способ извлечения благородных металлов из руд и материалов

Формула изобретения

Способ извлечения благородных металлов из руд и материалов, включающий добавку в руду или материалы марганецсодержащего материала, укладку руды или материалов в неподвижный слой и перколяционное выщелачивание руды и материалов водным кислотным раствором в присутствии хлорид-ионов, химическое восстановление марганца и извлечение благородных металлов в продукционный раствор, отличающийся тем, что добавку марганецсодержащего материала и укладку руды или материалов в неподвижный слой ведут с повышением удельного содержания марганца по высоте слоя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к мокрым способам извлечения благородных металлов из руд и материалов, в том числе хлорированием, и может быть использовано в различных вариантах перколяционного выщелачивания руд (кучного, кюветного, в перколяторах).

Известен способ извлечения благородных металлов из упорных сульфидных руд, включающий их обработку водной кислотной композицией в присутствии ионов Fe³⁺ и материалом, содержащий марганец, способный к химическому восстановлению (патент США N 4740243, кл.C 22 B 11/04, 1988 г.) Способ предусматривает двухстадийную обработку руд. На 1 стадии осуществляют растворение сульфидов под действием окислителей, ионов Fe³⁺ и марганецсодержащего материала, в результате благородные металлы, заключенные в сульфиды, высвобождаются. На 2 стадии выщелачивают уже сами благородные металлы любым известным способом, например цианированием. Предусмотрен и вариант кучного выщелачивания на обеих стадиях.

Добавку марганецсодержащего материала и укладку руды в кучу (неподвижный слой) рекомендуют вести при равномерном распределении материала в руде. Это в нашем случае приведет к повышенному расходу реагентов и возможному недоизвлечению благородных металлов.

Наиболее близким к изобретению является одностадийный способ извлечения благородных металлов из руд, предусматривающий перколяционное выщелачивание кислотным раствором, содержащим либо соляную, либо серную кислоту в присутствии хлорида натрия и диоксида марганца. Распределение MnO₂ по руде предусмотрено равномерное. (Канд. дисс. Мейеровича А.С. Разработка теории и технологии кислотного растворения золота в присутствии пиролюзита, 1986 г.)

Равномерное распределение марганецсодержащего материала по высоте слоя руды при перколяционном выщелачивании приводит к нерациональному повышенному расходу кислоты и диоксида марганца при возможном недоизвлечении благородных металлов в продукционный раствор.

Изобретение направлено на повышение степени извлечения благородных металлов из руд или любых других материалов, содержащих благородные металлы, и снижение расхода кислоты и марганецсодержащего материала при их извлечении.

Указанная задача решается следующим образом.

В известный способ, включающий добавку в руду или материалы марганецсодержащего материала, укладку руды или материалов в неподвижный слой и перкуляционное выщелачивание руды или материалов водным кислотным раствором в присутствии хлорид-ионов, химическое восстановление марганца и извлечение благородных металлов в продукционный раствор, вводят новую операцию добавку марганецсодержащего материала и укладку руды или материалов в неподвижный слой ведут с повышением удельного содержания марганца по высоте слоя.

Химизм извлечения благородных металлов из руд в кислых хлоридных растворах в присутствии диоксидов марганца можно представить на примере растворения золота в виде следующих реакций:

HCl H⁺ + Cl^- (1)

MnO₂ + 4H⁺ Mn⁴⁺ + 2H₂O (2)

Mn⁴⁺ + 2Cl^- Mn²⁺ + Cl₂ (3)

2Au + 3Mn⁴⁺ + 8Cl^- 2AuCl₄ + 3Mn²⁺ (4)

2Au + 3Mn⁴⁺ + 2Cl^- 2AuCl₄ (5)

2Au + 3MnO₂ + 14 HCl 2HAuCl₄ + 3MnCl₂ + 6H₂O (6)

Как следует из реакций (1-6), в окислении золота могут принимать участие как ионы Mn⁴⁺, так и свободный хлор (Cl₂). Одновременно окислители, ионы Mn⁴⁺ и Cl₂ взаимодействуют с другими восстановителями, входящими в состав руд и потребляющими кислоту и марганец в окисленной форме, например с сульфидами. Кроме того, кислота потребляется на взаимодействие с кислотоемкими составляющими руд, такими как карбонаты и различные окислы. В результате при перколяционном выщелачивании по мере просачивания выщелачивающего раствора сверху вниз по слою руды происходит снижение кислотности, от которой зависит концентрация окислителей благородных металлов в растворе. Таким образом, и концентрация окислителей по высоте слоя руды сверху внизу будет понижаться. Но побочных восстановителей в руде, как правило, значительно больше, чем благородных металлов, поэтому чем выше концентрация Mn⁴⁺ и Cl₂ в растворе, тем в большей степени будут извлекаться из руды благородные металлы. Равновесная концентрация окислителей в растворе будет зависеть и от соотношения содержаний окисленного марганца и восстановителей в руде: чем выше это соотношение, тем выше концентрация окислителей в растворе. Наибольшая концентрация Mn⁴⁺ и Cl₂ в растворе образуется при полной выработке восстановителей, наличии избытка марганца в руде и максимальной, то есть исходной кислотности раствора. Это будет происходить в первую очередь в верхних слоях прорабатываемой руды и раствор с максимальной концентрацией окислителей будет поступать на последующие нижние слои. В результате нижние слои будут прорабатываться также с максимальной концентрацией окислителей независимо от падения кислотности. И чем выше избыток марганецсодержащего материала в верхнем слое, тем больший нижележащий слой будет прорабатываться с высокой концентрацией окислителей. В случае равномерного распределения марганца в руде по высоте слоя либо необходим значительный избыток марганца по всей высоте слоя либо снизится степень извлечения благородных металлов. Если же добавку марганецсодержащего материала и укладку руды осуществить с повышением удельного содержания марганца по высоте слоя руды, то нужен только минимальный избыток марганца в целом по руде при повышении степени извлечения благородных металлов.

Таким образом, из приведенных выше рассуждений следует, что если добавку марганецсодержащего материала и укладку руды в неподвижный слой вести с повышением удельного содержания марганца по высоте слоя, это приведет к снижению расхода марганецсодержащего материала и кислоты и к повышению степени извлечения благородных металлов.

По известному и предлагаемому вариантам в лабораторных условиях проводили перколяционное выщелачивание агломерированной руды, уложенной в перколяторы. Исходная руда содержала 3,6 г/т золота, 1% сульфидов (пирита) и 2% карбонатов (доломита). По известному варианту добавку диоксида марганца марки "ХЧ" в количестве 32 кг/т руды перед агломерацией равномерно распределяли по высоте слоя руды. В опыте 1 предлагаемого варианта такую же навеску руды разделили на три равные части, в которые ввели различную удельную добавку диоксида марганца: 13, 20 и 64 кг/т, сохранив общую добавку в количестве 32 кг/т руды. Руду уложили в перколятор с повышением удельного содержания марганца по высоте слоя руды. В опыте 2 предлагаемого варианта добавку диоксида марганца в целом сократили вдвое при уменьшении добавок в отдельные части до 6,5 10 и 32 кг/т руды соответственно. Выщелачивание во всех случаях осуществляли перколяцией раствора серной кислоты 300 г/л и хлорида натрия 175 г/л с равной скоростью. Выходящий продукционный раствор анализировали на содержание золота и кислоты, при прекращении выщелачивания золота опыт останавливали, руду промывали водой и анализировали на остаточное содержание золота. По результатам подсчитывали степень извлечения золота, удельные расходы кислоты и марганецсодержащего материала. Результаты представлены в таблице.

Как следует из таблицы, по известному варианту степень извлечения золота составила 71% при расходах кислоты 120 и MnO₂ 32 кг/т руды. Распределение такого же количества MnO₂ в 32 кг/т с повышением удельного содержания марганца по высоте слоя руды в опыте 1 позволило повысить степень извлечения золота до 87% и сократить расход кислоты до 84 кг/т. Уменьшение общей загрузки MnO₂ до 16 кг/т в опыте 2 также привело к увеличению извлечения золота до 86% и снижению расхода кислоты до 48 кг/т руды.