Przedmiotem wynalazku jest sposób wydziela¬ nia miedzi z rud lub odpadów kopalnianych za¬ wierajacych tlenowe i/lufo siarozlkowe mineraly miedzi na drodze lugowania, obejmujacy ekstraho- wanie miedzi z rudy uformowanej w halde przez wymywanie haldy rozcienczonym wodnym roztwo¬ rem kwasu siarkowego.Miedz czesto wydziela sie z bardzo ubogich rud i odpadów kopalnianych przez lugowanie haldy.Polega ono na perkolowaniu rozcienczonego wod¬ nego roztworu kwasu siarkowego o stezeniu do 40 g/litr pirzez zloze miedzionosnego materialu i zbieraniu roztworu kwasu zawierajacego miedz, który przesaczyl sie przez to zloze. Jesli lugowa¬ ny material zawiera jako mineraly siarczki mie¬ dzi, to do lugujacego roztworu kwasu siarkowego o stezeniu do 50 g/litr wprowadza sie zwykle do¬ datek jonów zelazowych w ilosci 5—10 g/l najczes¬ ciej w postaci siarczanu zelazowego.Kwasny roztwór lugujacy zawierajacy miedz po przesaczeniu przez zloze zwykle poddaje .sie dzia¬ laniu zlomu zeliwnego w celu usuniecia miedzi przez cementacje. Roztwór kwasu zubozony w miedz po operacji cementacji czesto zawraca sie do ponownego lugowania zloza, po uzupelnieniu w razie potrzeby stezenia kwasu i jonów zelazo¬ wych. Podobna metode lugowania stosuje sie równiez do wydzielania miedzi „in situ" z mate¬ rialów ubogich w miedz. 10 15 eo 26 30 Charakterystyczne jest, ze w procesie lugowania haldy calkowita wydzielona ilosc miedzi zasadni¬ czo nie przewyzsza polowy miedzi zawartej w hal¬ dzie. Wydzielenie nawet takiej ilosci zwykle wy¬ maga zasadniczo ciaglego ekstrakcyjnego lugowa¬ nia przez dlugie okresy czasu mierzone w latach.W typowym procesie lugowania haldy mozna np. wydzielic w ciagu 5 lat nie wiecej, niz 40% za¬ wartej w niej miedzi. Dodatkowa ilosc miedzi wy¬ dzielona dzieki przedluzeniu procesu lugowania na dalszy okres nie pokryje kosztów zuzycia dodatko¬ wej ilosci kwasu.Wydzielane ilosci sa jeszcze mniejsze w przypad¬ ku, gdy lugowana ruda zawiera calkowicie lub za¬ sadniczo calkowicie tlenowe mineraly miedzi ta¬ kie, jak tenoryt lub melakoniit. W przypadku ta¬ kich ruid znaczna czesc miedzi, do 50%, a nawet wiecej, wystepuje w postaci nierozpuszczalnej w kwasie, w wyniku czego efektywna ilosc lugowa¬ nego materialu maleje o 50%. Jesli np. ruda za¬ wiera okolo 0,3% miedzi, efektywna ilosc mate¬ rialu podatnego na wylugowanie wynosi jedynie 0,15%.Malo wydajne i powolne wydzielanie miedzi spowodowalo, ze wymywanie haldy uwaza sie za metode nadajaca sie do wykorzystania jedynie w przypadku odpadów kopalnianych i materialów miedzionosnych zbyt ubogich, aby mozna je bylo poddawac obróbce pirzez wzbogacanie i wytapia- 115190115190 3 4 nie lub tez innymi sposobami nadajacymi sie do obróbki wizgiednie bogatych rud i koncentratów.Celem wynalazku jest zapewnienie sposobu wy¬ dzielania miedzi z rud lub odpadów kopalnianych na drodze lugowania gwarantujacego uzyskanie wyzszego stopnia odzysku miedzi z materialu pod¬ dawanego obróbce, w przeciagu stosunkowo krót¬ kiego okresu czasu w porównaniu ze znanymi spo¬ sobami wydzielania miedzi polegajacymi na eks¬ trahowaniu rudy uformowanej w halde.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze rudy zawieraja¬ ce miedz mozna z powodzeniem poddawac obrób¬ ce metoda lugowania haldy, uzyskujac wysoki stopien wydzielania miedzi w sitosunikowo krótkim czasie przez wstepna maceracje rudy w zlozu do lugowania w stezonym roztworze kwasu siarko¬ wego. X » « Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze rude hub odpad kopalniany zawierajace tlenowe mineraly miedzi, przed lugowaniem rozcienczonym roztworem kwasu siarkowego, nasyca sie w hal¬ dzie stezonymi wodnym roztworem kwasu siarko¬ wego o stezeniu co najmniej 100 g/litr i pozosta¬ wiajac ja w kontakcie z tym stezonym roztworem' ¦kwasu sezonuje sie przez okres co najmniej trzech dni, a w przypadku gdy ruda lub odpad kopal¬ niany zawiera siarczkowe mineraly miedzi, mate¬ rial taki, pnzed lugowaniem rozcienczonym wod¬ nym roztworem kwasu siarkowego, z dodatkiem jonów zelazowych, nasyca sie w haldzie stezonym wodnym roztworem kwasu siarkowego o stezeniu 100—400 g/l z dodatkiem jonów zelazowych w ilos¬ ci 5—50 g/litr i pozostawiajac go w kontakcie z takim stezonym roztworem kwasu sezonuje przez okres co najmniej dwóch dni.Wymywanie haldy (rozcienczonym roztworem kwasu siarkowego, z dodatkiem jonów zelazowych w przypadku gdy material poddawany obróbce zawiera siarczkowe mineraly miedzi, oraz wyod¬ rebnianie miedzi z tak uzyskanego kwasnego roz¬ tworu prowadzi sie w znany sposójb.Sposób wedlug wynalazku stosuje sie nie tylko do rud calkowicie tlenowych lub calkowicie siarcz¬ kowych rud, ale równiez do rud zawierajacych mineraly tlenowe wraz z siarczkowymi. Ze wzgle¬ du na wydajne i wzglednie szybkie wydzielanie miedzi z rudy poddanej obróbce sposobem wedlug wynalazku, moze ona zawierac stezenie miedzi wieksze od uwazanego zwyflde za pozadane w spo¬ sobie obróbki metoda lugowania haldy. I rzeczy¬ wiscie rudy zawierajace miedz w stezeniach wy¬ starczajaco duzych, aby umozliwic obróbke przez flotacje pianowa, a nastepnie wytapianie lub lugo¬ wanie koncentratu, mozna z powodzeniem i opla¬ calnie poddawac obróbce sposobem wedlug wyna¬ lazku.W pewnych przypadkach, a zwlaszcza wtedy, gdy ruda poddawana obróbce jest silnie rozdrobnio¬ na tak, ze penetracja kwasnego roztworu mace- rujacego zachodzi wzglednie latwo, nude w zlozu moze stanowic urobek surowy. Zazwyczaj jednak zaleca sie zgrubne kruszenie. Najczesciej wystar¬ cza rozdrobnienie na ziarna o wielkosci ponizej 10(1,6 mm.Stezony roztwór kwasu stosowany do nasyca¬ nia (dokladnego zwilzania) i maceriowania rudy w zlozu zawiera kwas siarkowy w ilosci korzystnie od 150 do 300 g/litr oraz w przypadku lugowania 5 siarczkowych mineralów miedzi, jony zelazowe w ilosci korzystnie od 10 do 30 g/litr. W przypadku stezen kwasu siarkowego ponizej 150 g/litr szyb¬ kosc wydzielania miedzi jest za mala, obniza sie równiez procent odzysku.W przypadku kwasu siarkowego o stezeniu po¬ wyzej 300 g/litr wzrost kosztu kwasu prowadzi do nieoplacalnosci obróbki. Ilosc takiego roztwo¬ ru niezbedna do nasycenia rudy w zlozu wynosi zwykle od 5 do 15% wagowych, a przewaznie oko¬ lo 7°/© w^ stosunku do masy rudy poddawanej ob¬ róbce.Jakkolwiek maceracja lub sezonowanie zaledwie przez dwa dni wystarcza do przygotowania pew¬ nych rud do wydzielania wiekszosci zawartej w nich miedzi na drodze wymywania kwasem, za¬ zwyczaj okres maceracji wynosi od 5 dni az do 6 miesiecy (lub nawet wiecej). Krótkie okresy maceracji wystarczaja gdy ruda ulega latwo pene¬ tracji przez stezony roztwór kwasu oraz gdy mi¬ neraly sa stosunkowo latwo rozpuszczalne lub re¬ aktywne (jak w przypadku chryzokoli, chalikozy- tu, kowelinu oraz bornitu) oraz posiadaja stosun¬ kowo male ziarna.Dluzsze czasy maceracji, do 6 miesiecy i wiecej, moga byc niezbedne w celu zadawalajacego przy¬ gotowania bardziej zwartych siarczków lub mine¬ ralów rozproszonych w twardej zasadniczo nie rozkruszonej skale, zwlaszcza w przypadku mine¬ ralów wolno reagujacych ze stezonym roztworem kwasu (takich jak kupryt, tenoryt, chalkopiryt i anargit). W przypadku wiekszosci rud typowo wy¬ stepujacych w wielu czesciach swiata wystarcza czas maceracji w zakresie od 10 do 50 dni.Jony zelazowe obecne w stezonym roztworze kwasu w przypadku, gdy obróbce poddaje sie siarczkowe mineraly miedzi, zwykle rozpuszcza sie w tym roztworze przed wprowadzeniem do haldy, w pewnych przypadkach mozna je wprowadzac lub zwiekszyc ich ilosc przez utlenianie „in situ" jonów zelazowych obecnych w roztworze maceru- jacym za pomoca bakterii lub innymi sposobami.Roztworem wymywajacym stosowanym do prze¬ prowadzenia znanego etapu ekstrakcji miedzi ze zmacerowanej zgodnie ze sposobem wedlug wyna¬ lazku rudy w lugowanym zlozu jest rozcienczo¬ ny roztwór kwasu siarkowego, który dodatkowo zawiera jony zelazowe, gdy mineraly w rudzie miedzi sa siarczkowe. Roztwór przemywajacy do¬ prowadzany na poczatku do zmacerowanego zlo¬ za moze zawierac niewielka ilosc lub wcale nie zawierac kwasu siarkowego, gdyz i tak ulega on odpowiedniemu zakwaszeniu przez reszte kwasu obecnego w rudzie w wyniku obróbki maceruja- cej stezonym roztworem kwasu. Jednak w miare, jak kwas macerujacy jest wymywany ze zloza, do roztworu przemywajacego nalezy dodac kwas w ilosci odpowiedniej do zapewnienia jego pozada¬ nego stezenia. W wiekszosci przypadków roztwór u 20 25 30 35 40 45 50 55115190 przemywajacy powinien zawierac towas siarkowy w ilosci od 2 do 25 g/litr.Hosc jonów zelazowych w roztworze do prze¬ mywania, jesli sa one niezbedne, powinna byc zblizona do ilosci znajdujacej sie w stezonymi roz¬ tworze kwasu do maceracji. Stezenie jonów zela¬ zowych w roztworze przemywajacymi wynosi ko¬ rzystnie od 10 do 25 g/litr. Podobnie, jak w przy¬ padku stezonego roztworu kwasu do maceracji, jony zelazowe mozna czesciowo lulb w calosci Wiprowadzac do roztworu przemywajacego przez utlenianie „im situ" za (pomoca bakterii lufo innymi sposobem jonów zelazowych znajdujacych sie w tym roztworze, gdy przechodzi on przez halde.W ponizszym opisie wynalazku wystepuja od¬ nosniki do zalaczonych rysunków: — figura 1 stanowi schematyczny perspektywi¬ czny widok procesu lugowania haldy lub zloza we¬ dlug wynalazku, — figura 2 stanowi przekrój lugowanego aloza przedstawionego na fig. 1, — figura 3 stanowi wykres szybkosci ekstrakcji miedzi, z doswiadczalnej kolumny z mieszana ru¬ da tlenikowo-sianczikowa, — figura 4 istanowi wykres przedstawiajacy zmiany ilosci miedzi wyekstrahowanej z ziaren rudy siarczkowej o stopniowo coraz silniejszym roz¬ drobnieniu. — figiura 5 stanowi wykres przedstawiajacy ilosc kilogramów miedzi wydzielonej na kg kwasu zu¬ zytego w czasie przemywania przez 45, dni kolum¬ ny z mieszanina rudy tlenkowo-sianczkowej mace- rowane i uprzednio stezonymi roztworem kwasu siarkowego i siarczanu zelazowego.Ponizszy szczególowy opis dotyczy przede wszystkim lugowania rud zawierajacych siarczko¬ we mineraly miedzi z zastosowaniem roztworu kwasu stezonego i przemywajacego, zawierajacych siarczan zelazowy lub inne zródlo jonów zelazo¬ wych. Opisany sposób jest jednak równiez przy¬ datny do lugowania rud zawierajacych jedynie tlenowe mineraly miedzi za pomoca roztworów kwasu stezonego i przemywajacego bez dodatku jonów zelazowych.Wedlug wynalazku rude miedzionosna zawiera¬ jaca czesc lub calosc skladnika miedziowego w formie mineralów siarczkowych (np. chalkozynu, kowelinu, bornitu, chalopirytu, anargitu lub ich miedzanin), ale mogaca zawierac równiez czesc lub calosc skladnika miedziowego w formie mine¬ ralów tlenowych (np. malachitu, azurytu, chryzo- koli, kuprytu, tenerytu, melacherytu lub ich mie¬ szanin) formuje sie w zloze tak, jak w przypadku zwyklego lugowania haldy. Przygotowuje sie w tym celu nie przepuszczajace cieczy podloze o od¬ powiedniej profilowanej powierzchni i skladuje na nim rude w odpowiedniej warstwie.Rury rozdzielcze roztworu rozmieszczone sa w formie kratownicy w celu doprowadzenia do zlo¬ za roztworów stosowanych w obróbce. Roztwory penkolujace przez zloze odplywaja z nieprzepusz¬ czalnego podloza do stawu lub innego zbiornika roztworu, z którego nastepnie roztwór pobiera sie do obróbki.Uklad do lugowania haldy nadajacy sie do re¬ alizacji sposobu wedlug wynalazku schematycznie przedstawionego na fig. 1 i 2. Podloze przygoto¬ wuje sie przez wyrównanie ziemi, a nastepnie ko- 5 rzystnie wylozenie jej warstwa 10 drobno zmie¬ lonej skaly lub piasku o grubosci 25—50 mm. Na tak przygotowana powierzchnie naklada sie nie przepuszczajacy wody arkusz 11 z tworzywa sztu¬ cznego, który z kolei korzyistnie vpokrywa sie war- 10 stwa drobno zmielonej skaly o gonufoosci kilku om.Plaszczyzna podloza lagodnie pochyla sie w jed-. na strone lub w kierunku jednego wierzcholka (np. ze spadkiem okolo 0,5%), w strone stawu lufo zbiornika 12, stykajacego sie z brzegiem wykla- 15 dziny. Zbiornik ten moze byc korzystnie wylo¬ zony takim samymi arkuszem tworzywa sztucznego, co podloze, aby zapobiec wsiakaniu roztworów w glebe. Warstwy drobno zmielonej skaly rozmiesz¬ czone po obu stronach tworzywa na calej powierz- 20 chni podloza chroniace arkusz przed dzialaniem bryl rudy skladowanej na wykladzinie nie sa ko¬ nieczne w zbiorniku.Rude do lugowania skladuje sie na podlozu w formie zloza 13 odpowiedniej grubosci. Korzystnie grubosc ta wynosi okolo 3 m gdyz parzy grub¬ szych warstwach roztwory penkolujace przez zloze maja tendencje do tworzenia kanalów omijaja¬ cych znaczna czesc rudy w zlozu. Mozna jednak formowac znacznie grubsze wainstwy jezeli zapo¬ biegnie sie tworzeniu kanalów lub gdy naklada sie na zloze warstwy, które kolejno luguje sie.Wielkosc podloza, a wiec i zloza ograniczona jest jedynie iloscia rudy poddawanej obróbce w jednej operacji lugowania haldy. Brzeg podloza posiada zasadniczo co najmniej kilkadziesiat metrów, a moze miec nawet kilkaset lub wiecej metrów.Przed formowaniem haldy rude nalezy w mini¬ malny sposób przygotowac. W pewnych przypad- 40 kach mozna nawet skladowac po prostu urobek surowy w odpowiedniej warstwie. Zwykle jednak rude korzystnie zgrubnie kruszy sie, np. na ziar¬ no o wielkosci ponizej 101,6 mm. Koniecznosc i stopien kruszenia zalezy od natury rudy, a w 45 szczególnosci od stopnia jej rozdrobnienia na sku¬ tek wietrzenia i procesów geologicznych a takze sposobu jej urabiania. Sposób wedlug wynalazku wymaga, aby stosowane roztwory mogly penetro¬ wac skale rudy i reagowac z zawartymi w niej 50 siarczkowymi i innymi mineralami miedzi, a pe¬ netracja taka jest ulatwiona, jesli ruda jest albo silnie rozdrobniona, albo posiada umiarkowana wielkosc ziarna. Jedna z zalet wynalazku polega na tym jednak, ze unika sie kosztownego doUclad- 55 nego kruszenia i mielenia, które jest niezbedne przy przygotowywaniu rudy do wzbogacenia flo¬ tacyjnego.Wynalazek nie jest ograniczony jakoscia rudy, która mozna poddawac obróbce. Sposobem wedlug eo wynalazku z powodzeniem poddaje sie tej obróbce bardzo ubogie rudy zwykle lugowane w haldzie, • a takze rudy wzglednie bogate, które mozna w sposób oplacalny wzbogacac przez flotacje piano¬ wa. Calkowity odzysk miedzi z nawet wzglednie ©5 bogatych rud (np. l°/o miedzi) jest zblizony do 35/ 115190 7 8 odzysków uzyskanych w procesie wzbogacenia flo¬ tacyjnego, a nastepnego lugowania lub wytapiania koncentratu. Unika sie przy tyim znacznych ko¬ sztów produkcji i nakladów inwestycyjnych zwia¬ zanych z takim sposobem obróbki.Pio ulozeniu odpowiedniej warstwy rudy na przedlozu, na jej górnej powierzchni uklada sie rury 14 rozprowadzajace roztwór. Rury w tymi u- kladzie wyposazone sa w odpowiednich odstepach w dysze rozpylajace 15, przez które mozna rów¬ nomiernie spryskiwac roztworami do obróbki gór¬ na powierzchnie haldy.W typowym ukladzie rury 14 rozmieszczone sa w odstepach po okolo 1,8 m, a w zblizonych od¬ stepach wzdluz rury rozmieszczone sa dysze roz¬ pylajace 15. Dzieki temu rude w zlozu mozna równomiernie zwilzac roztworami do obróbki. Na fig. 1 przedstawiono schematycznie uklad dopro¬ wadzajacy roztwór kwasu, do którego dodano jo¬ ny zelazowe, do nur rozprowadzajacych 14. Uklad ten sklada sie z takich podstawowych elementów jak zbiornik kwasu 1, zawór 2, mieszalnik 3, pom¬ pa 4 i przeplywomierz 5.W pierwszym etapie obróbki wedlug wynalazku zloze siarczkowej rudy miedzi przygotowane w sposób opisany powyzej zasadniczo nasyca sie, tz. zwilza sie dokladnie skale w zlozu, stezonym roz¬ tworem kwasu siarkowego o stezeniu 100—400 g/ /litr z dodatkiem jonów zelazowych w ilosci 5— -^50 gi/1. Nasycona rude pozostawia sie w kontak¬ cie z tym stezonym roztworem kwaisu przez okres czasu niezbedny do zajscia maceracji (co najmniej przez 2 dni). Ruda miedzi stykajac sie przez od¬ powiedni okres czasu ze stezonym roztworem kwa¬ su siarkowego zawierajacego ponadto jony zela¬ zowe (w przypadku gdy rudy miedzi sa siarczko¬ we) prawie calkowicie przeksztalca sie w latwo rozpuszczalne zwiazki miedzi.W miare, jak roztwór reaguje z mineralami miedzi, penetruje on do ich wnetrza i dzieki te¬ mu zasadniczo cala miedz zawarta w mineralach rozpuszcza sie. Przy stosowaniu kwasu o duzym stezeniu jony zelazowe nie wykazuja tendencji do przechodzenia w nierozpuszczalny zasadowy wodo¬ rotlenek zelaza lub zwiazek tlenkowy i z tego wzgledu w czasie maceracji nie wystepuja straty nawet w przypadku rudy zawierajacej znaczna ilosc substancji zobojetniajacej kwas.Do maceracji rud zawierajacych bardzo male ilosci skaly zobojetniajacej kwas wystarcza kwas o stezeniu zaledwie 100 g/litr, natomiast nawet w przypadku rud zawierajacych znaczna ilosc wegla¬ nów i innych mineralów zobojetniajacych kwas stezenie kwasu nie musi przekraczac 400 g/l. W wiekszosci przypadków stezenie kwasu w roztwo¬ rze stezonym do maceracji wynosi od 150 do 300 g/litr.Jesli w roztworze macerujacym wystepuja jony zelazowe, ilosc ich zwykle wynosi od 5 do 50 g/litr, a najikorzystniej od 10 do 25 g/litr. Jony zelazowe wprowadza sie najdogodniej przez zmieszanie roz¬ tworu siarczanu zelazowego ze stezonym roztwo¬ rem kwasu. W pewnych jednak przypadkach sto¬ sowac mozna roztwór wyczerpany zawierajacy czesc lub calosc zelaza w fonriie jonów zelaza¬ wych, które utlenia sie w zlozu do jonów zelazo¬ wych za pomoca bakterii lub innym sposobem.Ilosc roztworu niezbedna do nasycenia rudy w zlozu zalezy znacznie od charakteru rudy i stopnia 5 jej rozdrobnienia. Najczesciej stezony roztwór kwasu w ilosci stanowiacej 5—15% wagowych ru¬ dy w zlozu wystarcza do nasycenia rudy bez zna¬ cznych jego strat w wyniku' perfcolacji i wycie¬ kania ze zloza.W przypadku wielkich hald czas niezbedny do doprowadzenia do niej stezonego roztworu kwasu oraz umozliwienia penetracji i nasycenia skaly tworzacej to zloze moze wynosic od kilku dni do tygodnia. Okres maceracji wynoszacy dwa lub wiecej dni mierzy sie od momentu zakonczenia do¬ dawania stezonego rozitworu kwasu tak, aby calosc skaly zawierajacej mineraly w zlozu najpierw zo¬ stala calkowicie zwilzona, a nastepnie dopiero poddawana byla reakcjom zachodzacym w czasie maceracji.Zazwyczaj okres maceracji wynosi wiecej niz dwa dni. Czas niezbedny do zmacerowania zalezy glównie od dwóch czynników, a mianowicie od przepuszczalnosci stezonego roztworu kwasu przez rude oraz od natury mineralów miedzi. Powyzej stwierdzono, ze silnie pokruszone rudy, w któ¬ rych mineraly sa dokladnie rozdrobnione i reak¬ tywne latwiej przepuszczaja roztwór i maceruja sie szybko.Dluzsze czasy maceracji wymagane sa w przy¬ padku rudy trudniej przepuszczalnej. Ponadto w przypadku, gdy przewazajaca czesc mineralów latwo reaguje ze stezonym roztworem kwasu, co zachodzi w przypadku chaikozynu, kowelinu i bor¬ nitu, okres maceracji moze trwac stosunkowo krót¬ ko, zwykle 5 do 50 dni. Jezeli jednak wiekszosc miedzi wystepuje w postaci mineralów reaguja¬ cych powoli lub z trudnoscia, takich jak chalko- piryit lub enargit, okres maceracji powinien byc dlugi, zwykle od jednego do szesciu lub wiecej miesiecy. W przypadku wiekszosci silnie rozdrob¬ nionych lub zwietrzalych rud siarczkowych, w których podstawowym siarczkowym mineralem miedzi jest chalkozyn, okres maceracji wynosi ty¬ powo od 10 do 25 dni.Po okresie maceracji lub dojrzewania rude w zlozu przemywa sie w znany sposób rozcienczo¬ nym roztworem kwasu siarkowego o stezeniu od 2 do 50 g/litr z dodatkiem jonów zelazowych w przypadku siarczkowych mineralów w rudzie mie¬ dzi, w ilosci od 5 do 50 g/liitr.Roztwór przemywajacy po perkolacji przez zlo¬ ze zbiera sie w zbiorniku 12, z którego nastepnie jest on pompowany i poddawany obróbce w celu wydzielenia zawartej w nim miedzi. Przemywa¬ nie prowadzi sie tak dlugo, az miedz zawarta w zlozu zostanie prawie calkowicie wyekstrahowana., Prawie we wszystkich przypadkach mozna to oz¬ naczyc przez analize miedzi w roztworze opusz¬ czajacym halde i przerwac lugowanie w momen¬ cie, gdy zawartosc miedzi w tym roztworze spad¬ nie do 1 g/litr lub nizej.Dalsze wymywanie moze okazac sie nieoplacalne.Taka niska zawartosc miedzi uzyskuje sie zwy¬ kle nie wczesniej, niz po co najmniej 30 dniach 15 20 25 30 35 40 45 50 515 60/ 115190 9 10 wymywania. Prawie we wszystkich przypadkach przemywanie powinno prowadzic sie co najmniej przez 30 dni, a w pewnych przypadkach moze byc kontynuowane z powodzeniem przez 90 dni lub dluzej.W celu zapewnienia dobrego przemycia i per- kolacji kwasu siarkowego przez halde, objetosc tego roztworu jest — 5—lOnkrotnie wieksza, od objetosci stezonego kwasu, stosowanego do mace¬ racji rudy. Mniejsze objetosci moga nie zapewnic dobrego przemycia.Glówna zaleta wynalazku polega na tym, ze w wyniku obróbki maceriujacej stezonym roztworem kwasu przewazajaca czesc miedzi zawarta w mi¬ neralach siarczkowych (a takze w mineralach tlenkowych, jesli sa one obecne) mozna wyekstra¬ howac we wzglednie krótkim okresie czasu. I tak np. miedz w ilosci stanowiacej w przyblizeniu 90% miedzi obecnej w rodzie mozna czesto wy¬ ekstrahowac przez przemywanie rozcienczonym kwasem zmacerowanego zloza w ciagu jednego lub dwóch miesiecy. Ponadto, mimo iz rude pod¬ daje sie wstepnie obróbce bardzo stezonym kwa¬ sem, ilosc miedzi odzyskanej na jeden kg kwasu stosowanego w procesie moze nawet przewyzszac ilosc otrzymana w zwyklych procesach lugowania haldy. W wyniku tych zalet sposób wedlug wyna¬ lazku mozna w sposób oplacalny stosowac nawet do obróbki wzglednie bogatych siarczkowych rud miedzi.Rozcienczony kwasny roztwór do wymywania zawiera kwas siarkowy w ilosci korzystnie od 2 do 25 g/litr. Ze wzgledu jednak na to, ze na po¬ czatku przemywania zloze nasycone jest stezonym roztworem kwasu siarkowego, roztwór przemy¬ wajacy moze w zasadzie nie zawierac kwasu siar¬ kowego (a przynajmniej poczatkowo), a jedynie pobierac go z kwasu zawartego w zlozu w celu osiagniecia odpowiedniego stopnia kwasowosci.Rozcienczony roztwór kwasu do przemywania zawiera korzystnie jony zelazowe o stezeniu zbli¬ zonym do ich stezenia w stezonym roztworze kwa¬ su, tzn. od 50 do 50 g/liitr, przy czym korzystnie stezenie to wynosi od 10 do 25 g/Mtr. Jony zela¬ zowe obecne w rozcienczonym kwasie siarkowym uczestnicza w utlenianiu siarczkowym mineralów miedzi, dzieki czemu przeksztalcaja sie one w po¬ stac rozpuszczalna.Rozcienczony roztwór kwasu do przemywania wprowadzany w sposób ciagly na górna powierz¬ chnie haldy 13 za pomoca ukladu rur 14 i dysz rozpylajacych 15 przenika przez zloze i scieka po wykladzinie 11 pod zlozem do zbiornika 12. Ze zbiornika roztwór ten przepompowuje sie w ce¬ lu wydzielenia rozpuszczonej miedzi w dowolnej znanej odpowiedniej operacji obróbki. Miedz moz¬ na np. wydzielic przez cementacje lub jeszcze ko¬ rzystniej przez ciekla lub stala wymiane jonów.Kwasny roztwór przemywajacy pozostaly po wy¬ ekstrahowaniu miedzi mozna zawracac do ponow¬ nego przemywania haldy po ewentualnym uzupel¬ nieniu stezenia kwasu i jonów zelazowych.Przyklad I. Próbke 4 ton miedzianej siarcz- kowo-tlenkowej rudy wydobytej z kopalni prze¬ siano oddzielajac frakcje ponizej, 101,6 mm, która poddano nastepnie badaniom. Maceracje i lugowa¬ nie prowadzono w rurach z polichlorku winylu o wewnetrznej srednicy 292 mm i dlugosci 3,2 m.' Kolumna rurowa spoczywala na perforowanym plastikowym denku polaczonym za pomoca rury odprowadzajacej ze zbiornikiem cieczy wzbogaco¬ nej. _ , Erakcje rudy ponizej 101,6 mm poddano dalsze¬ mu rozsiewaniu na frakcje powyzej i ponizej 50,8 mm w tym celu, aby w sklad wypelnienia kolumny do lugowania wchodzilo 40% frakcji o wielkosci ziarna pomiedzy 50,8 i 101,6 mm oraz 60% frakcji o ziarnie ponizej 50,8 mm. Wypelnie¬ nie kolumny rurowej wazylo 295 kg. Frakcje po¬ nizej 101,6 mim poddano analizie sitowej i dla kazdej z frakcji powyzej 50,8 mm, powyzej 25,4 mm, powyzej 12,7 mm, powyzej 9,5 mm, powyzej 4,76 mm, powyzej 0,84 mm, powyzej 0,149 mm oraz powyzej i ponizej 0,074 mm (sita wedlug normy USA) poddawano analizie w celu oznaczenia cal¬ kowitej ilosci miedzi i miedzi rozpuszczalnej w kwasie. Stwierdzono, przy takiej analizie sitowej obecnosc 0,782% miedzi calkowitej i 0,366% miedzi rozpuszczalnej w kwasie.Prace kolumny rurowej ustalono tak, aby na¬ sladowac obróbke w wielkiej haldzie, zmniejsza¬ jac szybkosc przeplywu roztworu tak, aby uzy¬ skac warunki wystepujace w wielkiej skali.Szybkosc, przeplywu odpowiadala 042 li/tra/minu- te/m2. ^ Wstepny etap maceracji obejmowal wprowadze¬ nie do rudy w kolumnie z wyzej podana szybkos¬ cia roztworu stezonego kwasu w ilosci 7% wago¬ wych w stosunku do wagi rudy. Roztwór zawie¬ ral H2SO4 w ilosci 200 g/iitr i jony zelazowe w ilosci 15 g/litr dodane w postaci siarczanu zelazo¬ wego. Nastepnie kolumne pozostawiono na okres 15 dni w celu zajscia maceracji. Taka objetosc roztworu nasycila rude i spowodowala przejscie miedzi z róznych siarczkowych i tlenowych mine¬ ralów w siarczany. Po okresie maceracji rude przemyto z taika sama szybkoscia roztworem za¬ wierajacym H2SO4 w ilosci 15 g/litr i jony zela¬ zowe w ilosci Ii5 g/litr.Dzienne odcieki roztworu poddawano analizie, której wyniki podano na fig. 3, wykresie ilustru¬ jacym szybkosc ekstrakcji miedzi. Po 45 dniach kolumne oprózniono' i jej zawartosc poddano ana¬ lizie sitowej. W kazdej frakcji oznaczono miedz calkowita i miedz rozpuszczalna w kwasie. Na fig. 4 przedstawiono stopien odzysku miedzi dla róznych wielkosci ziaren rudy. Calkowity odzysk miedzi po 45 dniach oznaczony na podstawie ana¬ lizy odcieków roztworu wynosil 82,1% jak to wy¬ nika z fig. 3.Z wykresu ria fig. 4 widac jednak, ze na pod¬ stawie dokladniejszego oznaczenia z analizy od¬ padów odzysk miedzi wynosil 88,75%. Ponadto, jak to wynika z fig. 4, odzysk byl znacznie mniejszy od 90% jedynie w przypadku grubej frakcji od 50,8 do 101,6 mm.Na fig. 5. przedstawiono wykres ilosci wydzie¬ lonej miedzi w kg na kg zuzytego kwasu w funk- 20 25 30 35 40 45 50 55 6011 115190 Tablica I 12 Sektor 0 1 3 1 8 19 15 12 22 7 srednio Próbki podstawowe •/o miedzi calkowitej 0,364 0,364 0,318 0,410 0,461 0,453 0,326 0,389 0,386 °/o miedzi utlenionej 0,245 0,224 0,179 0,255 0,366 0,304 0,181 0,243 0,246 Pozostalosci z próby laboratoryjnej miedzi calkowitej 0,061 0,071 0,059 0,066 0,071 0,005 0,071 0,072 0,067 miedzi utlenionej 0,012 0,015 0,013 0,015 0,017 0,015 0,012 0,016 0,014 Pozostalosci z próby przeprowadzonej w haldzie doswiadczalnej miedzi calkowitej 0,124 0,048 0,070. 0,067 0,189 0,040 0,051 0,028 % miedzi utlenionej 0,052 0,013 | 0,046 0,027 0,103 0,017 0,025 0,011 0,077 | 0,037 cji czasu wymywania. Pomimo zuzycia silnego kwasu w procesie maceracji calkowitego jego zu¬ zycia na kg wydzielonej miedzi po 10 dniach prze¬ mywania bylo nizsze, niz w procesie zwyklego lu¬ gowania haldy.Parzyklad II. Doswiadczalna halde wykona¬ no z tlenowej rudy miedzi w zasadzie nie za¬ wierajacej mineralów siarczkowych, w której stwierdzono obecnosc 30—40°/o miedzi w formie nierozpuszczalnej w kwasie, glównie w postaci trudnych do lugowania mineralów tlenowych.Halde stanowilo okolo 70 000 ton rudy w war¬ stwie o grubosci 3 m. Na halde wprowadzano roz¬ twór zawierajacy H2SO4 w ilosci 200 g/litr z pred¬ koscia przeplywu 0,057 litra/minute/m2, (okolo 334 litry/minute) przez 10,2 dnia. Odpowiadalo to 96 toniom H2SO4 na dzien.Calkowita ilosc wprowadzanego kwasu wynosila 980 ton (4 899 482 litry roztworu kwasu o steze¬ niu 200 g/iitr). Rude zwilzona kwaisem pozostawio¬ no nastepnie na 15 dni, po czym wymywano ja roztworem H2S04 0 stezeniu 5 g/flditr przez 45 dni.Po uformowaniu haldy calkowita jej powierzch¬ nie podzielono na ponumerowane sektory w celu mozliwie jak najwiekszego zsrednienia próbek po¬ bieranych przed i po lugowaniu.Z róznych sektorów pobrano za pomoca swidra osiem próbek po okolo 227 kg. Kazda z nich po¬ dzielono na próbki po okolo 22,7 kg i rozdrob¬ niono ponizej 3,36 mm. Z próbek . tych pobrano próbki podstawowe i przygotowano do badan. Po¬ nadto pobrano próbki po 100 g do lugowania la¬ boratoryjnego. Lugowanie to prowadzono w ta¬ kich samych warunikach jakie stosowano przy badaniu haldy. Wyniki oznaczen laboratoryjnych oraz z haldy doswiadczalnej przedstawiono w ta¬ blicy I.Z powyzszych danych wynika, ze jakkolwiek wyniki z haldy doswiadczalnej nie sa tak dobre, jak wyniki laboratoryjne, z haldy odzyskano 80% calkowitej miedzi w porównaniu z mniej niz 509/o przy zwyklym lugowaniu haldy podobnej nudy.Próbki podstawowe i pozostalosci pobierano w tych samych miejscach, aby uniknac bledów w wyniku, niejednorodnosci rudy i rozdzialu minera- ,lów. Róznice miedzy odzyskiem w laboratorium i w haldzie sa bez watpienia spowodowane wy¬ dajniejiszym przemywaniem odpadów laboratoryj¬ nych przed badaniem. 30 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wydzielania miedzi z rudy lub odpa¬ dów kopalnianych zawierajacych tlenowe mine¬ raly miedzi na drodze lugowania obejmujacy eks- 35 trahowanie miedzi z rudy uformowanej w halde przez wymywanie haldy rozcienczonym wodnym roztworem kwasu siarkowego o stezeniu do 40 g/l i zebranie tego roztworu zawierajacego rozpusz¬ czalna miedz po jego przeplynieciu przez halde, 40 znamienny tym, ze rude w haldzie przed lugowa¬ niem rozcienczonym roztworem kwasu siarkowe¬ go nasyca sie stezonym wodnym roztworem kwa¬ su siarkowego o stezeniu co najmniej 100 gA i pozostawiajac ja w kontakcie z tym stezonym 45 roztworem kwasu sezonuje sie przez okres co naj¬ mniej trzech dni. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sezonowanie prowadzi sie przez okres od 5 dni do 6 miesiecy. 50 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze sezonowanie prowadzi sie przez okres od 10 dni do 50 dni. 4. Sposób wedlug zastrz.. 1, znamienny tym, ze stosuje sie stezony roztwór kwasu siarkowego o 56 stezeniu do 300 g/litr. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stezony kwas do nasycania rudy w zlozu stosuje sie w ilosci od 5 do 15°/o wagowych masy rudy poddawanej obróbce. 60 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wymywania rozpuszczalnej miedzi z rudy sto¬ suje sie rozcienczony roztwór kwasu siarkowego o stezeniu od 2 do 25 gi/liitr. 7. Sposób wydzielania miedzi z rudy lub odpa- 65 dów kopalnianych zawierajacych siairczikowte mine-115190 13 raly miedzi na drodze lugowania obejmujacy eks¬ trahowanie miedzi z rudy uformowanej w halde przez wymywanie haldy rozcienczonym wodnym roztworem kwasu siarkowego o stgzeniu do 5 gAitr z dodatkiem jonów zelazowych w ilosci 5—10 g/l i zebranie tego roztworu zawierajacego rozpusz¬ czalna miedz po jego przeplynieciu przez halde, znamienny tym, ze rude w haldzie przed wymy¬ waniem rozcienczonym roztworem kwasu siarko¬ wego z dodatkiem jonów zelazowych nasyca sie stezonym wodnym roztworem kwasu siarkowego o stezeniu 100—400 g/litr v z dodatkiem jonów ze¬ lazowych w ilosci 5^50 gAitr i pozostawiajac ja 10 14 w kontakcie z tym roztworem sezonuje sie przez okres co najmniej dwóch dni. 8. Sposób wedlug zastirz. 7, znamienny tym, ze stosuje sie stezony roztwór kwasu siarkowego z dodatkiem jonów zelazowych w ilosci od 10 do 30 g/litir. 9. Sposób wedlug zaistrz. 7, znamienny tym, ze do wymywania rozpuszczalnej miedzi z rudy sto¬ suje sie rozcienczony roztwór kwasu siarkowego z dodatkiem jonów zelazowych w ilosci 2—25 gAitr. 10. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze jony zelazowe wprowadza sie do roztworu siar¬ kowego w postaci siarczanu zelazowego.FIG. 1 Do odzysku Cu i i i i i t i i _ 10- 16 *P.«» 60 » 40 46 CzosTdni) i p—Okres przemywania—n FIG. 4 FIG. 5 15 dni maceracji ?I" ?l%yt"tV-»4 ?lO-HOO+tM)-* Analiza sitowa I 96 W-li *9JLf° » 40 46 r*—Okres przemywwlia—*\ PL