Способ управления процессом осаждения цветных металлов

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к управлению процессом осаждения цветных металлов из гидратных железистых пульп, например, окисленной пульпы пирротинового концентрата. Способ управления процессом согласно изобретения включает определение в пробе раствора после осаждения концентрации никеля непосредственно после отбора пробы и через 0,1 - 0,3 времени осаждения, вычисление разности концентрации в первом и втором определениях. При отрицательной величине полученной разности увеличивают, при положительной - уменьшаю расход затравки, подаваемой вместе с полисульфидно-тиосульфатным осадителем, прямо пропорционально величине полученной разности. Способ управления позволяет уменьшить расход осадителя и снизить потери цветных металлов с хвостами флотации. 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке полиметаллических сульфидных концентратов, в частности, для управления процессом осаждения цветных металлов в автоклавной технологии переработки пирротиновых концентратов.

Известен способ управления процессом осаждения сульфидов никеля и кобальта сероводородом в сернокислой среде путем поддержания заданного расхода затравки (сульфидного концентрата) на единицу объема исходного раствора.

Другой способ управления аналогичным процессом основан на поддержании заданной концентрации сульфата меди в исходном растворе; здесь затравкой для осаждения сульфидов никеля и кобальта являются дисперсные сульфиды меди, выпадающие в осадок прежде никеля и кобальта.

Основным недостатком этих способов является повышенный расход реагента-осадителя, обусловленный тем, что удельный расход затравки поддерживают постоянным при изменении состава исходного раствора, свойств затравки или того и другого одновременно, регулируя глубину осаждения цветных металлов изменением расхода реагента-осадителя. Поэтому вынуждены устанавливать расход последнего на уровне, обеспечивающем требуемую глубину осаждения никеля и кобальта при самом неблагоприятном сочетании состава исходного раствора и свойств затравки. В результате получают осадки переменного гранулометрического состава, в т. ч. с меняющимся содержанием шламовых частиц, наличие которых влияет на потери цветных металлов на операциях как осаждения, так и выделения сульфидных осадков из раствора фильтрацией или флотацией из-за обратного перехода никеля и кобальта в раствор.

Известен также способ управления процессом осаждения цветных металлов из пульп, содержащих сульфаты никеля, меди и кобальта, полисульфидно-тиосульфатным раствором в виде известково-серного отвара (ИСО) путем регулирования расхода последнего в зависимости от остаточного содержания никеля в растворе и рН с последующим выделением серосульфидного концентрата флотацией, принятый в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному техническому решению.

По механизму действия растворы ИСО аналогичны сероводороду, затравкой являются мелкодисперсные сульфиды меди, выделяющиеся в момент контакта пульпы и ИСО. Поэтому недостатки управления, приведенные выше при анализе способов-аналогов, остаются в силе и для способа-прототипа. А именно: недостатками способа-прототипа являются высокий расход ИСО и значительные потери цветных металлов с жидкой фазой пульпы при флотации из-за обратного перехода их в раствор. Обратный переход, подаваемый при управлении по способу-прототипу повышенным расходом ИСО, снижается при увеличении крупности сульфидных частиц, на которую эффективно влияет расход затравки. Однако затравка в виде образующихся на начальной стадии осажденных дисперсных сульфидов меди при переменном составе пульпы, поступающей на осаждение, практически не поддается целенаправленному регулированию и поэтому слабо влияет на показатели процесса.

Целью изобретения является снижение расхода реагента-осадителя и уменьшение потерь цветных металлов в ходе выделения их из пульпы после осаждения флотацией в виде серосульфидного концентрата.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления процессом цветных металлов, преимущественно в аппарате осаждения, включающем подачу в аппарат гидратной железистой пульпы, полисульфидно-тиосульфатного раствора и затравки, отбор пробы раствора после аппарата осаждения и измерение в ней концентрации никеля (N), изменение расхода затравки в зависимости от значения N, дополнительно измеряют в пробе раствора концентрацию никеля N через 0,1-0,3 времени осаждения, находят разность концентраций N -N_t+τ и при отрицательной величине разности увеличивают, а при положительной величине уменьшают расход затравки прямо пропорционально величине полученной разности.

Сущность изобретения состоит в том, что расход затравки в зависимости от интенсивности обратного перехода никеля в раствор: увеличение обратного перехода (отрицательное значение разности N-N) свидетельствует от уменьшении крупности осаждаемых сульфидов и, следовательно, о необходимости повышения расхода затравки. И наоборот.

На чертеже приведена блок-схема одного из возможных вариантов реализации способа управления.

В аппараты осаждения А по линиям I, II, и III подают, соответственно, гидратную железистую пульпу, суспензию затравки и полисульфидно-тиосульфатный раствор. Из аппаратов осаждения пульпа по линии IV поступает на флотацию, где разделяется на серосульфидный концентрат (линия V) и отвальные хвосты (линия VI). Раствор пульпы отбирается пробоотборником 1 и подается в анализатор 2 и камеру задержки пробы 3. Результат анализа раствора с выхода 2 поступает в блок задержки 6, где храниться время, установленной в командоаппарате 5. Этим же командоаппаратом пpоба из камеры задержки 3 подается через то же заданное время в анализатор 4. Результаты анализа раствора сразу после отбора пробы из блоков 6 и с анализатора 4 поступает на блок 7, в котором выходной сигнал пропорционален разности сигналов с блоков 6 и 4 (пропорционален разности N-N ). Этот сигнал поступает на регулятор 8, который исполнительным органом 9 изменяет расход затравки по линии II: при отрицательном знаке сигнала на выходе блока 7 расход затравки увеличивается пропорционально величине сигнала, при положительном знаке сигнала - наоборот. Расход полисульфидно-тиосульфатного раствора по линии III поддерживается регулятором 10 по сигналу с выхода блока 2 изменением положения регулирующей задвижки II.

Возможность реализации способа управления проверена при осаждении цветных металлов из пульпы, полученной при автоклавном окислительном выщелачивании пирротинового концентрата. Состав жидкой фазы пульпы, г/л: никеля 16-18; меди 6-11; кобальта ≈0,4; железа около 12,5. Плотность пульпы 1,35-1,37 т/м³; рН = 1,5. Полисульфидно-тиосульфатный раствор (ИСО) содержал, г/л: серы 371,6, с т. ч. полисульфидной 269,7; тиосульфатной 21,0. Затравкой при управлении по способу-прототипу являлись соли меди, которые подавали в виде водного раствора медного купороса. Сульфат меди, поступающий с исходной пульпой, являлся также затравкой, количество и способ подачи которой одинаковы при управлении по способу-прототипу и заявленному способу, поэтому влияние его не учитывали. В качестве затравки по заявленному способу использовали измельченный до содержания класса - 150 мкм не менее 90% белитовый шлам (БШ) Ачинского глиноземного комбината, в составе которого находились цеолиты - гидроалюмосиликат натрия (Na₂O˙Al₂O₃˙ 2SiO₂x xH₂O) и гидрогранат (3CaO˙ Al₂O₃˙ xSiO₂(6- -2x)˙ H₂O), соответственно, 13 и 3% . Второй тип затравки - природный цеолит - гидросодалит (6NaSiAl ˙2NaOH).

Опыты 1-3 (таблица) проведены в соответствии со способом управления прототипу. В нагретую до 90^оС пульпу объемом 1 л при перемешивании добавляли порциями полисульфидно-тиосульфатный раствор до остаточной концентрации никеля в растворе пульпы 0,10-0,15 г/л, и рН = 4,0-4,3. Затравку (медный купорос) подавали одновременно с первой порцией осадителя. Затем пульпу флотировали в лабораторной флотмашине, определяли выход серосульфидного концентрата, анализировали его на содержание цветных металлов и на основании этих данных рассчитывали извлечение цветных металлов в концентрат и потери с хвостами. Длительность опыта осаждения 60 мин. , флотация в одинаковом режиме для всех опытов.

Опыты 4-22 проведены в соответствии с заявленным способом. В нагретую до 90^оС пульпу объемом 1 л при перемешивании добавляли порциями полисульфидно-тиосульфатный раствор до достижения остаточной концентрации никеля в растворе пульпы на уровне 0,1-0,15 г/л. Длительность осаждения - 60 мин. Суспензию затравки - белитовый шлам (БШ) или гидросодалит (ПГС) подавали одновременно с первой порцией полисульфидно-тиосульфатного раствора. По окончании опыта пульпу флотировали в том же режиме, что и по способу-прототипу, и тем же путем определяли извлечение цветных металлов в серосульфидный концентрат. Управление осаждением вели изменением расхода затравки, который рассчитывали по соотношению: q_i+1 = q_i - (N - N) K₃; где q_i - расход затравки в i-том опыте, г/л суммы осаждаемых цветных металлов, К₃ - коэффициент пропорциональности, л/г; i - номер опыта в данной серии.

В первой серии опытов (4-10) время между определениями концентрации никеля в пробе сразу после ее отбора и через время τ равно 15 мин = 0,25 времени осаждения; затравка БШ; В первом опыте серии (опыт 4) получили при q_i = 0,6 г/л величину разности (N - N) = -0,32 г/л. Предварительными опытами нашли К₃ = 0,88. В соответствии с заявленным способом расход затравки q_i+1 в опыте 5 установили равным: q_i+1 = 0,6 + (0,14 - 0,46) 0,88 = 0,88 г/г и далее эти операции повторяли до выполнения условия: (N - N) ≅ (0,02) г/л.

Вторую серию опытов (18-22) провели с использованием в качестве затравки гидросодалита при К₃ = 0,7 по той же методике.

В третьей серии опытов (11-17) изменяли интервал времени между первым (непосредственно после отбора) и вторым (через время τ) определениями концентрации никеля в растворе пульпы после осаждения в пределах 0,07-0,33 времени осаждения (от 4 до 20 мин). Опыт 11 (затравка БШ, К₃ = 0,88; q_i = 0,88 г/л) провели пробу пульпы в которой определили концентрацию никеля непосредственно после отбора пробы (N) и через τ= 4,6,10,15,18 и 20 мин. Для каждой из полученных значений (N - N) рассчитали расход затравки по приведенной выше формуле и провели опыты 12-17 при полученном расходе затравки, соответственно, опыт 12 - при τ= 4, опыт 13 - при τ= 6 и т. д.

Оценкой опытов всех серий, приведенными в таблице, являются расход полисульфидно-тиосульфатного раствора на осаждение, содержание никеля, меди и кобальта в концентрате и их извлечение в концентрат.

Как видно из приведенных в таблице данных, управление процессом осаждения цветных металлов по заявленному способу позволяет снизить расход полисульфидно-тиосульфатного раствора на ≈25% (отн. ), повысить извлечение в концентрат никеля, меди и кобальта, соответственно, на 4-5, 2-3,3 и 4-5% (абс. ) при более богатом по цветным металлам концентрате по сравнению с аналогичными показателями, полученными при управлении осаждением по способу-прототипу (опыты 1-3).

Результаты опытов также показали, что увеличение интервала времени между определениями концентрации никеля в растворе пульпы сверх 0,3 времени осаждения нерационально из-за снижения оперативности управления процессом, а уменьшение интервала менее 0,1 времени осаждения снижает эффективность управления из-за слабого сигнала на изменение расхода затравки, а также из-за повышения вероятности ошибки при измерении незначительного изменения абсолютной величины концентрации никеля в растворе. (56) Сборник научных трудов Гинцветмета, Автоклавная переработка медно-никелевого сырья. М. , Металлургия, N 46, 1981, с. 26-29.

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОСАЖДЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ преимущественно в аппарате осаждения, включающий подачу в аппарат гидратной железистой пульпы, полисульфидно-тиосульфатного раствора и затравки, отбор пробы раствора после аппарата осаждения и измерение в ней концентрации никеля Ni_t, изменение расхода затравки в зависимости от значения Ni_t, отличающийся тем, что дополнительно измеряют в пробе раствора концентрацию никеля Ni_+tau} через 0,1 - 0,3 времени осаждения, находят разность концентраций Ni_t-Ni_t+τ и при отрицательной величине разности увеличивают, а при положительной - уменьшают расход затравки прямо пропорционально величине полученной разности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3