SK141794A3 - Method of electrochemical solvent of minerals containing sulfur and/or enriched minerals with iontransducer membranes and differents in potentials - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Pri celosvetovej produkcii rafinovaných kovov nie je možné riešiť hlavné problémy priemyslu, ktoré sú spojené s vysokými prevádzkovými nákladmi, vysokými počiatočnými investíciami a procesmi, ktoré vyvolávajú znečistenie a znižujú akosť prírody.

Tento spôsob spočíva v anódovom rozpúšťaní minerálov v bunkách vybavených iónomeničovými membránami pri potenciáli, ktorý umožňuje rozpúšťanie a/alebo regeneráciu kovových solí prítomných v anolyte a súčasne elektrické ukladanie kovu v katolyte.

Tento spôsob ponúka alternatívu vyžadujúcu nižšie náklady, v porovnaní s tradičným spôsobom, vyhýba sa negatívnemu dopadu na životné prostredie a umožňuje získavať ekonomicky hodnotné vediaj šie produkty.

Doterajší stav techniky

Všetky spôsoby získavania kovov sú založené na tradičných technických postupoch, ako sú pyrometalurgické, hydrometalurgické a elektrometalurgické procesy. Aj keď sa dosiahol mimoriadny technologický pokrok pri týchto procesoch, tento pokrok nerieši hlavné problémy priemyslu, ktoré sa vyznačujú vysokými prevádzkovými nákladmi, vysokými počiatočnými investíciami a procesmi, ktoré znečisťujú životné prostredie a znižujú akosť v miestach, kde dochádza k ukladaniu sedimentov.

Výsledky použitia produkčných činidiel v blízkej budúcnosti budú úzko spojené s týmito premennými parametrami:

- relatívna velkosť investícií,

- úroveň prevádzkových nákladov,

- schopnosť vyhovieť štandardným podmienkam pre životné prostredie,

- konečná akosť rafinovaného kovu.

Hlavná príčina vysokých nákladov pri týchto procesoch má spočívať v potrebe kontinuálneho nahradzovania zásoby vyluhovacích činidiel, vo vysokom použití energie a v požiadavkách na ďalšie investície na spracovanie vytekajúcej kvapaliny.

Podstata vynálezu

Tento vynález rieši vyššie spomenuté problémy s použitím buniek opatrených iónomeničovými membránami a rozdiely v potenciáloch, čo umožňuje usporiadanie cyklického procesu vzhladom na zásobu reakčných činidiel, a tak sa znižujú prevádzkové náklady na spotrebu energie, uskutočňovanie operácií a nahradzovanie membrán.

Rozdiely v potenciáloch aplikované pri anódovej polarizácii majú byť také, že umožnia rozpúšťanie minerálov a/alebo koncentrátov a/alebo regeneráciu vyluhovacieho činidla.

Tento vynález má výhodu, ktorú charakterizuje dosiahnutie nízkej spotreby energie v stupni rozpúšťania a elektrolytického získavania kovov a recirkulácie vyluhovacích činidiel, ako je znázornené na obr. G.

Vynález má výhodu charakterizovanú nízkou spotrebou použitej energie v stupni rozpúšťania a elektrolytického získavania kovov a pri recirkulácii vyluhovacích činidiel, ako> je znázornené na všeobecnej blokovej schéme vyluhovania a získavania kovu z polymetalických koncentrátov (obr. G). Táto prvá bloková schéma znázorňuje vyluhovanie a rozpúšťanie polymetalického koncentrátu, ktorý obsahuje kovy prichádzajúce do úvahy (M^, M₂ , M₃, M₄, M₅ atď.), zníženie prúdu kvapaliny zodpovedajúcej zníženému prúdu katolytu (CR), ktorý bude dávkovaný do ukladacej bunky (D), v ktorej sa prevádzkujú iónomeničové membrány (M), ktoré umožňujú dosiahnuť rovnováhu nábojov v elektrochemickom systéme a selektívne oddelenie katódových a anódových reakcií, kde rozdiel v použitom potenciáli sa stanovuje pre anódový/katódový redox a je dostatočný pre rozpúšťanie rozpustnej katódy a ukladanie predmetného kovu (M·^) na katóde s malým obsahom nečistôt, pričom tento potenciál sa označuje ako E^.

Výsledný anódový roztok privádza katolyty z buniek (AO) na regeneráciu vyluhovacieho elektrolytu, na ukladanie rozpustenej anódy na hlavnú dosku.

Redukovaný katolyt, vyčerpaný pri ukladaní kovu , (CRGM-^) prechádza do druhého súboru buniek na uloženie kovu M₂ a spôsob sa opakuje, až sa uložia všetky kovy prichádzajúce do úvahy. Výsledný anódový roztok sa znovu dávkuje do príslušného katolytu, na uloženie každého z kovov na hlavnú dosku.

Podlá potreby je možné vložiť jednu alebo niekolko extrakčných jednotiek (SX) pre rozpúšťadlo, pokial to kov vyžaduje, t.z. pokial redukčný potenciál lubovolných zložiek redukovaného vyluhovacieho elektrolytu je väčší ako potenciál predmetného kovu, čo má za výsledok bohatší roztok ako ktorý sa dávkuje do katolytu zo súboru buniek, kde sa ukladá predmetný kov a rafinát (RF), ktorý privádza anolyt z buniek (AO) pre regeneráciu vyluhovacieho elektrolytu.

Ako alternatívu pre koncentráty, ktoré obsahujú jeden alebo dva kovy, možno používať ukladacie bunky, ktoré obsahujú nerozpustnú anódu, ako je znázornené na obr. I. Pri obidvoch alternatívach oxidovaný anolyt (AO) sa získava regeneráciou vyluhovacieho elektrolytu.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Ďalej je popísaný príklad uskutočnenia vynálezu, ktorý však nie je obmedzený na sulfidy medi alebo na ich koncentráty. Tento príklad súvisí s obr. 1.

Tento príklad sa týka iónomeničových membrán, ktoré umožňujú dosiahnuť rovnováhu nábojov v elektrochemickom systéme a selektívne oddeliť katódové a anódové reakcie.

Sulfid medi alebo jej koncentrát 1 alebo 8 sa dávkuje do anolytu v bunke 2 alebo 11, kde nastáva anódové rozpúšťanie za prítomnosti chloridu meďnatého, chloridu železnatého a/alebo chloridu železitého, zavádzaného vedením 23. Vzniknutý prúd 3 sa filtruje vo filtri 4, z ktorého sa odvádza ako filtračný koláč tuhý zvyšok 5, ktorý obsahuje elementárnu síru, vyprodukovanú oxidáciou sulfidu, a prúd 6 kyslej kvapaliny, ktorý obsahuje chloridy kovov, ktoré boli prítomné v rude.

Meď je hlavným kovom z vyluhovania, vedia radu iných kovov, ako je olovo, zinok, vzácne kovy, antimón, arzén, molybdén a pod. .

Prúd 6 kyslej kvapaliny sa ukladá v nádržke 7 pre skladovanie roztoku, z ktorej sa roztok privádza do bunky 11 v katolyte 9, spoločne so sulfidom medi a/alebo jej koncentrátom 8, obsiahnutým v anolyte. V katolyte sa z tejto bunky získava med 10 a vyčerpaný katolyt, privádzajúci anolyt z tejto bunky 11, ktorý pomohol pri rozpúšťaní sulfidu medi a/alebo jej koncentrátu 8. Vznikajúci prúd 12 sa filtruje vo filtri 13 , z ktorého odchádza tuhý zvyšok 14 obsahujúci elementárnu síru vyprodukovanú oxidáciou sulfidu a prúd 15 kyslej kvapaliny, ktorý obsahuje chloridy kovov prítomné v rude.

Prúd 15 sa ochladzuje ku kryštalizácii v kryštalizátore 16, kde vzniká dihydrát chloridu železnatého 18 a prúd 17 kyslej kvapaliny, ktorý sa odvádza do nádrže 22 skladovaného roztoku, ktorý sa dávkuje do anolytu z bunky 2.·

Dihydrát chloridu železnatého 18 sa rozpúšťa v prúde 19 vody na dávkovanie katolytu z bunky 20, kde sa produkuje železo 24 vo forme prášku. Vyčerpaný katolyt 21 z bunky 20 sa používa na úpravu kyslosti elektrolytu 23 a tým sa dokončí cyklus vyluhovacích činidiel.

Anódová rozpúštacia bunka B sa plní elektrolytom, ktorý obsahuje 68,6 g/l Cu²⁺ vo forme chloridu meďnatého, 204 g/l chloridu železnatého, 150 g/l chloridu sodného a 6 g/l kyseliny chlorovodíkovej v anódovom oddelení bunky. Anódové oddelenie sa plní elektrolytom vyrobeným z kyseliny sírovej s koncentráciou 130 g/l.

Ako anódová rozpúštacia bunka B, tak aj bunka A na elektrolytické získavanie kovov sa plní elektrolytom, ktorý obsahuje 62 g/l Cu²⁺ vo forme chloridu meďnatého, 204 g/l chloridu železnatého, 150 g/l chloridu sodného a 5,4 g/l kyseliny chlorovodíkovej v anódových oddeleniach. Katódové oddelenia sa plnia elektrolytom podobného zloženia, ' ako má anódový elektrolyt z rozpúšťačej bunky.

Štvrtá bunka sa plní takto: do katódového oddelenia sa zavádza elektrolyt nasýtený chloridom železnatým a do anódového oddelenia sa zavádza kyslý elektrolyt obsahujúci kyselinu sírovú s koncentráciou 80 g/l.

Prietok elektrolytu je 90 ml za minútu.

Do štyroch buniek sa dodáva energia v tomto rozsahu: v rozpúšťacej bunke B sa používa napätie 1,4 V a intenzita prúdu je 23 A, v každej bunke A na rozpúšťanie a na elektrolytické získavanie kovov sa použije rozdiel potenciálov 0,7 V a intenzita prúdu je 12 A, v bunke pre regeneráciu a ukladanie železa C sa použije rozdiel potenciálov 2 V a intenzita prúdu je 35 A.

Koncentrát obsahujúci 47 g CuFeS₂, s obsahom 29 % medi, sa pridáva do anódového oddelenia rozpúšťacej bunky B rýchlosťou 0,78 g za minútu.

Podobným spôsobom sa zavádza koncentrát obsahujúci 24,7 g CuFeS₂ do bunky A na rozpúšťanie a na elektrolytické získavanie kovov v treťom anódovom oddelení rýchlosťou 0,4 g za minútu v každom prípade.

Po jednej hodine sa stanoví hmotnosť katód. Katódy obsahujú

27.6 g uloženej medi, čo ukazuje na účinnosť extrakcie medi

99.6 %. Zvyškový materiál obsahuje síru, pyrit, 0,32 % medi a oxid kremičitý.

Spotreba energie pre rozpúšťanie a elektrolytické získavanie kovov je 1,7 kW/h/kg medi.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob elektrochemického rozpúšťania rúd obsahujúcich síru a/alebo obohatených rúd, vyznačujúci sa tým, že sa použijú bunky vybavené iónomeničovými membránami a aplikujú sa rozdiely v potenciáloch, ktoré spolu umožňujú súčasné rozpúšťanie rudy a elektrolytické ukladanie kovu a okrem toho regeneráciu vyluhovacieho elektrolytu, oxidáciou redukovaného vyluhovacieho činidla, ktoré sa recirkuluje do procesu, pričom jeho množstvo zostáva skoro konštantné, minimalizuje sa spotreba reakčných činidiel a energie, a podía potreby je vložená jedna alebo väčší počet extrakčných jednotiek pre rozpúšťadlo, pokiaľ to vyžaduje predmetný kov.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa na bunku aplikuje rozdiel v potenciáloch umožňujúci anódové rozpúšťanie rudy, ktorý je dostatočný na oxidáciu vyluhovacieho činidla redukovaného in situ,.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujú c i sa tým, že cirkulujúci elektrolyt zostáva približne konštantný vzhľadom na svoje fyzikálno chemické vlastnosti.
4. 4. Spôsob podľa nároku 3,vyznačujúci sa tým, že zloženie vyluhovacieho elektrolytu má oxidačný stav, pri ktorom jeho štandardný potenciál na elektróde z redukcie je väčší alebo rovný ako štandardný potenciál na elektróde z rudy určenej na disociáciu.
5. 5. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že v elektrolytických rozpúštacích bunkách sa ruda oxiduje v anolyte oddelene od katolytu, kde elektrolytické ukladanie kovu je spôsobené iónomeničovou membránou.
6. 6. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa použijú elektrolytické bunky, ktoré sú popísané v Čílskej patentovej prihláške číslo 1445-93.
7. 7. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa elektrolyt regeneruje a obohacuje v anolyte a vyčerpáva v katolyte, kde sa získava kov a okrem toho sa vyluhovanie rudy môže uskutočňovať v oddelených reaktoroch z elektrochemickej bunky, kde nastáva anódová regenerácia vylúhujúceho elektrolytu.
8. 8. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že minimálna hodnota pH elektrolytu je taká, že aktívna funkčná skupina iónomeničovej membrány zostáva disociovaná.
9. 9. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že

   i) kov sa môže zachytávať ako elektrolytická katóda, ako alternatíva môže dochádzať k získaniu vyzrážaného prášku, ii) ako iné uskutočnenie sa predmetný kov môže získať vo viacnásobných elektrolytických bunkách, ktorých počet určuje vyluhovací elektrolyt obsahujúci kovy z rozpustných anód, u ktorých rozdiely v potenciáloch sú stanovené redox párom anóda/katóda a sú dostatočné na rozpustenie rozpustnej anódy a ukladanie kovu na katóde s veľmi nízkym obsahom nečistôt, iii) anódový elektrolyt z buniek na selektívne ukladanie je závislý na vyluhovacom elektrolyte, vzhladom na svoje fyzikálno chemické zloženie a pretože obsahuje kov, ktorý je predmetom záujmu, iv) rozpustná anóda sa ukladá na hlavnej doske v katóde z buniek pre regeneráciu vyluhovacieho elekrolytu.
10. 10. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že elektrolytická bunka umožňuje, aby sa použil elektrolyt a katódové a anódové dosky pri elektrolytickej rafinácii so samotnou výmenou.