[go: up one dir, main page]

RU2833957C1 - Способ извлечения меди из окисленных руд - Google Patents

Способ извлечения меди из окисленных руд Download PDF

Info

Publication number
RU2833957C1
RU2833957C1 RU2024116155A RU2024116155A RU2833957C1 RU 2833957 C1 RU2833957 C1 RU 2833957C1 RU 2024116155 A RU2024116155 A RU 2024116155A RU 2024116155 A RU2024116155 A RU 2024116155A RU 2833957 C1 RU2833957 C1 RU 2833957C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copper
solution
leaching
productive
acid
Prior art date
Application number
RU2024116155A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Геннадьевич Лобанов
Сергей Эдуардович Полыгалов
Лев Викторович Соколов
Ольга Борисовна Колмачихина
Ольга Юрьевна Маковская
Алексей Александрович Бабинцев
Сергей Михайлович Савельев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Application granted granted Critical
Publication of RU2833957C1 publication Critical patent/RU2833957C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области цветной металлургии. Способ извлечения меди из окисленных руд включает выщелачивание меди раствором кислоты с получением продуктивного раствора, извлечение меди из продуктивного раствора с выделением обогащенного продукта, регенерацию обедненного раствора и повторное использование его для выщелачивания. Выщелачивание меди проводят раствором сульфаминовой кислоты. Для извлечения меди в продуктивный раствор добавляют известь, при этом получают обогащенный продукт в виде осадка гидроксида меди, из которого получают металлическую медь. В обедненный раствор добавляют серную кислоту, отделяют осадок сульфата кальция, а полученный раствор возвращают на повторное использование. Обеспечивается проведение выщелачивания меди из окисленной руды с большой скоростью и использованием экологически более безопасного и регенерируемого реагента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для гидрометаллургической переработки сырья, в котором медь находится в виде окисленных соединений. Предполагаемое изобретение может быть использовано для переработки минерального и техногенного сырья, в частности, для извлечения окисленной меди из забалансовых руд и шламов.
Окисленные медьсодержащие руды и техногенные отходы перерабатывают способами чанового, кучного и подземного выщелачивания с использованием различных реагентов. Известны варианты выщелачивания окисленных соединений меди растворами на основе аммиака / 1. Бейсембаев Б.Б., Кунаев А. М., Кенжалиев Б.К. Теория и практика кучного выщелачивания меди. - Алматы: Гылым, 1998. - 348 с.; 2. Патент РФ № 2759549/. Использование указанных растворов обеспечивает селективность выщелачивания цветных металлов, при этом соединения окисленного железа остаются в твердом остатке. Аммиачное выщелачивание не получило широкого применения в промышленности из-за высокой токсичности аммиака.
Чаще всего при переработке окисленного сырья меди в качестве выщелачивающего агента на практике используют растворы серной кислоты /3. Патент РФ №93046268; 4. А.с. СССР № 94015041; 5. Патент РФ 2482198 /. Причиной приоритетности использования данного реагента являются доступность и относительно низкая цена серной кислоты. Основными недостатками указанных способов являются агрессивность растворов серной кислоты и невозможность использования оборудования из металлического железа. При достаточно высокой концентрации кислоты оксиды железа переходят в раствор совместно с цветными металлами, что обуславливает повышенные расход реагентов и сложности извлечения меди из продуктивных растворов.
При кучном выщелачивании используют слабые растворы серной кислоты (5-30 г/л). /6. Г.Г. Минеев, А.Ф. Панченко. Растворители золота и серебра в гидрометаллургии. - М., Металлургия, 1994. - с.167-169/. При этом достигают относительной селективности в растворении цветных металлов. Важным следствием слабых растворов является очень низкая скорость выщелачивания.
При кучном выщелачивании цветных металлов из окисленных руд получают бедные продуктивные растворы. Для извлечения меди применяют цементацию или сочетание предварительного концентрирования методами экстракции или сорбции с последующим получением металлической меди электроэкстракцией из обогащенных растворов. Большее распространение для извлечения меди на практике получила экстракция органическими жидкостями.
Общими недостатками рассмотренных способов являются технологическая сложность, пожарная и экологическая опасность при работе с горючими жидкостями, высокие капитальные затраты.
Наиболее близок к предлагаемому способ извлечения меди из руд, шламов, концентратов и огарков, включающий выщелачивание растворами кислот с получением продуктивных растворов, извлечение металлов из продуктивных растворов, выделение обогащенного продукта и обедненного раствора, доукрепление обедненного раствора выщелачивающим агентом и оборотное использование его на выщелачивании. Извлечение металлов ведут цементацией на железном скрапе или экстракцией /7. Патент РФ №2255127. Способ извлечения меди и цинка из окисленных руд и техногенных отходов/. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Важным преимуществом прототипа является включение в технологию операции регенерации выщелачивающего раствора, что существенно снижает удельные затраты на переработку сырья и минимизирует экологический вред.
В описании прототипа отмечено, что извлечение меди из окисленной руды проводят в режиме кучного выщелачивания раствором серной кислоты при начальном значении рН выщелачивающего раствора в диапазоне 1,5-3, что соответствует концентрации не выше 10 г/л. В этих условиях скорость выщелачивания весьма низкая, а содержание меди в продуктивном растворе не превышает 2 г/л. Длительность выщелачивании меди из окисленных руд в кучном режиме на практике составляет несколько месяцев. Коррозионная активность сернокислых растворов требует использования коррозионностойкого оборудования.
Технической проблемой, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, являются агрессивность выщелачивающих растворов, длительность и технологическая сложность извлечения меди из продуктивного раствора.
Технический результат заключается в изменении состава выщелачивающего раствора и метода выделения обогащенного медью продукта из продуктивных растворов.
Указанная цель достигается при использовании способа извлечения меди из окисленных руд и техногенных отходов, включающего выщелачивание меди раствором кислоты с получением продуктивных растворов, извлечение меди из продуктивных растворов с выделением обогащенного продукта, регенерацию обедненного раствора и повторное использование его на выщелачивании. В отличие от прототипа, выщелачивание меди проводят раствором сульфаминовой кислоты с концентрацией 10-50 г/л, для извлечения меди в продуктивный раствор добавляют известь, при этом получают обогащенный продукт в виде гидроксида меди, осадок гидроксида меди отфильтровывают и перерабатывают с получением металлической меди, а в обедненный раствор для регенерации добавляют серную кислоту, отделяют осадок сульфата кальция и полученный раствор сульфаминовой кислоты возвращают на повторное использование.
Доказательствами определяющего влияния отличительных признаков предлагаемого способа на достижение указанной цели служит совокупность теоретических основ и результатов специальных исследований.
Сульфаминовая или аминосульфоновая кислота (СК) классифицируется, как сильная неорганическая кислота. В исходном состоянии - порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде. Категория опасности - 3, что в экологическом отношении предпочтительнее серной кислоты. Отработанные растворы имеют нейтральный характер и в соответствии с нормативными требованиями не нуждаются в дополнительной утилизации. При комнатной температуре водный раствор СК стабилен в течении длительного времени. Раствор СК гораздо менее агрессивен по отношению к металлам и, в частности, к железу в элементном виде, чем другие минеральные кислоты, прежде всего соляная и серная кислоты. Вместе с тем раствор СК обладает способностью растворять многие труднорастворимые соединения, например, накипь, что является причиной широкого использования для промывки тепло - и водоснабжающих систем и трубопроводов, на предприятиях общественного питания и в быту для обработки столовой и кухонной посуды, в рецептурах моющих средств.
При растворении окисленной меди в СК образуется соль - сульфамат меди:
СuO+ 2H3NSO3 = Cu(H2NSO)2 +H2O (1).
Рекомендуемый диапазон концентраций сульфаминовой кислоты - 10÷50 г/л. При меньшей концентрации скорость растворения заметно уменьшается. При концентрации СК более 50 г/л положительного эффекта не наблюдается.
Оксиды железа, прежде всего - трехвалентного, являются основным компонентом любой окисленной руды, способным реагировать с кислыми растворами вместе с оксидами меди. При использовании способа прототипа окисленное железо не растворяется только при низкой концентрации серной кислоты. Важно, что скорость выщелачивания окисленной меди в этом случае неудовлетворительно низкая. Растворы сульфаминовой кислоты при любой концентрации с оксидами Fe(III) не реагируют, а с оксидами железа Fe(II) реагируют менее интенсивно, чем с окисленной медью. Использование крепких растворов позволяет интенсифицировать процесс. Кроме того, за счет большей селективности удельный расход СК заметно меньше, переработка продуктивных растворов проще.
Целевыми исследованиями установлено, что высокую активность при выщелачивании оксидов и карбонатов меди из минерального и техногенного сырья СК проявляет при умеренных температурах, что позволяет использовать данный реагент в режиме кучного выщелачивания.
Таким образом, использование растворов сульфаминовой кислоты для выщелачивания меди из окисленного сырья обеспечивает более высокую скорость процесса, экологическую чистоту и возможность использовать оборудование из железа.
В способе прототипа медь из продуктивных сернокислых растворов извлекают указанными выше методами. Цементация железным скрапом характеризуется повышенными затратами и низким качеством продукта. Сорбция и экстракция длительны по времени и, по сути, являются методами концентрирования. На заключительном этапе медь из обогащенных растворов извлекают методом электроэкстракции.
В качестве альтернативы в предлагаемом способе для извлечения меди из продуктивных растворов используют гидролитическое осаждение. С этой целью в продуктивный раствор добавляют известь, в результате медь образует гидроксид и выпадает в осадок, а сульфамат кальция остается в растворе:
Cu(H2NSO)2 + CaO +H2O = Ca(H2NSO)2 +Cu(OH)2 ↓ (2).
Важным условием нейтрализации, целью которой является осаждение гидрата меди, является расход извести. При ее недостатке меньше стехиометрического расхода по реакции 2 осаждение меди будет неполным. В свою очередь, избыточный расход извести влечет за собой увеличение расхода серной кислоты на последующей стадии регенерации сульфаминовой кислоты. Оптимальные количественные показатели расхода извести в определяющей степени зависят от свойств перерабатываемого сырья и не могут быть приведены в формуле изобретения в качестве отличительного признака. Вместе с тем на стадии нейтрализации необходимо контролировать расход извести, руководствуясь принципом исключить наличие данного неизрасходованного реагента в обедненном растворе после полного осаждения меди. Результаты опытов показывают, что при подобных ограничениях целесообразно прекращать подачу извести на стадии завершения осаждения меди, что соответствует рН= 5,5÷6,5. При значении рН меньше 5,5 содержание меди в растворе превышает 10 мг/л. Более глубокая нейтрализация, до рН выше 6,5, положительного эффекта не приносит, при этом в раствор переходит избыточное количество кальция.
Гидратный осадок отфильтровывают, промывают и направляют на переработку. С учетом высокой селективности растворов сульфаминовой кислоты содержание меди в гидратном осадке может достигать 10-50% и выше в зависимости от состава исходного сырья. Столь высокое содержание позволяет при переработке небольшой массы гидратного осадка с целью получения товарной меди применять известные пиро- и гидрометаллургические приемы.
Для регенерации выщелачивающего реагента в обедненный раствор - фильтрат, получаемый после отделения гидратного осадка - добавляют раствор серной кислоты, в результате при переходе в кислую область выпадает труднорастворимый сульфат кальция:
Ca(H2NSO)2 + H2SO4= 2H3NSO3 + CaSO4 ↓ (3)
Осадок сульфата кальция отфильтровывают, фильтрат возвращают на выщелачивание. При выполнении ряда условий сульфат кальция может рассматриваться в качестве дополнительной продукции. Расход серной кислоты на этой стадии определяется опытным путем для каждого вида сырья.
В целом операции гидролитического осаждения и регенерации выщелачивающего раствора характеризуются высокой скоростью, что обеспечивает резкое сокращение длительности технологического цикла и капитальных затрат на данном переделе. Технологическая концепция предлагаемого способа представлена на фиг. 1.
На достижение указанных выше целей в определяющей степени влияют признаки, указанные в отличительной части формулы:
- использование в качестве выщелачивающего реагента сульфаминовой кислоты;
- диапазон концентраций сульфаминовой кислоты на стадии выщелачивания - 5-50 г/л;
- добавка извести при гидролитическом осаждении меди из продуктивного раствора до достижения рН обедненного раствора 5,5÷6,5;
- регенерация раствора сульфаминовой кислоты осаждением сульфата кальция при добавлении серной кислоты в обедненный раствор.
Примером реализации предложенного способа служат результаты следующих опытов.
Пример 1. На опытной установке в перколяционных колонках диаметром 50 мм проводили выщелачивание меди из окисленной руды одного из месторождений Урала. Навеску руды массой 3 кг и крупностью - 5,0 мм с содержанием меди 0,4% выщелачивали раствором с сульфаминовой кислоты заданной концентрации при комнатной температуре. По ходу опыта отбирали пробы вытекающего из перколятора продуктивного раствора и анализировали на содержание меди. Длительность выщелачивания составила в каждом опыте 5 суток. В объединенном продуктивном медьсодержащем растворе определяли концентрацию меди и рассчитывали степень извлечения меди в раствор. В продуктивный медьсодержащий раствор добавляли известь до достижения заданного значения рН. Образующийся гидратный осадок отфильтровывали и сушили. По результатам анализа содержание меди в сухом осадке составляло 38-45%.
В фильтрат добавляли серную кислоту, образовавшийся осадок сульфата кальция удаляли фильтрованием, фильтрат использовали для выщелачивания меди из новой навески руды. Показатели опытов при использовании свежего и оборотного регенерированного раствора не отличаются.
Для сравнения провели опыт с такой же навеской руды по способу прототипа. В этом случае выщелачивание проводили с использованием раствора серной кислоты в присутствии перекиси водорода. Параметры выщелачивания соответствовали рекомендациям известного способа, длительность опыта - 15 суток. Из продуктивного раствора медь извлекали сорбцией на катионите КУ-2. Поскольку в маточном растворе наблюдался высокий фон железа, растворяемого вместе с медью, регенерация выщелачивающего раствора добавлением серной кислоты расценивали маловероятной.
Из насыщенного сорбента медь десорбировали крепким раствором серной кислоты. Содержание меди в элюате составило 17 г/л. Из элюата медь также осаждали гидролизом. Результаты приведены в таблице (фиг. 2).
Сравнительный анализ технических решений в т.ч. способа, представленного в качестве прототипа, и предлагаемого изобретения, позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение необходимого технического результата. Реализация предложенного способа, основанного на использовании экологически более безопасного реагента, дает возможность проводить выщелачивание меди из окисленной руды с большей скоростью. Общая длительность технологического цикла по предлагаемому способу в 3 раза короче, чем аналогичный показатель способа прототипа.

Claims (3)

1. Способ извлечения меди из окисленных руд, включающий выщелачивание меди раствором кислоты с получением продуктивного раствора, извлечение меди из продуктивного раствора с выделением обогащенного продукта, регенерацию обедненного раствора и повторное использование его для выщелачивания, отличающийся тем, что выщелачивание меди проводят раствором сульфаминовой кислоты, для извлечения меди в продуктивный раствор добавляют известь, при этом получают обогащенный продукт в виде гидроксида меди, из осадка гидроксида меди получают металлическую медь, при этом в обедненный раствор добавляют серную кислоту, отделяют осадок сульфата кальция и полученный раствор возвращают на повторное использование.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выщелачивание меди проводят раствором сульфаминовой кислоты с концентрацией 10-50 г/л.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в продуктивный раствор сульфаминовой кислоты с целью осаждения меди добавляют известь в количестве, достаточном для достижения рН 5,5-6,5.
RU2024116155A 2024-06-13 Способ извлечения меди из окисленных руд RU2833957C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2833957C1 true RU2833957C1 (ru) 2025-02-03

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2351177A1 (fr) * 1976-05-13 1977-12-09 Goldschmidt Ag Th Traitement de dechets de boue d'hydroxydes de metaux non ferreux
SU1613502A1 (ru) * 1989-01-19 1990-12-15 Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова Способ извлечени меди из гидроксидных шламов
RU2190670C1 (ru) * 2001-04-23 2002-10-10 Дробаденко Валерий Павлович Способ извлечения металлов из тонкоизмельченного глинисто-шламового рудного и техногенного сырья
US20030091484A1 (en) * 1999-11-30 2003-05-15 Senior Geoff D Flotation of sulphide minerals
RU2255127C2 (ru) * 2002-12-03 2005-06-27 Заболоцкий Александр Иванович Способ извлечения меди и золота из окисленных руд и техногенных отходов
RU2312911C1 (ru) * 2006-06-19 2007-12-20 Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской Академии наук Способ извлечения серебра из шламов
RU2336343C1 (ru) * 2007-04-16 2008-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) Способ извлечения металлов из комплексных руд, содержащих благородные металлы
RU2604080C2 (ru) * 2015-01-22 2016-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "ДЕВОН" Способ переработки электродной массы отрицательных электродов никель-кадмий-железных щелочных аккумуляторов

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2351177A1 (fr) * 1976-05-13 1977-12-09 Goldschmidt Ag Th Traitement de dechets de boue d'hydroxydes de metaux non ferreux
SU1613502A1 (ru) * 1989-01-19 1990-12-15 Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова Способ извлечени меди из гидроксидных шламов
US20030091484A1 (en) * 1999-11-30 2003-05-15 Senior Geoff D Flotation of sulphide minerals
RU2190670C1 (ru) * 2001-04-23 2002-10-10 Дробаденко Валерий Павлович Способ извлечения металлов из тонкоизмельченного глинисто-шламового рудного и техногенного сырья
RU2255127C2 (ru) * 2002-12-03 2005-06-27 Заболоцкий Александр Иванович Способ извлечения меди и золота из окисленных руд и техногенных отходов
RU2312911C1 (ru) * 2006-06-19 2007-12-20 Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской Академии наук Способ извлечения серебра из шламов
RU2336343C1 (ru) * 2007-04-16 2008-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) Способ извлечения металлов из комплексных руд, содержащих благородные металлы
RU2604080C2 (ru) * 2015-01-22 2016-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "ДЕВОН" Способ переработки электродной массы отрицательных электродов никель-кадмий-железных щелочных аккумуляторов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU779496B2 (en) Resin-in-pulp method for recovery of nickel and cobalt from oxidic ore leach slurry
Havlik et al. Pressure leaching of EAF dust with sulphuric acid
US8262770B2 (en) Process for controlling acid in sulfide pressure oxidation processes
EA009841B1 (ru) Способ восстановления металлов из материала, содержащего оксиды неблагородных металлов
CA1112880A (en) Hydrometallurgical process for the treatment of oxides and ferrites which contain iron and other metals
US8323377B2 (en) Recovery of metals from oxidised metalliferous materials
WO1991011539A1 (en) Separation process
CN102242260A (zh) 碱性硫氰酸盐溶液从难处理硫化金精矿中直接氧压浸金的方法
WO2021119728A1 (en) Recovery of vanadium from slag materials
Kholikulov et al. Separation of metals from technological solutions copper production
JP5934712B2 (ja) ヒ素含有材料の処理方法
Karimova et al. Hydrometallurgical processing of molybdenum middlings from Shatyrkul-Zhaysan cluster ore
Havuz et al. Optimization of removal of lead from bearing-lead anode slime
RU2833957C1 (ru) Способ извлечения меди из окисленных руд
CN114058876B (zh) 从钴铁渣中提取钴的方法
US20090217786A1 (en) Processing of laterite ore
US4166737A (en) Method for dissolving the non-ferrous metals contained in oxygenated compounds
RS59334B1 (sr) Luženje blagom kiselinom nikla i kobalta iz siromašne rude nikla koja sadrži i gvožđe
RU2551332C1 (ru) Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд
US6086847A (en) Process for treating iron-containing sulfide rocks and ores
US20050211631A1 (en) Method for the separation of zinc and a second metal which does not form an anionic complex in the presence of chloride ions
Cheng et al. The recovery of nickel and cobalt from leach solutions by solvent extraction: process overview, recent research and development
RU2749310C2 (ru) Способ переработки сульфидного золотомедного флотоконцентрата
RU2410454C1 (ru) Способ извлечения сурьмы и мышьяка из раствора биовыщелачивания золотосодержащих концентратов
CN107541602B (zh) 镍元素和锌元素的回收方法