СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНО-ОКИСЛЕННЫХ МЕДНЫХ РУД С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ МЕДИ И СЕРЕБРА
PROCESSING METHOD OF SULPHIDE-OXIDATED COPPER ORES WITH COPPER AND SILVER EXTRACTION

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, преимущественно к металлургии меди и серебра, а именно к способам извлечения металлов из сульфидно-окисленных медных руд и других минеральных продуктов.
Серебро в качестве примеси встречается почти во всех сульфидных медных рудах. Основным способом переработки сульфидных медных руд является флотационное обогащение с получением сульфидного медного концентрата, в который извлекается основная часть серебра, окисленных медных руд - сернокислотное выщелачивание.
Сульфидные медные концентраты перерабатываются с использованием плавки с получением штейна, далее конвертирования штейна с получением черновой меди, огневого (окислительного) рафинирования черновой меди с получением анодной меди и последующего электролитического рафинирования анодной меди с получением катодной меди и шлама, из которого извлекается серебро и другие металлы. Извлечение меди и серебра из сульфидных медных концентратов не превышает 90%.
Для переработки сульфидно-окисленной медной руды, содержащей как окисленные, так и сульфидные медные минералы, применяется коллективная флотация с выделением одного коллективного концентрата или селективная флотация, при которой получают два концентрата, содержащих преимущественно окисленные и сульфидные минералы, перерабатываемые различными способами.
Известны способы гидрометаллургического извлечения серебра и золота из минеральных продуктов с применением щелочного цианирования (RU №2154118, опубл. 10.08.2000), сернокислотного тиокарбамидного выщелачивания (RU №2237092, опубл. 27.09.2004 г.) или хлорного выщелачивания (RU 2137855, опубл. 20.09.1999) и др.
Достоинством этих способов является применение для переработки гидрометаллургических процессов, относящихся к более экологически безвредным по сравнению с пирометаллургическими процессами, так как не происходит выделения сернистых и других газовых фаз в атмосферу.
Недостатками указанных способов является большая продолжительность выщелачивания для достижения высокого извлечения металлов и использование химически агрессивных реагентов, оказывающих негативное влияние на флору и фауну.
Известен способ выделения элементной серы и сульфидного концентрата из промпродуктов (RU №2358898, опубл. 27.11.2007 г.), включающий коллективную флотацию серы и сульфидов с выделением серосульфидного концентрата, автоклавное выщелачивание коллективного концентрата в присутствии гидрофилизатора сульфидов, селективную серную флотацию с выделением серы и сульфидов в отдельные концентраты.
Недостатками способа являются большие затраты на реализацию способа, в том числе затраты на оборудование и электроэнергию для автоклавного выщелачивания, и недостаточно высокое извлечение находящихся в материале благородных металлов в применяемом реагентом режиме флотации.
Известен способ переработки медьсодержащих продуктов (RU 2179589, С22В 3/00, опублик. 20.02.2002), включающий дробление и измельчение исходного продукта до крупности фракций, превышающей необходимую для флотации, выщелачивание, разделение твердой и жидкой фаз продукта с одновременной промывкой твердой фазы, доизмельчение кека выщелачивания и последующую флотацию, экстракцию меди из раствора выщелачивания с выделением рафината и медьсодержащего раствора экстрагента, использование рафината для выщелачивания исходного продукта и промывки кека.
Достоинствами способа являются повышение технико-экономических характеристик флотационного обогащения в результате сернокислотного выщелачивания, выделение качественного товарного продукта сульфидного медного концентрата.
Недостатками способа являются повышенные затраты на переработку вследствие большого расхода серной кислоты при выщелачивании медной руды, содержащей значительные количества кислотопоглощающих минералов вмещающей породы, значительного объема аппаратов для выщелачивания всей руды, выделения части меди в сульфидный медный концентрат, перерабатывающийся с применением экологически не безопасных пирометаллургических способов при недостаточно высоком извлечении металлов.
Известен способ извлечения благородных и цветных металлов из сульфидных руд и отходов их переработки (SU №1786158, опубл. 02.04.1990 г.), включающий обработку материала раствором, содержащим хлорид натрия и серную кислоту, с извлечением цветных металлов, измельчение и проведение сульфидной флотации с извлечением в пенный продукт серебра и золота.
Способ недостаточно экономичный и экологичный, так как извлечение благородных металлов в концентрат пенной флотации в реагентном режиме сульфидной флотации невысоко, происходит загрязнение хвостов переработки хлором, поступающим с хлорсодержащим реагентом, получаемые товарные продукты из-за содержания хлора более низкого качества и стоимости. Присутствующее в материале золото не извлекается в товарные продукты, так как золото образует с хлором растворимые соединения и теряется с растворами. Экологически безвредный реагент натрий хлор в растворе диссоциирует и при взаимодействии с серной кислотой образует соляную кислоту, которая относится к вредным веществам.
Наиболее близким по технической сути к заявленному способу является способ переработки сульфидно-окисленных медных руд (RU №2337160, опубл. 27.10.2008, бюл. №30), включающий коллективную флотацию сульфидных и окисленных минералов меди из руды, выщелачивание коллективного концентрата раствором серной кислоты с участием озона, пероксида водорода и ионов трехвалентного железа, обезвоживание и промывку кека выщелачивания и экстракции меди из растворов.
Для достижения высокого извлечения меди необходимо проводить выщелачивание коллективного концентрата длительное время, особенно в присутствии в концентрате наиболее упорных сульфидов, таких как халькопирит, при этом в кеке выщелачивания остается полностью серебро. Для извлечения серебра используются методы цианидного или тиокарбамидного выщелачивания, на которые негативно влияет присутствие меди, или плавку, сопровождающиеся большим расходом реагентов, электроэнергии, при этом извлечение серебра и меди недостаточно высокое. Недостатками способа являются повышенные эксплуатационные затраты, потери меди и серебра при извлечении традиционными способами, необходимость применения для извлечения серебра вредных соединений.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в снижении затрат на извлечение меди и серебра из сульфидно-окисленных медных руд при повышении извлечения металлов из руды, в том числе снижение расхода реагентов и электроэнергии, продолжительности переработки и объемов оборудования, по сравнению с прототипом.
Указанный технический результат достигается способом извлечения меди и серебра из сульфидно-окисленных медных руд, включающий коллективную флотацию сульфидных и окисленных минералов меди из измельченной руды с выделением коллективного концентрата, выщелачивание коллективного концентрата при перемешивании водным раствором серной кислоты с участием озона, пероксида водорода и ионов трехвалентного железа, обезвоживание и промывку кека выщелачивания концентрата, экстракцию меди из медьсодержащих растворов, флотационное извлечение серебра и меди из кеков выщелачивания коллективного концентрата с использованием изобутилового дитиофосфата при значении рН 6-8 без применения пенообразователя.
Частный случай использования изобретения характеризуется тем, что для флотационного извлечения серебра и меди из кеков выщелачивания коллективного концентрата используют реагент DSP017, состоящий из изобутилового дитиофосфата и тионокарбамата.
Извлечение сульфидных и окисленных минералов меди в коллективный концентрат производится флотационным обогащением измельченной до флотационной крупности руды, обеспечивающей раскрытие поверхности минералов меди и их флотацию, определяемой экспериментально, и может составлять 60-80% класса минус 0,074 мм.
С целью максимального извлечения меди из руды в концентрат коллективная флотация сульфидных и окисленных минералов меди из руды проводится до выделения отвальных хвостов, так как концентрат направляется на выщелачивание, то не требуется достижения высокого качества (содержания меди) концентрата. При флотации медных минералов серебро из руды вместе с сульфидами меди в основном переходит в концентрат.
При содержании меди в руде единицы процентов объем минерального сырья флотационным обогащением сокращается в десятки раз, при этом большая часть кислотопоглощающей вмещающей породы остается в хвостах флотации, не поступает на последующее выщелачивание, что позволяет снизить расход серной кислоты и размеры аппаратов для выщелачивания по сравнению с выщелачиванием всей руды. Коллективный медный концентрат флотации содержит легко растворимые в серной кислоте окисленные минералы меди и упорные для выщелачивания - сульфидные минералы.
Для извлечения из коллективного концентрата в раствор окисленных и сульфидных минералов меди применяется чановое выщелачивание раствором серной кислоты с участием экологически безвредных кислородсодержащих окислителей, таких как озон и пероксид водорода, и ионов трехвалентного железа, которое обеспечивает извлечение меди в раствор до 87-97%, в зависимости от состава минералов меди и режимов выщелачивания.
3
3
Раствор серной кислоты концентрацией 10-80 г/дм обеспечивает растворение оксидных минералов меди и при участии озона, пероксида водорода и трехвалентного железа - сульфидных минералов меди. Увеличение температуры выщелачивания до 70°С и концентрации ионов трехвалентного железа до 15-25 г/дм позволяет повысить скорость процесса окисления минералов, перемешивание интенсифицирует процесс выщелачивания. Извлечение меди при выщелачивании коллективного медного концентрата раствором серной кислоты зависит от продолжительности выщелачивания. При увеличении продолжительности выщелачивания с целью повышения извлечения меди возрастают расходы реагентов и электроэнергии на перемешивание и поддерживание температурного режима. При выщелачивании коллективного медного концентрата раствором серной кислоты с окислителями часть меди и все серебро остается в твердой фазе - кеке выщелачивания. Применение флотационного извлечения серебра и меди из кеков выщелачивания коллективного концентрата позволяет снизить расход реагентов и электроэнергии на переработку и повысить извлечение металлов, то есть является более экономичным.
Для извлечения меди и серебра используется реагентный режим флотации, позволяющий выделить из кека выщелачивания в концентрат серебро, находящееся после окислительного выщелачивания в оксидной форме, и одновременно оставшиеся сульфиды меди. Наиболее высоких технико-экономических показателей позволяет достичь флотационное извлечение серебра и меди из кеков выщелачивания с использованием изобутилового дитиофосфата при значении рН 6-8 без применения пенообразователя или реагентом DSP017 производства «Orica», состоящего из изобутилового дитиофосфата и тионокарбамата. Схема флотационного обогащения может быть достаточно простой, включающей основную флотацию, одну контрольную и одну перечистную операции флотации, что не требует больших затрат на реализацию. Извлечение серебра и меди из кека выщелачивания концентрата при флотационном обогащении достигает 98-99%, хвосты флотации по содержанию металлов относятся к отвальным.
Для обезвоживания продуктов обогащения минерального сырья и продуктов выщелачивания концентрата применяется фильтровальное оборудование, например ленточные или вакуум-фильтры, а также центрифуги (фильтрующие и осадительные) и т.д.
Для наиболее полного извлечения меди кек выщелачивания промывается водной фазой, промывка может осуществляться одновременно с обезвоживанием кека выщелачивания, в частном случае на фильтрах.
Медьсодержащие растворы выщелачивания концентратов и промывные воды объединяются для экстракции меди. При необходимости медьсодержащие растворы освобождаются от твердых взвесей, так как они 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. Использование метода жидкостной экстракции органическим катионообменным экстрагентом позволяет селективно извлекать и концентрировать медь из раствора выщелачивания. После реэкстракции меди из органического экстрагента производится электроэкстракция с получением катодной меди.
Образующийся при жидкостной экстракции меди из сернокислых растворов рафинат экстракции содержит серную кислоту и остаточное количество меди, который с целью рационального водооборота и снижения потерь меди используют для выщелачивания концентратов, а также промывки кеков выщелачивания концентратов.
Изобретение поясняется примером реализации способа.
Сульфидно-окисленная медная руда Удоканского месторождения, содержащая 7,2 г/т серебра и 1,6% меди, из которых 45% меди находятся в окисленных минералах, дробилась, затем измельчалась до крупности 65% класса минус 0,074 мм.
Измельченная руда флотировалась при Т:Ж=1:3, значении рН 7,5-8,5, с использованием пенообразователя Т-80, собирателя бутилового ксантогената натрия и сульфидизатора сернистого натрия. Извлечение меди в концентрат составило 85,4% при содержании 32,4% меди, извлечение серебра в концентрат 94,5% при содержании 162 г/т серебра.
3
3
3
Концентрат коллективной флотации обезвоживался на пресс-фильтре, промывался водой и выщелачивался в батарее чанов с перемешиванием при Т:Ж=1:5 водным раствором серной кислоты с поддержанием концентрации около 10 г/дм при температуре 40°С, концентрации ионов трехвалентного железа 9,5 г/дм с непрерывной подачей озона концентрацией в газе 100 г/дм и пероксида водорода концентрацией 30%. Извлечение меди из концентрата за 5 часов выщелачивания составило 78,4%, содержание меди в кеке выщелачивания составило 7%, серебро полностью осталось в твердой фазе, содержание его повысилось и составило 216,1 г/т.
Кек выщелачивания коллективного концентрата обезвоживался на пресс-фильтре и промывался сначала рафинатом экстракции и затем промводой.
Жидкая фаза выщелачивания концентрата и промывные воды объединялись, осветлялись сгущением и направлялись на жидкостную экстракцию меди и очистку от ионов железа и электроэкстракцию с получением катодной меди. Извлечение меди в катоды составляет 90,2%.
Промытый кек выщелачивания концентрата флотировался с использованием реагента DSP017 без применения пенообразователя в режиме 5 мин основная флотация (100 г/т реагента), 7 мин контрольная (50 г/т реагента) и 3 мин перечистная флотация с выделением серебряно-медного концентрата, содержащего 798,50 г/т Ag, и 26,00% Сu, и хвостов 4,23 г/т Ag и 0,09% Сu. Частное извлечение серебра в концентрат флотации составило 98,57%, меди 99,10%. Хвосты флотации кека выщелачивания коллективного концентрата по содержанию меди и серебра являются отвальными.