов.

Уровень техники изобретения

Свинец и цинк часто встречаются в виде смешанной сульфидной руды. Сульфидные рудные тела, содержащие свинец и цинк, могут также содержать сульфиды меди и железа, равно как золота и серебра. Выделение свинца и цинка из таких смешанных руд было достигнуто за счет ряда разных способов. Например, руду можно обрабатывать для образования концентрата с увеличенным содержанием свинца и цинка, а также можно подвергать концентрат другим металлургическим способам, таким как выплавка, для выделения металлического свинца и цинка.

В качестве альтернативы, обработка таких руд в основном предусматривает несколько стадий флотации для выделения богатого свинцового концентрата и богатого цинкового концентрата. Богатый свинцовый концентрат далее обрабатывают для выделения свинца, а богатый цинковый концентрат затем обрабатывают для выделения цинка.

Использовались также гидрометаллургические способы, в которых руду или концентрат выщелачивают при помощи серной кислоты, в соответствии с чем сульфид цинка растворяют (в форме сульфата цинка) в выщелачивающем растворе, с цинком, выделяемым с применением электролитического способа.

Ниже излагаются несколько способов для обработки смешанных сульфидных материалов.

Патент 3954450 Соединенных Штатов раскрывает взаимодействие материала сульфида свинца с водной средой, содержащей водный сульфат и свободный аммиак. В реакционный сосуд вводят суспензию, а также в сосуд вводят кислород. Сульфид превращается главным образом в не растворимые в воде окисные соединения свинца, и в то же время весь присутствующий цинк растворяется. Цинксодержащий раствор отделяют от остатка твердых частиц, и раствор обрабатывают для выделения металлического цинка. Остаток подвергают пенной флотации, а свинец относят к хвостам. Хвосты, содержащие свинец, обрабатывают для выделения металлического свинца. Концентрат вследствие стадии пенной флотации содержит сульфид железа и может быть отброшен или отправлен в обработку для выделения железа

Патент 4063933 Соединенных Штатов описывает способ для обработки сульфидного концентрата, содержащего свинец, медь, цинк и серебро для селективного выделения этих металлов. Способ включает в себя взаимодействие концентрата с серной кислотой в присутствии кислорода при повышенном давлении и температуре для выделения меди и цинка из концентрата (путем растворения в виде растворимых сульфатов), с последующим выделением меди и цинка из раствора. Остаток выщелачивателя (который содержит свинец) взаимодействует с оксидом кальция для удаления серы. Впоследствии остаток выщелачивателя взаимодействует со смесью хлористого кальция и хлористого железа(Ш) для выделения свинца и серебра.

Патент 4545963 Соединенных Штатов описывает сепаратное выделение объемов цинка и свинца из сульфидных руд, содержащих цинк и свинец, которые также содержат железо. Способ включает в себя измельчение руды, подвергание молотой руды первой стадии флотации для всплытия концентрата первичного свинца, содержащего цинк, и получения хвостов, содержащих цинк и железо. Хвосты, содержащие цинк и железо, подвергают второй стадии флотации для всплытия концентрата первичного цинка и получения хвостов. Затем концентрат первичного цинка подвергают третьей стадии флотации для всплытия дополнительного цинкового концентрата, содержащего железо, а также получения хвостов, содержащих цинк и железо. Хвосты третьей стадии флотации и по меньшей мере часть первичного свинцового концентрата, содержащую свинец и цинк, выщелачивают в окислительных условиях при температуре от 130 до 170°С в водном растворе серной кислоты для получения остатка, содержащего свинец, и первого выщелачивающего раствора, содержащего цинк и железо. Стадия кислотного выщелачивания приводит к растворению цинка, который впоследствии можно выделять с применением электролиза.

Патент 4568525 Соединенных Штатов описывает способ получения концентрата, содержащего сульфид цинка, из смешанного свинцово-цинкового концентрата. Этот способ предусматривает селективное выщелачивание свинца с применением раствора хлорида железа с кислородсодержащим газом, барботируемым сквозь выщелачивающий раствор. Сульфид свинца превращается в хлорид свинца, который или растворяется в растворе, или образует осадок хлорида свинца, который затем можно отделять от сульфида цинка путем любого физического метода, как например, флотации. Селективность превращения сульфида свинца в хлорид свинца усиливают с помощью проведения стадии выщелачивания с использованием относительно крупной гранулометрии исходного материала, с гранулометрическим составом исходного материала, имеющим й₈₀ предпочтительно больше чем примерно 200 мкм.

Международная патентная публикация номер \УО 96/07762 описывает выщелачивание смешанных концентратов в автоклаве с помощью окисляющих сернистых компонентов в загрузке для получения непосредственно серной кислоты. Суспензию, получаемую из выщелачивателя, нейтрализуют, и металлы удаляют при помощи известных способов после того, как суспензия была подвергнута стадии твердого/жидкого отделения. Условия, применяемые в автоклаве, включают температуру по меньшей мере в 180°С и давление в пределах от 2 до 8 атм.

- 1 026430

Международная патентная публикация номер \УО 96/15279 описывает механическую активацию сульфидных минералов, чтобы вызвать химические реакции между сульфидными минералами и некоторыми реактантами при низких температурах, которые вызывают химическое разрушение сульфидных зерен. Главное место конкретных вариантов осуществления этого патента занимает обработка порошков, содержащих Ζηδ (сульфид цинка). Окись меди смешивают с Ζηδ для образования сульфата цинка в соответствии с нижеследующей реакцией:

Ζη3 + 8 СиО - > Ζη3 0 ₄ + 4 Си_гО

Растворимый сульфат цинка отделяют от нерастворимой окиси меди выщелачиванием водой.

Смешанные сульфидные руды также обрабатывают с помощью способа Альбион. Способ Альбион разрабатывался компанией ΜΙΜ Ηο1άίη§8 (в настоящее время Х81га1а Ρίο). а коммерциализуется компанией Х81га1а ТесЬпо1оду. Способ предусматривает сверхтонкое измельчение руды или концентрата с последующим окислительным выщелачиванием при атмосферном давлении в обычных чанах с перемешиванием.

Цинковые концентраты можно обрабатывать в ходе способа Альбион для получения выщелачивающего раствора, содержащего растворенный цинк, а также твердых частиц остатка выщелачивания, содержащих прочий окисленный материал. Цинк можно выделять из выщелачивающего раствора, применяя электролиз.

Способ Альбион уже использовали также для выделения золота, меди и серебра.

Во всем этом описании термин включающий и его грамматические эквиваленты будут употребляться для получения всестороннего значения, пока контекст применения не указывает на иное.

Настоящий заявитель не допускает, что ранее обсуждавшееся в этом описании входит в состав пояснения уровня техники в Австралии или где-либо еще.

Краткое описание изобретения

В первом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ обработки смешанного сульфидного материала, содержащего сульфид свинца и по меньшей мере еще один сульфид металла, содержащий одно или несколько соединений из сульфида цинка или сульфида меди; способ, включающий стадии, на которых смешанный сульфидный материал подвергают селективному окислению, при котором сульфид свинца в материале окисляется до образования окисленного соединения свинца, и в то же время предотвращается значительное окисление по меньшей мере еще одного сульфида металла, и отделяют окисленное соединение свинца по меньшей мере от еще одного сульфида металла, используя технологию флотации.

В одном варианте осуществления окисленное соединение свинца отделяют по меньшей мере от еще одного сульфида металла путем применения стадии флотации. На стадии флотации окисленное соединение свинца относится к потоку хвостов и, по меньшей мере, еще один сульфид металла выделяют в виде концентрата.

Материал, который может образовать исходный материал для способа настоящего изобретения, может включать в себя сульфидную руду или сульфидный концентрат. Сульфидный материал, содержащий сульфид свинца и, по меньшей мере, сульфид цинка, дополнительно может содержать сульфид железа.

Исходный материал можно подвергать измельчению перед началом стадии селективного окисления. В одном варианте осуществления исходный материал подвергают процессу сверхтонкого измельчения. В одном варианте осуществления материал на стадии (а) подвергают измельчению так, что молотый материал имеет ά₈₀ менее чем 20 мкм, предпочтительнее менее чем 15 мкм, еще предпочтительнее менее, чем 10 мкм, наиболее предпочтительно менее чем 7 мкм.

Специалист в данной области техники подтвердит, что измельчение исходного материала и гранулометрический состав исходного материала будут зависеть в некоторой степени от достижения достаточного высвобождения минерала для запуска селективного окисления и для возникновения селективного отделения, а также от желаемого конечного применения продукции в результате способа по настоящему изобретению. Например, если последующее производство требует от потока, содержащего свинец, иметь определенный гранулометрический состав, исходный материал желательно подвергать измельчению для достижения желаемого последующего размера частиц в содержащем свинец потоке продукта. При некоторых обстоятельствах это может приводить к компромиссу между выработкой/выделением свинца из исходного материала и повышением рентабельности для нижеследующих процессов. Расчеты эксплуатационных расходов также, по-видимому, имеют влияние на измельчение исходного материала (например, посредством согласования повышаемой выработки с затратами на измельчение). Обычно более тонкий размер частиц будет приводить к более значительному превращению свинца в окисленную форму, но другие расчеты (как обсуждаемые выше), могут приводить к более крупному размеру частиц для используемого исходного материала. Возможно также, что выделение некоторой части свинца до сульфидной формы увеличит содержание свинца в продукте. Таким образом, по настоящему изобретению, если продукт, содержащий свинец, необходимо продавать как продукт сам по себе, то желательно ограничить степень окисления свинца до такой, которая способна вызывать отделение материала, содержащего свинец (который будет включать сульфид свинца и окисленные соединения свинца), от других

- 2 026430 имеющихся сульфидов металла.

Стадию измельчения можно осуществлять с применением любого известного оборудования для измельчения. Одним подходящим типом измельчающего оборудования для использования на стадии измельчения является горизонтальная мельница с перемешиванием, такая как мельница, поставляемая ХЧга1а Тесйпо1оду и продаваемая под торговой маркой НаМШ™. НаМШ™ является особенно подходящей для использования по настоящему изобретению, поскольку она позволяет достигать высокой степени измельчения экономным способом. Однако специалист в данной области техники поймет, что другое измельчающее оборудование или мельницы также можно использовать в настоящем изобретении.

Сульфидный материал обычно будут подвергать измельчению в форме водной суспензии. Сульфидный материал можно просто смешивать с водой для образования суспензии на стадии измельчения. В качестве альтернативы, сульфидный материал можно молоть сухим, а затем переводить в форму суспензии.

Молотый материал, покидающий мельницу (который может быть в форме суспензии или пульпы), впоследствии подвергают процессу окисления. Если исходный материал не нуждается в измельчении, то исходный материал будет подвергаться процессу окисления. Процесс окисления действует так, что сульфид свинца окисляют до образования окисленного соединения свинца и в то же время ограничивают или предотвращают значительное окисление других сульфидов металлов. Следует принимать во внимание, что может происходить окисление некоторого количества по меньшей мере еще одного сульфида металла, но желательно сводить к минимуму окисление по меньшей мере еще одного оксида металла. Окисленное соединение свинца может включать в себя сульфат свинца или оксид свинца или фактически любое соединение свинца или соединения, которые получаются в результате окисления сульфида свинца.

В одном варианте осуществления по меньшей мере 50% сульфида свинца, присутствующего в сульфидном материале, окисляют на стадии селективного окисления. Соответственно, окисляют от 75 до 100% сульфида свинца, присутствующего в материале, более подходяще от 75 до 90% или даже окисляют от 75 до 80% сульфида свинца, присутствующего в материале.

Окисление сульфида свинца можно достигать пропусканием кислородсодержащего газа, как например, атмосферного воздуха, через суспензию или пульпу смешанного сульфидного материала. Можно использовать обычное смесительное оборудование для достижения смешения кислородсодержащего газа с пульпой или суспензией. Например, можно использовать смесительное оборудование, используемое в способе Альбион (как обсуждалось выше). Смесительное оборудование может включать в себя смесительный чан, имеющий в составе аэраторы или барботеры в днище чана. Чан может становиться смешивающим путем использования одной или более крыльчаток, мешалок или лопастей.

Стадия окисления может протекать в открытом чане. Стадия окисления может протекать при атмосферном давлении.

В предпочтительном варианте осуществления к пульпе или суспензии смешанного сульфидного материала добавляют воздух с целью селективно окислять сульфид свинца.

В некоторых вариантах осуществления добавляют избыток воздуха или кислородсодержащего газа (вычисляемый относительно требуемого для окисления сульфида свинца кислорода). В некоторых вариантах осуществления используют избыток кислорода, основываясь на стехиометрическом составе, основанном на количестве кислорода, требуемого для стехиометрического окисления сульфида свинца.

В некоторых вариантах осуществления селективное окисление сульфида свинца можно достигать простым смешиванием пульпы или суспензии с воздухом (или другим кислородсодержащим газом). В некоторых вариантах осуществления можно достигать селективного окисления сульфида свинца простым смешиванием пульпы или суспензии с воздухом или другим кислородсодержащим газом, а также усиливать путем объединения с другими окислителями.

В других вариантах осуществления стадию окисления выполняют в кислотных условиях. Например, в суспензию или пульпу можно добавлять серную кислоту в дополнение к воздуху или другому кислородсодержащему газу. Не желая ограничиваться теорией, авторы изобретения полагают, что проведение стадии окисления в кислотных условиях увеличивает скорость окислительной реакции, что превращает сульфид свинца в сульфат свинца.

В этих вариантах осуществления можно поддерживать водородный показатель (рН) на стадии селективного окисления в диапазоне от 0 до 4.

Серная кислота является предпочтительной кислотой для использования, когда стадию окисления нужно выполнять в кислотных условиях, поскольку принимает участие в образовании сульфата свинца входе процесса окисления.

Количество серной кислоты, которую нужно добавлять в этом варианте осуществления стадии окисления, будет зависеть от количества сульфида свинца, присутствующего в минеральном материале и количества других кислотопоглощающих частиц, присутствующих в минеральном материале. Авторы изобретения полагают, что на стадии окисления предполагается добавлять количество серной кислоты, эквивалентное значению от 60 до 300% серной кислоты, требуемой для превращения сульфидов свинца в сульфат свинца.

- 3 026430

Как отмечалось выше, стадия окисления может планировать окисление сульфида свинца, присутствующего в материале, в пределах от 50 до 100%. Это способствует минимизации количества свинца, который относится к концентрату на последующей стадии флотации. Это также минимизирует степень окисления прочих сульфидов. Если происходит окисление других сульфидов, они могут относиться к хвостам на последующей стадии флотации и разбавлять содержание свинца в хвостах, или они могут относиться к раствору, что потребует дополнительной переработки раствора для выделения.

Как отмечалось выше, стадию окисления проводят соответственно путем смешивания воздуха с пульпой или суспензией в смесительном чане. Пульпа или суспензия в смесительном чане может иметь соотношение твердых частиц от 5 до 80 мас.%. В одном варианте осуществления настоящего изобретения можно использовать довольно обычное соотношение твердых частиц от 20 до 25 мас.% твердых частиц в пульпе или суспензии. В других вариантах осуществления настоящего изобретения можно использовать повышенное соотношение твердых частиц от 50 до 65 мас.%.

В одном варианте настоящего изобретения стадию окисления предпочтительно выполняют также путем нагнетания и введения воздуха в смесь пульпы или суспензии минерального материала. Количество воздуха, которое можно нагнетать, обычно будет в избытке по сравнению с количеством воздуха, требуемого, чтобы осуществить окисление галенита (исходя из стехиометрических требований). Не желая ограничиваться теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что по настоящему изобретению для использования на стадии окисления желательным является воздух, а не чистый кислород, так как использование воздуха может привести к менее эффективному, по сравнению с использованием чистого кислорода, окислению и это может замедлять окисление других сульфидных частиц в минеральном материале. По той же причине также желательно использовать относительно высокое соотношение твердых частиц от приблизительно 50 до 65 мас.%, в пульпе или суспензии, присутствующих на стадии окисления.

Температура стадии селективного окисления может иметь влияние на кинетические закономерности, но не считается особенно критичной. Безусловно, может не понадобиться предусматривать какойлибо внешний подогрев для стадии селективного окисления, за исключением подводимого тепла, вызванного перемешиванием пульпы или суспензии или вследствие предыдущего процесса(ов). В этом отношении стадия селективного окисления может проводиться автотермально. Температуру можно регулировать скоростью добавления серной кислоты, кислорода (и/или других окисляющих веществ) и плотностью пульпы или суспензии. Более того, если способ выполняется в жарком климате, может понадобиться охлаждать пульпу или суспензию на стадии селективного окисления с целью минимизировать или предотвратить окисление сульфидных соединений за исключением сульфида свинца.

Время пребывания, затрачиваемое при стадии селективного окисления, может колебаться в широких пределах. Подходящее время пребывания может находиться в диапазоне от менее 1 до 120 ч. Время пребывания может зависеть от типа исходного материала, предусмотренного в способе, и показателя рН, при котором проводят стадию окисления. Время пребывания, затрачиваемое при этой стадии, определят согласно времени, требуемого для достижения желаемого уровня окисления сульфида свинца и в то же время предотвращения окисления других сульфидных компонентов. Таким образом, следует понимать, что может использоваться более длительное или более короткое время пребывания, чем диапазоны, приведенные выше.

Завершая стадию селективного окисления, окисленное соединение свинца отделяют от других сульфидов металла.

Стадия флотации может включать в себя любую стадию обычной флотации или процесс флотации, известные специалисту в данной области техники.

Свинец концентрируют и выделяют в виде хвостов стадии флотации. В некоторых вариантах осуществления желательно, чтобы 90% или более других минералов, присутствующих в исходном материале, относилось к переливу/пене. Это приведет к хвостам, в меньшей степени разбавленным другими минералами и, вследствие этого, имеющим более высокое содержание свинца.

Краткое описание чертежей фиг. 1 показывает технологическую карту по одному варианту осуществления настоящего изобретения и фиг. 2 показывает технологическую карту еще одного варианта осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание чертежей

Должно быть понятно, что чертежи представлены в целях описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Следовательно, специалист в данной области техники примет во внимание, что настоящее изобретение не следует рассматривать как ограниченное исключительно особенностями, как показано на прилагаемых чертежах.

Первая фаза способа, показанного в вариантах осуществления, описываемых со ссылкой на прилагаемые чертежи настоящего изобретения, предусматривает измельчение исходного материала. Фаза измельчения приводит к значительному увеличению удельной минеральной поверхности. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая фаза способа предусматривает сверхтонкое

- 4 026430 измельчение, например такое, что ά₈₀ молотого материала составляет меньше чем 10 мкм, предпочтительнее меньше чем 7 мкм и, возможно, даже меньше чем 5 мкм.

Стадию измельчения проводят в любом подходящем измельчающем устройстве, известном специалисту в данной области техники. Одной особенно подходящей мельницей, которую можно использовать на стадии измельчения, является ПаМШ™, поставляемая ХЧга1а Тесйио1оду.

Реактанты можно вводить в любой химический реактор, включая непосредственно на стадии измельчения, который предусматривает высокую степень непосредственного контакта между реактантами.

Измельченную суспензию или пульпу, покидающую фазу измельчения, далее готовят к фазе окисления. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения фазу окисления выполняют в открытых смесительных чанах. Измельченную суспензию или пульпу подают в чаны. Воздух и серную кислоту также подают в чаны и смешивают с измельченной суспензией или пульпой в чанах. Через барботеры или аэраторы, расположенные в днище чанов, можно нагнетать воздух. Крыльчатки, мешалки или лопасти можно использовать для перемешивания материала в чане.

Как уже упоминалось выше, количество серной кислоты, которое нужно добавлять в этом варианте осуществления стадии окисления, будет зависеть от количества сульфида свинца, присутствующего в минеральном материале и количества других кислотопоглощающих частиц, присутствующих в минеральном материале. Авторы настоящего изобретения полагают, что на стадии окисления предполагается добавлять количество серной кислоты, эквивалентное значению от 60 до 300% серной кислоты, требуемой для превращения сульфидов свинца в сульфат свинца.

На стадии окисления можно регулировать рН с тем, чтобы он попадал в диапазон от 0 до 4. Одним возможным алгоритмом регулирования для регулирования стадии окисления является отслеживание рН на стадии окисления и принятие решения о том, что превращение сульфида свинца в соединение(я) окисленного свинца в основном закончено, когда рН достигает приблизительно 4. Если процесс проводят в качестве циклического процесса, кислоту можно добавлять в ряде стадий; в противном случае кислоту можно добавлять в одной стадии. В других вариантах осуществления способ может выполняться в качестве непрерывного процесса.

Другим возможным алгоритмом регулирования для регулирования стадии окисления будет отслеживание уровня окисления сульфидов галенита/свинца на стадии окисления, и стандарт ΘΚΡ (окислительно-восстановительный потенциал). Например, было бы желательным планировать от 75 до 100% окисления галенита, более предпочтительно от 75 до 90% или от 75 до 80%, по отношению к сульфату свинца или другому окисленному соединению свинца. Это будет минимизировать количество свинца, который относится к потоку концентрата на стадии флотации, что следует за стадией окисления и минимизировать количество других сульфидов металла, таких как сульфид цинка и сульфид железа, которые относятся к хвостам стадии флотации.

Стадию окисления предпочтительно выполняют также путем нагнетания и введения воздуха в смесь пульпы или суспензии минерального материала. Количество воздуха, которое можно нагнетать, обычно будет в избытке по сравнению с количеством воздуха, требуемого, чтобы осуществить окисление галенита (исходя из стехиометрических требований). Не желая ограничиваться теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что для использования на стадии окисления по настоящему изобретению желательным является воздух, а не чистый кислород, так как использование воздуха может привести к менее эффективному, по сравнению с использованием чистого кислорода, окислению и это может замедлять окисление других сульфидных частиц в минеральном материале. По той же причине также желательно использовать относительно высокое соотношение твердых частиц, приблизительно от 50 до 65 мас.%, в пульпе или суспензии, присутствующих на стадии окисления. При этом, настоящее изобретение также охватывает прочие соотношения твердых частиц на стадии окисления, включая более типичные соотношения твердых частиц от 20 до 25 мас.% твердых частиц.

Стадию окисления можно выполнять без применения какого-либо внешнего подогрева. В этой связи стадия окисления может выполняться автотермально, единственно с подводом энергии на стадии окисления, что обусловлено перемешиванием пульпы или суспензии. При этих условиях фактическая температура на стадии окисления будет зависеть от температуры окружающей среды, количества добавляемой кислоты, количества добавляемого воздуха и соотношения твердых частиц пульпы или суспензии. Авторы настоящего изобретения провели исследовательскую работу, которая показывает, что процесс окисления можно выполнять при температуре в пределах от 20 вплоть до 55°С или более. В регионах, где превалирующим климатом является климат с повышенной температурой, может даже понадобиться охлаждать пульпу или суспензию на стадии окисления с целью минимизировать окисление сульфидных материалов за исключением сульфида свинца.

Также предпочтительно, что на стадии окисления добавляют серную кислоту, и является возможным, что стадию окисления можно выполнять просто путем смешивания кислорода или кислородсодержащего газа со смесью пульпы или суспензии. Аналогично, другие окисляющие вещества, такие как ионы трехвалентного железа, также можно использовать на стадии окисления.

Время пребывания, затрачиваемое при стадии окисления, может колебаться в широких пределах с вероятно подходящими интервалами времени пребывания между 1 и 120 ч. Относительно желаемой сте- 5 026430 пени окисления сульфидов свинца, время пребывание будет в значительной мере зависеть от рН, скорости добавления кислоты, соотношения твердых частиц, количества воздуха, нагнетаемого в пульпу или суспензию.

После того, как минеральный материал окислили до степени, требуемой для того, чтобы вызвать селективное окисление желаемого количества сульфидов свинца (являющегося, соответственно, значительной частью сульфидов свинца, присутствующих в минеральном материале), суспензию или пульпу минерального материала удаляют со стадии окисления. Затем обработанный минеральный материал подвергают стадии отделения, такой, как стадия флотации. Пульпа или суспензия, удаленная со стадии окисления, может попросту переходить к схеме флотации. В качестве альтернативы, пульпу или суспензию, удаленную со стадии окисления, можно подвергать твердому/жидкому отделению (такому как фильтрация). Полученную обратно жидкость можно возвращать на стадию окисления. Твердые материалы можно промывать и репульпировать, а пульпу направлять в схему флотации.

В настоящем изобретении можно использовать обычные схемы флотации. Специалисту в данной области техники будет полностью понятно, как выполняются обычные схемы флотации и, следовательно, дополнительное описание можно не предоставлять. В схеме флотации могут использоваться любые известные коллекторы.

Стадия флотации приводит к производству хвостов, которые содержат окисленные соединения свинца и концентрата, который содержит сульфид цинка и другие сульфиды. Как результат, основная часть материала, содержащего свинец, относится к хвостам. Затем хвосты можно обрабатывать для выделения из них свинца. Например, хвосты могут быть представлены, как исходный материал для свинцово-плавильной печи или доменной печи. В дальнейшем можно повышать качество хвостов, используя обычную или известную технологию, чтобы дополнительно повысить содержание свинца относительно хвостов до начала оправки хвостов в процесс выделения свинца.

Экспериментальная работа, проведенная авторами изобретения, показала, что содержание свинца в хвостах может изменяться в пределах от 20 до 75 мас.% РЬ. Функциональной целью настоящего способа могло быть планирование сверх 90% восстановления других минералов в поток перелива стадии флотации. Желательно, если по меньшей мере 95% или даже 98% других (не свинца) сульфидных минералов отнесутся к переливу потока/концентрата.

Концентрат, выделяемый в результате стадии флотации (который представляет собой поток перелива или поток пены), содержит сульфид цинка и другие сульфидные материалы. Этот концентрат можно отправлять на дополнительную переработку.

Фиг. 1 показывает технологическую карту основного способа в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 смешанный сульфидный исходный материал 10 подают в мельницу 12. Смешанный сульфидный исходный материал включает в себя, по меньшей мере, сульфид свинца (напр., галенит) и сульфид цинка (напр., сфалерит). Такие смешанные сульфиды обычно также содержат прочие сульфидные материалы, такие как сульфид железа (пирит) и сульфид меди (халькопирит). Примером такого смешанного сульфидного материала является минерал, добываемый из месторождения Мак-Арутр-Ривер (МеЛгОшг РАсг) на Северной Территории, Австралия, а также минерал, добываемый из месторождения Маунт-Айза (МоиШ На) в Квинсленде, Австралия.

Исходный материал 10 может содержать руду. Однако является нормальной практикой повышать качество рядовой руды до концентратов (например, путем подвергания рядовой руды процессу флотации для отделения лишней пустой породы из минералов), а предпочитаемый исходный материал 10 включает минеральный концентрат.

Исходный материал подвергают процессу сверхтонкого измельчения в мельнице 12. Воду 14 обычно смешивают с исходным материалом 10, так что в мельнице 12 присутствует суспензия или пульпа.

Как только материал смололи до желаемой степени, пульпа или суспензия покидает мельницу по направлению 16 и переходит к стадии 18 окисления. Стадию 18 окисления соответственно выполняют в открытых смесительных чанах. На стадии окисления в суспензию 16 добавляют воздух 20 и серную кислоту 22. На стадии окисления окисляется сульфид свинца. В одном варианте осуществления сульфид свинца окисляют до сульфата свинца. Однако, сульфид свинца можно окислять до образования любого соединения свинца, который более окислен, чем сульфид свинца, включая сульфат свинца и/или оксид свинца.

Как только сульфид свинца, присутствующий в материале, окислили до желаемой степени, окисленную пульпу 24 удаляют со стадии окисления и переходят к стадии 26 флотации. Стадия 26 флотации включает обычную схему флотации, которая известна специалисту в данной области техники. Стадия 26 флотации может включать одностадийную флотацию или она может включать многостадийную флотацию.

На стадии 26 флотации не участвовавшие в реакции сульфидные материалы, включая сульфид цинка и сульфид железа, скопляются на пузырьках и покидают стадию флотации через поток перелива или концентрат 28. Сульфат свинца относится к хвостам 30 и удаляется из схемы флотации вместе с хвостами.

Затем хвосты 30 можно обрабатывать для выделения из них свинца. Концентрат 28 можно обраба- 6 026430 тывать для выделения других сульфидов. Можно использовать обычные способы выделения свинца и выделения цинка.

Фиг. 2 показывает технологическую карту более детального варианта способа, показанного на фиг.

1. На фиг. 2 исходный материал 110 подают в мельницу 112. Воду 114 смешивают с исходным материалом, чтобы образовать пульпу или суспензию в измельчающей мельнице 112. Молотый материал 116 удаляют из мельницы и подают на стадию 118 окисления. На стадии окисления нагнетают воздух 120. На стадии 118 окисления добавляют также серную кислоту 122.

Окисленная суспензия или пульпа 124, которая покидает стадию окисления, переходит к стадии 126 отделения жидкости/твердых частиц. Стадия 126 отделения жидкости/твердых частиц может соответственно являться стадией фильтрации. Отделенная жидкость 128, которая вмещает значительное содержание кислоты, можно возвращать на стадию 118 окисления.

Отделенные твердые частицы 130 подвергают промывке 132, соответственно, водой. Промытые твердые частицы 134 затем смешивают со следующей водой 136 на стадии 138 репульпации. Затем репульпированные твердые частицы 140 перемещают на стадию 142 флотации. Сульфат свинца относится к хвостам 144, а сульфид цинка и другие сульфиды относятся к переливу потока/концентрата 146. Хвосты 144 перемещают в процесс 148 выделения свинца. Цинксодержащий концентрат 146 перемещают в процесс 150 выделения цинка.

Несмотря на то, что варианты осуществления настоящего изобретения, показанные на фиг. 1 и 2, применяют стадию флотации для отделения окисленного соединения свинца по меньшей мере еще от одного сульфида металла, следует принимать во внимание, что можно применять целый ряд прочих методов отделения для отделения окисленного соединения свинца по меньшей мере еще от одного сульфида металла. Эти прочие методы могут включать методы гравитационного отделения, селективное выщелачивание РЬ из окисленного продукта и из других сульфидов металла или окисленных соединений металла, и другие методы, которые известны специалисту в области техники.

Примеры-исследования с 1 по 5

Исследования выполняли с концентратом, имеющим химический состав, излагаемый в табл. 1, используемый в качестве исходного материала:

Таблица 1

Концентрат также вмещал хлор (С1), фтор (Р), мышьяк (Αδ), сурьму (8Ь), таллий (Т1), германий (Се), серебро (Ад), кобальт (Со), марганец (Мп) и никель (Νί) в значении частиц на миллион. Концентрат имел показатель й₈₀ размера частиц величиной около 7 мкм.

Целью исследовательской работы, выполняемой в этих примерах, было подтвердить зависимость, получаемую при лабораторном исследовании коллективного концентрата для процесса селективного окисления свинца, следующей за стадией флотации, для образования как цинкового (Ζη) концентрата (уровень свинца < 4%), так и свинцового (РЬ) концентрата (уровень РЬ +50%) при более высоком уровне опытного масштаба (600 л).

Условия в каждом исследовании менялись, однако окислитель подавали путем нагнетания воздуха из расчета 130 л/мин по всем исследованиям, и план добавления кислоты оставался постоянным для всех исследований, выполняемых на основе стехиометрических условий для окисления галенита до англезита путем:

ΡΒ5+^02+Η₂30₄=ΡΒ50₄+5’+Η₂0

Первые три исследования проводили с анализом влияния ступенчатого добавления кислоты при контролируемой скорости для поддержания рН раствора между 2-4 рН в течение увеличенного времени выщелачивания.

Исследование 1 проводили при атмосферных условиях, которые представляли собой приблизительно 18°С с повышением до 30°С при 50% твердых частиц.

Исследование 2 проводили при плане 55°С и при 50% твердых частиц.

Исследование 3 проводили при плане 55°С и при 25% твердых частиц.

Время пребывания, требуемое для образования достаточного окисления галенита до сульфата свин- 7 026430 ца, колебалось по причине этой методологии между 70-140 ч.

Исследования 4 и 5 проводили с разовой дозой кислоты в пульпу.

Для обоих исследований 4 и 5 использовалась плотность пульпы в 50%, а воздух использовался как окислитель.

Исследование 4 проводили при плановой температуре в 55°С.

Исследование 5 проводили при атмосферных условиях, которые начинались при приблизительно 20°С и повышались до 32°С.

Результаты и рассмотрение:

Результаты и рассмотрение будут сфокусированы главным образом на исследованиях 2, 4 и 5.

1) В относительных величинах добавление разовой дозы кислоты, проводимое в коллективный концентрат, приводило в результате к значительному сокращению во времени, требуемом для достижения 70% окисления галенита до сульфата свинца на основе измерений посредством способа ацетата аммония.

a) Исследование 2=24 ч

b) Исследование 4=8 ч

c) Исследование 5=18 ч

2. Абсолютный уровень окисления РЬ, достигнутый при исследовательской работе, показывает:

a) Исследование 2=70%

b) Исследование 4=80% 24 ч

c) Исследование 5=80% 22 ч

3. Лучший показатель флотации, основанный на объединении класса РЬ в концентрате и достижении максимального выделения РЬ при плановом классе РЬ в хвостах, показывает:

a) Исследование 2=26 ч

b) Исследование 4=8 ч

c) Исследование 5=24 ч

Все 5 исследований, проведенных на опытной установке, можно считать успешными с точки зрения достижения планового класса концентрата Ζη и РЬ.

Результаты, полученные при исследованиях, подведены в табл. 2.

Таблица 2

Номер исследования	Исходный класс	Класс концентрата Ζη	Класс хвостов РЬ	Выделение хвостов РЬ	Выделение концентрата Ζη
РЬ %	Ζη %	Ре %	РЬ %	Ζη %	Ре %	РЬ %	Ζη %	Ре %	РЬ %	Ζη %	Ре %	РЬ %	Ζη %	Ре %
Исследование 1	3,2	46,7	6,9	8,3	47,6	7,0	2,8	0,5	0,5	1	0	0,1	99	98	98
Исследование 1	8,5	46,4	6,7	6,9	48,3	6,9	44,9	2,3	1,7	22	0,2	1,1	78	98	99
Исследование 1	8,5	45,0	6,6	5,5	48,1	6,9	48,3	3,1	2,0	39	0,5	2,1	61	98	98
Исследование 1	8,7	44,9	6,6	5,0	48,6	7,1	52,4	1,8	1,6	48	0,3	1, 9	52	100	98
Исследование 1	8,5	45,6	6,8	5,1	49,2	7,3	50,7	1,3	1,2	44	0,2	1, з	56	100	99
Исследование 1	8,6	44,4	6,6	4,6	48,5	7,1	49,7	1,9	1,7	51	0,4	2,3	49	100	98
Исследование 1	8,5	45,1	6,7	4,5	49,4	7,2	48,3	1,8	1,4	52	0,4	1, 9	48	100	98
Исследование 2	8,9	47,2	6,8	4,5	48,1	7,2	54,9	3,6	1,3	53	0,7	1,7	47	99	98
Исследование 2	9,0	46,0	6,8	3,2	48,4	7,4	56,5	3,6	1,3	69	0,9	2,1	31	99	98
Исследование 2	8,7	44,4	6,6	3,0	47,8	7,3	54,8	3,5	1,5	71	1,0	2,6	29	99	97
Исследование 2	8,6	42,4	6,5	2,9	47,7	7,2	50,1	3,5	1,5	70	1,0	2,8	30	99	97
Исследование 2	9,0	42,4	6,6	3,4	48,1	7,2	47,4	3,5	2,5	67	1,1	4,8	33	99	95
Исследование 3	7,9	44,3	6,4	3,8	47,9	6,8	54,8	2,7	1,7	55	0,5	2,1	45	98	98
Исследование 3	7,9	44,1	6,5	3,2	48,4	7,0	52,5	2,9	1,7	64	0,6'	2,6	36	99	97
Исследование 3	8,3	43,8	6,6	2,8	48,9	7,1	52,7	2,7	2,2	70	0,7	3,7	30	99	96
Исследование 4	9,2	48,2	7,0	7,7	47,2	6,8	43,3	5,2	2,2	14	0,3	1,0	86	98	99
Исследование 4	9, 0	46,5	6,8	7,3	46,2	6,7	41,9	5,6	2,2	17	0,4	1, 2	83	98	99

- 8 026430

Исследование 4	9,1	47,9	6,7	6,9	47,4	6, 8	42,6	6,5	2,3	24	0,7	1,7	76	99	98
Исследование 4	8,7	45,2	6,4	5,7	47,9	6, 8	52,7	3,4	1,1	38	0,5	1,1	62	98	99
Исследование 4	8,5	44,3	6,2	4,9	47,7	6, 8	56,3	2,0	0,6	46	0,3	0,6	54	98	99
Исследование 4	8,5	44,4	6,3	3,2	48,4	7,0	57,9	1,1	0,3	64	0,2	0,4	36	98	99
Исследование 4	8,5	43,6	6,3	2,2	48,4	7,0	56,1	2,3	0,5	76	0,6	0,9	24	98	99
Исследование 4	8,6	43,5	6,3	2,9	48,5	7,1	55,5	2,9	0,7	70	0,7	1,2	30	98	99
Исследование 4	8,7	44,3	6,4	2,6	48,6	7,5	53,8	4,5	1,3	74	1, з	2,3	26	98	98
Исследование 4	8,7	43,6	6,4	2,5	48,6	6, 8	55,8	1,5	0,8	72	0,4	1,4	28	98	99
Исследование 4	8,6	42,7	6,2	3,3	49, 2	7,2	60,5	1,1	0,5	66	0,2	0,7	34	98	99
Исследование 4	8,4	42,7	6,3	3,1	50,0	7,4	57,4	1,1	0,6	68	0,3	0,9	32	98	99
Исследование 4	8,7	44,1	6,7	2,9	50,5	7,5	56,1	1,0	0,9	71	0,2	1,5	29	98	98
Исследование 5	8,5	48,7	7,1	7,3	48,1	6, 9	41,9	2,5	1,2	11	0,1	0,4	89	98	98
Исследование 5	8,6	48,8	7,1	6,2	49,3	7,0	52,6	1,4	0,7	27	0,1	0,4	73	98	99
Исследование 5	8,5	48,4	7,0	5,0	47,6	6, 9	57,6	1,5	0,7	40	0,2	0,6	60	98	99
Исследование 5	8,5	48,5	6,9	4,2	49,6	7,1	62,6	1,1	0,5	51	0,2	0,5	49	98	98
Исследование 5	8,5	48,3	6,9	4,1	50,1	7,2	65,8	1,2	0,6	54	0,2	0,6	46	98	99
Исследование 5	7,9	45,4	6,5	3,1	51,3	7,4	61,3	1,9	0,9	64	0,3	1,1	36	98	99
Исследование 5	6,2	43,8	7,7	3,0	49, 8	7, 3	58,5	1,3	0,7	65	0,3	0,9	35	98	99
Исследование 5	8,2	45,4	6,6	2,9	49, 3	7, 0	59,7	1,4	0,7	67	0,3	1,0	33	98	99
Исследование 5	7,9	43,1	6,4	2,8	49,5	7,2	56,5	1,1	0,5	67	0,2	0,7	33	98	99
Исследование 5	7,6	42,2	6,2	2,8	50,3	7,3	54,3	1,3	0,7	67	0,3	1,0	33	98	99

Результаты исследований показали, что повышенное добавление кислоты вызвало более быструю кинетику. Однако совокупность условий обработки, которые дали наилучшие результаты (т.е. высокая плотность пульпы и воздух, а не кислород), обычно не способствуют хорошей кинетике выщелачивания, потому что они ограничивают массообмен между реактантами. Интересно, что объединение усилило селективность окислительных реакций, поддерживая наиболее подверженные окислению, в данном случае галенита, и ограничивая скорость окисления других сульфидных продуктов. Это привело к очень высокому восстановлению оставшихся сульфидов - сульфида цинка (Ζηδ), дисульфид железа (Ре§2, пирит), сульфида серебра (А§8), халькопирита (СиРе§2) и крайне селективной фазе флотации по отношению к сульфату свинца, приводящей к высоким классам РЬ в хвостах.

Выводы и рекомендации

1. На опытной установке были достигнуты первичные и вторичные цели, а именно:

a) Был получен концентрат Ζη с классом РЬ меньше чем 4%.

b) Был получен концентрат РЬ (хвосты) с классом РЬ выше 50%.

2) Для способа можно использовать умеренные температуры между 30-55°С.

3) Время пребывания для эффективного окисления ожидается между 8-36 ч и может понижаться с использованием сосудов большего размера, условий более высокой плотности пульпы, и повышаться вследствие сниженной потери тепла из системы.

4) Воздух можно успешно применять в качестве окислителя. Несмотря на то, что можно применять кислород, не представляется явного преимущества в использовании кислорода.

5) Приемлемой для обработки будет плотность пульпы выше 50%, и возможной является успешная обработка свыше 50% твердых частиц.

Флотационная активность является устойчивой и не подвергается существенному влиянию со стороны рН, химического состава раствора, флокулянта и, вероятно, не требует активации сульфата меди.

Специалисты в данной области техники примут во внимание, что настоящее изобретение может быть подвергнуто изменениям и модификациям кроме тех, которые описаны конкретно. Следует понимать, что настоящее изобретение охватывает все такие изменения и модификации, которые попадают в пределы его сущности и объема.

Claims (25)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ обработки смешанного сульфидного материала, содержащего сульфид свинца и по меньшей мере еще один сульфид металла, содержащий одно или несколько соединений из сульфида цинка или сульфида меди; при этом способ включает стадии, на которых смешанный сульфидный материал подвергают селективному окислению, при котором сульфид свинца в материале окисляется до образования окисленного соединения свинца и в то же время предотвращается значительное окисление по меньшей мере еще одного сульфида металла, и отделяют окисленное соединение свинца по меньшей мере от еще одного сульфида металла, используя процесс флотации.
2. 2. Способ по п.1, в котором селективное окисление сульфида свинца проводят в кислых условиях.
3. 3. Способ по п.1 или 2, в котором окисленное соединение свинца отделяют по меньшей мере от еще одного сульфида металла путем использования стадии флотации, при которой окисленное соединение свинца относится к потоку хвостов и по меньшей мере еще один сульфид металла выделяют в виде кон- 9 026430 центрата.
4. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором смешанный сульфидный материал, который образует исходный материал, включает сульфидную руду или сульфидный концентрат.
5. 5. Способ по п.4, в котором смешанный сульфидный материал содержит сульфид свинца и сульфид цинка и дополнительно содержит сульфид железа.
6. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором смешанный сульфидный материал подвергают измельчению перед стадией селективного окисления.
7. 7. Способ по п.6, в котором смешанный сульфидный материал подвергают процессу сверхтонкого измельчения так, что молотый материал имеет й₈₀ менее чем 20 мкм, предпочтительнее менее чем 15 мкм, еще предпочтительнее менее чем 10 мкм, наиболее предпочтительно менее чем 7 мкм.
8. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором на стадии селективного окисления окисляется по меньшей мере 50-75% сульфида свинца, присутствующего в смешанном сульфидном материале.
9. 9. Способ по п.8, в котором окисляется от 75 до 100% сульфида свинца, присутствующего в смешанном сульфидном материале.
10. 10. Способ по п.8, в котором окисляется от 75 до 90% сульфида свинца, присутствующего в смешанном сульфидном материале.
11. 11. Способ по п.8, в котором предпочтительно окисляется от 75 до 80% сульфида свинца, присутствующего в смешанном сульфидном материале.
12. 12. Способ по любому из пп.1-11, в котором селективного окисления сульфида свинца достигают путем пропускания кислородсодержащего газа через суспензию или пульпу смешанного сульфидного материала.
13. 13. Способ по п.12, в котором кислородсодержащий газ содержит воздух и воздух добавляют к пульпе или суспензии смешанного сульфидного материала с целью селективно окислять сульфид свинца.
14. 14. Способ по п.12 или 13, в котором добавляют избыток кислородсодержащего газа (рассчитанный по кислороду, требуемому для окисления сульфида свинца).
15. 15. Способ по любому из пп.12-14, в котором селективного окисления сульфида свинца достигают путем смешивания пульпы или суспензии с воздухом или иным кислородсодержащим газом, или селективного окисления сульфида свинца достигают путем смешивания пульпы или суспензии с воздухом или иным кислородсодержащим, газом, а также улучшают путем объединения с другими окислителями.
16. 16. Способ по любому из пп.2-15, в котором водородный показатель (рН) на стадии селективного окисления поддерживают в диапазоне от 0 до 4.
17. 17. Способ по любому из пп.1-16, в котором на стадии селективного окисления используют серную кислоту для содействия в образовании сульфата свинца в ходе процесса окисления.
18. 18. Способ по п.17, в котором на стадии селективного окисления добавляют количество серной кислоты, эквивалентное значению от 60 до 300% серной кислоты, требуемой для превращения сульфидов свинца в сульфат свинца.
19. 19. Способ по любому из пп.1-18, в котором стадию селективного окисления проводят путем смешивания воздуха с пульпой или суспензией в смесительном чане, и пульпа или суспензия в смесительном чане имеет соотношение твердых частиц от 5 до 80 мас.%.
20. 20. Способ по п.19, в котором соотношение твердых частиц составляет от 20 до 25 мас.% твердых частиц в пульпе или суспензии.
21. 21. Способ по п.19, в котором соотношение твердых частиц составляет от 50 до 65 мас.%.
22. 22. Способ по любому из пп.1-21, в котором время пребывания, затрачиваемое при стадии селективного окисления, находится в диапазоне от менее 1 до 120 ч.
23. 23. Способ по п.1, в котором свинец концентрируют и выделяют в виде хвостов стадии флотации, а 90% или больше прочих минералов, присутствующих в исходном смешанном сульфидном материале, относятся к переливу/пене.
24. 24. Способ по п.23, в котором хвосты имеют уровень свинца в размере 20-75 мас.%.
25. 25. Способ по п.23 или 24, в котором по меньшей мере еще один сульфид металла включает сульфид цинка, при этом концентрат, выделяемый на стадии флотации, включает цинксодержащий концентрат, который затем обрабатывают для выделения из него цинка.