RU2308494C1 - Method for extraction of non-ferrous and precious metals - Google Patents

Abstract

FIELD: leaching extraction of non-ferrous and precious metals from refractory ores by cyaniding process.

SUBSTANCE: method involves cyclical or continuous leaching of metal from ore-containing pulp; supersonic processing; collecting and processing pregnant solution; providing supersonic processing at cyclical leaching after first leaching process and at continuous leaching - before first leaching process by exposing to supersonic field having intensity of 1-70x10⁴ W/m² in hydrodynamic generator and simultaneously feeding air. Method allows efficiency of metal extraction process to be increased due to fundamental changing of supersonic process parameters, in particular, supersonic field intensity, increased concentration of solved and dispersed gaseous oxygen and products of acoustic-chemical reactions in pulp, and additional grinding of ore grain.

EFFECT: increased efficiency of process and reduced labor intensity due to the fact that generator functions in self-oscillating operational mode and does not need additional works, and simplified process.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области получения металлов извлечением из руд выщелачиванием и может быть использовано для извлечения цветных и благородных из упорных руд цианированием.The invention relates to the field of obtaining metals by extraction from ores by leaching and can be used to extract non-ferrous and noble from refractory ores by cyanidation.

Известен способ цианистого выщелачивания благородных металлов (пат. RU №2086687 МПК⁶ С22В 11/08 опубл. 1997 г.), включающий смешение измельченного минерального сырья с известью и водой, добавление цианида, подачу и перемешивание пульпы воздухом, которое осуществляют одновременно ее эжектированием газожидкостной струей.A known method of cyanide leaching of precious metals (US Pat. RU No. 2086687 IPC ⁶ C22B 11/08 publ. 1997), comprising mixing the crushed minerals with lime and water, adding cyanide, feeding and mixing the pulp with air, which is simultaneously carried out by its ejection gas-liquid jet.

Основным недостатком способа следует считать отсутствие в этом способе механизмов интенсификации процесса извлечения благородных металловThe main disadvantage of this method should be considered the absence in this method of mechanisms for intensifying the process of extraction of precious metals

Наиболее близким по технической сущности и принятым в качестве прототипа является способ извлечения полезных компонентов (цветных и благородных металлов) (пат RU №2245379, МПК⁷ С22В 3/04, опубл. 2005 г.), включающий цианистое выщелачивание металла выщелачивающим раствором, ультразвуковую обработку, сбор и переработку продуктивного раствора.The closest in technical essence and adopted as a prototype is a method for extracting useful components (non-ferrous and noble metals) (US Pat. No. 2245379, IPC ⁷ C22B 3/04, publ. 2005), including cyanide metal leaching with a leach solution, ultrasonic treatment , collection and processing of productive solution.

Этот способ позволяет повысить эффективность выщелачивания полезных компонентов из руд и концентратов за счет повышения скорости и полноты извлечения из них этих компонентов за счет микровихревых (акустические) потоков, звукового давления, кавитации, усиливающих перемешивание жидкости, разрушение поверхностных пленок на частицах полезных компонентов и ускоряющих проникновение жидкости внутрь пор и трещин минералов.This method allows to increase the efficiency of leaching of useful components from ores and concentrates by increasing the speed and completeness of extraction of these components from them due to micro-vortex (acoustic) flows, sound pressure, cavitation, enhancing fluid mixing, destruction of surface films on particles of useful components and accelerating penetration fluid inside the pores and fissures of minerals.

Однако этот способ трудоемок, сложен в осуществлении и недостаточно эффективен. Это объясняется тем, что ультразвуковую обработку проводят непосредственно в кювете, где происходит выщелачивание, с необходимым монтажом источников ультразвукового излучения в вертикальных скважинах и приводами по их перемещению, в комбинации включены также плоские излучатели на поверхности, что требует определенных затрат на оборудование реактора выщелачивания. Кроме управления процессом ультразвуковой обработки требуется постоянный контроль уровня концентрации полезного компонента в продуктивном растворе, мощность звукового воздействия крайне низка из-за незначительного КПД используемых ультразвуковых генераторов.However, this method is time-consuming, difficult to implement and not effective enough. This is because the ultrasonic treatment is carried out directly in the cuvette, where the leaching takes place, with the necessary installation of ultrasonic radiation sources in vertical wells and drives for their movement, in combination also include flat emitters on the surface, which requires certain costs for the equipment of the leaching reactor. In addition to controlling the process of ultrasonic processing, constant monitoring of the level of concentration of the useful component in the productive solution is required, the sound power is extremely low due to the insignificant efficiency of the ultrasonic generators used.

Задачей изобретения является повышение эффективности извлечения металлов за счет обеспечения возможности коренного изменения параметров процесса ультразвуковой обработки, в части мощности и дешевизны применяемого ультразвука, увеличения концентрации растворенного и дисперсного газообразного кислорода и продуктов звукохимических реакций в пульпе, дополнительного дробления рудного зерна, снижение трудоемкости и упрощение осуществления способа.The objective of the invention is to increase the efficiency of metal extraction by making possible a radical change in the parameters of the ultrasonic treatment process, in terms of the power and cheapness of the ultrasound used, increasing the concentration of dissolved and dispersed gaseous oxygen and sound chemical reaction products in the pulp, additional crushing of ore grains, reducing the complexity and simplifying the implementation way.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе извлечения цветных и благородных металлов, включающем цианистое выщелачивание металла из рудосодержащей пульпы, ультразвуковую обработку, сбор и переработку продуктивного раствора, ультразвуковую обработку проводят полем с интенсивностью 1÷70·10⁴ Вт/м² в гидродинамическом генераторе с одновременной подачей воздуха, при этом при циклическом выщелачивании ультразвуковую обработку проводят после первого цикла выщелачивания, а при непрерывном - перед выщелачиванием.The technical result is achieved in that in the proposed method for the extraction of non-ferrous and precious metals, including cyanide leaching of metal from ore-containing pulp, ultrasonic treatment, collection and processing of productive solution, ultrasonic treatment is carried out by a field with an intensity of 1 ÷ 70 · 10 ⁴ W / m ² in hydrodynamic generator with simultaneous air supply, while cyclic leaching, ultrasonic treatment is carried out after the first leaching cycle, and with continuous leaching, before leaching.

Для выполнения ультразвуковой обработки полем с интенсивностью 1÷70·10⁴ Вт/м² в гидродинамическом генераторе необходимая мощность извлекается из энергии «затопленной струи» непосредственного подводящего пульпопровода, уменьшая давление в нем не менее чем на 0,2 МПа. Мощное ультразвуковое воздействие позволяет обеспечить дополнительное дробление рудных зерен пульпы и дополнительное вскрытие извлекаемого металла, а одновременная подача воздуха обеспечивает насыщение пульпы растворенным и дисперсным кислородом для эффективного окисления и повышения реакционной способности цианидов, а также насыщение пульпы продуктами звукохимических реакций, что способствует растворению полезного компонента. При этом параметры процесса ультразвуковой обработки задаются настройкой параметров работы гидродинамического генератора и монтажной схемой его установки, давлением и расходом подающего пульпопровода, а параметры по насыщению кислородом и продуктами звукохимических реакций - объемом, давлением и способом подачи воздуха.To perform ultrasonic treatment with a field with an intensity of 1 ÷ 70 · 10 ⁴ W / m ² in a hydrodynamic generator, the required power is extracted from the energy of the “flooded stream” of the direct supply slurry pipeline, reducing the pressure in it by at least 0.2 MPa. Powerful ultrasonic action allows for additional crushing of ore pulp grains and additional opening of the extracted metal, and simultaneous air supply ensures saturation of the pulp with dissolved and dispersed oxygen to effectively oxidize and increase the reactivity of cyanides, as well as saturation of the pulp with products of sound-chemical reactions, which contributes to the dissolution of the useful component. In this case, the parameters of the ultrasonic processing process are set by adjusting the operation parameters of the hydrodynamic generator and the installation diagram of its installation, the pressure and flow rate of the feed slurry pipeline, and the parameters for saturation with oxygen and sound-chemical reaction products - by volume, pressure and air supply method.

Изобретение поясняется фиг.1, где изображена схема осуществления способа (при циклическом выщелачивании на первом реакторе цианистого выщелачивания - наиболее малозатратный и не требующий остановки основного процесса по существующей технологии), на фиг.2 - схема при непрерывном выщелачивании после сгустителя перед выщелачиванием.The invention is illustrated in figure 1, which shows a diagram of the implementation of the method (with cyclic leaching on the first reactor, cyanide leaching is the most low-cost and does not require stopping the main process according to existing technology), figure 2 is a diagram for continuous leaching after a thickener before leaching.

Способ осуществляется следующим образом. В реактор цианистого выщелачивания 1 подают со сгустителя 2 пульпу по пульпопроводу 3, где происходит постоянное ее перемешивание, после чего производят забор пульпы из нижней части реактора 1 и подачу с помощью насоса 4 по трубопроводу 5 в гидродинамический генератор 6 с одновременной подачей воздуха по патрубку 7. В гидродинамическом генераторе 6 рудная пульпа подвергается ультразвуковой обработке воздействием акустического поля с интенсивностью 1÷70·10⁴ Вт/м², что позволяет произвести дополнительное разрушение рудного зерна и аэрацию пульпы, с насыщением ее продуктами звукохимических реакций. Диспергирование в пульпе воздуха и рудных зерен осуществляют при повышенном гидростатическом давлении Ррасч., определяемом по формуле:The method is as follows. From the thickener 2, pulp is fed to the cyanide leaching reactor 1 from the thickener 2 through a slurry pipe 3, where it is continuously mixed, after which the pulp is taken from the bottom of the reactor 1 and pumped through a pipe 5 into a hydrodynamic generator 6 with simultaneous air supply through the pipe 7 . In hydrodynamic oscillator 6 ore pulp is subjected to an ultrasonic treatment exposure to an acoustic field with an intensity of 1 ÷ 70 × 10 ⁴ W / m ^2, which allows to produce additional destruction of ore grain and aeration pU py, with the saturation of its products sonochemical reactions. Dispersion in the pulp of air and ore grains is carried out at high hydrostatic pressure Rasch., Defined by the formula:

Ррасч=Qв/Q_A·P_A, (МПа),Rasch = Qv / Q _A · P _A , (MPa),

где Q_B - необходимая концентрация воздуха в пульпе в растворенном и дисперсном состоянии, кг/м³;where Q _B is the required concentration of air in the pulp in the dissolved and dispersed state, kg / m ³ ;

Q_A - количество воздуха, растворяющегося в пульпе при атмосферном давлении (Р_A) и имеющейся температуре, кг/м³.Q _A - the amount of air dissolving in the pulp at atmospheric pressure (P _A ) and the available temperature, kg / m ³ .

Расход воздуха при этом определяется по формуле:The air flow rate is determined by the formula:

qв=Qв·Qп, (кг/час),qв = Qв · Qп, (kg / h),

где Qп - расход пульпы в подводящем пульпопроводе, м³/час.where Qп - pulp consumption in the feed pulp line, m ³ / hour.

Кроме того, осуществляется диспергирование рудных зерен пульпы с попутной наработкой продуктов звукохимических реакций в присутствии воздуха при гидростатическом давлении 0,2-0,8 МПа по циклической схеме, с полным возвратом в реактор выщелачивания. Расход воздуха при этом определяется по формуле:In addition, dispersion of ore pulp grains is carried out with the associated production of products of sound chemical reactions in the presence of air at a hydrostatic pressure of 0.2-0.8 MPa according to the cyclic scheme, with a full return to the leaching reactor. The air flow rate is determined by the formula:

Qв.ц=(2÷8)·Q_А·Qп.ц (кг/час),Qv.ts = (2 ÷ 8) · Q _A · Qp.ts (kg / h),

где Qп.ц - расход пульпы в подводящем пульпопроводе в циклической схеме, м³/час.where Q.pc is the pulp consumption in the feed pulp line in a cyclic scheme, m ³ / h.

Давление в системе на входе гидродинамического генератора 6, необходимое для его нормальной работы, устанавливается не менее 0,2 МПа. Давление на выходе генератора 6 за счет его достаточно высокого гидравлического сопротивления будет ниже, диапазон его изменения должен находиться в пределах 0,1÷0,4 МПа. Для измерения давления на входе и выходе генератора устанавливаются манометры 8 и 9. Регулировочный вентиль 10, установленный на патрубке 7, предназначен для регулирования подачи воздуха, а манометр 11 - для определения его давления, которое должно превышать давление в трубопроводе 5. Вывод генератора на резонансный режим производится с помощью байпасного трубопровода 12, путем установки положения регулировочной задвижки 13, а по производительности регулировка ведется при помощи задвижки 14. При использования в непрерывном режиме (фиг.2) монтаж генератора производится в подводящий пульпопровод 3. Расход воздуха определяется по формуле:The pressure in the system at the inlet of the hydrodynamic generator 6, necessary for its normal operation, is set at least 0.2 MPa. The pressure at the outlet of the generator 6 due to its sufficiently high hydraulic resistance will be lower, the range of its change should be within 0.1 ÷ 0.4 MPa. To measure the pressure at the inlet and outlet of the generator, pressure gauges 8 and 9 are installed. The control valve 10 installed on the nozzle 7 is used to regulate the air supply, and the pressure gauge 11 is used to determine its pressure, which should exceed the pressure in the pipeline 5. The generator output to the resonance the mode is performed using the bypass pipe 12, by setting the position of the adjustment valve 13, and the performance adjustment is carried out using the valve 14. When used in continuous mode (figure 2) installation the generator is produced in the feed slurry line 3. Air flow is determined by the formula:

Qв=(2÷3)·Q_A·Qп (кг/час),Qв = (2 ÷ 3) · Q _A · Qп (kg / h),

где Qп - расход пульпы в трубопроводе 5 зависит от производительности насоса 4, м³/час;where Qп - pulp consumption in the pipeline 5 depends on the capacity of the pump 4, m ³ / h;

Q_A - количество воздуха, растворяющегося в пульпе при атмосферном давлении (Р_A) и имеющейся ее температурой, кг/м³.Q _A - the amount of air dissolving in the pulp at atmospheric pressure (P _A ) and its available temperature, kg / m ³ .

Интенсивность генерируемых колебаний также влияет на скорость образования продуктов звукохимических реакций. До определенного предела скорость реакций растет пропорционально интенсивности колебаний, при достижении этого предела (так называемого второго порога кавитации) скорость резко падает, а возрастают процессы кавитации.The intensity of the generated oscillations also affects the rate of formation of the products of sonochemical reactions. To a certain limit, the reaction rate increases in proportion to the intensity of the oscillations, when this limit (the so-called second threshold of cavitation) is reached, the speed drops sharply, and the cavitation processes increase.

Наличие мелких гидрофобных твердых частиц оказывает стабилизирующее воздействие на газовые пузырьки в пульпе, значительно снижая скорость их всплывания по сравнению с теоретической, определяемой по известной формуле Стокса. Так, например, экспериментально наблюдаемая скорость всплывания в воде пузырьков диаметром 0,001 м не превышает 0,25 м/с. Таким образом, наличие мелких диспергированных твердых частиц в пульпе приводит к положительному результату - стабилизации газожидкостной эмульсии.The presence of small hydrophobic solid particles has a stabilizing effect on gas bubbles in the pulp, significantly reducing the rate of their floating up compared to the theoretical one determined by the well-known Stokes formula. So, for example, the experimentally observed velocity of floating bubbles in water with a diameter of 0.001 m does not exceed 0.25 m / s. Thus, the presence of fine dispersed solid particles in the pulp leads to a positive result - stabilization of the gas-liquid emulsion.

Состав конечных продуктов звукохимических реакций выглядит следующим образом и представлен ниже. В атмосфере кислорода конечный результат можно свести к диффузии в пульпу следующих частиц:The composition of the final products of soundchemical reactions is as follows and is presented below. In an oxygen atmosphere, the final result can be reduced to the diffusion of the following particles into the pulp:

Н₂O →))) HO₂ ^•, O₂ ^•, ОН^•, Н₂O₂.H ₂ O →))) HO ₂ ^• , O ₂ ^• , OH ^• , H ₂ O ₂ .

Суммарное уравнение для первичных продуктов звукохимических реакций в присутствии азота можно представить так:The total equation for the primary products of soundchemical reactions in the presence of nitrogen can be represented as follows:

Н₂O →))) Н^•, ОН^•, N, N^••H, H₂, Н₂O₂, NO₂ ^-, NO₃ ^-, N₂,H ₂ O →))) H ^• , OH ^• , N, N ^•• H, H ₂ , H ₂ O ₂ , NO ₂ ^- , NO ₃ ^- , N ₂ ,

где знак →))) обозначает ультразвуковое воздействиеwhere the sign →))) denotes the ultrasonic effect

Поскольку выход продуктов звукохимических реакций в дегазированной жидкости резко падает, подача воздуха и его диспергирование является необходимым условием для осуществления звукохимических реакций.Since the yield of products of soundchemical reactions in a degassed liquid drops sharply, air supply and its dispersion is a necessary condition for the implementation of soundchemical reactions.

После прохождения последующих циклов цианистого выщелачивания производился процесс сорбции растворенного металла до максимально полного его извлечения.After passing through subsequent cycles of cyanide leaching, the process of sorption of the dissolved metal was carried out to its maximum extraction.

Способ прошел опробование на действующей золотоизвлекательной фабрике, использующей технологию «уголь в пульпе», без остановки действующего процесса. Установка гидродинамического генератора произведена по цикличной схеме после первого реактора цианистого выщелачивания. Отбор пульпы производился через донный слив реактора, и пульповым насосом пульпа подавалась на вход гидродинамического генератора и туда же подавался воздух. Аэрированная пульпа с выхода генератора подавалась под уровень рабочей поверхности реактора цианистого выщелачивания на глубину 1 м.The method was tested at the existing gold recovery plant using coal-in-pulp technology without stopping the current process. The hydrodynamic generator was installed in a cyclic manner after the first cyanide leaching reactor. Pulp was sampled through the bottom discharge of the reactor, and pulp was pumped to the inlet of the hydrodynamic generator by a pulp pump and air was supplied there. Aerated pulp from the output of the generator was fed under the level of the working surface of the cyanide leaching reactor to a depth of 1 m.

Ситовой анализ пульпы до и после генератора показал, что происходит снижение объема класса крупности +0,074 до 30%, т.е. идет процесс дробления зерен пульпы. Насыщение кислородом жидкой фазы пульпы составляет 4 мг/л при температуре около 40°С. Снижение плотности пульпы за счет образования устойчивых пузырьков воздуха при аэрации составляет до 1%. Следует отметить, что сорбция металлов идет значительно эффективней при использовании предлагаемой технологии, позволяя свести к минимуму содержание полезного компонента в жидкой фазе сбросной пульпы, например «хвостовое» содержание золота уменьшилось от 0,3-0,4 мг/л до менее 0,1 мг/л., а по серебру «хвостовое» содержание не превышало 0,6-0,8 мг/л. Аналитически подтверждены возможности применения способа при попутном и самостоятельном применении, при извлечении меди, цинка, серебра.Screen analysis of the pulp before and after the generator showed that there is a decrease in the size of the size class +0.074 to 30%, i.e. There is a process of crushing pulp grains. The oxygen saturation of the liquid phase of the pulp is 4 mg / l at a temperature of about 40 ° C. The decrease in pulp density due to the formation of stable air bubbles during aeration is up to 1%. It should be noted that the sorption of metals is much more effective when using the proposed technology, allowing to minimize the content of the useful component in the liquid phase of the waste pulp, for example, the "tail" gold content decreased from 0.3-0.4 mg / l to less than 0.1 mg / l., and the silver "tail" content did not exceed 0.6-0.8 mg / l. The possibility of using the method with associated and independent use, with the extraction of copper, zinc, silver, has been analytically confirmed.

Способ также опробован при непрерывном выщелачивании. Установка гидродинамического генератора произведена перед реактором цианистого выщелачивания 1. Со сгустителя 2 пульпу подавали с помощью насоса 4 по трубопроводу 5 в гидродинамический генератор 6 с одновременной подачей воздуха по патрубку 7. В гидродинамическом генераторе 6 рудная пульпа подвергалась ультразвуковой обработке воздействием акустического поля с интенсивностью 1÷70·10⁴ Вт/м², что позволило произвести дополнительное разрушение рудного зерна и аэрацию пульпы, с насыщением ее продуктами звукохимических реакций. Обработанная таким образом пульпа (со сниженным объемом класса крупности +0,074 до 30%, с насыщенной кислородом до 4 мг/л при температуре около 40°С жидкой фазой, со сниженной до 1% плотностью за счет образования устойчивых пузырьков воздуха при аэрации) подавалась в реактор 1. Анализ сбросной пульпы показал, что «хвостовое» содержание золота уменьшилось от 0,3-0,4 мг/л до менее 0,1 мг/л, а по серебру «хвостовое» содержание не превышало 0,6-0,8 мг/л.The method is also tested with continuous leaching. The hydrodynamic generator was installed in front of the cyanide leaching reactor 1. From the thickener 2, the pulp was pumped 4 through a pipe 5 to the hydrodynamic generator 6 with simultaneous air supply through the nozzle 7. In the hydrodynamic generator 6, the ore pulp was subjected to ultrasonic treatment by an acoustic field with an intensity of 1 ÷ 70 · 10 ⁴ W / m ² , which allowed for additional destruction of ore grains and aeration of the pulp, with its saturation by the products of sound chemical reactions. The pulp thus treated (with a reduced size of the size class +0.074 to 30%, with oxygen saturated to 4 mg / L at a temperature of about 40 ° C, the liquid phase, with a density reduced to 1% due to the formation of stable air bubbles during aeration) was fed into reactor 1. Analysis of the waste pulp showed that the “tail” content of gold decreased from 0.3-0.4 mg / l to less than 0.1 mg / l, and for silver the “tail” content did not exceed 0.6-0, 8 mg / l.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность извлечения металлов за счет обеспечения возможности изменения параметров процесса ультразвуковой обработки (давления, расхода пульпы и воздуха) для увеличения концентрации газообразного реагента и продуктов звукохимических реакций в пульпе, снизить трудоемкость и упростить осуществление способа.Thus, the use of the proposed method allows to increase the efficiency of metal extraction by providing the ability to change the parameters of the ultrasonic treatment process (pressure, flow rate of pulp and air) to increase the concentration of gaseous reagent and products of sound-chemical reactions in the pulp, reduce the complexity and simplify the implementation of the method.

Claims (1)

Способ извлечения цветных и благородных металлов, включающий цианистое выщелачивание металла из рудосодержащей пульпы, ультразвуковую обработку, сбор и переработку продуктивного раствора, отличающийся тем, что ультразвуковую обработку проводят полем с интенсивностью 1÷70·10⁴ Вт/м² в гидродинамическом генераторе с одновременной подачей воздуха, при этом при циклическом выщелачивании ультразвуковую обработку проводят после первого цикла выщелачивания, а при непрерывном выщелачивании - перед выщелачиванием.The method of extraction of non-ferrous and precious metals, including cyanide leaching of metal from ore-containing pulp, ultrasonic treatment, collection and processing of productive solution, characterized in that the ultrasonic treatment is carried out by a field with an intensity of 1 ÷ 70 · 10 ⁴ W / m ² in a hydrodynamic generator with simultaneous supply air, with cyclic leaching, ultrasonic treatment is carried out after the first leaching cycle, and with continuous leaching, before leaching.

Images