СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДНОГО РАСТВОРА РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ РУДНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
PROCEDURE FOR PREPARING WATER SOLUTION OF REAGENTS FOR LEACHING METALS FROM ORE MINERAL STOCK

Изобретение относится к горнорудной промышленности, а именно к обогащению полезных ископаемых физико-химическими методами, и может быть использовано при глубокой переработке рудного минерального сырья.
Известен электрохимический способ подготовки реагентов для выщелачивания металлов из мышьяковистых сульфидных руд (Ласкорин Б.Н. "Гидрометаллургия золота", М.: Недра, 1980, с.160-164), включающий электролиз раствора NaCl или приготовленной на его основе пульпы. При электролизе раствора хлорида натрия на аноде образуется хлор, который частично остается в виде газовых пузырьков, частично растворяется в кислотной среде. На катоде параллельно протекает процесс восстановления катионов водорода. При этом с процессом выделения пузырьков водорода на катоде происходит также образование гидроокисла в растворе электролита. Кроме того, при электролизе в межэлектродном пространстве образуется гипохлорит натрия NaClO. Молекулярный хлор и гипохлорит натрия, присутствующие в растворе, представляют собой реагенты, активно взаимодействующие с сульфидами и арсенопиритом, поэтому могут быть использованы для выщелачивания металлов, даже таких стойких как золото.
К недостаткам известного способа относятся: низкая интенсивность электролитического синтеза и непродуктивное выделение газообразного хлора.
Известен фотоэлектрохимический способ подготовки реагентов для выщелачивания металлов из упорных руд (Patent 5.942.098, USA, International Class С25В 001/00, С25С 001/20, Method of treatment of water and method and composition for recovery of presious metal / Sekissov Artuor; Paronyan Aromais, Kouzin Vladimir, Lalabekyan Natella. Filed 12.04.96). Синтез реагентов осуществляют электрохимическим методом обработки исходного раствора в мембранном электролизере и выделяющихся при электролизе газов и воды фотохимическим методом.
К недостаткам указанного способа следует отнести невысокий выход активных комплексов, обусловленный малой вероятностью сцепления пузырьков водорода и кислорода и/или галогена при облучении ультрафиолетовым светом, поэтому соответствующие реагенты для выщелачивания металлов из руд, которыми являются активные соединения кислорода и водорода (перекись, гидроксил-радикал и т.д.), хлора и водорода (хлористый водород), хлора, кислорода и водорода (хлорноватистая кислота) синтезируются в малых концентрациях.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности синтеза выщелачивающих реагентов за счет увеличения выхода активных комплексов, содержащих водород и кислород и/или галоген (перекись, гидроксил-радикал, хлористый водород, хлорноватистая кислота).
Результат достигается тем, что в способе приготовления водного раствора реагентов для выщелачивания металлов из рудного минерального сырья, включающем электрохимическую обработку водного раствора первичных, активно диссоциирующих реагентов, содержащих кислород и/или галоген, в мембранном электролизере с образованием газо-водной смеси, перед электрохимической обработкой в водный раствор вводят минеральные кислоты или гидроксид щелочных или щелочноземельных металлов и кислород воздуха, а после электрохимической обработки газо-водную смесь, формируемую в растворе или пульпе, подвергают ультразвуковой обработке.
Сущность изобретения в том, что газо-водную смесь или насыщенную электролитическими газами и вторичными реагентами пульпу, формируемую в электрохимическом реакторе, выводят из зоны электрообработки и подвергают ультразвуковой обработке, чем обеспечивают кавитационное схлопывание пузырьков электролитических газов, интенсивные химические реакции между ними и бародиффузию продуктов реакций в раствор или водную фазу пульп. В последнем случае обеспечивается также инъектирование реагентов в микротрещинные и пленочные воды минеральных частиц, интенсификация диффузионных процессов в двойном электрическом слое, а следовательно, интенсификация выщелачивания.
Способ реализуют следующим образом. Предварительно готовят раствор реагентов, содержащих кислород (например, гидроксид натрия) и/или галоген (например, хлорид натрия) и ведут его электролиз. При этом в прианодном пространстве электролизера на анодах образуются пузырьки кислорода и/или хлора, а в прикатодном - водорода в результате электролитического разложения воды. Для повышения выхода электролизных газов и пероксида водорода в предварительно подготовленный водный раствор вводят минеральные кислоты или гидроксид щелочных или щелочноземельных металлов или серную кислоту и кислород воздуха и/или хлориды щелочных металлов. После насыщения раствора или пульпы электролизными газами осуществляют их вывод из зоны электрообработки, например, формированием в верхней части электролитической ячейки непроницаемого экрана из химически стойкого материала, что изменяет вертикальное перемещение смеси на горизонтальное.
Обработка смеси или пульпы ультразвуковым воздействием приводит к образованию в этих пузырьках моноатомарной и трехатомарной (озона) форм активного кислорода, а при смешении (коалесценции) пузырьков водорода и кислорода - перекиси водорода. Кроме того, при разрядке гидроксил-ионов на аноде и при взаимодействии атомарного кислорода с водой образуются гидроксил-радикалы. При наличии анионов галогенов в растворе, они, разряжаясь на аноде, образуют пузырьки соответствующих газов в молекулярной форме. Обработка их упругими волнами, порождаемыми источником ультразвука, переводит их частично в активную атомарную форму. За счет подъема пузырьков кислорода и/или галогена (например, хлора) и водорода в верхней части электролизера накапливается газо-водная смесь «кислород-вода-водород» и/или «галоген-вода-водород».
Полученные суспензии выводят из зоны электрообработки и обрабатывают ультразвуковым воздействием. В областях коалесценции (слияния) пузырьков происходит диффузионный обмен газов и в момент схлопывания пузырьков под действием ультразвуковых упругих волн начинаются интенсивные химические реакции между кислородом и водородом, кислородом и галогеном (хлором), галогеном и водородом, протекающие по цепному механизму. Продукты реакций (гидроксил-радикал, перекись водорода, гипохлорит-радикал, хлористый водород) продуцируют при диффузии в водную фазу и при последующем гидролизе активные ион-радикальные комплексы. Высокая концентрация пузырьков газов в отделенных эмульсиях и их продолжительная экспозиция в зоне ультразвукового воздействия обеспечивают достаточно интенсивный выход активных продуктов реакций.
Пример конкретного выполнения способа.
Способ был применен на хвостах обогащения Балейского хвостохранилища с содержанием золота 1.3-1.7 г/т. Золото заключено преимущественно в частицах кварца и халцедона в форме микронных включений, наноразмерных кластеров и отдельных атомов. Для обеспечения доступа выщелачивающего раствора к внутрикристаллическим включениям золота необходимо, с одной стороны, сформировать в минералах-носителях сети микротрещин и пор, и с другой - агрегировать (укрупнить) включения дисперсного (рассеянного) золота.
Для обработки хвостов готовили раствор хлорида натрия и вели его электролиз. При этом в прианодном пространстве электролизера на анодах образовались пузырьки хлора, а в прикатодном - водорода. В межэлектродном пространстве образован гипохлорит натрия. Полученный раствор смешивали с хвостами в соотношении 1.1:1 и продолжали электролиз. При этом в пленочной фазе накапливаются ионы гипохлорита. После насыщения пульпы электролизными газами (хлором и водородом) осуществляли их вывод из зоны электрообработки и направляли ее с помощью аэролифта в камеру ультразвуковой (кавитационной) обработки.
Обработка пульпы ультразвуковым воздействием привела к коалесценции и схлопыванию пузырьков водорода и хлора. При этом за счет интенсифицирующего действия сопутствующего ультрафиолетового излучения (сонмолюминесценция) происходило образование соляной кислоты, которая, реагируя с гипохлоритом натрия, продуцировала хлорноватую кислоту. Последняя является сильным окислителем золота, и, проникая в образующиеся при схлопывании микропузырьков микротрещины в минералах-носителях, совместно с хлорид-ионами, обеспечивала его интенсивное выщелачивание, достигающее не менее 90%.