Файл: Набойченко, С. С. Гидрометаллургия меди.pdf

При повышенной температуре элементарная сера взаимодейст­ вует с водой с образованием сероводорода — эффективного осади­ теля меди:

в присутствии сернистого газа или сульфитов позволяет быстро и

3 — 104° С; 4 — 138° С; 5 — 171° С; 6 — 65° С; 7 — 104° С; 8 — 121° С; 9 — 49° С

Сульфиды более растворимые, чем сульфид меди, способны выде­ лять медь из раствора по реакции

Наибольшей осадительной способностью отличаются сульфиды ще­ лочных или щелочноземельных металлов, однако при этом образуются коллоидные гидратированные осадки, весьма плохо фильтрующиеся. Скорость и полнота реакций возрастает с увеличением температуры. В работах [225] * сообщается о возможности осаждения сульфида меди халькопиритом при 160° С по реакции

при этом скорость процесса зависит от крупности частиц осадителя, температуры и продолжительности обработки.1

1 Пат. (Англия), № 687523, 1953.

94

Другие способы выделения меди

Солевая ректификация (высаливание), основанная на снижении растворимости извлекаемой соли при введении в раствор другой соли или соединения [226 ] — одно из интересных направлений селек­ тивного выделения солей металлов. В качестве высаливателей исполь­ зуют чаще всего соли с одноименным анионом, более растворимые, чем извлекаемая соль. В первом приближении высаливающий эффект иоиов оценивается по величине энергии их гидратации. По уменьше­ нию высаливающей способности двухвалентные ионы образуют сле­ дующий ряд:

Си ^ Ni > Со > Zn > Fe.

Сульфаты цинка и никеля способны высаливать медь только при очень больших их концентрациях [227].

Эффективный высаливающий реагент — сульфат аммония выде­ ляет медь в виде CuS04 (NH4) 2S04 • 6Н 20 [228]. Однако и в этом слу­ чае высаливание меди происходит менее полно, чем, например, никеля. Поэтому сульфат аммония используют для очистки медно­ никелевых растворов от никеля [229—230] *.

До настоящего времени многие теоретические закономерности про­ цесса высаливания остаются не ясными. Однако возможность полу­ чения достаточно чистого продукта, устойчивые показатели процесса, невысокие энергетические затраты и простое аппаратурное оформле­ ние обусловливают повышенное внимание к этому варианту осажде­ ния.

Выпаривание медных растворов с получением кондиционного купороса, несмотря на простоту способа и аппаратурного оформления, имеет очень ограниченное применение в гидрометаллургии меди. Это объясняется высокой энергоемкостью процесса, трудностью получе­ ния высококачественного купороса из бедных технологических рас­ творов, наличием других, более эффективных приемов выделения меди (электролизом, автоклавным осаждением). Несколько большее значение имеет фракционная кристаллизация меди для отделения основного ее количества от сопутствующих металлов (никеля, цинка), а также полная выпарка для выведения накапливающихся примесей и регулирования водного баланса в замкнутой технологической схеме.

Подробную информацию по физико-химическим явлениям и аппа­ ратурному оформлению кристаллизации в том числе и медного купо­ роса можно получить в монографии Л. Н. Матусевича [231 ].

Выпариванием (дистилляцией) аммиачных растворов меди при 90— 130° С разрушают аммиачные комплексы с образованием весьма чистой гидратированной окиси или основного карбоната меди (при переработке аммиачно-карбонатных растворов) и одновременно прак­ тически полностью регенерируют аммиак. Однако при такой обра­ ботке комплексных растворов селективное и полное осаждение меди

95

Можно отделить медь только от аммиакатов трехвалентного кобальта

На способности ионов тяжелых цветных металлов образовывать ряд труднорастворимых соединений основан метод ионной флотации [82, с. 656—677; 232—233]. Этот способ представляет особый инте­ рес для извлечения металлов из бедных растворов (0,1—5,0 г/л Си). Он позволяет, с помощью изменения кислотности среды типа осадителя и поверхностно активного коллектора селективно разделять металлы. В качестве ПАВ используют мыла — соли жирных кислот, содержащие в углеводородной цепи больше восьми атомов углерода (амины и их производные, алкилсульфаты, алкиларилсульфонаты, алкилсульфонаты и др.). При использовании натриевых мыл карбо­ новых кислот С7—С9 и С10—С16 (молекулярная масса соответственно 153 и 207) при теоретическом их расходе извлекалось до 97—99% Си. Наблюдали, что с увеличением содержания меди в растворе значение оптимального pH изменялось следующим образом [232]:

100% меди из раствора, содержащего 10 мг/л Си с помощью доценилбензолсульфоната натрия (~100 мг/л) или алкиларилсульфоната натрия (125 мг/л). Эти показатели достигнуты при 18—20° С, расходе воздуха 1,2 л/мин, pH = 3,0-н5,5 за 60—80 мин.

Более просто осаждать одновалентную медь в виде труднораство­ римых соединений (хлоридов, роданидов и др.), что используется в некоторых технологических схемах для очистки растворов или се­ лективного выделения меди из бедных растворов. .

Из рассмотренных химических способов наиболее селективно медь выделяется в виде сульфидов, а из бедных растворов методом ионной флотации.

Глава / /

ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕДИ ИЗ НИЗКОСОРТНОГО И ЗАБАЛАНСОВОГО СЫРЬЯ

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ

Исходное сырье — вскрышная порода (складируемая в отвалы при разработке карьеров) и руды забалансовые (труднообогатимые, не­ больших или труднодоступных месторождений, в заброшенных руд­ никах и потерянных целиках). В зависимости от места нахождения

96

сырья различают наземное выщелачивание (в отвалах, кучах) и под­ земное, или выщелачивание «на месте».

Подземному выщелачиванию подвергают потерянные руды в ста­ рых забоях или месторождениях, разработка которых нерентабельна щли невозможна по горнотехническим и гидрогеологическим сообра­ жениям.

При наземном выщелачивании перерабатывают отвалы старых и новых карьеров, месторождения, для которых организация стан­ дартного цикла (флотационное обогащение — медеплавильное произ­ водство) нерентабельна из-за небольшого запаса руды или невозмож­ ности эффективного обогащения.

При определении целесообразности выщелачивания необходимо учитывать: объем сырья и содержание в нем меди; минералогический состав и характеристику вмещающих пород (влаго-кислотоемкость, механическую прочность, способность к выветриванию и декрептации и др.); возможности обеспечения водой и рационального сбора растворов; место нахождения объекта для выщелачивания и рацио­ нальный вариант извлечения меди.

Выщелачивание руды в отвалах и кучах

Выщелачивание отвалов и кучное выщелачивание имеют не только много общего в организации процесса, но и ряд принципиальных раз­ личий, основные из которых систематизированы ниже:

Крупность породы, выводимой в отвал, не регулируется, при куч­ ном выщелачивании руду предварительно дробят. Количество отра­ батываемого материала в отвалах гораздо больше, чем руды в. кучах.

Извлечение меди из старых отвалов за счет естественных условий (атмосферных осадков, выветривания) практикуется с доисторических времен. В начале текущего столетия на ряде американских предприя­ тий были начаты работы по организации специального орошения, сбора растворов и цементации из них меди. В связи с длительной экс­ плуатацией карьеров, увеличением объема вскрышных работ (на отдельных предприятиях в сутки вывозятся несколько сот тысяч тонн породы) в отвалах накопилось значительное количество меди. Например, в США только в 1966 г. в отвалы вывезено 0,34 млрд, т медь содержащей породы дополнительно к ранее накопившимся 4,5—9,1 млрд, т [234]. Поэтому металлурги были вынуждены более внимательно отнестись к этому сырьевому источнику. Был проведен ряд инженерно-организационных мероприятий: негабариты стали дробить, -организовали вывоз и складирование материала, рацио­ нальное орошение, усовершенствовали извлечение меди из раство­ ров, ввели тщательный и оперативный технологический контроль процесса.