Способ обезвреживания и регенерации цианидов при выщелачивании металлов из руд, концентратов и техногенных отходов

 

Способ может быть использован при цианидном выщелачивании благородных металлов из руд, концентратов и техногенных отходов и для обезвреживания используемых при этом цианидов. Результатом применения способа является глубокое обезвреживание цианидов путем их регенерации с помощью концентрированной серной кислоты и происходящего при этом разогрева объема раствора в реакторе за счет экзотермальной энергии гидратации серной кислоты. Выделяющийся при этом цианистый водород направляют на образование цианида щелочного металла, повторно используемого в процессе выщелачивания руд, концентратов и техногенных отходов. Изобретение позволяет многократно использовать в процессе дорогостоящий цианид щелочного металла и предотвратить сброс его с отходами производства, а также извлечь остаточные содержания цветных металлов из обезвреженных растворов и пульп, и исключает применение воздуха для отдувки цианистого водорода. 1 ил.

Изобретение относится к технологии цианидного выщелачивания благородных металлов из руд, концентратов и техногенных отходов.

Известны способы цианидного выщелачивания благородных металлов с последующим обезвреживанием остаточных содержаний цианидов в растворах и пульпах хлорной известью (1, 2).

Недостатком этих способов являются безвозвратные потери весьма ценного реагента - цианида, сопутствующих благородным металлам цветных металлов (меди, цинка, никеля, кобальта) и ввод в процессе неуничтожаемых и неосаждаемых соединений хлора, а также отсутствие подогрева, ускоряющего процесс обезвреживания цианидов.

Известен способ обезвреживания цианидов путем подкисления циансодержащего раствора раствором серной кислоты до pH 1,5 - 3,0 с применением специальных добавок (Na₂S) и продувкой воздухом через раствор щелочи (3).

Недостатком этого способа является необходимость использования добавок, продувки воздухом и отсутствие подогрева.

Известен способ обезвреживания и регенерации цианидов в жидких отходах золотоизвлекательных производств при цианидном выщелачивании путем обработки их раствором серной кислоты в емкостях, добавления флокулянта к образующейся твердо-жидкой смеси для ускорения разделения твердой и жидкой фаз, последующей фильтрации, многостадийной аэрации воздухом фильтрата для отдувки цианистого водорода, пропуска газовоздушной смеси с цианистым водородом через раствор щелочи для абсорбции HCN (4, ближайший аналог).

Недостатком этого способа являются: необходимость ввода в процессе флокулянта для гранулирования тонкодисперсной твердой фазы перед фильтрацией, фильтрация, многостадийная аэрация для отдувки цианистого водорода из фильтрата при отсутствии подогрева, пропуск через раствор щелочи больших объемов газовоздушной смеси с отдуваемым цианистым водородом, последующий контроль отходящего после абсорбции цианистого водорода воздуха на предмет наличия в нем остаточных концентраций его. Кроме того, в отфильтрованной твердой фазе сохраняются неразрушенные цианиды.

Техническим результатом изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение технологической, экономической и экологической эффективности процесса цианидного выщелачивания благородных металлов и обезвреживания циансодержащих отходов.

Указанный результат достигается тем, что обработку циансодержащих растворов или пульп ведут концентрированной серной кислотой в герметичном реакторе при интенсивном перемешивании. В реакторе серная кислота реагирует с водой и образует гидраты, вследствие чего выделяется большое количество теплоты, вызывающей сильный разогрев среды и ее дегазацию, взаимодействует с остатками реагента, вытесняя цианистый водород, и разрушает цианиды металлов с образованием соответствующих растворимых сульфатов: H₂SO₄+4H₂O=H₂SO₄· 4H₂O+253 кДж Интенсивное перемешивание, сильный и быстрый саморазогрев ускоряют реакции, распространяют их на весь объем раствора или пульпы и вызывают их дегазацию. В результате в реакторе создается повышенное давление, под влиянием которого накапливающийся в его верхней части цианистый водород через отдувочную колонку по газопроводу поступает в герметичный барботер, на 2/3 заполненный раствором гидроксида щелочного металла, на дне которого вмонтирован диспергатор, а в крышке-распылитель. Конец газопровода соединен с диспергатором, который обеспечивает равномерное распределение газа HCN по всему объему раствора и способствует наиболее полному его взаимодействию с гидроксидом щелочного металла: HCN+NaOH=NaCH+H₂O Непрореагировавший с раствором гидроксида щелочного металла цианистый водород поступает в верхнюю незаполненную часть барботера, где обрабатывается с помощью оросителя раствором гидроксида щелочного металла, подаваемым самотеком из емкости, расположенной выше барботера. Возможные остатки цианистого водорода после орошения по трубопроводу подключаются к магистрали от реактора и направляются обратно в барботер. Поток газа по системе обеспечивается, помимо избыточного давления в реакторе, которое может быть переменным (пониженным в конце процесса), еще и вакуум-насосом. Применение воздуха для отдувки газа исключается.

Образовавшийся в барботере цианид щелочного металла с помощью насоса поступает по достижении кондиционности в процесс. Некондиционный раствор направляют на доукрепление на специальном узле приготовления рабочих растворов.

Образующиеся в реакторе растворы сульфатов меди, цинка и других цветных металлов в случае их кондиционности направляют на электролиз или сорбцию. В ином случае их сбрасывают в хвостохранилище после контроля на содержание цианидов. При обнаружении последних в количествах, превышающих ПДК, раствор или пульпу подвергают дополнительному обезвреживанию.

Загрузку реактора производят периодически. Продолжительность обработки раствора или пульпы в реакторе зависит от исходной реакции цианидов в них и составляет время до 20 - 30 минут.

Вся цепь аппаратов обезвреживания и регенерации цианидов размещается в герметичной камере сверх того, что она сама сооружается в герметичном исполнении. Цепь аппаратов представлена на чертеже.

Реактор с мешалкой (1) через загрузочную трубу (2) загружают на 2/3 обезвреживаемым раствором или пульпой. В него из емкости (3) самотеком подают концентрированную серную кислоту. Одновременно запускают высокоскоростную мешалку. Происходящий в процессе бурного взаимодействия концентрированной серной кислоты с водой сильный разогрев способствует интенсивному выделению цианистого водорода, образующего в ходе реакции кислоты с цианидами металлов обезвреживаемого раствора или пульпы. Газ, накапливаясь в верхней части реактора, создает повышенное давление, контролируемое манометром (14), и через отдувочную колонку (4) по газопроводу поступает в барботер (7), на 2/3 заполненный раствором гидрата щелочного металла из емкости (9), по которому равномерно распределяется с помощью диспергатора (6). В ходе реакции между цианистым водородом и гидратом щелочного металла образуется цианид щелочного металла. При падении давления в реакторе (в конце времени обработки загруженной порции обезвреживаемого раствора или пульпы) циркуляцию газа по системе обеспечивает вакуум-насос (5). Не успевший прореагировать цианистый водород орошается раствором гидроксида щелочного металла с помощью оросителя (10). Возможные остатки цианистого водорода через отдувочную колонку (11) по отдельному трубопроводу, подключенному к основной газоводной магистрали, возвращается в барботер (7). Раствор цианида щелочного металла из барботера поступает с помощью насоса (12) в оборот - в процесс или на доукрепление.

Обработанный в реакторе раствор или пульпа через патрубок (13) поступает на электролиз или сорбцию, сбрасывается в хвостохранилище или направляется на дополнительное обезвреживание. Реактор (1) снабжен манометром и предохранительным клапаном (14).

Экономическую эффективность предлагаемого способа можно проиллюстрировать следующим примером.

Как следует из приведенной выше реакции взаимодействия серной кислоты и цианида щелочного металла на два грамм-иона CN^- (26 г) требуется один грамм-ион SO₄^2- (96 г), т.е. имеет место соотношение SO₄^2-:2CN^-=96:52=1,85. Цианид-ион чаще всего применяется в форме цианида натрия NaCN, грамм-молекула которого составляет 49 г, а сульфат-ион - в форме H₂SO₄ (грамм-молекула равна 98 г). В переводе на исходные продукты весовое соотношение количеств их составляет NaCN(49):H₂SO₄(98)=1:2 На текущий период стоимость 1 т цианида натрия равна 16 тыс. руб. (около 2700 долл. США), стоимость 1 т серной кислоты 600 руб. (примерно 100 долл. США). Поскольку на 1 т NaCN требуется 2 т H₂SO₄, то затраты на нее составят 1200 руб. (200 долл. США). Следовательно, повторное использование регенерированного цианида даст большой экономический эффект, тем более, что система является замкнутой, вследствие чего имеет место многократное использование цианида. Кроме того, в сбросных растворах или пульпе, обработанных в реакторе, обычно содержатся сульфаты цветных металлов, которые направляются на электролиз или сорбцию для извлечения меди, цинка и других полезных компонентов. Обеспечивается также полное недопущение поступления цианидов в окружающую среду.

Использование других концентрированных сильных кислот для обработки цианидсодержащих растворов или пульп нецелесообразно. Азотная кислота не образует гидратов, что исключает саморазогрев, является сильным окислителем и будет разрушать циановодород. Соляную кислоту нецелесообразно применять вследствие того, что в процесс будет вводиться хлор-ион, и она не дает саморазогрева.

Источники информации: 1. В.В. Барченков. Основы сорбционной технологии извлечения золота и серебра из руд. М. "Металлургия". 1982.

2. И.Н. Масленецкий, Л.В. Чугаев и др. Металлургия благородных металлов. М. "Металлургия". 1987.

3. В.И. Зеленов. Методика исследования золото- и серебросодержащих руд. М. "Недра". 1989.

4. Цианид: разрушение или регенерация - поиск оптимального процесса обработок стоков Cyanide destruction versus cyanide regeneration-eluation of the process for optimum mill effluent (Piret N.L. Schippers). Extr. Met. 89: Pap. Sym. London, 10 - 13, July, 1989. РЖ 12Г 622, 1989.

Формула изобретения

Способ обезвреживания и регенерации цианидов при цианидном выщелачивании благородных металлов из руд, концентратов и технологенных отходов, включающий загрузку полученного из них цианистого раствора или пульпы в реактор, обработку серной кислотой, прокачивание образующегося цианистого водорода через раствор щелочи, отличающийся тем, что раствор или пульпу обрабатывают концентрированной серной кислотой при их интенсивном перемешивании и саморазогреве, а образующийся цианистый водород прокачивают через раствор щелочи в барботере, оборудованном диспергатором и оросителем.

РИСУНКИ

Рисунок 1