СПОСОБ И ЛИНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ПО УГОЛЬНО-СОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
METHOD AND LINE OF EXTRACTING NOBLE METALS BY COAL-SORPTION TECHNOLOGY

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов, в частности к извлечению благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп. Способ включает сорбцию, десорбцию и электролиз горячего раствора.
Для извлечения благородных металлов из руд нашли широкое распространение методы, основанные на обработке руд или концентратов цианистыми растворами. Из цианистых растворов благородные металлы извлекают с применением различных технологий, например сорбция на уголь, десорбция и осаждение на цинк или сорбция на уголь, десорбция и электролиз. Основные проблемы при реализации этих технологий - это повышение эффективности всего процесса в целом за счет повышения извлечения металлов или снижения эксплуатационных и капитальных затрат отдельных переделов используемых технологий.
Известен способ, по которому благородные металлы подвергают сорбции на уголь, уголь подвергают элюированию в автоклаве раствором 1-2% гидроксила натрия и 1% цианистого натрия при температуре 383 К (110°C). За 48 часов из угля элюируется 96-97% золота. Элюат, охлажденный до 353 К (80°C), направляют на электролиз.
Общим с заявляемым способом является последовательность операций: сорбции, десорбции и электролиз раствора.
К недостаткам способа относятся: непроизводительные затраты энергии из-за охлаждения раствора, низкая концентрация металла в элюатах, направляемых на электролиз, и значительная продолжительность процесса.
В качестве прототипа выбран способ извлечения золота и серебра с активированного угля (RU №2222620 С2, С22В 11/00). Способ извлечения благородных металлов включает сорбцию, десорбцию и электролиз горячего раствора. При этом после десорбции богатую часть раствора без охлаждения направляют на электролиз, а оставшуюся бедную часть направляют вновь на десорбцию.
Общим с заявляемым способом является последовательность операций: сорбции, десорбции и электролиз горячего раствора.
К недостаткам способа следует отнести дискретный характер работы десорбера, обусловленный необходимостью загрузки и разгрузки аппарата для десорбции и поочередность направления богатой и бедной частей на электролиз или на десорбцию и недостаточную насыщенность металлом отправляемого на электролиз раствора.
Задачей изобретения является снижение энергозатрат и продолжительности всего процесса.
Поставленная задача решается путем достижения технического результата, который заключается в обеспечении непрерывности всего технологического процесса и повышении концентрации благородных металлов, отправляемых на электролиз, ускорение электролиза.
Указанный технический результат достигается тем, что в аппарате для десорбции обеспечивается непрерывное встречное движение твердой и жидкой частей рабочей среды, часть обогащенного элюата после охлаждения направляют на сорбцию в колонну для угля, поступающего в аппарат непрерывной десорбции, а оставшуюся часть без охлаждения направляют на электролиз с последующей подачей на вход аппарата непрерывной десорбции.
Известна линия, взятая в качестве прототипа (RU №2489508 С1), извлечения благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп по угольно-сорбционной технологии. Линия извлечения благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп по угольно-сорбционной технологии включает установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбции металлов из растворов и/или пульп, установку вторичного концентрирования металлов, установку десорбции металлов и установку электролитического выделения металлов. При этом дополнительно линия содержит установку вторичного концентрирования металлов, размещенную перед установкой десорбции металлов. Причем установка вторичного концентрирования металлов трубопроводом транспортировки богатого элюата соединена с выходом по элюату установки десорбции металлов, а система подачи угля соединена со входом по углю установки десорбции металлов. Установка десорбции металлов через установку электролитического выделения металлов соединена с установкой вторичного концентрирования металлов трубопроводом транспортировки бедных элюатов, а трубопроводом транспортировки отработанного угля соединена с установкой сорбции металлов из растворов и/или пульп.
Признаком, совпадающим с признаками заявляемой линии, является состав линии, которая содержит так же установку сорбции металлов из растворов и/или пульп, установку вторичного концентрирования металлов, установку десорбции металлов и установку электролитического выделения металлов.
Недостатками линии является охлаждение элюата, отправляемого на электролиз, что вызывает увеличение времени электролитического осаждения и дополнительные энергозатраты.
Задачей изобретения является снижение энергозатрат и продолжительности всего процесса.
Технический результат заключается в повышении концентрации металла в элюате и ускорении процесса электролиза.
Технический результат достигается тем, что перед автоклавной десорбцией осуществляют дополнительное концентрирование металлов на угле, на всех этапах по ходу технологического процесса уголь непрерывно перемещают путем постоянной загрузки активированного угля в верхнюю часть рабочих камер и вывода его в нижних частях с подводом раствора в нижних частях и с выводом его в верхних частях рабочих камер, а на этапах концентрирования металлов и десорбции в противотоке углю подают жидкую часть рабочей среды элюат, при этом обогащенный в результате десорбции по ценным компонентам элюат разделяют на две части, одну из которых после охлаждения направляют в колонну с углем для вторичного концентрирования металлов, а оставшуюся часть элюата без охлаждения направляют на электролиз металлов, с последующей подачей на вход аппарата непрерывной десорбции.
При этом линия извлечения благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп по угольно-сорбционной технологии, содержащая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбции металлов из растворов и/или пульп, установку вторичного концентрирования металлов, установку десорбции металлов, установку электролитического выделения металлов, теплообменник, трубопроводы возврата охлажденного для сорбции элюата и трубопроводы подачи элюента в аппарат непрерывной десорбции, при этом на участке от трубопровода богатого элюата, отходящего от аппарата непрерывной десорбции до теплообменника охлаждения подачи части элюата в установку вторичного концентрирования металлов, выполнено ответвление подачи богатого элюата в установку электролитического выделения металлов, а в точке ответвления установлен трехходовой клапан для регулирования разделяющегося потока богатого элюата.
Обеспечение постоянного встречного движения твердой и жидкой частей рабочей среды в установке для вторичного концентрирования металлов и в колонне десорбера при постоянной загрузке активированного угля в верхнюю часть рабочих камер и вывод его в нижних частях с подводом раствора в нижних частях и с выводом в верхних частях рабочих камер делает процесс извлечения драгоценных металлов непрерывным и высокопроизводительным.
Наличие постоянного потока, обогащенного элюата из десорбера, позволяет организовать отбор части потока и направление его после охлаждения на сорбцию в колонну для угля, поступающего в аппарат непрерывной десорбции, что повышает количество благородного металла в угле и, как следствие, насыщенность металлом обогащенного элюата, направляемого на электролиз. Электролиз горячего элюата снижает время выделения металла.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию «новизна».
В технике известна линия извлечения благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп по угольно-сорбционной технологии (Патент RU 2041272 С1, МПК 6 С22В 3/24, С22В 11/00, опубликовано: 09.08.1995), также имеющая контур концентрирования металла, включающая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбции металлов из растворов и/или пульп, установку десорбции металлов, установку регенерации угля и установку электролитического выделения металлов, снабженная установкой вторичного концентрирования металлов, размещенной перед установкой электролитического выделения металлов, причем установка вторичного концентрирования металлов трубопроводом транспортировки обезметаленного элюата соединена с установкой сорбции металлов из растворов и/или пульп, а трубопроводом транспортировки угля соединена в замкнутый контур с установкой десорбции металлов, последняя через установки регенерации угля и электролитического выделения металлов соединена с установкой сорбции и вторичного концентрирования металлов трубопроводами транспортировки угля и элюатов соответственно.
Недостатками данной линии является то, что на узел вторичного концентрирования, находящийся перед установкой электролитического осаждения, отправляют отработанные угли после десорбции, бедные элюаты и обеззолоченые растворы после электролиза, тем самым выполняя всего лишь функцию уменьшения остаточного содержания благородных металлов в хвостах, что является причиной малой эффективности линии. Также к недостаткам линии относится низкая степень концентрирования металлов в товарных элюатах, что приводит к энергетическим потерям при электролитическом выделении металлов, связанным с низким выходом по току в электролизных ваннах. В связи с низкой концентрацией благородных металлов в товарных элюатах в обороте находится большой объем растворов, что также снижает производительность линии.
Таким образом, только при обеспечении непрерывного встречного движения твердой и жидкой частей рабочей среды при направлении части обогащенного элюата после охлаждения на сорбцию в колонну для угля, поступающего в аппарат непрерывной десорбции, и при направлении оставшейся части обогащенного элюата без охлаждения на электролиз с последующей подачей на вход аппарата непрерывной десорбции повышает производительность процесса и снижает энергозатраты, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема общего вида заявляемой линии.
На чертеже обозначены:
УСМ - установка сорбции металлов из растворов и/или пульп;
УРУ - установка регенерации угля;
УВКМ - установка вторичного концентрирования металлов;
УДМ - установка десорбции металлов;
УЭВМ - установка электролитического выделения металлов;
АНД - противоточный аппарат непрерывной десорбции;
СК - сорбционная колонна;
ЭК – электродный котел;
ЭР - электролизер;
1 - бункер дозатор;
2 – насос;
3 - теплообменное устройство;
4 – холодильник;
5 - емкость приготовления элюента;
6 – бункер отработанного угля;
7 – трёхходовой клапан.
Заявляемая линия извлечения благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп по угольно-сорбционной технологии включает установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбции металлов из растворов и/или пульп УСМ, установку вторичного концентрирования металлов УВКМ, установку десорбции металлов УДМ, установку электролитического выделения металлов УЭВМ и установку регенерации угля УРУ. При этом установка регенерации угля УРУ размещена после установки десорбции металлов УДМ. При этом установка вторичного концентрирования металлов УВКМ размещена перед установкой десорбции металлов УДМ. Причем установка вторичного концентрирования металлов УВКМ трубопроводом транспортировки богатого элюата соединена с выходом по элюату установки десорбции металлов УДМ, а через бункер-дозатор 1 (систему подачи угля) соединена с входом по углю установки десорбции металлов УДМ, причем установка электролитического выделения металлов УЭВМ трубопроводом транспортировки богатого элюата соединена с выходом АНД по элюату установки десорбции металлов УДМ, а трубопроводом транспортировки бедного элюата соединена с входом нагревательного устройства ЭК по элюенту, установка регенерации угля системой подачи угля соединена через приемник отработанного угля 6 с выходом по углю установки десорбции металлов, а системой выгрузки угля - с системой подачи угля установки сорбции металлов.
Линия извлечения благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп с использованием угольно-сорбционного процесса работает по схеме:
- сорбция благородных металлов из растворов и/или пульп на активированный уголь;
- вторичное концентрирование ценных компонентов из элюата при использовании полного объема угля после первичной сорбции;
- высокотемпературная щелочная десорбция благородных металлов с активных с углей;
- электролиз элюатов с получением катодного осадка.
Установка вторичного концентрирования металлов УВКМ содержит две сорбционные колонны СК и бункер-дозатор 1. Бункер-дозатор 1 предназначен для донасыщения углей из богатых товарных элюатов, используя частично возвращаемые растворы десорбции. Сорбционные колонны СК предназначены для сорбции благородных металлов на активный уголь из обеззолоченных элюатов, прошедших через бункер-дозатор 1 вторичного концентрирования. Сорбционные колонны СК и бункер-дозатор 1 установлены каскадом с перепадом по высоте и связаны между собой трубопроводами противоточной транспортировки угля и элюатов. В бункере-дозаторе 1 в режиме противоточного транспортирования контактирующих фаз происходит начальный этап вторичного концентрирования. Бункер-дозатор 1 также является загрузочной емкостью для аппарата непрерывной десорбции АНД.
Установка вторичного концентрирования металлов УВКМ может содержать одну и более последовательно соединенных колонн СК каскада колонн для вторичного концентрирования золота и серебра, соответственно. Установка вторичного концентрирования металлов УВКМ может быть выполнена в виде двух сорбционных колонн СК, соединенных параллельно, при этом одна из сорбционных колонн находится в работе, а вторая подготавливается для работы. Переключение сорбционных колонн СК осуществляется по мере насыщения угля в одной из колонн.
Установка вторичного концентрирования металла УВКМ трубопроводами транспортировки угля вторичного концентрирования соединена с установкой десорбции металлов УДМ и трубопроводом транспортировки угля сорбции с установкой сорбции металлов из растворов и/или пульп УСМ; трубопроводами транспортировки богатого элюата с установкой десорбции металлов УДМ и трубопроводами транспортировки бедного элюата - с установкой сорбции металлов из растворов и/или пульп УСМ, а через бункер-дозатор 1 (систему подачи угля) соединена с входом по углю установки десорбции металлов УДМ.
Установка десорбции металлов УДМ включает соединенные между собой трубопроводами с запорными устройствами, по крайней мере, один электродный котел ЭК в комплекте с аппаратом непрерывной десорбции АНД, теплообменным устройством 3, холодильником 4, емкостью приготовления элюента 5.
Электродный котел ЭК представляет собой сварной резервуар, работающий под давлением и предназначенный для нагрева раствора гидроксида натрия - элюента до рабочей температуры 175°С.
Теплообменное устройство 3 установки десорбции металлов УДМ представляет собой противоточный теплообменник для нагрева элюента и охлаждения элюата, выполненный, например, в виде смонтированных попарно коаксиально установленных труб, соединенных между собой последовательно с возможностью противоточного движения потоков.
Холодильник 4 установки десорбции металлов УДМ представляет собой противоточный теплообменник для охлаждения элюата, выполненный, например, в виде смонтированных попарно коаксиально установленных труб, соединенных между собой последовательно с возможностью противоточного движения потоков.
Установка десорбции металлов УДМ соединена трубопроводами транспортировки отработанного угля через приемник отработанного угля 6 с установкой регенерации угля УРУ. Через холодильник 4 трубопроводами транспортировки богатых элюатов установка десорбции металлов УДМ соединена с установкой вторичного концентрирования металлов УВКМ. Также трубопроводом транспортировки богатых элюатов установка десорбции металлов УДМ соединена с установкой электролитического выделения металлов УЭВМ.
Установка регенерации угля УРУ соединена трубопроводами транспортировки отработанного угля с установкой сорбции металлов из растворов и/или пульп УСМ.
Установка электролитического выделения металлов УЭВМ выполнена в виде, по крайней мере, одного электролизера ЭР и насоса высокого давления 2, связанных между собой трубопроводом. Установка электролитического выделения металлов УЭВМ трубопроводами транспортировки бедных элюатов через насос 2 соединена с входом по элюенту с электродным котлом ЭК.
Транспортные трубопроводы линии для транспортировки угля, пульпы, растворов содержат аэролифты, насосы и запорные устройства с электроприводом управления.
На линии способ реализуется следующим образом.
В сорбционные колонны СК установки вторичного концентрирования металлов УВКМ поступает уголь с установки сорбции металлов из растворов и/или пульп УСМ, отмытый от илов и щепы, содержащий порядка 1÷5 мг/г золота для дополнительного извлечения ценных компонентов из бедных растворов электролиза. Уголь, прошедший донасыщение в сорбционных колоннах СК, поступает в бункер-дозатор 1, который также является колонной донасыщения угля и одновременно загрузочной емкостью аппарата непрерывной десорбции АНД. В результате уголь насыщается по золоту до максимальной своей емкости в 20-30 мг/г за счет сорбции из богатых элюатов десорбции, т.е. осуществления операции рецикла. Десорбция металлов с угля осуществляется раствором гидроксида натрия.
Щелочной элюент из емкости 5 подается через теплообменный аппарат 3 в электродный котел ЭК. В электродном котле ЭК элюент нагревается до 175°C и под давлением 1 МПа подается в противоточный аппарат непрерывной десорбции АНД.
Насыщенный золотом активированный уголь загружается из бункера-дозатора 1 в верхнюю часть аппарата непрерывной десорбции АНД.
В патрубок, находящийся в нижней части АНД, подается десорбирующий раствор, который под давлением проходит через слой угля в аппарате и элюируя с него металлы осуществляет десорбцию. Часть богатого товарного элюата с концентрацией золота 1200-1400 мг/л из аппарата непрерывной десорбции АНД поступает по трубопроводу через теплообменный аппарат 3, где отдает тепло элюенту, подаваемому в электродный котел ЭК, и в холодильнике 4 охлаждается до температуры 30-50°C. После холодильника 4 элюат подается на установку вторичного концентрирования металлов УВКМ в бункер-дозатор 1. Уголь в бункере-дозаторе 1 дополнительно сорбирует благородные металлы из элюата. Раствор с низким содержанием благородных металлов из перелива бункера дозатора 1 поступает в сорбционные колонны СК установки вторичного концентрирования металлов УВКМ для дальнейшей сорбции благородных металлов. Бедный раствор после сорбционных колонн СК поступает на установку сорбции металлов из растворов и/или пульп УСМ.
Десорбированный уголь с остаточной емкостью золота менее 0.15 мг/г, непрерывно выгружается в бункер отработанного угля 6 и далее по трубопроводу транспортировки отработанного угля возвращается на установку сорбции металлов из растворов и/или пульп УСМ.
Часть богатого товарного элюата с концентрацией золота 1200-1400 мг/л из аппарата непрерывной десорбции АНД через трёхходовой клапан 7 поступает по трубопроводу в установку электролитического выделения металлов УЭВМ непосредственно в электролизер ЭР. Металлы осаждаются на катодных пластинах и в виде порошка осыпаются в нижнюю часть циркуляционной камеры, выполненную в виде бункера. Катодные осадки после сушки направляются на плавку в слиток.
Бедный элюат (раствор электролиза) из электролизера ЭР через насос высокого давления 2 по трубопроводу транспортировки бедных элюатов поступает на вход электродного котла ЭК по элюенту.
Таким образом, предлагаемая линия при промышленном использовании предлагаемого способа обеспечивает возможность повышения концентрации благородных металлов в элюатах, снижения энергетических затрат путем сокращения потерь энергии при утилизации тепла элюатов, отправляемых на дополнительное донасыщение угля в цикле вторичного концентрирования ценными компонентами из частично возвращаемого богатого элюата, а также путем повышения эффективности электролитического выделения металлов за счет проведения процесса при более высоких температурах (175°С).