СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕДИ ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА
METHOD OF EXTRACTING COPPER OUT OF WATER SOLUTION

Предлагаемое изобретение относится к области технологии экстракции цветных металлов из рудных растворов. Как известно, оксимы широко применяются в качестве экстрагентов для извлечения меди из сульфатных растворов [1, 2]. Первоначально использовали кетоксимы, извлекающие медь из водных растворов с рН более 2. Дальнейшие исследования привели к созданию альдоксимов, обладающих способностью извлекать медь из сравнительно кислых растворов с рH 1,5 и ниже [3, 4]. Однако и в том и в другом случае выделяющиеся за счет обменной реакции ионы водорода снижают экстракционную способность и ограничивают возможности данного метода экстракции.
3
3
3
3
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является метод экстракции меди, изложенный в патенте [5]. Водный раствор, содержащий сульфат меди концентрацией 2-5 г/дм, перемешивают с органической фазой, содержащей раствор экстрагента в разбавителе. Экстракцию проводят на 1-3 ступенях, последовательно в противотоке обрабатывая водную фазу. В рафинатном растворе содержание меди не превышает 0,1-0,2 г/дм. Полученную органическую фазу, содержащую медь, промывают слабым раствором серной кислоты и реэкстрагируют медь раствором серной кислоты более высокой концентрации - 150-180 г/дм. Учитывая миллионы тонн получаемой меди, можно представить объем (1000-1500 м/час на среднем медном заводе) сбрасываемых сточных вод, содержащих водорастворимый экстрагент, примеси разбавителя и продуктов деструкции экстрагента. В соответствии с современными экологическими требованиями такие воды необходимо очистить от органических примесей. Затраты на очистку столь велики, что составляют существенную часть себестоимости меди.
+3
+2
3
Авторами заявки поставлена задача сократить в несколько раз объем подвергаемых экстракционной обработке водных растворов, что позволит существенно уменьшит затраты на очистку водных рафинатных растворов от водорастворимой органики. Поставленная цель достигается реализацией следующей последовательности операций. Исходный медьсодержащий раствор обрабатывают восстановителем (например, металлическим железом) для восстановления Fe в Fe. Полученный водный раствор обрабатывают гидроксидом кальция или магния или карбонатом калия или натрия с получением гидроксокарбоната, или карбоната, или гидроксида меди и отделяют жидкую фазу с получением пульпы (например, фугованием). При осаждении гидроксокарбоната, или карбоната, или гидроксида меди поддерживают рН пульпы равным 6,0-7,0. Затем пульпу обрабатывают раствором экстрагента в разбавителе, отделяют обедненную по меди водную фазу, а полученную органическую фазу обрабатывают слабым раствором минеральной кислоты, отделяют водную фазу, содержащую железо, примеси других элементов и частично медь, и направляют ее на обработку свежей органической фазой. Соотношение меди в пульпе и экстрагента (в мол.) поддерживают равной медь:экстрагент = 1:2,0-4,0. В качестве экстрагента применяют кетоксимы, альдоксимы или их смеси с содержанием экстрагента в разбавителе 5-50% (об.). Органическую фазу, содержащую медь, перемешивают со слабым раствором минеральной кислоты (концентрацию минеральной кислоты в водном растворе поддерживают равной 0,05-0,3 моль/дм), полученную водную фазу соединяют с водной фазой после первого контакта и обрабатывают свежей органической фазой, которую направляют в голову процесса на обработку медьсодержащей пульпы. Рекомендованное соотношение (в мол.) медь:экстрагент = 1:2,0-4,0 объясняется стехиометрическими параметрами и необходимостью максимального извлечения меди. При уменьшении соотношения менее 1,8-1,9 в водной фазе остаются осадки карбонатов меди, что нежелательно. Рекомендованные интервалы рН осаждения меди вытекают из физико-химических свойств ионов меди.
Положительный эффект заключается в сокращении в несколько раз объема подвергаемых экстракционной обработке исходных водных растворов. Благодаря этому существенно уменьшаются затраты на очистку водных рафинатных растворов от продуктов деструкции экстрагента и разбавителя.
Пример 1
3
3
3
3
3
3
3
3
Руду месторождения «Удокан» подвергли обработке серной кислотой для извлечения меди. Железо восстановили до двухвалентного состояния. К 100 см полученного сернокислого раствора, содержащего 2,36 г/дм меди, 0,158 г/дм железа, добавили карбонат натрия до достижения рН 6,2. Осветленную часть отделили от сгущенной пульпы. К полученной пульпе (объем пульпы 12 см) добавили при перемешивании 25 мл 15% раствора Lix-984N в разбавителе «Эскайд-110».После расслаивания водную фазу (с рН 7) отделили. Содержание меди в водной фазе 28,8 мг/дм. Полученную органическую фазу обработали 5 см 0,2 моль/дм серной кислоты при перемешивании. После расслаивания в водной фазе обнаружили 1,24 г/дм меди. Такой раствор направляли на первую стадию обработки для доизвлечения меди. Прямое извлечение меди в органическую фазу на стадии экстракции из пульпы - 99,86%. При промывке на стадию доизвлечения возвращают 5,25% меди. Общее извлечение меди превышает 99,8%. Объем водного раствора, содержащего органические примеси, уменьшился в 5,9 раз.
Пример 2
3
3
3
3
3
К 20 см раствора, полученного обработкой серной кислотой руды месторождения «Удокан», но без восстановления железа, добавили карбонат натрия до рН 6,5, отделили сгущенную часть пульпы (5 мл) и интенсивно перемешали с 3 см 15% Lix-984N в разбавителе «Эскайд». В водной фазе обнаружили: меди - 24,9 мг/дм, железа 34,3 мг/дм, рН водной фазы - 4,5. Извлечение меди в органическую фазу - 99,74%, железа - 94,6%. Полученный результат указывает на необходимость предварительного перевода железа в двухвалентное состояние. Органическую фазу промывали 0,1 моль/дм раствором серной кислоты при соотношении фаз Vорг:Vводн=4:1. Объем сбросных вод с органическими примесями уменьшился в 3,3 раза.
Пример 3
3
3
3
3
3
К 30 см раствора, полученного обработкой серной кислотой руды месторождения «Удокан», добавили карбонат натрия до рН 6,9, отделили сгущенную часть пульпы (5 см) и интенсивно перемешали с 5 см 15% Lix-984N в разбавителе «Эскайд». В водной фазе обнаружили 35,5 мг/дм меди, рН водной фазы - 6,3. Извлечение меди в органическую фазу - 99,63%. Органическую фазу промывали 0,1 моль/дм раствором серной кислоты при соотношении фаз Vорг:Vводн=4:1. Объем сбросных вод с органическими примесями уменьшился в 5 раз.
Пример 4
3
3
3
3
К 40 см раствора, полученного обработкой серной кислотой руды месторождения «Удокан», добавили карбонат натрия до рН 7,0, отделили сгущенную часть пульпы (5 мл) и интенсивно перемешали с 6 см15% Lix-964N в разбавителе «Эскайд».В водной фазе образуется осадок серого цвета, рН водной фазы - 6,5, содержание меди - 78,5 мг/дм. Извлечение меди в органическую фазу - 99,17%. Органическую фазу промывали 0,1 моль/дм раствором серной кислоты при соотношении фаз Vорг:Vводн=4:1. Объем сбросных вод с органическими примесями уменьшился в 6,4 раза. Растворы от первой обработки смешивают с раствором от промывки органической фазы, корректируют рН до 2-3 и обрабатывают свежим потоком экстрагента в обычном режиме, возвращая полученную органическую фазу на извлечение меди из пульпы. Положительный эффект заключается в уменьшении объема перерабатываемых продуктов. Для разбавленных рудных растворов объем можно уменьшить в 20-30 раз, соответственно, уменьшается поток органической фазы и объем экстракционной аппаратуры. Кроме того, увеличивается рабочая емкость экстрагента (равновесное значение рН водной фазы равно 3-7, а не 1-2), что, соответственно, увеличивает производительность процесса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Kordosky G.A. «Copper recovery using leach (solvent extraction) eiectrowinning technology. Forty years of innovation, 2,2 million tonnes of copper annually», ISEC-2002, Cape Town, 17-21.03.2002, p.853-862.
2. Jiaoyong Y. «Application of the two types of commercial extractants in China», ISEC-2002, Cape Town, 17-21.03.2002, p.1014-1020.
3. Кордоски Г.А. «Способ экстракции растворителем». Заявка №2005109425, от 06.08 2003, по кл. С22В 3/04.
4. Содерстром М.Д. «Композиция и способ экстракции растворителем металлов с использованием альдоксимов и кетоксимов». Заявка №2005135644, от 04.10.2006, по кл. С22В 3/006.
5. К.В.Киселев «Теоретические и технологические основы гидрометаллургической переработки медных руд Удоканского месторождения». Автр. канд дисс. Новокузнецк, 2005 г., стр.12-14.