СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ И ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
METHOD FOR PROCESSING INDUSTRIAL WASTES OF METALLURGICAL AND MINING INDUSTRY

Предпогаемое изобретение относится к переработке твердых и жидких техногенных отходов металлургических производств и горно-обогатительных комбинатов, в том числе, из шлаков, шламов хвостохранилищ и др., с целью извлечения полезных компонентов и восстановления экологической обстановки.
Техногенные отходы, являющиеся сырьем для получения цветных, благородных и редких металлов, традиционно перерабатывают способами гравитационного разделения, пирометаллургии, гидрометаллургии, химикометаллургией или их комбинацией, например, хлоридно-сульфатизирующим обжигом и выщелачиванием.
Способы гравитационного разделения не обладают необходимой селективностью разделения и степенью извлечения, а недостатками пирометаллургических способов является высокий расход электроэнергии и вредное воздействие на окружающую среду.
3
Известен способ переработки сырья, содержащего металлы (патент на изобретение РФ 2255127, МПК C22B 11/00, опубл. 27.06.2005), включающий выщелачивание упорного минерального сырья в водном растворе кислоты концентрацией от 1,8 до 50 г/дм и активным кислородом в присутствии ионов трехвалентного железа и извлечение металлов из получаемых продуктов выщелачивания. Выщелачивание осуществляют с гидродинамическим воздействием на раствор, обеспечивающим режим кавитации, с одновременным удалением части раствора, содержащего металлы, и заменой его свежим раствором, а после извлечения металлов из удаляемой части ее повторно используют для выщелачивания.
Недостатком способа по патенту РФ №2255127 является то, что он позволяет извлекать только благородные металлы, а огромный массив отходов остается не использованным и загрязняет окружающую среду. Кроме того, само выщелачивание не обеспечивает необходимую для экологической чистоты степень извлечения металлов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ переработки упорного минерального сырья, содержащего металлы (патент на изобретение РФ №2265058, МПК C22B 3/06, опубл. 27.11.2005), включающий извлечение ценных компонентов из измельченного материала методом кучного выщелачивания с последующей гидрометаллургической переработкой, являющейся сложным технологическим процессом.
Данный способ позволяет уменьшить затраты по перемещению самих отвалов.
Недостатком способа по патенту РФ №2265058 так же, как и способа по патенту РФ №2255127, является его недостаточная экологичность, обусловленная наличием большого количества отходов.
Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в уменьшении экологической нагрузки на окружающую среду при снижении затрат на производство.
Поставленная задача решается тем, что способ переработки техногенных отходов металлургических производств включает, как и прототип, выщелачивание минерального сырья в присутствии окислителя и ионов трехвалентного железа и извлечение металла из полученных продуктов выщелачивания. В отличие от прототипа, перед выщелачиванием в предлагаемом способе осуществляют полиградиентную воздушно-центробежную сепарацию с разделением на содержащую и не содержащую полезные металлы фракции, затем осуществляют магнитную сепарацию фракции, содержащей полезные металлы, с разделением на магнитную и не магнитную фракции. Раздельное выщелачивание магнитной и не магнитной фракций осуществляют путем механоактивации с последующей гидродинамической хемоактивацией. Полученные продукты разделяют на твердую и жидкую фракции. Жидкую фракцию подвергают физико-химической обработке, включающей гидродинамическое, электрофизическое и электрохимическое воздействие. Твердую фракцию подвергают химико-термической обработке. Полупродукт, полученный после химико-термической обработки твердой фракции, возвращают на стадию выщелачивания немагнитной фракции.
Полиградиентная воздушно-центробежная сепарация позволяет экономичным и экологичным способом разделить сухие отходы на месте хранения на содержащую и не содержащую полезные металлы фракции. При этом не содержащая металлов фракция является готовым товарным продуктом (например, строительным материалом), что позволит сразу же проводить рекультивацию отвала, а содержащая металлы фракция - сырьем для последующей переработки.
Магнитная сепарация фракции, содержащей полезные металлы, позволяет осуществить ее разделение на магнитую и немагнитную фракции для последующей эффективной их переработки.
Раздельное выщелачивание магнитной и немагнитной фракций путем механоактивации обеспечивает эффективное извлечение полезных составляющих с учетом особенностей каждой из перерабатываемых фракций.
Последующая раздельная гидродинамическая хемоактивация магнитной и немагнитной фракций обеспечит сокращение времени технологического процесса при повышении его эффективности.
Разделение полученного продукта на твердую и жидкую фракции также приведет к увеличению степени извлечения полезных компонентов за счет использования наиболее эффективных методик для каждой фракции: жидкую фракцию подвергают физико-химической обработке, включающей гидродинамическое, электрофизическое и электрохимическое воздействие, а твердую фракцию - химико-термической обработке.
Полупродукт, полученный после химико-термической обработки твердой фракции, возвращают на стадию выщелачивания немагнитной фракции, что обеспечит извлечение оставшихся полезных компонентов.
Таким образом, предлагаемая совокупность отличительных признаков заявляемого способа позволит уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду при снижении затрат на производство, поскольку полупродукты или отходы одной операции являются готовым товарным продуктом, который можно удалить с места производства работ, или - сырьем для следующей операции переработки.
Пример конкретной реализации предлагаемого способа.
-2
-4
уст.
Производят воздушно-центробежно-магнитную сепарацию лежалых отвалов, в виде шлаков и шламов медного производства, с содержанием меди 0,17-1,7%, цинка 0,18-4,2%, свинца 0,05-0,6%, серебра 3-110 г/т (1.10%), золота 0,8-2 г/т (1.10%), серы 0,2-17%, железа 4,5-15%, оксида алюминия 12-45%, оксида кальция 7-19%, оксида магния 2.3-11%, оксида кремния до 35-45%. В результате получают 1-25% - полиметаллический концентрат (фракция, содержащая полезные металлы) и остальное - отсев (не содержащая полезных металлов фракция). Отсев используют как сырье для производства строительных материалов. Посредством магнитной сепарации разделяют полиметаллический концентрат на магнитную и немагнитную фракции. Затем, в дезинтеграторе (N=76-150 кВт, 1500-3000 об/мин), проводят механоактивацию полиметаллического концентрата и гипохлорита кальция раздельно для магнитной и немагнитной фракции. Далее, в результате комбинированных воздействий: гидродинамического, электрохимического и химического-водного раствора серной кислоты (0,1%) и хлорного железа (1%), проводят выщелачивание в циркуляционном контуре, состоящем из гидродинамического устройства с электрохимическим концентрирующим устройством - ТДАЭ и буферной емкости. Полученный в результате выщелачивания продукт разделяют на твердую и жидкую фракции. Жидкую фракцию пропускают через сорбционный материал, проводя предварительное адсорбционное и конечное электрохимическое концентрирование, что позволяет извлекать серебро и золото до уровня 93,5%-99%. Производят химико-термическую обработку твердой фракции. Для этого твердую фракцию смешивают с восстановителем или окислителем и нагревают до 400-1100°C. Тип реагента и температуру нагрева выбирают в зависимости от состава твердой фракции. Полупродукт, полученный после химико-термической обработки твердой фракции, возвращают на стадию выщелачивания немагнитной фракции.
В результате комбинированного выщелачивания полиметаллического концентрата снижается содержание металлов: цинка до 0,08%, меди до 0,1%, свинца до 0.03%, выход твердой фазы составил 69,6%, извлечение цинка в раствор 97,1%, свинца 95,8%, меди 94,5%.
Выполнение предлагаемого технического решения позволяет перерабатывать отходы, в том числе и бедные, металлургических производств и хвостохранилищ горно-обогатительных комбинатов, полиметаллических минеральных продуктов и руд в твердом, порошкообразном или жидком состоянии, чем достигаются универсальность и комплексность извлечения со степенью извлечения, равной 0,87, а также снижение удельных энергетических затрат в 2-3.5 раза и обеспечивается экологичность технологического процесса.