способ кучного выщелачивания медных руд

Формула изобретения

СПОСОБ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕДНЫХ РУД, включающий послойное формирование отвала медных руд с добавками сульфидного материала и последующее орошение отвала сернокислыми бактерийсодержащими растворами, отличающийся тем, что сульфидный материал отсыпают отдельным рудным слоем между двумя слоями медной руды, при этом выдерживают соотношение сульфидной серы в рудной массе к меди в ней в пределах (5 20) 1, а нижнюю границу слоя сульфидного материала располагают на глубине не более 8 м от поверхности отвала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при переработке медных руд методом кучного выщелачивания, в частности окисленных руд.

Известен способ кучного выщелачивания медных руд, включающий формирование рудного отвала путем послойной отсыпки руды и хлористого натрия и подачу серной кислоты на выщелачивание.

Недостатком этого способа является загрязнение окружающей среды ионами хлора, дороговизна и дефицит реагента (хлористого натрия), интенсивное воздействие на декрипитацию породных минералов, что для окисленных руд является отрицательным фактором.

Кроме того, расход серной кислоты при выщелачивании окисленных руд за счет хлористого натрия снижается незначительно.

В качестве прототипа выбран способ выщелачивания забалансовых сульфидных руд с добавками пирита в количестве 2-4% во внешний поверхностный слой руды для интенсификации бактериально-химического выщелачивания меди.

Недостатком данной технологии является неравномерность выщелачивания меди по высоте отвала, в частности в течение 1,5 лет содержание меди равно 12% только в поверхностном слое, как наиболее оптимальным по условиям выщелачивания, с углублением в руду отвала доля выщелоченной меди резко снижается, практически оставаясь на уровне исходного содержания на глубине 0,5 м от поверхности отвала.

Изобретение позволяет сократить расход кислоты, стабилизировать ее концентрацию в фильтрующих растворах по высоте отвала и равномерно выщелачивать медь по высоте отвала.

Окисленную медную руду формируют в отвал послойно, т.е. на слой окисленной медной руды, отсыпаемой на основание, укладывают слой сульфидной серы в рудной массе и меди в ней в соотношении (5-20):1, затем снова слой окисленной руды. Причем отсыпку ведут таким образом, чтобы нижняя граница сульфидного материала была не более 8 м от поверхности отвала. Это обусловлено тем, что по данным наших исследований распространенность бактерий Th.ferrooxidans по глубине отвала простирается на 7-8 м от поверхности. На более глубоких горизонтах Th. ferrooxidans практически не обнаружены. На сформированный отвал подают разбавленные сернокислотные растворы, содержащие клетки естественной микрофлоры. Растворы, просачиваясь через слой окисленной руды, нейтрализуются, расходуя кислоту на процессы взаимодействия с породными и рудными минералами и обогащаются ионами меди и железа, которые переходят из руды.

При достижении слоя сульфидного материала растворы, рН которых к этому моменту достигает 2,0-2,5, вступают в бактериально-химическое воздействие с сульфидными минералами. В результате продуцируются растворитель серная кислота и окислитель трехвалентное железо по реакциям

S и рН растворов вновь изменяется до значений ниже 2,0.

Таким образом происходит стабилизация концентрации серной кислоты по высоте рудного отвала и, следовательно, снижается расход товарной серной кислоты, подаваемой на выщелачивание.

Далее этот раствор инфильтрует через нижний слой окисленной руды и выщелачивает медь, что достигается равномерное выщелачивание меди по высоте отвала.

П р и м е р 1 (по прототипу). Поверхностный слой высотой до 1 м отсыпанной кучи окисленной руды высотой 12 м был сформирован совместно с сульфидным материалом, после чего было осуществлено орошение кучи разбавленными растворами серной кислоты. Соотношение сульфидной серы и меди в руде в поверхностном слое кучи составляло 10:1.

После окончания срока выщелачивания было проведено опробование отвала по высоте его.

Результаты представлены в табл.1.

Как следует из табл.1, по высоте отвала наблюдается снижение экологической значимости микроорганизмов, что является одной из причин уменьшения извлечения меди из руды, а на глубине 8-12 м от поверхностного слоя руда практически не вовлечена в выщелачивание. Следовательно, отсыпка сульфидного материала по прототипу является малоэффективной в процессе вовлечения в выщелачивание отвала по всей высоте.

П р и м е р 2. Исходную окисленную медьсодержащую руду отсыпали в кучи на гидроизолированное основание, сверху кучи поместили слой сульфидного материала, на слой сульфидного материала отсыпали вновь слой руды. Соотношение сульфидной серы в рудной массе и меди в ней в равных кучах соответствовало различным пропорциям (4:1, 5:1, 20:1, 21:1).

Кучи орошали слабокислыми растворами серной кислоты при одинаковых прочих условиях.

Растворы, фильтруя через рудную массу, выходили с определенным значением рН и содержанием меди.

По истечении срока выщелачивания без высыхания кучи отобраны пробы твердого по глубине отвала. В пробах твердого были определены: экологическая значимость микроорганизмов Th.ferrоoxidans, остаточное содержание меди, по которому подсчитано извлечение ее, рН продуктивного раствора.

Результаты экспериментов представлены в табл.2.

Результаты экспериментов показывают, что действенными следует считать соотношения (5:1)-(20:1) и 21:1, при которых создаются наилучшие условия для бактериально-химических процессов и интенсивность выщелачивания меди достаточно высокая 0,5-0,58%/сут.

Показатели при соотношении 20:1 и 21:1 идентичны, поэтому оптимальными соотношениями следует считать (5:1)-(20:1).

П р и м е р 3. На гидроизолированное основание отсыпали слой руды, сверху которого слой сульфидного материала и вновь отсыпали слой руды. При этом было выдержано соотношение, когда содержание сульфидной серы в материале и меди в руде было 10:1 в общей массе, т.е. соотношение было выбрано внутри оптимального диапазона.

Кучу руды орошали слабоокислительными растворами, как в примере 2. Растворы, фильтруя через рудную массу по высоте отвала, выходили с рН 1,98, а экологическая значимость микроорганизмов была равна 10⁶ кл/г руды.

По истечении срока выщелачивания без высыхания кучи отобраны пробы твердого по глубине отвала. В пробах твердого были определены экологическая значимость микроорганизмов Th.ferrooxidans, остаточное содержание меди, по которому подсчитано извлечение ее, и рН жидкой фазы.

Результаты приведены в табл.3.

На основании опробования можно сделать выводы, что сульфидный материал, отсыпанный как средний слой, создает благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов Th.ferrоoxidans (концентрация их по высоте отвала экологически значима), что интенсифицирует окислительные процессы и приводит к стабилизации рН растворов и более равномерному выщелачиванию меди по высоте отвала.

При использовании данного способа снижаются расходы на реагенты.