[1]Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к гидрометаллургическим способам переработки сульфидных пирротин-пентландитовых концентратов, содержащих цветные металлы, железо и драгоценные металлы.
[2]Известен способ гидрометаллургической переработки пирротиновых концентратов, включающий автоклавное окислительное выщелачивание материала с переводом серы в элементную, цветных металлов в раствор, железа в оксиды при температуре выше точки плавления элементной серы под давлением кислорода в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ), осаждение сульфидов цветных металлов из раствора окисленной пульпы элементной серой и металлизированным железным порошком с последующим выделением сульфидов и серы флотацией в серосульфидный концентрат, а оксидов железа в отвальные хвосты. Этот способ промышленно реализован на Надеждинском металлургическом заводе в ЗФ ОАО "ГМК "Норильский никель" (С.С. Набойченко, Л.П. Ни, Я.М. Шнеерсон, Л.В. Чугаев. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. Екатеринбург, 2002 г., с. 419-422). Недостатком известного способа является низкое извлечение цветных и драгоценных металлов в серосульфидный концентрат и невозможность в связи с этим перерабатывать по этому варианту пирротин-пентландитовые концентраты с повышенным содержанием никеля и драгоценных металлов (ДМ).
[3]Также известен способ переработки сульфидного пирротинсодержащего сырья, включающий окислительное автоклавное выщелачивание материала в виде водной пульпы с Ж:Т в пределах 2,5:3,5 при температуре выше точки плавления элементной серы в присутствии поверхностно-активного вещества с переводом цветных металлов в раствор, противоточную промывку окисленной пульпы и раздельную переработку жидкой и твердой фаз. Из раствора осаждаются цветные металлы в виде сульфидов. Твердая фаза перерабатывается флотацией с выделением сульфидов и серы в серосульфидный концентрат, а оксидов железа в отвальные хвосты (Патент РФ №2114195). Реализация процесса в разбавленных пульпах позволяет увеличить степень разложения сульфидов цветных металлов по никелю до 94-96%, по меди до 80-85%. Кроме того, при работе с разбавленными пульпами повышается скорость диффузии кислорода к реакционной поверхности, что также приводит к увеличению производительности процесса. Недостатком данного способа является низкое извлечение драгоценных металлов в серосульфидный концентрат и невозможность в связи с этим перерабатывать по данному варианту пирротин-пентландитовые концентраты с повышенным содержанием драгоценных металлов.
[4]Также известен способ переработки сульфидных концентратов (Патент США №5232491), согласно которому концентрат подвергается ультратонкому измельчению, а затем направляется на операцию автоклавного окислительного выщелачивания при температуре ниже точки плавления серы. Окисленная пульпа направляется на противоточную промывку и раздельную переработку жидкой и твердой фаз. Из раствора осаждаются цветные металлы в виде сульфидов. Твердая фаза перерабатывается флотацией с выделением сульфидов и серы в серосульфидный концентрат, а оксидов железа в отвальные хвосты. Согласно этому патенту пентландитовый концентрат, содержащий 22% Ni, 26,2% Fe, 22% S измельчают до крупности 100% - 15 мкм и выщелачивают в автоклаве при температуре менее 400 К (127°С) и парциальном давлении кислорода порядка 1,0 МПа. При этом в раствор за 1-2 часа извлекается более 90% никеля и не более 3% железа.
[5]К преимуществам данного способа переработки сульфидных концентратов относится: повышенное извлечение цветных металлов в растворы (до 95%); снижение расхода кислорода в связи с увеличением доли выхода элементной серы; существенное повышение срока службы закладных деталей аппаратов (мешалки и теплообменники) в связи со снижением параметров выщелачивания.
[6]Недостатком данного способа является недостаточно высокое извлечение драгоценных металлов в серосульфидный концентрат.
[7]Наиболее близким к предлагаемому способу, который выбран в качестве ближайшего аналога, является способ выщелачивания пентландит-пирротиновых концентратов, описанный в журнале "Цветные металлы" №9 2014 г. (стр. 75-81). Пирротин-пентландитовый концентрат измельчается до размера частиц (d80) - 12,28-17,6 мкм, водная пульпа измельченного концентрата с Ж:Т - 4:5 подается в автоклав и выщелачивается при температуре 100-105°С и парциальном давлении кислорода 0,3-0,5 МПа. На операцию окислительного выщелачивания измельченного концентрата подается серная кислота (100-200 кг/т конц) и сульфат натрия (130-230 кг/т конц.). Расходы реагентов зависят от состава исходного пирротин-пентландитового концентрата. Окисленная в результате выщелачивания пульпа направляется на противоточную промывку, в результате чего образуются металлсодержащий раствор, направляемый на переработку, и твердая фаза, отмытая от водорастворимых соединений цветных металлов. Твердая фаза направляется на флотацию, в процессе которой образуется серосульфидный концентрат и хвосты отвального качества, в которые извлекается 5,85-16,0% драгоценных металлов. Технология обеспечивает высокие извлечения ДМ в целевые продукты при переработке рудных пентландит-пирротиновых концентратов с широким диапазоном содержаний никеля и ДМ: Ni - 0,7-8,72%, ДМ - 2,204-26,86 г/т.
[8]К преимуществам данного способа переработки сульфидных концентратов относится: повышенное извлечение цветных металлов и драгоценных металлов в целевые продукты технологии (растворы, вторичный серосульфидный концентрат).
[9]Недостатком данного способа является необходимость проведения перед выщелачиванием операции ультратонкого измельчения.
[10]Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка ближайшего аналога путем выбора оптимального режима выщелачивания пирротин-пентландитовых концентратов, при котором не требуется предварительное ультратонкое измельчение исходного концентрата.
[11]Заявленный технический результат достигается тем, что в способе переработки сульфидных пирротин-пентландитовых концентратов, содержащих драгоценные металлы, включающем автоклавное окислительное выщелачивание при температуре 90-105°С при подаче в автоклав серной кислоты и сульфата натрия с получением раствора, содержащего цветные металлы, и твердой фазы, направляемой на флотацию, согласно изобретению, автоклавное окислительное выщелачивание проводят при повышенном парциальном давлении кислорода в диапазоне 0,5-1,5 МПа.
[12]Кроме того, способ может характеризоваться тем, что размер частиц (d80) исходного сульфидного пирротин-пентландитового концентрата составляет - 10-100 мкм
[13]Способ может характеризоваться также тем, что исходный сульфидный пирротин-пентландитовый концентрат содержит 0,5-20% никеля.
[14]Отказ от предварительного ультратонкого измельчения исходного сульфидного пирротин-пентландитового концентрата уменьшает эксплуатационные затраты на его переработку, но приводит к значительному снижению интенсивности процесса окисления. С целью повышения интенсивности процесса выщелачивания операцию проводят при повышенном парциальном давлении кислорода. Процесс окисления сульфидного пирротин-пентландитового концентрата в присутствии серной кислоты и сульфата натрия обеспечивает перевод цветных металлов в раствор и формирование железогидратного осадка в виде ярозита, что способствует снижению потерь драгоценных металлов с хвостами флотации кека. Таким образом, проведение процесса выщелачивания сульфидных пирротин-пентландитовых концентратов при повышенном парциальном давлении кислорода (0,5-1,5 МПа) позволяет не проводить ультратонкое измельчение исходного концентрата, что значительно снижает эксплуатационные затраты, и позволяет обеспечить высокие извлечения драгоценных металлов в целевые продукты технологии.
[15]В соответствии с изобретением водная пульпа (Ж:Т - 3:5) сульфидного пирротин-пентландитового концентрата с исходным размером частиц d80 - 10-100 мкм подается в автоклав и выщелачивается при температуре 90-105°С и парциальном давлении кислорода в дипозоне от более 0,5-1,5 МПа. На операцию окислительного выщелачивания концентрата подается серная кислота и сульфат натрия. Расходы реагентов зависят от состава исходного пирротин-пентландитового концентрата. Оптимальный рН конечной окисленной пульпы - 1,2-1,7. Окисленная в результате выщелачивания пульпа направляется на противоточную промывку, в результате чего образуются металлсодержащий раствор, направляемый на переработку, и твердая фаза, отмытая от водорастворимых соединений цветных металлов. Твердая фаза направляется на флотацию, в процессе которой образуется серосульфидный концентрат и хвосты отвального качества, в которые извлекается не более 5% цветных и не более 5-20% драгоценных металлов.
[16]Способ применим для выщелачивания сульфидных пирротин-пентландитовых концентратов при любом содержании никеля в интервале 0,5-20%.
[17]Способ иллюстрируется примерами, в которых в качестве исходного сырья использованы следующие пирротин-пентландитовые концентраты:
[18]- Никелевый пентландитовый концентрат (далее К1). Состав (% или г/т для драгоценных металлов (ДМ) на сух. вес): никель - 8,72; медь - 4,83; железо - 45,9; сера 33.69; платина - 3,30; палладий - 22,10; сумма ДМ - 26,86. Размер частиц - d80 - 50,4 мкм.
[19]- Пирротиновый концентрат (далее К2), состав (% или г/т для ДМ на сух. вес): никель - 1,29; медь - 0,203; железо - 46,2; сера - 26,9; платина - 0,67; палладий - 2,4; сумма ДМ - 4,064. Размер частиц - d80 - 65,5 мкм.
[20]- Малоникелистый пирротиновый концентрат (далее К3), состав (% или г/т для ДМ на сух. вес): никель - 0,7; медь - 0,054; железо - 46,18; сера - 28,3; платина - 0,39; палладий - 1,13; сумма ДМ - 2,204. Размер частиц - d80 - 63,4 мкм.
[21]Пример 1. (Опыты по наиболее близкому способу). Опыты проводили в автоклаве емкостью 1 литр с механическим перемешиванием. Условия выщелачивания: температура 100°С; скорость вращения турбинной мешалки - 1500 мин-1; парциальное давление кислорода 0,3 МПа; продолжительность выщелачивания 90-180 мин. В качестве исходных сульфидных пирротин-пентландитовых концентратов использованы концентраты К1, К2, К3. Перед выщелачиванием исходные концентраты измельчены до d80 - 12,28-17,6 мкм. Ж:Т исходной водной пульпы измельченного концентрата (до выщелачивания) - 5. На операцию выщелачивания подавали серную кислоту в количестве 105-200 кг/т и сульфат натрия в количестве 200-230 кг/т.
[22]По окончании выщелачивания из автоклава отбирали пробу для химанализа, а оставшуюся пульпу охлаждали и автоклав разгружали. Полученную пульпу фильтровали, кек промывали на фильтре водой, а затем направляли на флотацию, целью которой было получение хвостов с минимальным содержанием цветных и драгоценных металлов. Операция флотации состояла из основной стадии и двух контрольных стадий. Расход флотореагентов был следующий, г/т твердого в питании: бутиловый ксантогенат - 600; дизельное топливо - 600; гексиловый спирт - 250.
[23]Условия и результаты опытов приведены в таблице 1.
[24]Пример 2. (Опыты по предлагаемому способу). Опыты проводили в автоклаве емкостью 1 литр с механическим перемешиванием. Условия выщелачивания: температура 100°С; скорость вращения турбинной мешалки - 1500 мин-1; парциальное давление кислорода 0,8-1,2 МПа; продолжительность выщелачивания 90 мин. В качестве исходных сульфидных пирротин-пентландитовых концентратов использованы концентраты К1, К2, К3. Ж:Т исходной водной пульпы измельченного концентрата (до выщелачивания) - 5. На операцию выщелачивания подавали серную кислоту в количестве 105-200 кг/т и сульфат натрия в количестве 200-230 кг/т.
[25]По окончании выщелачивания из автоклава отбирали пробу для химанализа, а оставшуюся пульпу охлаждали, и автоклав разгружали. Полученную пульпу фильтровали, кек промывали на фильтре водой, а затем направляли на флотацию, целью которой было получение хвостов с минимальным содержанием цветных и драгоценных металлов. Операцию флотации проводили по схеме, изложенной в примере 1.
[26]Условия и результаты опытов приведены в таблице 2.
[27]Во всем исследованном диапазоне размера частиц исходного сульфидного пирротин-пентландитового концентрата и парциального давления кислорода в процессе выщелачивания и последующей флотации твердой фазы потери ДМ с хвостами флотации не превышают 5-20%. При снижении размера частиц исходного концентрата указанное извлечение ДМ достигается при меньшем парциальном давлении кислорода.
[28]Повышение парциального давления кислорода позволяет добиться пониженного перехода драгоценных металлов в хвосты флотации без предварительного ультратонкого измельчения исходных концентратов.
[29]Пример 3. (Опыты по предлагаемому способу). Опыты проводили в автоклаве емкостью 1 литр с механическим перемешиванием. Условия выщелачивания: температура 100°С; скорость вращения турбинной мешалки - 1500 мин-1; парциальное давление кислорода 0,3-1,5 МПа; продолжительность выщелачивания 90-120 мин. В качестве исходного сульфидного пирротин-пентландитового концентрата использован концентрат К2. Размер частиц исходного концентрата составлял d80 - 65,5 мкм. В некоторых опытах перед выщелачиванием исходный концентрат измельчался до частиц размером d80 - 28,4-41,3 мкм. Ж:Т исходной водной пульпы измельченного концентрата (до выщелачивания) - 5. На операцию выщелачивания подавали серную кислоту в количестве 200 кг/т и сульфат натрия в количестве 225 кг/т.
[30]По окончании выщелачивания из автоклава отбирали пробу для химанализа, а оставшуюся пульпу охлаждали, и автоклав разгружали. Полученную пульпу фильтровали, кек промывали на фильтре водой, а затем направляли на флотацию, целью которой было получение хвостов с минимальным содержанием цветных и драгоценных металлов. Операцию флотации проводили по схеме, изложенной в примере 1. Условия и результаты опытов приведены в таблице 3.
[31]Во всем исследованном диапазоне размера частиц исходного пирротин-пентландитового концентрата при парциальном давлении кислорода в процессе выщелачивания не менее 0,5 МПа потери ДМ с хвостами флотации не превышают 12%. При снижении размера частиц исходного концентрата указанное извлечение ДМ достигается при меньшем парциальном давлении кислорода. Снижение парциального давления менее 0,5 МПа в процессе выщелачивания приводит к повышению потерь ДМ с хвостами флотации более 15%.
[32]Таким образом, заявленный способ переработки сульфидных пирротин-пентландитовых концентратов, содержащих драгоценные металлы, позволяет не проводить ультратонкое измельчение исходного концентрата, что значительно снижает эксплуатационные затраты, и позволяет обеспечить высокие извлечения драгоценных металлов в целевые продукты технологии.
[33]
[34]
[35]
