СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНЫХ ОГАРКОВ
PROCEDURE FOR SULPHUR WASTES DEEP PROCESSING

Изобретение относится к области гидрометаллургической переработки цветных и благородных металлов, а именно к способам глубокой переработки промышленных отходов выщелачиванием, и в частности к использованию биотехнологических методов извлечения полезных компонентов из пиритных огарков сернокислотного производства, и может быть использовано при выщелачивании в режимах кучном, перколяционном, под заливом либо смачивания в тонком слое.
Пиритные огарки содержат цветные (Cu, Zn, Pb), благородные (Ag, Au), черные металлы (Fe) и другие компоненты, которые могут стать дополнительным источником товарной продукции и пополнить ресурсную базу страны. Кроме того, они оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду, заключающееся в отчуждении огромных земельных площадей под отвалы, которые являются источником дренажа подотвальных вод высокой кислотности, содержащих практически весь спектр присутствующих в огарках элементов, а также источником повышенного пылеобразования.
Известен способ переработки пиритных огарков с низкосортными медистыми глинами, в котором используется магнитный концентрат медистого клинкера в соотношении клинкер : пиритные огарки : медистые глины = 2,5:1,5:1. Технология позволяет извлечь на 85-90% в конечные продукты медь, цинк, золото, серебро. Образующиеся вторичные твердые отходы с 48-52% Fe могут использоваться в производстве железорудного агломерата [Дементьев И.В., Лапин Э.С. Уральская государственная горно-геологическая академия - участник программы «Переработка техногенных образований Свердловской области» // Изв. вузов. Горный журнал. - 1997. - №11-12. - С.11-20].
Недостатки способа заключаются в том, что для его осуществления требуется введение в процесс магнитного концентрата медистого клинкера и глин, что приводит к необходимости транспортировки глин и продукта переработки клинкера к месту выщелачивания с места добычи и металлургического завода, сооружения смесительных емкостей и распределительных систем. Кроме того, введение в процесс медьсодержащего продукта из медистого клинкера повышает содержание меди в исходном продукте выщелачивания, усложняя дальнейший процесс извлечения золота, и, следовательно, ведет к повышению технологических и эксплуатационных затрат на переработку пиритных огарков.
Известен способ четырехступенчатого химического выщелачивания цветных металлов из пиритных огарков с последовательным применением выщелачивания раствором серной кислоты с добавлением железного скрапа, подачей содового раствора для нейтрализации при повышенной температуре, прокаливания осадка и выщелачивания прокаленного осадка солянокислым раствором тиокарбамида [RU 1669193, МПК С22В 3/44].
Недостатками способа являются техническая и технологическая сложность процесса, обусловленная необходимостью: введения железного скрапа для цементации меди, что увеличивает концентрацию железа в растворах, перевода кислой среды (рН 1,8-2) после выделения меди в щелочную (рН 6) за счет подачи соды при повышенной температуре (60°С); включения в схему энергоемкой операции прокаливания образующегося осадка; вторичного повышения рН среды (до 7,8); проведения выщелачивания благородных металлов солянокислым раствором тиокарбамида, что требует повышенных расходов реагентов для создания кислой среды.
Известен способ кучного выщелачивания цветных и благородных металлов, преимущественно меди и золота, подотвальными водами, образующимися под действием атмосферных осадков в процессе выстаивания кучи и подкисляемыми серной кислотой для выщелачивания меди, с последующим тиокарбамидным выщелачиванием золота [RU №2342446 МПК С22В 11/00, С22В 15/00].
Недостатками способа являются значительное увеличение длительности процесса за счет необходимости получения кислых подотвальных вод под действием атмосферного воздуха, сооружения системы сбора и перекачки подотвальных вод, практически ограниченная номенклатура извлекаемых металлов (медь и золото).
Целями настоящего изобретения являются глубокая переработка промышленных отходов с максимально полным доизвлечением ценных составляющих, снижение затрат на утилизацию отходов, минимизация отрицательного воздействия складированных отходов и снижение экологической нагрузки на окружающую среду.
Задачи, на решение которых направлено предлагаемое решение, - повышение глубины переработки отходов горно-химического производства, отвечающее высоким экологическим требованиям и повышению эффективности использования минерального сырья с получением дополнительной продукции.
Техническим результатом является глубокая переработка пиритных огарков с максимально полным доизвлечением ценных составляющих.
Согласно способу глубокой переработки пиритных огарков поставленные цели достигаются тем, что материал пиритных огарков, образующихся в процессе промышленного получения серной кислоты и содержащих благородные металлы, оксиды железа, медь, цинк и другие компоненты, в том числе вредные примеси мышьяка и сурьмы, направляется на микробиологическое выщелачивание с бактериальным комплексом, состоящим из нескольких видов ацидофильных тионовых бактерий, создающих слабокислую среду и активно окисляющих пирит и выщелачивающих медь и цинк.
2+
3+
Выщелачивание ведется с культивированием микроорганизмов в растворе и их накоплением в режимах чановом (Т:Ж=1:5), перколяционном (Т:Ж=15:1), под заливом (Т:Ж=1:1) либо смачиванием в тонком слое. В процессе участвуют бактерии только в активной фазе роста при следующих показателях: рН - 1,8-2,1, Eh - 650-690 мВ, концентрация Fe - 1,5-3 г/л, Fe - 15-18 г/л. Скорость окисления железа бактериальным комплексом в оптимальных условиях составляет 24-26 г/л в сутки. Длительность биовыщелачивания - 60 суток.
В процессе выщелачивания снижаются крупность исходного материала и содержание натрия, магния, марганца, кремния, мышьяка, сурьмы, меди и цинка в кеке выщелачивания, извлечение золота увеличивается на 35-40%, серебра - на 70%, бактериальные растворы насыщаются железом, концентрация которого не меняется после извлечения из них цветных металлов. Последующее сернокислотное выщелачивание приводит к снижению концентрации меди в огарках до 0,05%, цинка - до 0,2%.
Предлагаемый способ позволяет осуществлять глубокую утилизацию пиритных огарков сернокислотного производства с переводом в жидкую фазу железа, меди, цинка, мышьяка, свинца, сурьмы, которая может быть направлена на извлечение металлов и получение дополнительной товарной продукции.
Не содержащие цинк, медь, мышьяк и сурьму пиритные огарки после бактериального выщелачивания и промытые 0,1N раствором соляной кислоты могут идти на извлечение вскрытого золота с последующим возвращением в металлургический передел.
Реализация технологии не требует больших производственных площадей, энергоэкономична, малозатратна, ресурсосберегающая, экологически безопасна. Проведение выщелачивания в тонком слое (40-50 см) способствует лучшему проникновению атмосферного воздуха, не требует специальных мероприятий по аэрации, упрощает операцию рыхления, что ускоряет рост бактерий и интенсифицирует процесс выщелачивания.
Внедрение предлагаемой бактериальной технологии утилизации пиритных огарков будет способствовать: глубокой переработке пиритных огарков с получением высококачественных прозрачных минеральных железооксидных пигментов и сырья, пригодного для металлургического передела, доизвлечением цветных металлов и повышением извлечения благородных металлов при использовании экологически безопасного биотехнологического процесса; снижению техногенной нагрузки на окружающую среду за счет вовлечения в переработку лежалых и текущего производства пиритных огарков и исключения их негативного воздействия на окружающую среду.
Пример
Пиритные огарки, содержащие 64,25-71% оксидов железа, 0,25-0,28% меди, 1,2-1,3% цинка, 0,19% мышьяка, 0,1% сурьмы, 1,4-1,6 г/т золота, марганец, никель и др. и имеющие исходную крупность минус 0,1 мм, подвергаются биовыщелачиванию в вариантах чановом при Т:Ж=1,5, перколяционном при Т:Ж=15:1, под заливом при Т:Ж=1:1 или смачивания в тонком слое толщиной 40-50 см в течение 60 суток с использованием созданного бактериального комплекса 12-РБ, состоящего из четырех видов ацидофильных тионовых бактерий. В процессе участвуют бактерии в активной фазе роста. В ходе процесса снижается рН раствора до 1,5-1,6, повышается Eh до 730-789 мВ, концентрация железа увеличивается до 34-38 г/л при скорости окисления железа 24-26 г/л в сутки, концентрация меди повышается до 190-260 мг/л, цинка - до 410-620 мг/л. Крупность биокека понижается до менее 0,044 мм. По сравнению с технологией химического выщелачивания в бактериальном растворе на 1-2 порядка повышается концентрация марганца, никеля, цинка. Извлечение золота составляет 63-87%, что вдвое и больше превышает этот показатель по сравнению с химическим вариантом извлечения золота; извлечение серебра повышается на 70% (с 20 до 90%). В биокеке содержание меди снижается в 5,5 раз (с 0,28 до 0,05%), цинка - в 6 раз (с 1,3 до 0,20%), мышьяка и сурьмы - 10-20 раз. Происходит интенсификация извлечения цветных и благородных металлов, в раствор переводятся практически все элементы, усложняющие дальнейший процесс извлечения благородных металлов и металлургический передел высокожелезистого остатка после извлечения благородных металлов.