BG66388B1 - Метод и устройство за третиране на металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали - Google Patents

Abstract

Методът и устройството осигуряват ефективно концентриране на ценните компоненти в по-малък обем материал, което е свързано с по-малки разходи за последващото третиране. Методът включва едновременно обработване с разтвори на подходящи излужващи химични реагенти и електрохимично третиране с прав ток съгласно изобретението финозърнест материал от металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали се смесва с разтвори на химичните реагенти при съотношение твърда фаза - разтвор на излужващ реагент в границите 1:0,5 - 1:5, получената смес се хомогенизира и се подлага на електрохимично третиране с прав ток чрез разположени в сместа 2 до 5 двойки електроди анод-катод при плътност на тока в границите 0,2 - 30 mA/cm2, напрежение в границите 0,2 - 4,0 V/cm и продължителност на процеса от 8 до 240 h, след което набогатеният на ценни компоненти материал, разположен в прикатодното и/или прианодното пространство се отделя и се преработва по известни методи. Устройството се състои от съд (1) с правоъгълно сечение, в който са разположени от 2 до 5 двойки електроди анод (5) - катод (4), закрепени в горната си част към хоризонтално разположен вал (6), чрез който електродите са с възможност за регулиране на междуелектродното разстояние. На дъното на съда (1), непосредствено до всеки от електродите, са оформени отвори, снабдени с подвижни прегради (7), за изземване набогатения на ценни компоненти материал от прикатодното и прианодното пространство.

Description

(54) МЕТОД И УСТРОЙСТВО ЗА ТРЕТИРАНЕ НА МЕТАЛУРГИЧНИ И ФЛОТАЦИОННИ ОТПАДЪЦИ И БЕДНИ РУДИ НА ЦВЕТНИ МЕТАЛИ

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод и устройство за третиране на металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали, както и некондиционни флотационни концентрати, с цел концентриране на ценните компоненти, насочено към улесняване на по-нататъшното им преработване.

Предшестващо състояние на техниката

Пълното извличане на ценни метали от бедни руди чрез класическите методи на обогатяване се реализира все по-трудно в практиката, а прилагането на тези методи за третиране на металургични отпадъци често не води до положителни резултати. Предварителното концентриране на ценните метали улеснява по-нататъшното им извличане.

US 4206024 разкрива метод и апарат за електрохимично (с прилагане на променлив ток) подпомогнато извличане на уран от земните недра и от отпадъчни насипи.

US 4980134 разкрива метод за електрохимично (с прилагане на променлив ток) подпомогнато излужване на благородни метали от РУДИ.

WO/2005/040435 разкрива метод за електрохимично извличане (с прилагане на прав ток) на благородни метали, включително от платиновата група, от руда в разтвор, съдържащ Н₂О₂ и източник на аниони (Cl, SO42-, ОН-, NO3-).

Известно е предложение за излужване на мед от медни концентрати, подпомогнато от електрохимично формиране нахипохлоритни йони. [Vania Mori, Luis G. S, Sobral, Marco A. S. Aguiar Copper Extraction By Electroleaching Of Metallic Sulphides Flotation Concentrates, IV International Copper Hydrometallurgy Workshop - HydroCopper 2007, May 16-18, 2007, Vina del Mar, Chile].

Чантурия и съавтори предлагат очистване на магнетитов концентрат чрез селективно излужване на сяросъдържащи минерали (пирит и пиротин) с разтвори, съдържащи електролизно получени С103- и СЮ-йони. [V. A. Chanturia, V. G. Minenko, and A. I. Kaplin, Mineral Dressing Process For Electrochemical Sulfur Leaching From Magnetite Concentrates Journal of Mining Science, Vol. 46, No. 5, 2010].

Посочените US патенти предлагат използването на променлив ток и са насочени към специфичен метал (урана) или извличат метала в разтвор, като в метода, разкрит в патент WO/ 2005/040435 се работи с Н₂О₂, което не е икономически и от гледна точка на опазването на околната среда приложимо за извличането на ценни неблагородни елементи от бедни руди и отпадъци. Методът, предложен от Mori и съавтори, както и на Чантурия и съавтори, изисква работа изключително в течна среда, което е свързано с по-строги мерки за безопасност. Предложеният от Чантурия метод е за очистване на получен вече концентрат, а не за извличане на ценни компоненти.

RU 2 322 580 С1 разкрива метод за комплексно обогатяване и доизвличане на метали от отпадъци, шламове или бедни руди на цветни метали, при който върху водонепропусклива основа се формира слой от материала и в него се оформя най-малко един вертикално разположен нагнетателен сондаж за подаване на химични реагенти, най-малко един сондаж за поставяне на въглероден анод, сенериращ кислород, както и сондажи за монтиране най-малко на три цементационни двойки въглероден анод-алуминиев катод, като двете цементационни двойки се поставят в слоя от материала, а третата двойка в оформен в слоя дренажен кладенец. В качеството на химични реагенти се използва воден разтвор на сярна киселина или смес от сярна киселина и ферисулфат, предимно с концентрация 0,15М H,SO₄+0,15M Fe,(SO₄)₃. При този известен метод окислителният процес се провежда комплексно - чрез въвеждане на реагенти в материала, който се третира, и чрез електрохимична обработка чрез генериране на кислород на въглеродните аноди. В резултат на хроматографско преместване на металите под формата на *

сулфати по посоката на филтрация, те се концентрират на подвижни геохимични утаечни (под формата на сулфиди) и адсорбционно-съутаечни (върху формирания Fell! - хидроксид) бариери. Частично улавяне на движещите се ме

66388 Bl тални йони, а така също и частичен мониторинг на подвижните геохимични бариери, се осъществява чрез цементационните двойки. Частично улавяне на движещите се метални йони се осъществява и чрез основния катод в дренажния кладенец.

При този известен метод контактът на материала с разтвора на химичните реагенти, подаван през нагнетателния сондаж, се осъществява чрез филтрация на разтвора през слоя по посока на дренажния кладенец. В резултат има участъци, в които материалът не влиза в контакт с химичните реагенти, което води до по-ниска ефективност на процеса. Освен това подвижността на геохимичните бариери, където се концентрират ценните компоненти, затруднява изтребването на набогатения материал. Адсорбцията и съутаяването върху FellI - хидроксилната бариера означава, че са възможни проблеми при евентуална последваща флотация на изгребания материал, свързани с депресията на ценните метали, поради хидрофилността на железните хидроксиди.

В BG 65757 е описано устройство за електрохимично въздействие на флотационен пулп, което се състои от флотационна клетка или агитационен съд с правоъгълно сечение, в който са разположени от 1 до 9 двойки електроди анод катод, закрепени към стените на клетката, респективно агитационния съд. Използването на това известно устройство за концентриране на ценните компоненти, съдържащи се в металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали, не осигурява възможност за регулиране на междуелектродното разстояние в зависимост от вида на обработвания материал и химичните реагенти. Освен това изземването на набогатения на ценни компоненти материал от прикатодното и/или прианодното пространство на съда е затруднено.

Техническа същност на изобретението

Проблемът, който се решава с изобретението, е свързан с повишаване на ефективността на концентриране на ценните компоненти, съдържащи се в металургични и флотационни отпадъци, бедни руди на цветни метали и некондиционни флотационни концентрати.

Методът за третиране на металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали включва едновременно обработване с разтвори на подходящи излужващи химични реагенти и електрохимично третиране с прав ток. Съгласно изобретението финозърнест материал от металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали се смесва с разтвори на химичните реагенти при съотношение твърда фаза - разтвор на излужващ реагент в границите 1:0,5 - 1:5, получената смес се хомогенизира и се подлага на електрохимично третиране с прав ток чрез разположени в сместа 2 до 5 двойки електроди анод-катод при плътност на тока в границите 0,2 - 30 mA/cm², напрежение в границите 0,2 - 4,0 V/cm и продължителност на процеса от 8 до 240 h, след което набогатеният на ценни компоненти материал, разположен в прикатодното и/ или прианодното пространство се отделя и се преработва по известни методи.

Финозърнестият материал е с размер на частиците от 0,1 до 0,076 mm.

В зависимост от материала, подлежащ на третиране, излужващите химични реагенти се избират от групата, включваща: 5-20 % H₂SO₄ или 5-15 % НС1 или 5-15 % HNO₃ или 5-15 % МН₄ОН или 5-15 % NaCl или 15-30 % NH₄C1, използвани самостоятелно или в комбинация помежду си.

Към разтвора от химични реагенти може да се добави окисляващ реагент, съдържащ Fe³⁺, като напр. FeCI₃.

Устройството за осъществяване на метода съгласно изобретението се състои от съд с правоъгълно сечение, в който са разположени двойки електроди анод - катод; съгласно изобретението двойките електроди са от 2 до 5 и са закрепени в горната си част към хоризонтално разположен вал, чрез който електродите са с възможност за регулиране на междуелектродното разстояние. На дъното на съда, непосредствено до всеки от електродите, са оформени отвори, снабдени с подвижни прегради, за изземване на набогатения на ценни компоненти материал от прикатодното и прианодното пространство.

Предпочита се вариант, при който катодите са изготвени от легирана стомана, анодите от въглерод или платиниран титан.

Предимствата.на метода и устройството съгласно изобретението се изразяват в следното.

Предварителното смесване и хомогенизиране на обработвания материал с разтворите на

66388 Bl химичните реагенти осигурява по-добър контакт между твърдата фаза и излужващите реагенти в целия обем на материала, което води до по-висока ефективност на процеса, изразяващ се в повисока степен на концентриране на ценните компоненти в приелектродните пространства. Създава се възможност за излужване или ускоряване на процеса на излужване на ценни компоненти от металургични и флотационни отпадъци, некондиционни флотационни концентрати и бедни руди на цветни метали, в сравнение с третирането с подобни реагенти, при което не се прилага външно напрежение. Постига се концентриране на ценните компоненти в по-малък обем материал, което е свързано с по-малки разходи за последващото третиране, водещо до извличане на ценните метали. При прилагане на подходящо подбрани реагенти - възможност за инхибиране на излужването и концентрирането на някои метали, при ускоряване на излужването и концентрирането на други - като резултат - улесняване на последващото сепариране на металите. Използването на система от електроди води до постигане на по-висока ефективност на концентриране при по-ниска консумация на енергия и пократко време на третиране. Устройството съгласно изобретението осигурява възможност за регулиране на междуелектродното разстояние в зависимост от вида на обработвания материал и химичните реагенти. Изземването на набогатения на ценни компоненти материал се улеснява от оформените на дъното на съда отвори.

Пояснение на приложената фигура

Фигура 1 представлява схематично изображение на устройство за третиране на металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали съгласно изобретението.

Примери за изпълнение на изобретението

На фиг. 1 е представено схематично изображение на устройството за осъществяване на метода съгласно изобретението, което се състои от съд 1 с правоъгълно сечение, в който е разположен комплект от четири двойки електроди, анод от графит - катод от легирана стомана. На двете противоположни вертикални стени на съда 1 са закрепени неподвижни електроди - катод 2 и анод 3, а в обема на съда са разположени редуващи се подвижни катоди 4 и подвижни аноди 5 при съотношение на площите 1:1, при това електродите са свързани със стабилизиран токоизправител за подаване*на външно напрежение. Всички електроди са закрепени в горната си част към хоризонтално разположен вал 6, чрез който електродите са с възможност за регулиране на междуелектродното разстояние. При работа в горната граница на съотношението твърда фаза - излужващ реагент електродите служат и като разделителни прегради между отделните електрохимични клетки.

Устройството е снабдено с токоизправител (непоказан на фигурата) за подаване на външно напрежение. На дъното на съда 1, непосредствено до всеки от електродите, са оформени отвори, снабдени с подвижни прегради 7, за изземване на набогатения на ценни компоненти материал от п^икатодното и прианодното пространство.

Методът съгласно изобретението се пояснява със следните конкретни примери, които не го ограничават.

Пример 1. В съда 1 се хомогенизират 375 g отпадък - металургична шлака (фино смляна фракция - 0.104 mm, съдържаща 0.70 % Zn, 0.30 % Pb, 1.70 % Си и 24.5 % Fe) и 750 ml 10 % H₂SO₄ при стайна температура (съотношение твърда фаза - разтвор 2:1). В съда 1 се поставя системата от електроди и се подава външно напрежение от токоизправител, като се осигурява плътност на тока 20 mA/cm². Третирането продължава 48 h. В резултат материалът от прикатодното пространство се набогатява на Си 10.20 % и Zn - 3.5 °/о. Подаденото външно напрежение улеснява разтварянето на минералите и другите металсъдържащи съединения и/или излужването на ценните компоненти от третирания материал и последващото им придвижване в резултат основно на електромиграция към съответния електрод, в чиято област се концентрират - в зависимост от химичната си природа и използвания излужващ реагент.

Пример 2. Хомогенизират се 750 g отпадък - металургична шлака (фино смляна фракция - 0.089 mm, съдържаща 0.75 % Zn, 0.30 % Pb, 1.60 % Си и 25.0 % Fe) и 375 ml 10 % H₂SO₄ при стайна температура. В съда се поставя системата от електроди и се подава външно напрежение от токоизправител, като се осигурява

66388 Bl плътност на тока 0.4 mA/cm². Третирането продължава 192 h. В резултат материалът от прикатодното пространство се набогатява на Си - 9.80 % и Zn - 3.1 %.

Пример 3. Хомогенизират се 500 g флотационен отпадък (фино смляна фракция - 0.075 mm, съдържащ 1.02 % Zn и 0.35 % РЬ) и 500 ml 10 % НС1 при стайна температура (съотношение твърда фаза - разтвор 1 ;1). В съда 1 се поставя системата от електроди и се подава външно напрежение от токоизправител, като се осигурява плътност на тока 10.0 mA/cm². Третирането продължава 120 h. В резултат материалът от прикатодното пространство се набогатява на Zn - 7.8 % и РЬ - 6.9 %).

Патентни претенции

Claims (6)

1. Метод за третиране на металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали, включващ едновременно обработване с разтвори на подходящи излужващи химични реагенти и електрохимично третиране с прав ток, характеризиращ се с това, че финозърнест материал от металургични и флотационни отпадъци и бедни руди на цветни метали се смесва с разтвори на химичните реагенти при съотношение твърда фаза - разтвор на излужващ реагент в границите 1:0,5 - 1:5, получената смес се хомогенизира и се подлага на електрохимично третиране с прав ток чрез разположени в сместа 2 до 5 двойки електроди анод-катод при плътност на тока в границите 0,2 - 30 mA/cm², напрежение в границите 0,2 - 4,0 V/cm и продължителност на процеса от 8 до 240 h, след което набогатеният на ценни компоненти материал, разположен в прикатодното и/или прианодното пространство, се отделя и се преработва по известни методи.

2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че финозърнестият материал

5 е с размер на частиците от 0,1 до 0,076 mm.

3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, чашзлужващите химични реагенти се избират от групата, включваща: 5-20 % H₂SO₄ или 5-15 % НС1 или 5-15 % HNO₃ или

10 5-15 % NH₄OH или 5-15 % NaCl или 15-30 % NH₄C1, използвани самостоятелно или в комбинация помежду си.

4. Метод съгласно претенции 1 и 3, характеризиращ се с това, че към разтвора от хи-

15 мични реагенти се добавя окисляващ реагент, съдържащ Fe³⁺, като например FeCl₃.

5. Устройство за осъществяване на метода съгласно претенция 1, състоящо се от съд (1) с правоъгълно сечение, в който са разположени

20 двойки електроди анод (5) - катод (4), характеризиращо се с това, че двойките електроди са от 2 до 5 и са закрепени в горната си част към хоризонтално разположен вал (6), чрез който електродите са с възможност за регулиране на 25 между електродното разстояние, като на дъното на съда (1), непосредствено до всеки от електродите, са оформени отвори, снабдени с подвижни прегради (7), за изземване набогатения на ценни компоненти материал от прикатод30 ното и прианодното пространство.

6. Устройство съгласно претенция 5, характеризиращо се с това, че катодите са изготвени от легирана стомана, а анодите - от въглерод или платиниран титан.