Способ переработки океанических железомарганцевых конкреций

 

Изобретение относится к переработке океанических железомарганцевых конкреций выщелачиванием в водной пульпе сернистым ангидридом и/или сернистой кислотой при pH 7,0 - 3,0. Цель - упрощение технологии и снижение расхода реагентов. При выщелачивании в пульпу при 4,5 - 3,0 вводят серу в количестве 0,7 - 2,0 г на 1 г меди в пульпе с последующим отделением образовавшегося сульфида меди флотацией. Крупность серы 0,044 - 0,300 мм. Выщелачивание с введением серы проводят при 50 - 95С. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии марганца, преимущественно к гидрометаллургической переработке океанических железомарганцевых конкреций (ЖМК). Цель изобретения - упрощение технологии и снижение расхода реагентов. Цель достигается тем, что в известном способе переработки ЖМК, включающем выщелачивание измельченных ЖМК в водной пульпе сернистым ангидридом и/или сернистой кислотой при рН 7-3, отделение нерастворимого остатка от раствора и извлечение из раствора марганца, никеля, кобальта и меди, в пульпу в момент достижения рН 4,5-3, вводят серу в количестве 0,7-2,0 г на каждый грамм меди в пульпе, причем образовавшийся сульфид меди затем отделяют от нерастворимого остатка флотацией. При этом выщелачивание и введение серы проводят при 50-95^оС, а крупность серы составляет 0,044-0,3 мм. Введение серы в пульпу в период выщелачивания позволяет перевести практически всю медь в нераствоpимый сульфид, причем процессы выщелачивания и образования сульфида меди совмещены. Образование сульфида меди при выщелачивании ЖМК в присутствии серы связано с наличием в пульпе избыточного количества сернистого ангидрида, который способен взаимодействовать с элементарной серой с образованием тиосульфат-иона. Тионовые кислоты вступают во взаимодействие с медью, образуя сульфид и серную кислоту. Кроме того, в период выщелачивания медь восстанавливается сернистым ангидридом до одновалентного состояния, образуя малорастворимые соединения. Последним объясняется низкая степень извлечения меди при выщелачивании ЖМК сернистым ангидридом известными способами. Учитывая увеличение реакционной способности серы при повышении температуры, возможно образование сульфида меди при прямом контакте свежевосстановленной меди с частицами серы. После завершения процесса выщелачивания сульфид меди отделяют флотацией. При выщелачивании по мере растворения ЖМК кислотность пульпы постепенно повышается. При рН 4,5 основная часть ценных компонентов переходит в раствор и создают условия для насыщения его сернистым ангидридом. При более высоких значениях рН имеет место неполное растворение и восстановление окислов марганца. Пульпа недостаточно насыщена сернистым ангидридом, что приводит к окислению серы при участии высших окислов марганца. Частицы серы переизмельчаются, что в последующем затрудняет флотацию образовавшегося сульфида меди. Кроме того, в случае введения серы при рН более 4,5 увеличивается вероятность соосаждения с медью никеля и кобальта. Ограничение нижнего предела рН пульпы связано с завершением процессов растворения к этому моменту. Дальнейшее снижение рН вызывает растворение примесей. Снижение расхода серы до 0,7 г/г меди и менее приводит к неполному переводу меди в сульфид и снижению ее извлечения в концентрат. Чрезмерное увеличение расхода (более 2 г/г меди) сопровождается неполной утилизацией серы, приводит к получению более бедного концентрата и неоправданному расходу реагента. Пределы крупности серы определены исходя из условий равномерного ее распределения в объеме пульпы и получения медного концентрата оптимальной флотационной крупности. Тонкое измельчение серы увеличивает реакционную поверхность и способствует более полному переводу меди в сульфид, однако неразмельчение недопустимо вследствие плохой флотируемости частиц размером менее 0,044 мм. В случае использования серы крупностью более 0,3 мм снижается извлечение меди в концентрат вследствие неполного ее сульфидирования и плохой флотируемости крупных частиц. Оптимальным для выщелачивания ЖМК и осаждения сульфида меди является температурный интервал 50-95^оС. Снижение температуры ниже 50^оС снижает как скорость растворения ЖМК, так и скорость образования сульфида меди. Выщелачивание ЖМК при температуре выше 95^оС требует автоклавного оборудования. Последнее нецелесообразно, так как процесс с высокой скоростью проходит при атмосферном давлении. П р и м е р. Для исследований использовали ЖМК, содержащие, мас. % : марганец 30, медь 1,0, никель 1,4, кобальт 0,2, железо 6,9. Выщелачивание сырья крупностью 0,074 мм при T: Ж 1: 5 проводили в титановом реакторе с открытой мешалкой (450 об/мин) полостным объемом 2 л. Масса навески на один опыт 400 г. Сернистый ангидрид поступал из баллона в смеситель, где происходило смешивание с воздухом. Газовоздушная смесь с содержанием сернистого ангидрида 9-10% подавалась под мешалку реактора. С целью предотвращения образования дитионатов при выщелачивании в пульпу вводили 20 мл концентрированной серной кислоты. Серу в пульпу вводили через отверстие в крышке реактора. По достижении пульпой рН 3 процесс прекращали. Избыток сернистого ангидрида отдували воздухом (10 л/мин) в течение 30 мин. Затем пульпу фильтровали, нерастворимый остаток промывали на фильтре и направляли на флотацию. В качестве собирателей при флотации использовали бутиловый аэрофлот и ксантогенат, вспенивателя - реагент Т-80. После перечистки пенного продукта (без реагента) получали медный концентрат. Конечные продукты (концентрат, промпродукт, хвосты, промывные воды, раствор) анализировали. В случае переработки ЖМК по известной технологии условия выщелачивания сохранялись прежними, однако сера не вводилась. Нерастворимый остаток содержал до 2,5% меди и направлялся на вторую стадию выщелачивания серной кислотой при рН 2, что обеспечивало извлечение меди. Опыты показывают, что по мере снижения расхода серы происходит снижение извлечения меди в концентрат и при расходе серы 0,7 г/г Cu извлечение снижается на 8,2% . При дальнейшем уменьшении расхода серы извлечение еще более снижается . Увеличение рН пульпы в момент введения серы сопровождается увеличением соосаждения с медью никеля и снижением извлечения меди в концентрат . От крупности используемой серы зависят степень перевода меди в сульфид и показатели флотации . Переизмельчение серы приводит к получению частиц нефлотационной крупности и снижению извлечения меди . Чрезмерное увеличение крупности серы (до 0,3 мм и более) уменьшает ее реакционную поверхность и способствует укрупнению частиц сульфидов. Первое обстоятельство приводит к снижению степени сульфидизации меди, второе к ее потерям при флотации. В результате извлечение меди снижается. Снижение температуры процесса до 50^оС и менее сопровождается снижением извлечения меди в концентрат. Кроме того, снижается скорость растворения ЖМК. Выщелачивание ЖМК по технологии, рекомендованной в известном техническом решении , не позволяет получать медный концентрат и очистить растворы от меди. В раствор извлекается 51,7% меди, остальная ее часть остается в нерастворимом остатке. Для доизвлечения меди потребовалось 33 кг серы на 1 т ЖМК. При этом в раствор перешла и нерастворившаяся при выщелачивании часть железа (50% ). Использование предлагаемого способа переработки ЖМК обеспечивает по сравнению с известным способом очистку от меди растворов в период выщелачивания, что позволяет упростить технологию переработки ЖМК за счет сокращения операций получения медного концентрата и его отделения, требующих автоклавной аппаратуры, снижение расхода реагентов на извлечение меди, получение богатого медного концентрата с высоким извлечением. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа обусловлен снижением расхода реагентов, сокращением количества операций при очистке раствора от меди и получения медного концентрата и увеличением степени извлечения меди. (56) Патент США N 4138465, кл. 75-11, 1978. Заявка Великобритании N 1412640, кл. C 7 D, 1981.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКЕАНИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ КОНКРЕЦИЙ, включающий измельчение и выщелачивание в водной пульпе сернистым ангидридом и/или сернистой кислотой при pH 0,7 - 3,0, отделение нерастворимого остатка и извлечение из раствора марганца, никеля, кобальта и меди, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и снижения реагентов, при выщелачивании в пульпу при pH 4,5 - 3,0 вводят серу в количестве 0,7 - 2,0 г на 1 г меди в пульпе с последующим отделением образовавшегося сульфида меди флотацией. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что крупность серы составляет 0,044 - 0,300 мм. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что выщелачивание с введением серы проводят при 50 - 95^оС.