1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28929
(51) C22B 11/00 (2006.01)
C22B 1/11 (2006.01)
C22B 3/06 (2006.01)
C22B 3/04 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1756.1
(22) 19.11.2013
(45) 15.09.2014, бюл. №9
(72) Акназаров Сестагер Хусаинович; Байракова
Ольга Степановна; Головченко Ольга Юрьевна;
Головченко Наталья Юрьевна; Сейсенова Акнур
Бергибаевна
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Институт
проблем горения" Комитета науки Министерства
образования и науки Республики Казахстан
(56) Болдырев В.В., Аввакумов Е.Г., Гусев Г.М. и
др. «Исследование механохимического разложения
нитритов металлов». Механохимические явления
при сверхтонком измельчении - Новосибирск - 1971
с.41 - 54
(54) СПОСОБ ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ
МИНЕРАЛОВ
(57) Изобретение относится к металлургической
переработке упорных золото -сульфидных
концентратов, в частности, к методам разложения
золотосодержащего арсенопирита.
Способ окисления сульфидных минералов
включает активацию арсенопирита с окисляющим
реагентом - 20-ти %-м водным раствором
поваренной соли с добавлением пиролюзита в
количестве 1% от арсенопирита, в центробежно-
планетарной мельнице в течение 10-30 мин и вывод
окисленных соединений из нее.
Способ окисления сульфидных минералов
позволяет повысить степень превращения серы до
98,5%.
(19)KZ(13)A4(11)28929

2. 28929
2
Изобретение относится к металлургической
переработке упорных золото -сульфидных
концентратов, в частности, к методам разложения
золотосодержащего арсенопирита.
Известен способ переработки золотомышьяковых
концентратов, включающий их помол в центробежно-
планетарной мельнице в течение 10-30 мин. совместно
с углеродом в количестве 2,8 - 3%. С последующим
обжигом в окислительно-восстановительном режиме
при температуре 650-700°С с образованием
мышьяковой газовой фазы и улавливание мышьяка.
(KZ Инновационный патент №24887, Кл. С22В 11/00,
опубл.15.11.11,бюл.№11).
Недостатком известного способа является
повышенная энергоемкость, многостадийность
процесса, необходимость улавливания летучих
токсичных соединений серы и мышьяка.
Известен способ переработки сульфидного
минерального сырья и концентратов, включающий
окисление исходного сырья в виде пульпы с
использованием окисляющих агентов, содержащих
окислы азота, и регенерацию низших окислов азота до
высших окислением. При этом пульпу подвергают
окислению в условиях контроля кислотности пульпы с
постоянной нейтрализацией образующейся в
результате окисления сульфидов серной кислоты до
уровня кислотности, при котором не происходит
образование элементарной серы, при использовании в
качестве нейтрализаторов природных или
искусственных веществ, выбранных из СаСО3,
MgCO3, Ca(ОН)2, CаO, NaOH, СаНРO4 в зависимости
образования продуктов с заданными физико-
химическими свойствами: фильтруемостью,
сгущаемостью, нерастворимостью мышьяка,
нетоксичностью. Окисление производят при
перемешивании, обеспечивающем достаточный
массообмен и эффективное протекание химических
реакций в температурном диапазоне 20-90°С,
преимущественно в интервале 65-85°С. (RU Патент
№2331675, Кл. С22В 3/06, опубл.20.08.08).
Недостатком известного способа является его
сложность, сопровождающаяся повышенной
энергоемкостью и повышенное содержание
сульфидной серы в кеке (1,1-2,1%) и повышенной
степенью превращения серы (94,75-96,4%).
Известен способ окисления сульфидных
минералов, включающий подачу пульпы с
сульфидными минералами и окислителя в реактор с
последующим их перемешиванием и выводом
окисленных соединений из реактора. При
перемешивании пульпы и окислителя во внутренней
камере реактора в турбулентном режиме
осуществляют механическую активацию поверхности
твердой фазы пульпы и диспергацию окислителя.
Вывод окисленных соединений из внутренней камеры
во внешнюю камеру реактора осуществляют под
действием давления, создаваемого входящим потоком
пульпы через отверстия, перекрываемые в верхней
части внутренней камеры регулятором вывода
пульпы. При этом жидкая фаза пульпы непрерывно
циркулирует из внешней камеры во внутреннюю
камеру реактора. Степень окисления сульфидных
минералов регулируют путем изменения
концентрации окислителя в пульпе за счет изменения
его количества от 3000 до 15000 мг*лч при активации
пульпы в реакторе. (RU Патент №2385954, Кл. С22В
1/11.С22В 3/04, C22G 49/02, опубл. 10.04.10).
Недостатком известного способа является его
сложность, и пониженная степень превращения серы
(0,97-75,3%).
Наиболее близким технически решением к
заявляемому способу, является способ окисления
арсенопирита, включает подачу пульпы с
сульфидными минералами и гидроксидом натрия
концентрацией 200 г/л в центробежно-планетарную
мельницу, в которой осуществляют помол твердой
фазы пульпы, перемешивание в течение 10-30 мин, и
вывод окисленных соединений из центробежно-
планетарной мельницы.
Недостатком известного способа является
пониженная степень превращения серы (91,69-
97,65%).
В основу изобретения положена задача разработки
способа окисления сульфидных минералов.
Техническим эффектом поставленной задачи является
повышенная степень превращения серы (до 98,5%),
при большем количестве ее на входе, в растворимое
соединение с последующим выведением его из кека.
Задача решается тем, что способ окисления
сульфидных минералов включает активацию
арсенопирита с окисляющим реагентом - 20-ти %-м
водным раствором поваренной соли с добавлением
пиролюзита в количестве 1% от арсенопирита, в
центробежно-планетарной мельнице (ЦПМ) в течение
10-30 мин и вывод окисленных соединений из нее.
Существенным отличием заявляемого способа
является то, что в качестве окисляющего реагента
используют 20-ти %-й водный раствор поваренной
соли с добавлением пиролюзита в количестве 1% от
арсенопирита.
Арсенопирит, используемый в качестве
сульфидных минералов, имеет следующий фазовый
состав %: FeAsS-71,4 (в том числе 5% FeS2); SiO2-29,2.
И элементный состав, масс. %: Fe - 30,24 S -
27,88 As - 27,29 Si - 2,39 Са - 1,2
Использование в качестве окисляющего реагента
20-ти %-го водного раствора поваренной соли (NaCl) с
добавлением пиролюзита (МnО2) определено тем, что
он влияет на скорость и направление химических
реакций и является катализатором процесса окисления
арсенопирита при его активации в центробежно-
планетарной мельнице. (Болдырев В.В., Аввакумов
Е.Г., Гусев Г.М. и др. «Исследование
механохимического разложения нитритов металлов».
Механохимические явления при сверхтонком
измельчении - Новосибирск - 1971 c..41 - 54)
Кроме того, пиролюзит, являясь сильным
окислителем, интенсифицирует процесс окисления
или деструкции арсенопирита.
Активированные в ПЦМ в водной среде сульфиды
резко повышают свою способность окисляться при
взаимодействии с окислителем – МnО2,
присутствующим в растворе. (Фрог Б.Н., Левченко
А.П. Деструкция сульфидов и оксидов в процессе
тонкого измельчения и механической активации -
Новосибирск. Водоподготовка - 2007 - c.381 -387)

3. 28929
3
Введение поваренной соли в качестве окисляющего
реагента определено его способностью окислять
арсенопирит в водной среде до соли, которая
связывается в труднорастворимое соединение
гидроксидами марганца и железа (4).
Кроме того, натрий хлор является не агрессивным
дешевым компонентом по сравнению с известным
окисляющим реагентом - щелочью (NaOH).
Время активации подобрано экспериментально и
является необходимым и достаточным для достижения
технического эффекта.
Одновременно с окислением сульфидов
происходит окисление мышьяка. (Копылов И.И.,
Каминский Ю.Д. Мышьяк - Новосибирск - 2004 с.327).
При активации пульпы в течение 10-30 минут
моносульфиды разрушаются с образованием оксидов
железа и серы. В условиях окислительной среды
железо восстанавливается до низшей степени
окисления по формулам 1, 2 с образованием
гидроксидов железа и марганца, собирающих на себя
мышьяк.
2Na3 AsO4 + 3Mn3(AsO4)2 + NaOH (1)
2Na3 AsO4 + Fe(OH)3 = Fe AsO4 + 3Na(OH) (2)
Сера переходит в сульфаты по реакциям 3, 4,
которые выводят из пульпы отстаиванием.
МnO2 + FeS2 + 4,5Н2O + 4,5O2 = Mn(OH)2 +
Fe(OH)3 + 2H2SO4 (3)
FeAsS + 6NaCl + 7О2 + 2H2O = 2Na3 AsO4 +
FeCl3 + H2SO4 (4)
Данные рентгенофазового состава свидетельствуют
об образовании арсенатов. Сульфаты, полученные в
результате заявленного окисляющего реагента -
поваренной соли и пиролюзита, вымывают из кеков.
Заявляемая концентрация NaCl и количество
вводимого Мп02 подобраны экспериментально и
являются необходимыми и достаточными для
достижения технического эффекта.
Таким образом, механическая активация
сульфидных минералов - арсенопирита, совместно с
окисляющим реагентом 20-ти %-й водного раствора
поваренной соли с добавлением пиролюзита в
количестве 1% от арсенопирита в центробежно-
планетарной мельнице в течение 10-30 мин при
содержание серы в исходном продукте 27,88%, в
отличие от известного - 14,2%, позволяет повысить
степень превращения серы до 98,5%.
Таблица 1
В таблице 1 приведены показатели процесса окисления арсенопирита.
№ Время активации, мин Количество серы на
входе, %
Количество серы на
выходе, %
Степень превращения
серы, %
1 10 27,88 2,98 89,31
2 20 27,88 0,85 96,95
3 30 27,88 0,4 98,5
Заявляемый способ окисления сульфидных
минералов осуществляют следующим образом.
В центробежно-планетарную мельницу загружают
арсенопирит совместно с окисляющим реагентом 20-
ти %-й водного раствора поваренной соли с
добавлением пиролюзита в количестве 1% от
арсенопирита и мелют в течение 10-30 минут. По
завершении процесса окисления, получают кек с
содержанием серы 0,4 - 2,98%, при этом степень
превращения серы составляет 89,31 - 98,5%. Затем
пульпу выгружают из ПЦМ, отстаивают. Жидкую
фракцию сливают, а оставшийся кек отправляют на
переработку.
Пример конкретного выполнения заявляемого
способа №1.
25г арсенопирита элементного состава, %:
Fe - 30,24; As - 27,29; S - 27,88; Si - 2,39; Ca - 1,2, 75 мл
20-ти %-й водного раствора поваренной соли и 0,4 г
пиролюзита загружают в планетарно - центробежную
мельницу, имеющую следующие характеристики:
количество барабанов - 3, объем размольных
барабанов - 300 мл, скорость вращения платформы с
размольными камерами - 700 об/мин, скорость
вращения барабанов - 1200 об/мин. Смесь
компонентов мелют в течение 30-ти минут. После
окончания механоактивации полученную пульпу
пульпу выгружают из реактора и отстаивают. Жидкую
фракцию сливают и оставшийся кек отправляют на
переработку. При этом степень превращения серы
составляет 98,5%, а полученный кек содержит 0,4%
серы.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ окисления сульфидных минералов,
включающий активацию арсенопирита с окисляющим
реагентом в центробежно-планетарной мельнице в
течение 10-30 мин и вывод окисленных соединений из
нее, отличающийся тем, что в качестве окисляющего
реагента используют 20-ти %-й водный раствор
поваренной соли с добавлением пиролюзита в
количестве 1% от арсенопирита.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч