Способ получения катодной меди из сульфидно-окисленных медных руд

Изобретение относится к металлургии меди, а именно к способам переработки сульфидно-окисленных медных руд. Техническим результатом является снижение расхода серной кислоты на переработку, повышение извлечения меди из руды, повышение качества товарных продуктов - катодной меди. Способ включает сухое дробление и последующее измельчение руды до крупности не более 1,0-4,0 мм, выщелачивание руды при перемешивании и содержании твердой фазы 50-70% раствором серной кислоты концентрацией от 10,0 до 40 г/дм³. После обезвоживания и промывки кека выщелачивания руды проводят нейтрализацию, измельчение кека до крупности 60-95% класса - 0,074 мм и флотацию медных минералов из кека выщелачивания с получением флотационного концентрата. Выщелачивание флотационного концентрата ведут при перемешивании в водном растворе серной кислоты концентрацией 10-80 г/дм³ при температуре 20-55°С, с использованием озона и в присутствии ионов трехвалентного железа концентрации от 2,0-15,0 г/дм³. Затем проводят обезвоживание и промывку кека выщелачивания концентрата, объединение жидкой фазы выщелачивания руды с промывными водами кека выщелачивания руды и жидкой фазы выщелачивания концентрата с промывными водами кека выщелачивания концентрата, освобождение полученного медьсодержащего объединенного раствора от твердых взвесей и экстракцию меди из объединенного раствора с получением катодной меди. 7 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к металлургии меди, также металлургии других цветных металлов, а именно к способам переработки сульфидно-окисленных медных руд, а также промпродуктов, хвостов и шлаков, содержащих окисленные и сульфидные минералы цветных металлов.

Мировая практика переработки медных руд показывает, что степень их окисленности является главным фактором, влияющим на выбор технологических схем и определяющим технологические и технико-экономические показатели переработки руды. Переработка медных руд ведется либо по чисто гидрометаллургической технологии (процесс выщелачивания), либо по флотационной технологии, либо по комбинированным схемам.

Для переработки сульфидно-окисленных руд разработаны и применяются технологические схемы, различающиеся используемыми методами извлечения металла из руды, методами извлечения металла из растворов выщелачивания, последовательностью методов извлечения, способами разделения твердой и жидкой фаз, организацией потоков фаз и правилами компоновки операций. Совокупность и последовательность методов в технологической схеме определяется в каждом конкретном случае и зависит, в первую очередь, от минеральных форм нахождения меди в руде, содержания меди в руде, состава и природы вмещающих минералов и пород руды.

Известен способ переработки окисленных руд, включающий предварительную сульфидизацию окисленных медных минералов и последующую флотацию с выделением медного концентрата. Сульфидизацию окисленных медных минералов проводят методом сульфоагломерации, полученный агломерат подвергают дроблению, измельчению и флотации с выделением медного концентрата (см. RU 2149709 С1, В03D 1/00, 27.05.2000).

Недостатком способа является сложность переработки окисленных медных руд, приводящая к потере на переделах извлечения меди, получения из окисленной руды продукта не глубокой переработки - концентрата, требующего дальнейшей переработки.

Известен способ выделения меди из медной руды (JP 2905867, С22В 15/00, опубл. 14.06.1999), заключающийся в смешивании сульфидного минерала, в виде порошка со средним размером частиц 50-300 мкм, с хлористоводородной кислотой, концентрацией порядка 4 молей/дм³. Полученную смесь выдерживают в течение 1-6 ч при температуре от 800°С до азеотропной точки хлористоводородной кислоты, предпочтительно 95-100°С. После выдержки к смеси добавляют воду для экстракции соединения меди в воду. Растворимое соединение меди, экстрагированное из руды в воду, разделяют на нерастворимый осадок медной руды и водный раствор, содержащий медь. Для извлечения меди из водного раствора используют экстракцию растворителем или электролиз.

Недостатками способа являются использование агрессивной соляной кислоты, высокие затраты энергии для создание температуры до 100°С, высокий расход соляной кислоты, неэффективное осуществление выщелачивания - выдерживанием, а без перемешивания более сложная реализация экстракции меди из солянокислых растворов.

Наиболее близким по технической сути к заявленному способу является способ переработки медьсодержащих продуктов (RU 2179589, С22В 3/00, опубл. 20.02.2002), включающий дробление и измельчение исходного продукта до крупности фракций, превышающей крупность фракций, необходимую для флотации, выщелачивание, разделение твердой и жидкой фаз продукта выщелачивания с одновременной промывкой твердой фазы частью рафината экстракции и водой, доизмельчение твердой фазы продукта с последующей флотацией, а жидкую фазу продукта подвергают экстракции с выделением рафината и медьсодержащего раствора экстрагента, при этом рафинат неоднократно используют при выщелачивании и промывке.

Недостатками способа являются большой расход серной кислоты, не достаточно высокое качество катодной меди из-за отсутствия операции осветления или фильтрования жидкой фазы перед экстракцией органическим экстрагентом.

В изобретении достигается следующий технический результат: снижение расхода серной кислоты на переработку, повышение извлечения меди из руды, повышение качества товарных продуктов - катодной меди, снижается расход воды на переработку, получение всей товарной продукции в виде катодной меди, повышение глубины переработки руды.

Дополнительным результатом является повышение экологичности получения катодной меди из медных концентратов.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения катодной меди из сульфидно-окисленных медных руд включает сухое дробление и последующее измельчение руды до крупности не более 1,0-4,0 мм, выщелачивание руды при перемешивании раствором серной кислоты концентрацией от 10,0 до 40 г/дм³ при содержании твердой фазы 50-70% в течение 0,5-2,0 часов, а также обезвоживание и промывку кека выщелачивания руды, последующую нейтрализацию и измельчение кека выщелачивания до крупности 60-95% класса - 0,074 мм, флотацию медных минералов из кека выщелачивания с получением флотационного концентрата, выщелачивание флотационного концентрата при перемешивании в водном растворе серной кислоты концентрацией 10-80 г/дм³ при температуре 20-55°С с использованием озона и в присутствии ионов трехвалентного железа концентрацией от 2,0-15,0 г/дм³, последующее обезвоживание и промывку кека выщелачивания концентрата, объединение жидкой фазы выщелачивания руды с промывными водами кека выщелачивания руды и жидкой фазы выщелачивания концентрата с промывными водами кека выщелачивания концентрата, а также освобождение полученного медьсодержащего объединенного раствора от твердых взвесей, экстракцию меди из объединенного раствора с получением катодной меди.

При этом обезвоживание кеков выщелачивания осуществляют фильтрованием.

Кроме того, промывку кеков выщелачивания осуществляют на фильтре одновременно с обезвоживанием.

Также флотацию минералов меди осуществляют при значении рН 8,0-11,0.

Кроме того, объединенный медьсодержащий раствор освобождают от твердых взвесей перед экстракцией осветлением и/или фильтрованием.

Также экстракцию меди проводят методом жидкостной экстракции - электроэкстракции, в этом случае рафинат, образующийся при жидкостной экстракции, используют для выщелачивания руды и концентрата и при промывке кека выщелачивания руды и концентрата.

В сульфидно-окисленных медных рудах присутствуют окисленные минералы меди, например малахит, брошантит, азурит, и сульфидные минералы меди - халькопирит, халькозин, борнит, ковелин, а также пустая порода.

Сухое дробление руды до крупности 1-4 мм снижает расход воды и электроэнергии на рудоподготовку, позволяет экономить серную кислоту для последующего выщелачивания, снижает размеры хвостохранилища.

Крупность руды 1-4 мм достаточна для выщелачивания большей части окисленных минералов, в тоже время большая часть кислотопоглощающих минералов пустой породы не потребляет кислоту. Дробленая руда до крупности 1,0-4 мм после выщелачивания обезвоживается с хорошими кинетическими показателями.

Выщелачивание раствором серной кислоты концентрацией 10-40 г/дм³ позволяет получить высокое извлечение меди из окисленных минералов в течение 0,5-2 часов. Выщелачивание дробленой руды с содержанием твердой фазы 50-70% хорошо перемешивается, позволяет обеспечить самостирание и уменьшить объем аппаратов для реализации процесса. Через 5-10 минут выщелачивания медная руда переходит в технологический сорт сульфидная, т.е. содержание окисленных минералов в руде снижается до менее 30%.

Для обезвоживания шламов и продуктов обогащения минерального сырья (руд, концентратов и т.д.) применяется фильтровальное оборудование, а также центрифуги (фильтрующие и осадительные), обезвоживающие грохоты, дуговые сита и т.д. Продукты с крупностью 1,0-4,0 мм обезвоживаются на фильтрующих центрифугах и ленточных вакуум-фильтрах.

Для дальнейшей переработки продуктов выщелачивания производится обезвоживание кека. Наиболее эффективным способом является обезвоживание фильтрованием, в частности, на ленточных фильтрах.

Для наиболее полного извлечения меди кек выщелачивания промывается водной фазой. Промывка может осуществляться одновременно с обезвоживанием кека выщелачивания, в частности, на фильтрах.

Выделение из кека выщелачивания минералов меди производится флотационным обогащением. Для обеспечения наилучших условий флотационного обогащения производится нейтрализация кека выщелачивания и измельчение до крупности 60-95% класса - 0,074 мм. Флотация медных минералов проводится при значении рН 8,0-10,5 с получением медного концентрата и отвальных хвостов.

Сульфидный медный концентрат является упорным продуктом и обычно перерабатывается пирометаллургически. Стоимость концентрата почти в два раза ниже стоимости меди катодной. Переработка концентрата гидрометаллургическим методом снижает расходы на электроэнергию, транспортировку товарного продукта и повышает его стоимость.

Использование озона для выщелачивания меди из медных концентратов в растворе серной кислоты является эффективным методом и экологически более безвредным. Концентрация кислоты 10-80 г/дм³ обеспечивает реакции взаимодействия озона трехвалентного железа с сульфидными минералами.

Температура 20-55°С и присутствие ионов трехвалентного железа концентрацией от 2,0-15,0 г/дм³ увеличивают скорость процесса окисления озоном.

Раствор жидкой фазы выщелачивания руды, концентрата и промывные воды кека выщелачивания руды и концентрата для извлечения находящейся в них меди объединяются и освобождаются от твердых взвесей, которые ухудшают условия экстракции меди и снижают качество получаемой катодной меди, особенно при использовании процесса жидкостной экстракции органическим экстрагентом. Освобождение от взвесей может производиться наиболее простым способом - осветлением, а также дополнительным фильтрованием.

Из объединенных растворов производится экстракция меди из медьсодержащих растворов с получением катодной меди.

Современньм методом извлечения меди из растворов является метод жидкостной экстракции органическим катионообменным экстрагентом. Использованием этого метода позволяет селективно извлекать и концентрировать медь. После реэкстракции меди из органического экстрагента производится электроэкстракция с получением катодной меди.

Образующийся при экстракции меди из сернокислых растворов рафинат содержит серную кислоту и остаточное количество меди. Для рационального использования жидкой фазы и снижения потерь меди рафинат экстракции используют для выщелачивания руды и концентрата, промывки кека выщелачивания руды и концентрата.

Примеры реализации способа.

Пример 1.

Медная сульфидно-окисленная руда Удоканского месторождения, содержащая 1,56% меди, в которых 55% меди находятся в окисленных минералах, дробилась сухим способом до крупности 3 мм, выщелачивалась в чане с перемешиванием при содержании твердой фазы 60%, концентрации серной кислоты 20 г/дм³. За 1 час выщелачивания в раствор перешло 81% окисленных минералов меди и 16% вторичных сульфидных минералов, выход кека выщелачивания составил 95%. Пульпа выщелачивания обезвоживалась на вакуумном фильтре и промывалась на фильтре сначала одним объемом сернокислого рафината экстракции, затем двумя объемами воды. Кек выщелачивания измельчался в мельнице до крупности 70% класса - 0,074 мм. В мельницу для нейтрализации добавляли кальцинированную соду. Далее во флотационной машине проводили обогащение при рН 9,0-11,0 с использованием флотореагентов - сернистого натрия, Т-80, ксантогената. В результате выделен сульфидный медный концентрат с содержанием меди 30,4% и отвальные хвосты с содержанием меди 0,12%.

Флотационный концентрат выщелачивался при перемешивании в водном растворе серной кислоты концентрацией 60 г/дм³ при температуре 55°С с использованием озона и в присутствии ионов трехвалентного железа концентрацией от 5,5 г/дм³. Извлечение меди из концентрата за 5 часов выщелачивания составило 92%. После выщелачивания твердая фаза отфильтровывалась, промывалась рафинатом экстракции и водой.

Жидкая фаза выщелачивания и промывные воды объединялись и осветлялись. Объединенная жидкая фаза имела концентрацию меди 4,6 г/дм³, значение рН 1,9.

Экстракцию меди из растворов проводили перемешиванием с раствором органического экстрагента Ликс, реэкстракцией в раствор серной кислоты, электроэкстракцией меди из медьсодержащего раствора кислоты с получением катодной меди. Сквозное извлечение меди из руды по способу составило 90,8%.

Пример 2.

Медная руда Чинейского месторождения, содержащая 2,2% меди, в которых 52% меди находятся в окисленных минералах, дробилась сухим способом до крупности 2 мм, выщелачивалась в чане с перемешиванием при содержании твердой фазы 60%, концентрации серной кислоты 40 г/дм³. За 1,5 часа выщелачивания в раствор перешло 87% окисленных минералов меди и 14% вторичных сульфидных минералов. Пульпа выщелачивания обезвоживалась на вакуумном фильтре и промывалась на фильтре сначала одним объемом сернокислого рафината экстракции, затем двумя объемами воды. Кек выщелачивания измельчался в мельнице до крупности 65% класса - 0,074 мм. В мельницу для нейтрализации добавляли известь. Далее во флотационной машине проводили обогащение при рН 8,0-11,0 с использованием флотореагентов - сульфидизатора, вспенивателя и собирателя. В результате получен сульфидный медный концентрат с содержанием меди 30,6% и отвальные хвосты с содержанием меди 0,14%.

Флотационный концентрат выщелачивался при перемешивании в водном растворе серной кислоты концентрацией 10-50 г/дм³ при температуре 20-55°С с использованием озона и в присутствии ионов трехвалентного железа концентрацией от 5,5-15,0 г/дм³.

Жидкая фаза выщелачивания и промывные воды объединялись и осветлялись. Объединенная жидкая фаза имела концентрацию меди 5,4 г/дм³, значение рН 1,8. Экстракцию меди из растворов проводили перемешиванием с раствором органического экстрагента Ликс, реэкстракцией в раствор серной кислоты, электроэкстракцией меди из медьсодержащего раствора кислоты с получением катодной меди. Сквозное извлечение меди из руды в товарные продукты составило 91,5%.

1. Способ получения катодной меди из сульфидно-окисленных медных руд, заключающийся в сухом дроблении и последующем измельчении до крупности не более 1,0-4,0 мм, выщелачивании руды при перемешивании и содержании твердой фазы 50-70%-ным раствором серной кислоты концентрацией от 10,0 до 40 г/дм³, обезвоживании и промывке кека выщелачивания руды, нейтрализации и измельчении кека выщелачивания до крупности 60-95% класса - 0,074 мм, флотации медных минералов из кека выщелачивания с получением флотационного концентрата, выщелачивании флотационного концентрата при перемешивании в водном растворе серной кислоты концентрацией 10-80 г/дм³ при температуре 20-55°С с использованием озона и в присутствии ионов трехвалентного железа концентрации от 2,0-15,0 г/дм³, обезвоживании и промывке кека выщелачивания концентрата, объединении жидкой фазы выщелачивания руды с промывными водами кека выщелачивания руды и жидкой фазы выщелачивания концентрата с промывными водами кека выщелачивания концентрата, освобождении полученного медьсодержащего объединенного раствора от твердых взвесей, экстракции меди из объединенного раствора с получением катодной меди.

2. Способ по п.1, в котором обезвоживание кеков выщелачивания осуществляют фильтрованием.

3. Способ по п.1, в котором промывку кеков выщелачивания осуществляют на фильтре одновременно с обезвоживанием.

4. Способ по п.1, в котором флотацию минералов меди осуществляют при значении рН 8,0-11,0.

5. Способ по п.1, в котором объединенный медьсодержащий раствор освобождают от твердых взвесей перед экстракцией осветлением и/или фильтрованием.

6. Способ по п.1, в котором экстракцию меди проводят методом жидкостная экстракция - электроэкстракция.

7. Способ по п.6, в котором рафинат, образующийся при жидкостной экстракции, используют для выщелачивания руды и концентрата.

8. Способ по п.6, в котором рафинат, образующийся при жидкостной экстракции, используют при промывке кека выщелачивания руды и концентрата.