Способ перевода в раствор компонентов вещества

 

Изобретение относится к растворению веществ и может быть использовано для получения продуктивных растворов при гидрометаллургической переработке минерального сырья в химической и других отраслях промышленности. Способ включает орошение вещества растворителем, генерирование электрического тока в системе вещество - растворитель путем размещения электродов в разных точках системы, преимущественно в зоне орошения вещества и в зоне выхода продуктивного раствора, и управление характеристиками тока средствами изменения параметров электрической цепи, подключенной параллельно системе вещество - растворитель. Обеспечивается снижение энергозатрат на процесс перевода в раствор компонентов вещества с получением технического результата в виде увеличения скорости перевода в раствор компонентов вещества и расширения технологических возможностей предложенного способа.

Изобретение относится к растворению вещества и может быть использовано для получения продуктивных растворов при гидрометаллургической переработке минерального сырья в химической и других отраслях промышленности.

Известен способ выщелачивания (перевода в раствор) меди из руд, включающий орошение руды раствором серной кислоты с концентрацией от 0,5 до 50 г/л в количестве от 30 до 60 л/т руды и паузу между орошениями [1]. При просачивании растворителя через руду ионы и другие частицы вещества переходят в растворитель в результате их диффузии под влиянием теплового движения. Этот процесс характеризуется низкой скоростью растворения вещества. Для увеличения скорости растворения вещества необходимо использовать перемешивание, нагревание, увеличение степени измельчения вещества и другие факторы. Эти воздействия требуют значительных энергетических затрат.

Известен способ электрохимического выщелачивания сульфидного медного концентрата, включающий перемешивание концентрата в электролизере с анодным и катодным пространством в присутствии добавки абразивного полупроводникового материала, в качестве которого используют сплошную сульфидную руду или карборунд определенной крупности [2]. Указанный способ позволяет увеличить скорость перевода в раствор компонентов вещества, однако это увеличение сопровождается ростом энергозатрат.

Изобретение решает задачу снижения энергозатрат на процесс перевода в раствор компонентов вещества. Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в увеличении скорости перевода в раствор компонентов вещества и расширении технологических возможностей предлагаемого способа.

Указанный технический результат получают за счет того, что в известном способе перевода в раствор компонентов вещества, включающем орошение вещества растворителем с одновременной подачей в систему вещество - растворитель электрического тока, электрический ток генерируют посредством размещения, по меньшей мере, двух электродов в разных точках системы, преимущественно по одному электроду в зоне орошения вещества и в зоне выхода продуктивного раствора с возможностью управления характеристиками тока средствами изменения параметров электрической цепи, подключенной параллельно системе вещество - растворитель.

Размещение одного электрода, например, в зоне орошения вещества растворителем, а другого - на выходе продуктивного раствора приводит к появлению разности потенциалов на электродах, так как концентрация растворенных компонентов в веществе в зоне орошения минимальная, а в зоне выхода продуктивного раствора - максимальная. Разность потенциалов между электродами обеспечивает циркуляцию тока в замкнутой цепи, причем управление характеристиками тока в системе вещество - растворитель оказывает существенное влияние на скорость растворения того или иного компонента вещества.

Параметры электрической цепи, подключенной параллельно системе вещество - растворитель, изменяют включением в цепь известных средств: резистора с переменным сопротивлением, выключателей, диодов, с помощью которых управляют величиной и направлением циркуляции тока в системе при самопроизвольном изменении знака потенциала на электродах в процессе растворения вещества. Сопротивление резистора можно изменять от минимального значения (~ 0 Ом) до оптимальных величин, которые зависят от технологических свойств растворяемого вещества, определяемых у него предварительными исследованиями. В растворитель добавляют реагенты, повышающие проводимость системы вещество - растворитель, что приводит к повышению скорости растворения вещества за счет реализации в ней дополнительно электрохимического механизма растворения.

Способ осуществляют следующим образом.

В сосуд, например перколятор, загружают вещество, например концентрат Гайской обогатительной фабрики. Один электрод погружают в растворяемое вещество, например, в зоне орошения его растворителем, в качестве которого используют 5%-ный раствор серной кислоты, а второй электрод размещают в зоне выхода продуктивного раствора из сосуда. Свободные концы электродов соединяют параллельно системе вещество - растворитель электрической цепью, имеющей средства изменения электрических характеристик цепи, таких как резистор с переменным сопротивлением, выключатели, диоды. В зону размещения первого электрода подают 5%-ный раствор серной кислоты, который, просачиваясь через толщу вещества, растворяет его. Содержание растворенных компонентов в концентрате около первого электрода, т.е. в зоне орошения, - минимальное, а в зоне второго электрода, т.е. на выходе продуктивного раствора, - максимальное. Таким образом, в системе вещество - растворитель возникает источник электрического тока, который, циркулируя в ней, поддерживает дополнительно электрохимический механизм растворения вещества. Параллельное подключение к системе электрической цепи со средствами изменения ее параметров позволяет менять технологические возможности способа, повышая не только скорость, но и селективность процесса растворения вещества, что приводит к снижению затрат на извлечение из него в раствор компонентов, так как уменьшается время обслуживания этого процесса и потребление электроэнергии на его осуществление.

Конкретные примеры осуществления способа.

Пример 1. Предложенным способом при нулевом сопротивлении параллельной электрической цепи растворяли 5%-ным раствором серной кислоты медный концентрат Гайской обогатительной фабрики в течение 1 часа. Извлечение в продуктивный раствор меди, цинка и железа увеличилось соответственно на 40,0; 31,6 и 54,0% по сравнению с контрольным опытом, в котором использовался один химический механизм растворения.

Пример 2. В условиях, аналогичных примеру 1, но при сопротивлении резистора параллельной электрической цепи около 100 Ом растворяли это же вещество. Извлечение в продуктивный раствор меди и цинка увеличилось на 49,3 и 42,6%, а железа - уменьшилось в 55,2 раза. Пример 2 показывает, что изменением сопротивления цепи можно селективно переводить в раствор различные компоненты растворяемых веществ.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты на процесс растворения веществ и селективно переводить в раствор различные компоненты.

Источники информации 1. Авт. свид. СССР 601397, Е 21 В 43/28; С 22 В 3/00, заявл. 24.07.75, опубл. 05.04.78.

2. Авт. свид. СССР 1491899, С 22 В 15/00; С 25 С 1/12, заявл. 27.07.87, опубл. 07.07.89 (прототип).

Формула изобретения

Способ перевода в раствор компонентов вещества, включающий орошение вещества растворителем с одновременной подачей в систему вещество - растворитель электрического тока, отличающийся тем, что электрический ток генерируют посредством размещения по меньшей мере двух электродов в разных точках системы, преимущественно по одному электроду в зоне орошения вещества и в зоне выхода продуктивного раствора, с возможностью управления характеристиками тока средствами изменения параметров электрической цепи, подключенной параллельно системе вещество - растворитель.