(57) Реферат / Формула:
Составы реагентов, способы и системы для уменьшения концентраций металлических примесей во время металлургических процессов. Некоторые способы и системы, в частности, относятся к контролю концентрации железа в содержащих медь электролитических растворах для электроэкстракции.
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201691798 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.04.28
(22) Дата подачи заявки 2015.03.06
(51) Int. Cl.
C25C1/12 (2006.01) C22B 3/02 (2006.01)
(54)
СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ ВО ВРЕМЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
(31) 61/949,502; 14/640,245
(32) 2014.03.07; 2015.03.06
(33) US
(86) PCT/IB2015/000291
(87) WO 2015/132654 2015.09.11
(71) Заявитель: БАСФ СЕ (DE)
(72) Изобретатель:
Бендер Джек, Эммерих Натан С. (US)
(74) Представитель:
Веселицкая И.А., Веселицкий М.Б., Кузенкова Н.В., Каксис Р.А., Белоусов Ю.В., Куликов А.В., Кузнецова Е.В., Соколов Р.А., Кузнецова Т.В. (RU)
(57) Составы реагентов, способы и системы для уменьшения концентраций металлических примесей во время металлургических процессов. Некоторые способы и системы, в частности, относятся к контролю концентрации железа в содержащих медь электролитических растворах для электроэкстракции.
Коэффициент полезного действия по току в зависимости от содержания железа
126932
Заявка № 201691798 Заявитель БАСФ СЕ, DE
СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ ВО ВРЕМЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится в основном к области металлургии извлечения. В частности, настоящее изобретение относится к способам контроля концентрации железа во время различных процессов горнорудного производства, в том числе во время процессов, которые включают системы экстракции растворителем и электролитической экстракции.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Ценность меди, а также множества других металлов, привело к непрекращающемуся поиску более эффективных и производительных способов их получения. Один из способов экстракции меди представляет собой процесс выщелачивания, совместно с экстракцией растворителем, и в итоге, получение меди с помощью электролитической экстракции. Выщелачивание обычно
проводят посредством укладывания руды в кучи на подготовленную площадку или посредством ее укладывания в небольшом углублении. Затем применяют раствор кислоты {например, серной кислоты), и по мере того, как раствор кислоты просачивается вниз сквозь кучу, медь растворяется из породы. 5 Полученный содержащий медь раствор ("обогащенный выщелачивающий раствор" или "ОВР") собирают, и затем передают в технологическое оборудование экстракции растворителем, где он посредством интенсивного перемешивания приводится в контакт с органическим раствором, содержащим экстрагирующее вещество, растворенное в керосиноподобном углеводородном
10 растворителе. Во время указанной экстракции, медь (в виде иона меди)
переносится в органическую фазу, где она образует комплекс хелатного типа с экстрагирующим веществом. После контакта, смесь веществ на водной основе и органических веществ подвергают разделению. Обедненный медью водный раствор ("рафинат") выходит из технологического оборудования экстракции
15 растворителем, а органическая фаза переносится на очистку, где она приводится в контакт с крепким раствором кислоты. Во время очистки, часть ионов меди переносится в водную фазу, а протоны переносятся в органическую фазу. Затем обедненную медью органическую фазу возвращают на экстракцию для повторного использования.
20 [0003] Обогащенный медью водный извлекающий раствор ("обогащенный"
или "насыщенный электролит") затем передают на электролитическую экстракцию ("ЭЭ"). Во время электролитической экстракции, медь осаждается в виде металла из раствора на катоде, а вода разлагается на аноде, образуя кислород и протоны в виде кислоты.
25 [0004] Одна из проблем существующей технологии относится к железу, а
также по возможности к другим нежелательным металлам, концентрация которых скапливается в системе электролитической экстракции. Железо переносится из обогащенного выщелачивающего раствора в цикл ЭЭ либо в виде захваченного водного раствора в органической фазе, либо в результате
30 экстракции и последующей очистки с применением гидроксильных оксимов.
Необходимо отметить, что иногда по разным причинам минимальное количество железа является необходимым во время электролитической экстракции растворов. Одной из таких причин является контроль воздействия марганца. Когда железо отсутствует, марганец окисляется на аноде до перманганата, по
мере того как медь осаждается на катоде. Когда же обедненный электролит, содержащий перманганат, возвращают на очистку, то перманганат, который является сильным окисляющим веществом, воздействует на органическую фазу и разрушает её. Однако, концентрация железа сверх минимального порогового 5 значения также является вредной.
[0005] Наличие высокой концентрации железа в системах электролитической экстракции вызывает ряд проблем, при этом одной из наиболее существенных является потеря коэффициента полезного действия по току. Коэффициент полезного действия по току отображает часть от общего
10 количества подаваемых ампер, фактически применяемых для осаждения меди. Для того чтобы уменьшить концентрацию железа, электролит может быть выведен из системы и удален в отходы. Указанный удалённый электролитический раствор, к сожалению, также содержит относительно высокую концентрацию меди, дополнительный кобальт, и серную кислоту, что
15 означает то, что эти компоненты невольно утрачиваются наряду с железом.
Объём указанного удалённого электролита должен быть заменен свежей серной кислотой, свежей водой, и кобальтом. Например, удаление электролита приводит к уменьшению концентрации кобальта, который добавляют для защиты свинцовых анодов, которые как таковые могут составлять большие
20 затраты для установки электролитической экстракции. Таким образом,
дополнительно к затратам, вызванным снижением коэффициента полезного действия по току, существуют дополнительные затраты с точки зрения утраты вспомогательных реагентов, связанной с утилизацией смеси веществ для контроля концентрации железа.
25 [0006] Было исследовано несколько способов удаления железа из смесей
кислых сульфатов, в попытке предпринять усилия для уменьшения необходимости в утилизации электролита. Наиболее распространенным способом было применение специальных ионообменных смол, с применением системы контроля железа FENIX, поскольку на сегодняшний день только смола
30 способствует уменьшению концентрации железа в системах электролитической экстракции. Смола, которую применяют в указанной системе, представляет собой сульфонированный сшитый полимер замещённой монофосфоновой кислоты. Материал указанной смолы не является легко доступным и, по этой причине, связан с очень высокими затратами. Указанная система также имеет
тот недостаток, что она не предполагает непрерывного процесса. То есть, содержание железа не может уменьшаться непрерывно в заданной ионообменной колонке, не прерываясь при этом. В результате, должны быть доступными несколько колонок, таким образом, что некоторые колонки могут применяться, в 5 то время как другие элюируют и регенерируют для применения в дальнейшем. Более того, условия очистки являются относительно строгими, и по этой причине требуют узкоспециализированного оборудования и, следовательно, дополнительного повышения затрат.
[0007] На данный момент, не существует технологии экстракции 10 растворителем, которая была бы коммерчески реализована в отношении решения накопления содержания железа. Таким образом, существует потребность в способах и/или системах, которые решают одну или более из указанных проблем.
15 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0008] Один аспект изобретения относится к способу контроля концентрации железа в системе экстракции меди. В одном или большем количестве вариантов осуществления, система экстракции меди содержит промышленную установку электролитической экстракции меди. В некоторых
20 вариантах осуществления, способ содержит введение насыщенного медью
электролита в промышленную установку электролитической экстракции меди и удаление обедненного медью электролита из промышленной установки электролитической экстракции меди. В одном или большем количестве вариантов осуществления, способ содержит дальнейшее введение насыщенного
25 медью электролита в промышленную установку электролитической экстракции меди и удаление обедненного медью электролита из промышленной установки электролитической экстракции меди. Далее, способ может дополнительно содержать определение переноса железа в промышленную установку электролитической экстракции меди. В некоторых вариантах осуществления,
30 способ также содержит удаление части отводимого электролитического раствора из промышленной установки электролитической экстракции меди со скоростью потока отводимой жидкости, и введение части отводимой жидкости на стадию экстракции железа, где часть отводимой жидкости приводится в контакт с органическим растворителем, включающим экстрагирующее вещество,
содержащее моноалкилфосфатный эфир, который имеет структуру, представленную посредством:
RO-P -OR OR2
где R1 представляет собой неразветвленную, разветвлённую или
2 3
5 циклическую алкильную, или арильную группу, и R и R каждая представляет собой Н. В одном или большем количестве вариантов осуществления, способ дополнительно содержит определение удаления железа на стадии экстракции железа. В некоторых вариантах осуществления, скорость потока отводимой жидкости является пропорциональной соотношению переноса железа к
10 удалению железа.
[0009] В одном или большем количестве вариантов осуществления, определение переноса железа содержит определение разницы между концентрацией железа, которое поступает в и выходит из промышленной установки электролитической экстракции меди. В некоторых вариантах
15 осуществления, система экстракции меди дополнительно содержит стадию экстракции, в которой медь экстрагируется в органическую фазу, что обеспечивает насыщенную органическую фазу, а также стадию очистки, в которой медь удаляется из органической фазы, что обеспечивает очищенную органическую фазу, и при этом определение переноса железа включает
20 вычисление суммы: степени удаления железа, которую определяют посредством разницы концентрации железа между насыщенной органической фазой и очищенной органической фазой; и степени захвата железа, которую определяют посредством концентрации железа в водной захваченной фазе в органической фазе.
25 [0010] В некоторых вариантах осуществления, перенос железа
представляет собой количество железа за единицу времени, количество железа, концентрацию железа или концентрацию железа за единицу времени. В одном или большем количестве вариантов осуществления, удаление железа представляет собой количество железа за единицу времени, количество железа,
30 концентрацию железа или концентрацию железа за единицу времени. В
некоторых вариантах осуществления, одна или более из R1"3 в моноалкилфосфатном эфире представляет собой разветвлённую или неразветвленную Св-Си алкильную группу. В одном или большем количестве вариантов осуществления, одна или более из R1"3 в моноалкилфосфатном эфире 5 представляет собой разветвлённую или неразветвленную CVC9 группу. В некоторых вариантах осуществления, моноалкилфосфатный эфир содержит изооктилфосфорную кислоту, 2-этилгексилфосфорную кислоту, октофенилфосфорную кислоту или нонилфенилфосфорную кислоту. В одном или большем количестве вариантов осуществления, моноалкилфосфатный эфир
10 содержит изооктилфосфорную кислоту.
[ООН] В некоторых вариантах осуществления, способ дополнительно содержит приведение в контакт части отводимой жидкости с модифицирующим веществом. В одном или большем количестве вариантов осуществления, модифицирующее вещество содержит C^-Cie неразветвленный, разветвлённый
15 или циклический, или арильный спирт. В некоторых вариантах осуществления, модифицирующее вещество содержит тридеканол. В некоторых вариантах осуществления, экстрагирующее вещество дополнительно содержит диалкиловый эфир фосфорной кислоты. В одном или большем количестве вариантов осуществления, моноалкилфосфатный эфир и диалкиловый эфир
20 фосфорной кислоты присутствуют в молярном соотношении, которое составляет приблизительно 20:1 - 0.1:1. В некоторых вариантах осуществления, приведение в контакт части отводимой жидкости с органическим растворителем обеспечивает насыщенную железом органическую фазу, и при этом способ дополнительно содержит удаление железа из насыщенной железом органической
25 фазы в насыщенный железом извлекающий раствор, и выщелачивание медной руды указанным насыщенным железом извлекающим раствором.
[0012] Другой аспект изобретения относится к системе непрерывного контроля концентрации металлических примесей во время процесса извлечения металла. В одном или большем количестве вариантов осуществления, система
30 включает стадию удаления металлических примесей, содержащую: а. смеситель, содержащий
I. первое входное отверстие, связанное с источником водного насыщенного примесями электролитического раствора;
П. второе входное отверстие, связанное с источником органического обеднённого примесями раствора, включающего экстрагирующее вещество, содержащий моноалкилфосфатный эфир, который имеет структуру, представленную посредством
R'O-P -OR
OR'
где R1 представляет собой неразветвленную, разветвлённую или
2 3
циклическую алкильную, или арильную группу, и R и R каждая представляет собой Н; и
б. разделительное устройство в сообщении по текучей среде со смесителем,
10 при этом разделительное устройство содержит
I. первое выходное отверстие для водного обеднённого примесями электролитического раствора для выхода из разделительного устройства;
П. второе выходное отверстие для органического насыщенного
15 примесями раствора для выхода из разделительного устройства.
[0013] В некоторых вариантах осуществления, система дополнительно содержит:
в. второй смеситель, содержащий
I. первое входное отверстие, связанное с выходным отверстием для
20 органического насыщенного примесями раствора в первом
разделительном устройстве; П. второе входное отверстие, связанное с источником серной кислоты; и
г. второе разделительное устройство в сообщении по текучей среде со
25 вторым смесителем, при этом второе разделительное устройство содержит
I. первое выходное отверстие для выхода из разделительного устройства органического очищенного от примесей раствора; П. второе выходное отверстие для выхода из разделительного устройства насыщенного примесями раствора рафината.
[0014] В одном или большем количестве вариантов осуществления, система дополнительно включает промышленную установку электролитической экстракции, содержащую
а. первое входное отверстие, связанное со вторым выходным
5 отверстием первого разделительного устройства;
б. первое выходное отверстие, связанное с первым входным
отверстием первого смесителя.
[0015] В некоторых вариантах осуществления, водный насыщенный примесями электролитический раствор также содержит медь. В одном или
10 большем количестве вариантов осуществления, органический обеднённый примесями раствор дополнительно содержит модифицирующее вещество. В некоторых вариантах осуществления, модифицирующее вещество содержит С 8-Ci6 неразветвленный, разветвлённый или циклический, или арильный спирт. В одном или большем количестве вариантов осуществления, модифицирующее
15 вещество содержит тридеканол. В некоторых вариантах осуществления, первое входное отверстие первого смесителя и первое выходное отверстие промышленной установки электролитической экстракции постоянно содержат поток поступающего материала. В одном или большем количестве вариантов осуществления, входное отверстие промышленной установки электролитической
20 экстракции и второе выходное отверстие первого разделительного устройства постоянно содержат поток поступающего материала. В некоторых вариантах осуществления, экстрагирующее вещество дополнительно содержит диалкиловый эфир фосфорной кислоты. В одном или большем количестве вариантов осуществления, моноалкилфосфатный эфир и диалкиловый эфир
25 фосфорной кислоты присутствуют в молярном соотношении, которое составляет приблизительно 20:1 - 0.1:1. В некоторых вариантах осуществления, система дополнительно содержит промышленную установку для выщелачивания, где руду выщелачивают с применением насыщенного примесями раствора рафината.
30 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0016] ФИГ. 1 представляет собой график, который показывает коэффициент полезного действия по току в зависимости от концентрации железа;
[0017] ФИГ. 2 показывает технологическое оборудование экстракции растворителем и выщелачивания в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения;
[0018] ФИГ. 3 представляет собой график, который показывает эффект 5 повышения молярного соотношения модифицирующего вещества относительно экстрагирующего вещества в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения;
[0019] ФИГ. 4 представляет собой изотерму экстракции Мак-Кейба и Тиле для экстракции железа с различными концентрациями кислоты в соответствии с 10 одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения;
[0020] ФИГ. 5 представляет собой изотерму Мак-Кейба и Тиле для очистки от железа для процесса очистки в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения;
[0021] ФИГ. 6 представляет собой график, который показывает действие 15 повышения концентрации модифицирующего вещества на основании спирта
относительно экстрагирующего вещества в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения; и
[0022] ФИГ. 7 представляет собой график, который показывает перенос железа некоторых экстрагирующих веществ в соответствии с одним или 20 большим количеством вариантов осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0023] Перед тем, как описывать некоторые примерные варианты осуществления изобретения, необходимо понимать, что изобретение не ограничивается деталями конструкции или стадиями способа, изложенными в 25 следующем далее описании. Изобретение допускает другие варианты
осуществления и может быть осуществлено или осуществляется различными способами.
[0024] Аспекты изобретения в основном относятся к способам, устройствам и системам контроля концентрации железа или других 30 металлических примесей в системах электролитической экстракции. Один или
более из вариантов осуществления изобретения, описанных здесь, обеспечивают непрерывный контроль концентрации железа.
[0025] Как обсуждалось выше, наличие высокой концентрации железа в системах электролитической экстракции вызывает некоторые проблемы, где
одной из наиболее существенных является утрата коэффициента полезного действия по току. ФИГ. 1 показывает коэффициент полезного действия по току в зависимости от концентрации железа в электролите для трёх разных плотностей тока (200, 250 и 300 А/м2). Указанные плотности тока отображают общие промышленные условия технологического оборудования, которое, как правило, работает при более высоких плотностях тока (т. е., 275 - 300+). Как показано на графике, коэффициент полезного действия по току непрерывно уменьшается с повышением концентрации железа, независимо от плотности тока. Потеря коэффициента полезного действия по току приводит к непроизводительной затрате энергии, что непосредственно является результатом более высоких затрат для осаждения меди. Один или более из способов и систем, описанных здесь, способствует предотвращению потерь плотности тока в системах электролитической экстракции и, следовательно, повышению эффективности осаждения меди и в конечном процессе извлечения меди. Дополнительно, один или более из способов и систем, описанных здесь, также уменьшают или устраняет необходимость удаления электролитического раствора электроэкстракции, следовательно, уменьшает затраты, связанные с потерей меди и других добавок.
Способы
[0026] Соответственно, первый аспект изобретения относится к способу контроля и/или уменьшения концентрации железа (или других металлических примесей) во время процесса извлечения металла. Как правило, при этом способ содержит приведение в контакт электролитического раствора, который включает железо, с экстрагирующим веществом. Экстрагирующее вещество может содержать моноалкилфосфатный эфир (который также называют однозамещённой кислой солью алкилфосфорной кислоты или однозамещённой алкилфосфорной кислотой), который имеет структуру, представленную посредством
RO-P-OR OR2
где R1 представляет собой неразветвленную, разветвлённую или
2 3
циклическую алкильную, или арильную группу, и R и R каждая независимо представляет собой Н. Арильные группы могут быть замещёнными. В одном или большем количестве вариантов осуществления, второй металл представляет собой железо. Приведение в контакт раствора для электролитической экстракции с экстрагирующим веществом может содержать подвержение раствора для электролитической экстракции стадии экстракции растворителем.
[0027] В одном или большем количестве вариантов осуществления, экстрагирующее вещество может содержать более чем один компонент. Например, в некоторых вариантах осуществления, экстрагирующее вещество может содержать смеси моно-, ди-, и/или триалкиловых эфиров фосфорной кислоты. В дополнительных вариантах осуществления, экстрагирующее вещество может дополнительно содержать диалкиловый эфир фосфорной кислоты. В некоторых вариантах осуществления, моноалкиловые и диалкиловые эфиры фосфорной кислоты присутствуют в молярном соотношении, которое составляет приблизительно 20:1 - приблизительно 0,1:1, приблизительно 10:1 -приблизительно 0,2:1, или приблизительно 5:1 - приблизительно 0,2:1 0,5:1. В одном или большем количестве вариантов осуществления, экстрагирующее вещество дополнительно содержит триалкиловый эфир фосфорной кислоты. В дополнительных вариантах осуществления, триалкиловый эфир фосфорной кислоты выбирают из группы, состоящей из трибутилфосфата, тригексилового эфира фосфорной кислоты, триоктилового эфира фосфорной кислоты, и трипентилового эфира фосфорной кислоты.
[0028] Как обсуждалось выше, по мере того, как осуществляют процессы добычи меди, с течением времени в электролите накапливается железо. Химически, является возможным, когда на стадии экстракции меди из обогащённого выщелачивающего раствора в очищенную органическую фазу химически переносится небольшое количество железа, и затем на стадии
очистки меди оно из насыщенной органической фазы химически переносится в обедненный электролит. Дополнительно, небольшие капли обогащенного выщелачивающего раствора или рафината могут оставаться суспендированными в насыщенной органической фазе (НО), когда она выходит из отстойного 5 резервуара для экстракции. Указанные капли содержат железо, которое затем
переносится в электролит, когда насыщенную органическую фазу и обедненный электролит перемешивают на стадии очистки. По этой причине, в одном или большем количестве вариантов осуществления, способ контроля железа представляет собой способ контроля концентрации железа в системе экстракции
10 меди, где система экстракции меди содержит промышленную установку электролитической экстракции меди. Способ содержит:
а. введение насыщенного медью электролита в промышленную
установку электролитической экстракции меди и удаление обедненного медью электролита из промышленной установки электролитической экстракции меди;
15 б. определение переноса железа в промышленную установку
электролитической экстракции меди;
в. удаление части отводимой жидкости электролитического раствора из промышленной установки электролитической экстракции меди со скоростью потока отводимой жидкости, и введение части отводимой жидкости на стадию
20 экстракции железа, где часть отводимой жидкости приводится в контакт с органическим растворителем, содержащим экстрагирующее вещество, содержащий моноалкилфосфатный эфир, который имеет структуру, представленную посредством:
R'O-P -OR
25 где R1 представляет собой неразветвленную, разветвлённую или
2 3
циклическую алкильную, или арильную группу, и R и R каждая представляет собой Н; и
г. определение степени удаления железа на стадии экстракции железа, где скорость потока отводимой жидкости является пропорциональной 30 соотношению переноса железа и удаления железа. В некоторых вариантах
осуществления, степень переноса железа на стадии экстракции железа может быть отрегулирована либо посредством подбора соотношения потока органической фазы/водной фазы (О/В) или концентрации реагента, для того чтобы удалить всё железо из потока отводимой жидкости или удалить 5 значительную часть железа из потока отводимой жидкости, с целью удаления требуемого количества железа. В одном или большем количестве вариантов осуществления, приведенный выше процесс может проводиться в отношении других металлических примесей, включая, но не ограничиваясь ими, Sb и Sn. [0029] Как его применяют здесь, термин "перенос железа" относится к
10 фактическому количеству железа или скорости, с которой железо поступает в промышленную установку электролитической экстракции меди. Например, термин охватывает любые единицы, которые выражают количество передаваемого железа за единицу времени, включая абсолютное количество за единицу времени {например, граммы за минуту) или концентрацию за единицу
15 времени {например, г/л за минуту). В качестве другого примера, термин также охватывает абсолютное количество {например, граммы) или концентрацию {например, г/л). В одном или большем количестве вариантов осуществления, перенос железа определяют с помощью анализа железа в обедненном электролите, который поступает в, и в насыщенном электролите, который
20 выходит из технологического оборудования экстракции меди растворителем {например, из промышленной установки электролитической экстракции). В одном или большем количестве вариантов осуществления, разница между указанными значениями показывает количество железа, которое было перенесено. Альтернативным способом определения переноса железа является
25 применение общего количества железа, выделенного из насыщенной органической фазы (насыщенная органическая фаза минус количество очищенной органической фазы), и содержания железа в водной захваченной фазе, которая поступает из стадии экстракции на стадию очистки. Применяя любой из способов, полученное содержание затем необходимо умножить на
30 расход раствора, для того чтобы получить накопление железа в электролите с течением времени. Содержание железа в растворе может быть определено с помощью исследования проб, взятых из технологического оборудования, применяя любой из аналитических методов, известных в области техники, таких
как атомно-абсорбционная спектроскопия (АС), спектроскопия с индуктивно связанной плазмой (ИСП), рентгеновская флуоресценция, и т.д.
[0030] Как его применяют здесь, термин "часть отводимой жидкости" относится к количеству электролитического раствора из промышленной 5 установки электролитической экстракции меди, которое удаляют из
промышленной установки электролитической экстракции. В одном или большем количестве вариантов осуществления, часть отводимой жидкости берут непосредственно из промышленной установки электролитической экстракции. Однако, термин также охватывает удаление определенного количества
10 электролитического раствора до или после промышленной установки электролитической экстракции, т. е. из обогащенного медью электролитического раствора, который поступает в промышленную установку электролитической экстракции, или из обедненного медью электролитического раствора, который выходит из промышленной установки электролитической
15 экстракции.
[0031] Как его применяют здесь, термин "скорость потока отводимой жидкости" относится к скорости, с которой часть отводимой жидкости удаляется из промышленной установки электролитической экстракции. Термин охватывает любые единицы, которые выражают количество переносимого железа за единицу
20 времени, включая абсолютное количество за единицу времени {например,
граммы за минуту) или концентрацию за единицу времени {например, г/л за минуту). Термин также охватывает безмерные выражения части отводимой жидкости, такие как соотношение части расхода отводимой жидкости к расходу обогащенного медью электролита. В одном или большем количестве вариантов
25 осуществления, "скорость потока отводимой жидкости" достаточна для переноса по меньшей мере эквивалентного количества железа, которое вводят в промышленную установку электролитической экстракции меди.
[0032] Как его применяют здесь, термин "удаление железа" относится к количеству железа или к скорости, с которой железо удаляют в результате
30 стадии экстракции железа. Термин охватывает любые единицы, которые выражают количество передаваемого железа за единицу времени, включая абсолютное количество за единицу времени {например, граммы за минуту) или концентрацию за единицу времени {например, г/л за минуту). Термин может
также охватывать абсолютное количество {например, граммы) или концентрацию {например, г/л).
[0033] Как его применяют здесь, термин "металлические примеси" или "примеси" относится к нежелательным металлам, которые присутствуют во 5 время протекания металлургического процесса. Термины "с богатым
содержанием примесей" или "насыщенные примесями" относятся к значениям содержания металлических примесей по сравнению со значениями содержания металлических примесей, выраженных как "обедненные примесями" или "очищенные от примесей," и т.д. В одном или большем количестве вариантов
10 осуществления, металлические примеси содержат сурьму (Sb), олово (Sn) и/или железо (Fe). В некоторых вариантах осуществления, может быть желательным поддерживать содержание железа приблизительно в 10 раз больше, чем масса марганца, который присутствует в растворе. В некоторых вариантах осуществления, может быть желательным поддерживать концентрацию железа в
15 диапазоне, который составляет от приблизительно 0,5, 1,0, или 1,5 до
приблизительно 2 или 2,5 г/л, в зависимости от местных условий объекта и предпочтений оператора. В некоторых вариантах осуществления концентрацию поддерживают на уровне от приблизительно 1,5 до приблизительно 2 г/л. Такой диапазон может быть желательным для некоторых применений, где любая
20 потеря коэффициента полезного действия по току вследствие присутствия железа компенсируется посредством упомянутых выше преимуществ небольшого количества железа (контроль Мл).
[0034] В одном или большем количестве вариантов осуществления, поступление железа в систему экстракции железа представляет собой количество
25 железа, которое содержится в электролите за единицу времени. Количество
перенесенного в электролит железа за единицу времени может определяться с помощью определения разницы между количеством железа в обедненном медью электролите и количеством железа в насыщенном медью электролите, умноженной на расход раствора за единицу времени. Однако, фактический
30 перенос железа в электролит может изменяться с течением времени, так, что
определение насыщения железом органической фазы и захват железа в системе экстракции меди может работать как система раннего предупреждения о том, что могут быть необходимы предстоящие изменения в системе экстракции железа растворителем.
[0035] На стадии экстракции железа, насыщенный железом электролит приводится в контакт со второй органической фазой (т. е., органическую фазу для экстракции железа отделяют от органической фазы для процесса экстракции меди), содержащей реагент, как описано здесь, и железо переносится из 5 содержащего медь электролита в органическую фазу для экстракции железа. Содержащий медь электролит может быть отправлен обратно в систему экстракции меди растворителем (например, из промышленной установки электролитической экстракции) после отделения от органической фазы. Затем насыщенная железом органическая фаза может быть отправлена на стадию
10 очистки от железа, где она может приводиться в контакт с водным извлекающим раствором, и железо удаляется из насыщенной железом органической фазы и переносится в насыщенный железом извлекающий раствор. Затем очищенную от железа органическую фазу отправляют обратно на стадию экстракции железа, а насыщенный железом извлекающий раствор может быть отправлен на отвал
15 выработки меди или на место свалки. В то время как система экстракции железа растворителем работает, электролит способен поддерживать свою концентрацию железа на желательном уровне. Необходимо отметить, что на практике, насыщенный железом извлекающий раствор может в действительности содержать очень мало железа. В некоторых вариантах осуществления,
20 выходящий извлекающий раствор может содержать только 1 г/л железа. В одном или большем количестве вариантов осуществления, содержание железа в извлекающем железо растворе не накапливается значительно.
[0036] Для того чтобы определить сколько отводимой жидкости потребуется для поддержания и уменьшения концентрации железа в
25 электролите, могут быть рассчитаны точные потоки. В примерном расчёте,
фактический перенос, которого можно достичь в технологическом оборудовании экстракции железа растворителем, определяют с помощью разницы содержания железа в органической фазе между экстракцией и очисткой в цикле экстракции железа. При этом, если концентрация железа в органической фазе в результате
30 насыщения составляет НОре, концентрация железа в органической фазе после очистки составляет ООре, то фактический перенос составляет ФПре:
HOFe " ООре = ФПре
[0037] Указанное затем нужно умножить на соотношение органической фазы к водной фазе О/В в процессе экстракции, для того чтобы определить
содержание железа, удаленное из электролита (Fe), которое представляет собой пример величины удаления железа ФПРе х [О/В] = Fe
[0038] Также можно определить, какое количество железа поступает на 5 стадию электролитической экстракции меди, т. е. перенос железа, применяя при этом один из способов, описанных выше. Например, перенос железа может представлять собой FeCKOpocTb в граммах железа за минуту. После определения количества железа, которое может быть удалено из электролита в результате стадии экстракции железа, и количества железо, которое поступает на стадию 10 электролитической экстракции меди, объём электролита, который подлежит обработке Уобрабо(tm) может быть определен как:
F^CKopocTb / Fe - Уобработки
Указанный У0бработки представляет собой пример расхода отводимой
жидкости для потока отводимой жидкости.
15 Или полное уравнение выглядит следующим образом:
[FeCKopocTb / (HOFe - 00Fe)] х (О/В) = V обработки
[0039] Это даёт скорость, с которой необходимо обрабатывать раствор, для того чтобы поддерживать железо на постоянном значении в данной системе. Указанное значение может быть изменено в результате изменения любого из
20 переменных, которые влияют на то, сколько железа можно удалить с помощью конкретного экстрагирующего вещества.
[0040] В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления, экстрагирующее вещество содержит сложные моноэфиры фосфорной кислоты. Экстрагирующее вещество может растворяться в
25 растворителе. В некоторых вариантах осуществления, растворитель
представляет собой несмешивающийся с водой органический растворитель. В дополнительных вариантах осуществления, несмешивающийся с водой органический растворитель выбирают из группы, состоящей из керосина, бензола, толуола, ксилола и их комбинаций.
30 [0041] В одном или большем количестве вариантов осуществления, одна
или более из R1"3 сложного алкилового эфира в экстрагирующем веществе представляет собой разветвлённую или неразветвленную Сь-Сц алкильную группу. Как правило, считается, что может применяться любая моноалкильная или алкил-замещённая арильная группа (например, изооктилфенил) фосфорной
кислоты, при условии, что она содержит значительное количество атомов углерода для поддержания растворимости в углеводородном растворителе. В дополнительных вариантах осуществления, одна или более из R1"3 сложного алкилового эфира в экстрагирующем веществе представляет собой 5 разветвлённую или неразветвленную CVC9 группу. Одна или более алкильных групп могут представлять собой гексил, гептил, октил, нонил, децил, ундецил или додецил. Один или большее количество изомеров указанных алкильных групп также могут применяться. В одном или большем количестве вариантов осуществления, экстрагирующее вещество содержит изооктил (т. е. смешанный
10 разветвлённый октил). Во время получения моноалкила фосфорной кислоты, в финальном продукте также может присутствовать ди- или триалкилфосфат.
[0042] Концентрация моноалкилфосфатного эфира в органической фазе может варьироваться от приблизительно 0,01 или 0,03 М до приблизительно 0,5М или 1 М. В одном или большем количестве вариантов осуществления, в
15 экстрагирующее вещество может быть добавлена добавка, которая может
способствовать сохранению экстрагирующего вещества в растворенном виде и/или способствовать реакции очищения (которую называют "модифицирующим вещество"). То есть, способ может дополнительно содержать приведение в контакт раствора для электролитической экстракции с модифицирующим
20 веществом. В дополнительных вариантах осуществления, модифицирующее вещество и экстрагирующее вещество присутствуют в смеси вместе. Такие модифицирующие вещества могут быть полезны в качестве модификатора растворимости и/или модификатора термодинамики. Обычно, модификаторы растворимости добавляют полярность в органическую фазу, таким образом, что
25 комплекс остается растворенным в органической фазе. Модификатор
термодинамики воздействует на экстракцию и очистку экстрагирующего вещества. В некоторых вариантах осуществления, модифицирующее вещество может иметь качества как модификатора термодинамики, так и модификатора растворимости. В некоторых вариантах осуществления, модифицирующие
30 вещества присутствуют в количестве приблизительно от 0,5, 1,0 или 1,5 до приблизительно 30, 45, или 60 моль модифицирующего вещества на моль моноалкилфосфорной кислоты.
[0043] В некоторых вариантах осуществления, добавка содержит длинноцепочечный спирт. В одном или большем количестве вариантов
осуществления, добавка содержит Cs-Ci6 неразветвленный, разветвлённый или циклический, или арильный спирт. В дополнительных вариантах осуществления, модифицирующее вещество содержит Сю-СЧз неразветвленный, разветвлённый или циклический, или арильный спирт. В еще дополнительных вариантах 5 осуществления, где модифицирующее вещество содержит изотридеканол (также известный как тридеканол или TDA) или изодеканол. В одном или большем количестве вариантов осуществления, органическая фаза содержит добавку и дополнительные эфиры фосфорной кислоты, включая ди- или триалкиловые эфиры фосфорной кислоты. Примеры подходящих триалкиловых эфиров
10 фосфорной кислоты включают, но не ограничиваются ими, трибутилфосфат, тригексиловый эфир фосфорной кислоты, триоктиловый эфир фосфорной кислоты, и трипентиловый эфир фосфорной кислоты.
[0044] Исходный продукт/электролитический раствор, содержащий определенное количество растворенных металлических примесей, приводится в
15 контакт с несмешивающимся с водой органическим раствором, который состоит из углеводородного растворителя, как описано здесь, и одного или большего количества экстрагирующих веществ, описанных здесь, на протяжении периода времени, достаточного для того, чтобы дать возможность экстрагирующим веществам образовать комплекс с ионами металлических примесей. Исходный
20 продукт может приводиться в контакт с органическим раствором любым
способом, который объединяет две несмешивающиеся фазы на протяжении периода времени, достаточного для того, чтобы дать возможность экстрагирующим веществам образовать комплекс с ионами металлических примесей. Указанное включает взбалтывание двух фаз вместе в разделительной
25 воронке или перемешивание двух фаз вместе в смесительной ёмкости, как
описано в патенте США № 4 957 714, содержание которого в полном объёме включено здесь посредством ссылки. В некоторых вариантах осуществления, для приведения в контакт двух фаз вместе может применяться пульсационная колонна Бейтмена.
30 [0045] В любом из приведенных выше способов, водный раствор может
быть выведен из цикла электролитической экстракции. То есть, водный раствор может содержать электролитический раствор, взятый из устройства электролитической экстракции. В качестве альтернативы, водный раствор могут брать из трубопроводов электролита, ведущих либо в, либо из устройства
электролитической экстракции. В некоторых вариантах осуществления, водный электролитический раствор может непрерывно браться из цикла электролитической экстракции. Например, трубопровод отводимой жидкости может идти либо из входного отверстия, либо из выходного отверстия, либо или 5 устройства электролитической экстракции как такового.
[0046] В случае, когда электролитическая экстракция является частью процесса извлечения меди, медь может присутствовать в количестве, которое составляет приблизительно 10, 20 или 25 - приблизительно 50 или 60 г/л. В некоторых вариантах осуществления, электролит может также содержать где-то
10 от приблизительно 100 г/л до 230 г/л серной кислоты. В дополнительных
вариантах осуществления, электролит может содержать приблизительно 140 г/л -приблизительно 180 г/л.
[0047] В вариантах осуществления где экстрагирующее вещество приводится в контакт или смешивается (например, на стадии экстракции
15 растворителем) с водным раствором, способ может дополнительно содержать отделение очищенного от примесей водного раствора от насыщенного железом органического раствора. Указанное может быть выполнено с помощью любого из способов, известных в области техники, например, посредством применения осадительного бака или другого отстойного резервуара.
20 [0048] В некоторых вариантах осуществления, очищенный от примесей
водный раствор затем может возвращаться на цикл электролитической экстракции. Как только металлические примеси, такие как железо, были уменьшены, электролитический раствор может подвергаться электролитической экстракции с повышенным коэффициентом полезного действия по току. Как
25 правило, очищенный от примесей водный раствор также может возвращаться на цикл извлечения металла (т. е., возвращаться на стадию очистки в виде обедненного электролита). В дополнительных вариантах осуществления, очищенный от примесей водный раствор непрерывно возвращается на цикл электролитической экстракции. Например, он может непрерывного подаваться
30 из стадии экстракции растворителем обратно на цикл электролитической экстракции и/или в устройство электролитической экстракции. Указанное является возможным, поскольку существует полный цикл повторного использования различных растворов.
[0049] В одном или большем количестве вариантов осуществления, способ дополнительно содержит подвержение насыщенного примесями органического раствора второй стадии экстракции растворителем, содержащей перемешивание насыщенного примесями органического раствора с водной фазой, которая 5 включает кислоту, так, что по меньшей мере часть количества металлических примесей переносится в водную кислоту, и при этом получают насыщенный примесями рафинат и очищенный от примесей органический раствор. В одном или большем количестве вариантов осуществления, кислота представляет собой серную кислоту (H2SO4). В некоторых вариантах осуществления, может
10 существовать две или три стадии экстракции и/или стадии очистки. В
дополнительных вариантах осуществления, способ может дополнительно содержать повторение первой стадии экстракции растворителем, и при этом в качестве органического раствора применяют очищенный от примесей органический раствор. То есть, очищенный от примесей органический раствор
15 может использоваться повторно и применяться для того, чтобы дополнительно извлекать из свежего насыщенного примесями электролитического раствора металлические примеси. Затем насыщенный примесями рафинат может применяться для выщелачивания меди из руды и, по этой причине, он может использоваться повторно в более масштабном цикле извлечения металла.
20 Например, входное отверстие кислоты может содержать систему подачи,
составляющую 400 г/л серной кислота. Затем насыщенный примесями поток серной кислоты может отправляться для выщелачивания меди. В дополнительных вариантах осуществления, указанный насыщенный примесями поток серной кислоты до его отправления на выщелачивание может быть
25 разбавлен рафинатом, полученным из экстракции меди. Он может применяться как часть состава кислоты, которая необходима для таких процессов выщелачивания. В некоторых вариантах осуществления, в способ/систему может быть включено одну, две или три стадии экстракции металлических примесей, и/или одну, две или три стадии очистки от металлических примесей.
30 [0050] В одном или большем количестве вариантов осуществления,
устанавливают и/или измеряют концентрацию железа в электролите. Данные на основе указанных показаний могут применяться для того, чтобы контролировать поток электролита. В некоторых вариантах осуществления, измеряют концентрацию железа, и когда она достигает определенного уровня,
электролитический раствор прекращают обрабатывать. В одном или большем количестве вариантов осуществления, как только концентрация железа превышает определенный уровень, электролитический раствор обрабатывают. Подходящий уровень, в частности, будет определяться в зависимости от 5 конкретной установки.
[0051] В некоторых вариантах осуществления, способ и/или системы могут дополнительно содержать одну или большее количество видоизменяющихся стадий промывания, которые включают промывание с применением растворителя, такого как керосин. То есть, в некоторых вариантах
10 осуществления, может быть возможным преобразовывать стадию промывания, которую ранее применяли для вымывания железа из насыщенной медью органической фазы, и применять её для промывания обедненного железом медного электролита до его возвращения в процесс, для того чтобы удалить любую захваченную органическую фазу в результате экстракции железа, так, что
15 экстрагирующее вещество железа не переносится на цикл экстракции меди.
[0052] Количество стадий промывания, которые в ином случае были бы необходимы, можно уменьшить в зависимости от процесса/установки экстракции металлических примесей, описанных в этом документе. Для того чтобы повысить производительность, стадии промывания, которые обычно
20 применяют для уменьшения концентрации железа, могут быть преобразованы в стадии экстракции/ очистки. Указанное может способствовать значительному повышению выхода меди с минимальными капитальными затратами. На сегодняшний день, в установках применяют два подхода для контроля уровня железа в ванне электролиза. Во-первых, электролит может быть выведен, а
25 свежая кислота и вода добавлены в ванну электролиза, для того чтобы
поддержать объём электролита. Во-вторых, насыщенная органическая фаза может промываться в отдельном смесителе-отстойнике (стадия промывания) до очистки с применением разбавленного раствора кислоты, содержащего немного меди. Применение в указанной стадии чистой воды и кислоты приводит к
30 разбавлению захваченной водной фазы в насыщенной органической фазе, результатом чего является меньший перенос железа в ванну электролиза посредством захвата. Дополнительная медь способствует вытеснению некоторого количества химически насыщенного железа из органической фазы. В случае существования альтернативного способа контроля железа, указанную
стадию промывания можно применять для другой цели. Стадия промывания может применяться в качестве дополнительной стадии экстракции для обработки дополнительного количества обогащенного выщелачивающего раствора и извлечения большего количества меди. Она также применяется как 5 дополнительная стадия очистки. Указанное позволяет более эффективно очищать насыщенную органическую фазу, которая переносит большее количество меди в электролит, и также приводит к очищенной органической фазе, которая имеет большую способность относительно экстракции меди. Стадии промывания несут существенные капитальные затраты, которые имеют
10 ограниченную отдачу. Применение стадии промывания в качестве стадии экстракции или стадии очистки имеет потенциал большей отдачи, в случае, когда железо контролируют разными методами.
[0053] Повышение коэффициента полезного действия по току в результате применения способов, описанных здесь, позволяет осаждать большее количество
15 меди без подачи дополнительного тока.
Система
[0054] Другой аспект изобретения относится к системам, подходящим для контроля металлических примесей во время металлургических процессов. 20 Система при этом включает:
а. смеситель, содержащий
I. первое входное отверстие, связанное с источником водного
насыщенного примесями электролитического раствора;
П. второе входное отверстие, связанное с источником органического
25 обеднённого примесями раствора, содержащего экстрагирующее
вещество, которое включает моноалкилфосфатный эфир, который имеет структуру, представленную посредством
RO-P-OR I
OR2
где R1 представляет собой неразветвленную, разветвлённую или
2 3
циклическую алкильную, или арильную группу, и R и R каждая независимо представляет собой Н; и б. разделительное устройство в сообщении по текучей среде со смесителем, 5 при этом разделительное устройство содержит
I. первое выходное отверстие для водного обеднённого примесями электролитического раствора для выхода из разделительного устройства;
П. второе выходное отверстие для органического насыщенного
10 примесями раствора для выхода из разделительного устройства.
В некоторых вариантах осуществления, разделительное устройство содержит отстойный резервуар или осадительный бак. В некоторых вариантах осуществления, экстрагирующее вещество может дополнительно содержать диалкиловый эфир фосфорной кислоты. В некоторых вариантах осуществления, 15 моноалкиловый и диалкиллвый эфиры фосфорной кислоты присутствуют в молярном соотношении, которое составляет приблизительно 20:1 -приблизительно 0,1:1, приблизительно 10:1 - приблизительно 0,2:1, или приблизительно 5:1 - приблизительно 0,2:1.
[0055] Любой из приведенных выше вариантов способа может применяться
20 в системе, включая варианты экстракции реагента, включение модифицирующих
веществ, и т.д. Например, некоторые способы включают вторую стадию
экстракции для удаления металлических примесей из насыщенной
металлическими примесями органической фазы. Соответственно, в таких
вариантах осуществления, система может дополнительно включать:
25 а. второй смеситель, содержащий
I. первое входное отверстие, связанное с выходным отверстием для
органического насыщенного примесями раствора в первом
разделительном устройстве;
П. второе входное отверстие, связанное с источником кислоты; и
30 б. второе разделительное устройство в сообщении по текучей среде со
вторым смесителем, при этом второе разделительное устройство содержит I. первое выходное отверстие для органического очищенного от примесей раствора для выхода из разделительного устройства;
П. второе выходное отверстие для насыщенного примесями раствора рафината для выхода из разделительного устройства. В некоторых вариантах осуществления, источник кислоты представляет собой источник водной серной кислоты. В одном или большем количестве 5 вариантов осуществления, концентрированную серную кислоту добавляют по мере того, как она поступает в водный поток непосредственно перед её введением в процесс очистки. В некоторых вариантах осуществления, кислота может просто добавляться в рафинат экстракции меди растворителем, и затем применяться для удаления органической фазы.
10 [0056] В одном или большем количестве вариантов осуществления,
система может дополнительно содержать промышленную установку электролитической экстракции/устройство, содержащее: (а) первое входное отверстие, связанное со вторым выходным отверстием первого разделительного устройства; и (б) первое выходное отверстие, связанное с первым входным
15 отверстием первого смесителя. Водный раствор может браться из
электролитического раствора для электроэкстракции меди. В таких вариантах осуществления, водный насыщенный примесями электролитический раствор также содержит медь в любой из концентраций, описанных выше. В некоторых вариантах осуществления, входные отверстия и выходные отверстия, описанные
20 выше, связаны таким образом, что они непрерывно обеспечивают либо водный, либо органический раствор, который подлежит обработке. Например, в одном или большем количестве вариантов осуществления, первое входное отверстие первого смесителя и первое выходное отверстие промышленной установки электролитической экстракции содержат непрерывный поток поступающего
25 материала. В некоторых вариантах осуществления, входное отверстие
промышленной установки электролитической экстракции и второе выходное отверстие первого разделительного устройства содержат непрерывный поток поступающего материала.
[0057] ФИГ. 2 иллюстрирует схему технологического оборудования
30 системы и/или способа в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения. Схема данной фигуры показывает наиболее простую конфигурацию, которая имеет одну стадию экстракции/разделения. Кучу или штабель медной руды 100, содержащей частицы руды металла меди 105, представляющие промышленную ценность,
подвергают действию водного выщелачивающего раствора (т. е., серной кислоты), который может таким образом экстрагировать по меньшей мере часть частиц руды металла меди, представляющих промышленную ценность, в выщелачивающий раствор. Указанный содержащий медь раствор известный как 5 "обогащенный выщелачивающий раствор," или "ОВР." Затем ОВР подвергают стадии экстракции растворителем. ОВР перемещают в первый смеситель 110, в котором водный обогащенный выщелачивающий раствор перемешивается с органической фазой, содержащей экстрагирующее вещество меди (т. е., экстрагирующие вещества BASF LIX(r)). Во время стадии перемешивания,
10 частицы руды металла 105, представляющие промышленную ценность, во время указанного процесса экстрагируются в органическую фазу, в результате чего получают "насыщенную органическую фазу." Водную фазу, из который были в основном удалены частицы медной руды 105, представляющие промышленную ценность, называют "рафинатом." Как правило, из исходного раствора удаляют
15 где-то приблизительно 75 - 95 % меди. Затем водная и органическая фазы могут быть перемещены в отстойный резервуар, который разделяет смесь на насыщенную органическую фазу 115 и рафинат 120. Рафинат возвращают обратно на медную руду 100, для повторного использования на другой стадии выщелачивания. Затем насыщенную органическую фазу перемещают на вторую
20 стадию очистки. Насыщенную органическую фазу смешивают в смесителе 125 с водной фазой. Во время указанного периода времени, частицы руды металла 105 извлекаются в водную фазу, что обеспечивает раствор "насыщенного электролита". Органическую фазу, из которой были в основном удалены частицы руды металла, называют "очищенной органической фазой." Как
25 правило, очищенная органическая фаза будет содержать приблизительно 0,3 г/л -приблизительно 4 г/л меди, в зависимости от реагента, концентрации реагента и условий очистки. Смесь отправляют в отстойный резервуар, в котором смесь разделяется на очищенную органическую фазу 130 и насыщенный электролит 125. Затем очищенная органическая фаза может направляться обратно в
30 смеситель на первую стадию экстракции растворителем для применения в процессе экстракции частиц руды металла меди, представляющих промышленную ценность, в органическую фазу из обогащенного выщелачивающего раствора. Затем насыщенный электролитический раствор может быть перемещен в промышленную установку электролитической
экстракции 140. В промышленной установке электролитической экстракции 140, металл меди извлекается с помощью осаждения в виде металла на катоде 145.
[0058] Именно во время этого процесса железо может накапливаться с определенной концентрацией в промышленной установке электролитической 5 экстракции 140. Таким образом, в соответствии с одним или большим
количеством вариантов осуществления изобретения может браться поток отводимой жидкости для обработки. На фигуре, он показан как взятый из промышленной установки электролитической экстракции 140. Однако, необходимо отметить, что поток также может браться из трубопроводов
10 насыщенного и/или обедненного электролита. Указанный поток, который называют "насыщенный железом электролит" или "Fe НЭ" берут из промышленной установки электролитической экстракции 140 и отправляют в смеситель 150, содержащий насыщенный железом электролит с частицами железной руды 155, представляющими промышленную ценность, и
15 органическую фазу, включающую одно или большее количество
экстрагирующих веществ, описанных здесь. Во время перемешивания, по меньшей мере часть частиц железной руды, представляющих промышленную ценность, перемещается в органическую фазу, что обеспечивает "насыщенную железом органическую фазу" или "Fe-насыщенный органический" раствор.
20 Электролитический раствор теперь содержит меньше железа, и называется "
обедненный железом электролит" или "Fe ОЭ." Затем смешанные органическая фаза и водная фаза могут поступать в отстойный резервуар, где насыщенная железом органическая фаза 160, содержащая частицы железной руды, представляющие промышленную ценность, отделяется от обедненного железом
25 электролита 165. Обедненный железом электролит может возвращаться в
промышленную установку электролитической экстракции, обеспечивая таким образом пониженную концентрацию железа. Частицы железной руды, представляющие промышленную ценность, затем могут удаляться из органической фазы. Насыщенную железом органическую фазу перемещают в
30 другой смеситель 170, где её смешивают с кислотой, например, серной кислотой, которая поступает из источника 190 кислоты. В некоторых вариантах осуществления, источник кислоты представляет собой источник водной серной кислоты. В одном или большем количестве вариантов осуществления, концентрированную серную кислоту добавляют по мере того, как она поступает
в водный поток непосредственно перед её введением в процесс очистки. В некоторых вариантах осуществления, кислота может просто добавляться в рафинат экстракции меди растворителем и затем применяться для удаления органической фазы. Во время перемешивания, частицы железной руды 155, 5 представляющие промышленную ценность, находящиеся в насыщенном железом электролите перемещаются в водную фазу, обеспечивая "очищенную от железа органическую фазу" или "Fe-очищенную органическую фазу" и "насыщенный железом рафинат" или "Fe-насыщенный рафинат." Во время экстракции, экстрагирующее вещество (т. е., изооктилалкилфосфорная кислота) отдаёт
10 протон, и полученный в результате органический анион связывается с катионом железа, образуя комплекс. Во время очистки, серная кислота высокой концентрации приводит к депротонированию аниона ИОКФ (изооктил кислый фосфат), и ион железа переносится обратно в водную фазу. После перемешивания, смесь может быть перемещена в отстойный резервуар, где
15 очищенная от железа органическая фаза 175 удаляется из насыщенного железом рафината 180. Затем очищенная от железа органическая фаза 175 может возвращаться в смеситель 150 и применяться для экстрагирования из свежего насыщенного железом электролита новых частиц железной руды, представляющих промышленную ценность. Насыщенный железом рафинат 180
20 может затем применяться в качестве свежего источника кислоты для
выщелачивания медной руды 100. Ионы железа, которые подаются для выщелачивания, не будут создавать помех для последующей экстракции меди растворителем. Приведенные выше варианты осуществления показывают простой цикл, где отсутствуют потоки отходов, которые необходимо
25 обрабатывать.
[0059] Как видно из приведенного выше, для того чтобы создать фактический перенос, необходима только одна стадия экстракции и очистки. В целом, эффективность экстракции и очистки не важна, так как для сохранения уровней железа в электролите в подходящем диапазоне необходим только
30 фактический перенос железа. Однако, в зависимости от ситуации, могут добавляться дополнительные стадии.
[0060] По сравнению с другими способами уменьшения концентрации железа, существует ряд преимуществ одного или большее количества способов и/или систем, описанных в этом документе. Одно из таких преимуществ состоит
в том, что один или большее количество вариантов осуществления изобретения
обеспечивают непрерывный процесс. Известные способы, в которых
применяются смолы, не могут проводиться непрерывно, так как смолы
необходимо регенерировать после определенного числа применений.
5 [0061] Один или большее количество вариантов осуществления
изобретения также обеспечивают преимущества над традиционными способами удаления отходов, где электролитический раствор удаляют и отправляют в отходы. Как обсуждалось в разделе предпосылок создания изобретения, электролит может выводиться из системы. Однако, в результате такого удаления,
10 наряду с железом невольно утрачиваются другие компоненты. Одним из таких компонентов является кобальт, который добавляют для защиты свинцовых анодов. Экстрагирующие вещества, описанные в этом документе, предназначены для железа, так, что избирательно удаляется железо, оставляя концентрацию кобальта без изменений. К тому же, способы и системы, описанные здесь,
15 позволяют удалять только определенные компоненты, предотвращая таким образом затраты, связанные с потерей необходимых компонентов.
[0062] Однако, в некоторых вариантах осуществления, способы, описанные здесь, могут всё ещё дополнительно включать процесс отведения жидкости. Такая необходимость может возникать вследствие захвата. В таких
20 вариантах осуществления, всё ещё будет существовать большая экономия, поскольку количество удалений жидкости будет значительно сокращено в результате применяемого способа.
[0063] Ещё одно преимущество состоит в том, что чередующиеся аноды в промышленной установке электролитической экстракции могут заменяться на
25 обычные аноды. Чередующиеся аноды применяют, поскольку они дают лучший коэффициент полезного действия по току. Так как в результате действия способов и систем, описанных здесь, сохраняется плотность тока, вместо этого могут применяться традиционные аноды. Затраты на чередующиеся аноды могут быть в девять раз более высокими, чем затраты на традиционные аноды. В
30 результате применения способов/систем, описанных в этом документе, получают экономию затрат на используемое оборудование.
[0064] Другой преимущество состоит в отсутствии необходимости в повторной обработке меди, которая может быть проблемой, если технологическое оборудование экстракции растворителем находится на пределе
переноса меди. Когда электролит выводят для понижения уровня железа, поток отводимой жидкости обычно смешивается с входящим обогащенным выщелачивающим раствором, так, что существует вероятность потенциального извлечения некоторого количества меди, которая содержится в отводимой 5 жидкости, и её возвращения в ванну электролиза. Количество, которое не было экстрагировано, возвращают на выщелачивание, и в конце возвращают на экстракцию для извлечения. Таким образом, происходит двойная обработка меди. Если ванна электролиза имеет возможности для осаждения меди, но при этом существуют ограниченные возможности передачи меди в ванну
10 электролиза вследствие ограничений экстракции растворителем, то указанное может быть проблематичным. Обычно, указанное не является проблемой, поскольку медь дважды обрабатывают, что, однако, приводит к дополнительным затратам. Это будет уменьшать потребление электрической энергии, и является лучшим для окружающей среды. Указанное преимущество также позволяет
15 более быстрое извлечение меди, без необходимости ожидания её переработки. ПРИМЕРЫ
Пример 1 - Изготовление составов экстрагирующих веществ
[0065] В начальных испытаниях применяли 42 г/л изооктил кислого фосфата (доступный от компании IsleChem, 32 % соотношения массы
20 моноизооктила и 67 % соотношения массы ди-изооктила) с модифицирующим
веществом изотридеканол (TDA) в растворителе ShellSol D70. Исходный раствор представлял собой синтетический электролит (35 г/л Си и 160 г/л серной кислоты в деионизированной воде), обогащенный 2 г/л Fe в виде сульфата железа. Органический раствор и водный исходный раствор приводили в контакт
25 с соотношением органический раствор:водный раствор (0:В), которое
представляло 1:1 от объёма, в 200 мл-м снабжённом кожухом химическом стакане с отражателями, который вращался со скоростью 1750 об/мин при температуре 40 °С на протяжении по меньшей мере 10 мин. Полученные растворы фильтровали через бумагу PS1 в случае органической фазы, и через
30 фильтровальную бумагу Whatman #42 в случае водной фазы, для того чтобы удалить любые захваченные вещества, и затем сохраняли для анализа. Для испытания очистки, аликвоту органической фазы приводили в контакт с извлекающим раствором с соотношением 0:В 1:1 от объёма посредством взбалтывания в разделительной воронке на автоматическом встряхивающем
устройстве при комнатной температуре на протяжении 30 минут. Полученные растворы сохраняли для анализа и фильтровали через соответствующую фильтровальную бумагу, для того чтобы удалить захваченные вещества. Для удаления насыщенной органической фазы применяли различные растворы.
1. молярное соотношение TDA/моноизооктилфосфорная кислота = 3,29,
2. молярное соотношение TDA/моноизооктилфосфорная кислота =6,59
Пример 2 - Количество модифицирующего вещества
5 [0066] Было выявлено, что повышение TDA приводило к более высокому
фактическому переносу, так, что исследовали больше количеств модифицирующих веществ и более высокие концентрации TDA. Указанные органические вещества составляли, и исследовали их, применяя такую же процедуру испытания, которую применяли в Примере 1; однако, извлекающий
10 раствор для всех случаев представлял собой 400 г/л серной кислоты. Также
исследовали 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол ди-изобутират (TXIB), ди-н-бутил-адипат (DBA) и три-н-бутилфосфат (TBP). Результаты показаны в Таблице 2 ниже. Как можно увидеть в Таблице 2, TDA имел наилучшее действие. ФИГ. 3 показывает действие повышения молярного соотношения модифицирующего
15 вещества (изотридецилового спирта) в данном случае относительно
моноизооктилфосфорной кислоты как на экстракцию, так и на очистку. Повышение содержания модифицирующего вещества ослабляет очистку больше, чем экстракцию, что приводит к повышению фактического переноса. Указанное означает синергическое действие. В любом случае, для поддержания ИОКФ
20 комплекса железа в органической фазе в растворе и предотвращения
образования третьей фазы, необходим определенный уровень модифицирующего вещества.
Пример 3
[0067] Для того, чтобы определить характеристики экстракции и очистки от реагента, были проведены изотермы экстракции и очистки. Для того чтобы 5 показать ослабление экстракции вследствие более высокой кислотности
электролита, определяли изотерму Мак-Кейба и Тиле для экстракции, применяя в одном случае в качестве водного исходного раствора синтетический электролит из Примера 1, и в другом случае применяя в качестве исходного раствора серную кислоту после доведения концентрации кислоты до 200 г/л, что
10 проводили с применением 2 г/л Fe, куда добавляли синтетический электролит, и при этом 2 г/л Fe с добавленным синтетическим электролитом также доводили до концентрации кислоты 200 г/л с применением концентрированной серной кислоты. Соответствующую изотерму Мак-Кейба и Тиле для очистки определяли, применяя 400 г/л серной кислоты в качестве водного извлекающего
15 раствора и максимально насыщенную органическую фазу (42 г/л изооктил кислого фосфата с 30 % (от объёма) TDA в ShellSol D70).
Экстракция кислотой с концентрацией 200 г/л (г/л Fe)
Водная фаза [Fe] (г/л)
Органическая фаза [Fe] (г/л)
1,865
2,955
ОВР
2,062
[0068] ФИГ. 4 представляет собой график, который показывает изотерму 5 экстракции железа из синтетического электролита, содержащего 2 г/л ионов железа, с применением кислоты с концентрацией, которая составляет либо 160 г/л, либо 200 г/л. Как можно увидеть из графика, железо хорошо экстрагируется из водного раствора.
[0069] ФИГ. 5 представляет собой график, который показывает изотерму 10 удаления железа из насыщенной органической фазы, содержащий 2,65 г/л ионов железа. Как можно увидеть из графика, железо хорошо удаляется из органического раствора.
Пример 4 - Растворимость экстрагирующего вещества
15 [0070] Для того, чтобы определить оптимальную концентрацию
экстрагирующего вещества, различные концентрации изооктил кислого фосфата добавляли в 30 %-й (от объёма) TDA и ShellSol D70, и указанную смесь помещали в автоматическое встряхивающее устройство, и несколько раз смешивали со свежим раствором 2 г/л трёхвалентного железа, обогащенного 20 синтетическим электролитом. Растворы визуально наблюдали на предмет
образования третьей фазы. Было выявлено, что раствор с концентрацией 25,2 г/л изооктил кислого фосфата был прозрачным и не испытывал проблем с растворимостью, однако, когда концентрация повышалась до 33,6 г/л,
появлялось небольшое помутнение и небольшое количество третьей фазы. Это указывает на то, что в указанных условиях концентрация 25,3 г/л или меньше будет оптимальной.
5 Пример 5 - Оптимизация модифицирующего вещества
[0071] Количество модифицирующего вещества опять оптимизировали при концентрации экстрагирующего вещества, которая составляла 21 г/л. Четыре раствора, содержащие 21 г/л изооктил кислого фосфата (ИОКФ), и 10, 20, 30 или 40 %-е по объёму/массе TDA, добавляли в растворитель Shell Sol D70. Указанные 10 растворы прогоняли через цикл экстракции и очистки Примера 2, и для
определения фактического переноса указанных новых составов анализировали пробы. Было небольшое образование третьей фазы в случае пробы с 10 %-м от объёма TDA, но при этом очень незначительное, что не влияло на время разделения фаз.
15 Таблица 6: Воздействие повышения концентрации TDA на фактический переноса
Молярное соотношение TDA/
Насыщенная
Очищенная
Чистый
моноизооктилфосфорная кислота
органическая фаза (НО) [Fe] (г/л)
органическая фаза (ОО) [Fe] (г/л)
перенос (г/л)
13,12
1,313
0,744
0,569
26,25
0,765
0,249
0,516
39,37
0,556
0,141
0,415
52,5
0,425
0,092
0,333
[0072] ФИГ. 6 представляет собой график, который обобщает воздействие повышения концентрации модифицирующего вещества на насыщение и очистку 20 органической фазы. Как видно из ФИГ. 5 и ФИГ. 6, концентрация 6, 21 г/л реагента с от 1 до 8 раз большей по массе концентрацией TDA (молярное соотношение TDA/моноизооктилфосфорная кислота = 2,5 - 26,25) может считаться оптимальной.
25 Пример 6 - Лабораторный цикл
[0073] Для испытания указанного реагента был создан лабораторный цикл с тремя стадиями с двумя блоками смешивания на каждую стадию. Конфигурация цикла представляла собой две экстракции и одну очистку. Он
выполнялся при температуре окружающей среды. Основные лопастные мешалки представляли собой стандартные мешалки с насосом, с диаметром 1,25 дюйма и скоростью 1750 об/мин, дополнительные лопастные мешалки представляли собой турбинные мешалки Раштона с диаметром 1,25 дюйма и скоростью 800 -5 1200 об/мин, для поддержания необходимого потока. Цикл осуществляли, применяя 21 г/л изооктил кислого фосфата и 20 % (масса/объём) TDA. Извлекающий раствор представлял собой 400 г/л серной кислоты. Исходный раствор представлял собой 38 г/л Си, 200 г/л кислоты и 3 г/л Fe. Соотношение потоков 0:В поддерживали на уровне приблизительно 1:1с небольшими
10 колебаниями в начале потоков. Время удерживания в мешалке для обоих мешалок составляло 6 мин для каждой стадии. Все мешалки непрерывно прогоняли водную фазу.
[0074] Результаты подытожены в Таблицах 8 и 9 ниже. В условиях циклического исследования, было экстрагировано приблизительно 24 %
15 поступающего в исходный раствор железа, без экстрагирования кобальта.
Пример 7 - Селективность реагента
[0075] В следующем испытании применяли обогащенный железом синтетический электролит с дополнительным металлом, выбранным из Sb и Sn. 20 Таким образом, указанные растворы содержали медь, железо и один из других металлов в серной кислоте с концентрацией 160 г/л. Условия экстракции и очистки были такими же, как в Примере 2. При этом можно видеть, что сурьма и олово также могут быть экстрагированы из электролита.
25 Таблица 7: Экстракция металлов из содержащего медь электролита
Металл
Экстрагированная фаза (г/л)
Очищенная фаза (г/л)
Исходный продукт (г/л)
1,384
0,840
1,866
0,184
0,152
0,241
0,085
0,057
0,226
Пример 8 - Воздействие серной кислоты на очистку
[0076] Применяя насыщенную органическую фазу (21 г/л изооктил кислого фосфата; 20 % (от объёма) TDA в растворителе Shellsol D70; 1,2 г/л Fe), 50 мл пробы органической фазы с соотношением О/В 1:1 на основании объёма 5 приводили в контакт с различными концентрациями серной кислоты на протяжении 5 минут. Полученные пробы органической и водной фазы анализировали на предмет содержания железа, для того чтобы определить воздействие концентрации серной кислоты на очистку. Таблица 11: Воздействие концентрации серной кислоты на очистку
г/л H2S04
Fe водн. ф. (г/л)
Fe орг. ф. (г/л)
Разница
содержания Fe в орг. ф. (г/л)
Массовое соотношение
150
0,194
0,98
0,244
95,9 %
200
0,319
0,811
0,413
92,3 %
250
0,473
0,696
0,528
95,5 %
300
0,617
0,607
0,617
100,0 %
350
0,714
0,509
0,715
99,9 %
400
0,751
0,425
0,799
96,1 %
450
0,786
0,375
0,849
94,9 %
500
0,822
0,344
0,88
95,3 %
Пример возможного применения 9 - Контроль концентрации железа [0077] Система возможного применения включает технологическое оборудование экстракции меди растворителем с установкой экстракции железа для контроля концентрации железа. В Си- обедненный электролит (ОЭ)
15 непрерывно поступает в общей массе 100 кг железа в день или 69 грамм в минуту, в соответствии с расходом потока электролита, который составляет 18900 л/мин, и 0,00365 грамм на литр разницы в содержании железа между ОЭ и НЭ цикла экстракции меди растворителем. Для того чтобы поддерживать концентрацию железа в содержащем медь электролите, часть содержащего медь
20 электролита удаляют из цикла экстракции меди растворителем и отправляют на цикл экстракции железа растворителем. Количество железа, которое удаляется, зависит от количества содержащего медь электролита, обработанного в результате прохождения цикла экстракции железа растворителем, а также от условий цикла экстракции железа растворителем. Поток отводимой жидкости,
25 который составляет 138 литров за минуту ОЭ, отбирают из содержащего медь
электролита и обрабатывают в системе экстракции железа растворителем, содержащей одну стадию экстракции и стадию очистки.
[0078] На стадии экстракции, насыщенный железом электролит приводится в контакт с органической фазой для экстракции железа, и железо переносится из 5 содержащего медь электролита в органическую фазу экстракции железа.
Органическая фаза системы представляет собой 21 г/л изооктил кислого фосфата и 20 % (от объёма) тридеканола в растворителе на основе керосина Shellsol(r) D70. Содержащий медь электролит отправляют обратно в систему экстракции меди растворителем после его отделения от органической фазы. Насыщенную
10 железом органическую фазу отправляют на стадию очистки, где она приводится в контакт с водным извлекающим раствором, и железо удаляется из насыщенной железом органической фазы и переносится в насыщенный железом извлекающий раствор. Извлекающий раствор представляет собой 400 г/л серной кислоты в технической воде. Затем очищенную от железа органическую фазу отправляют
15 обратно на стадию экстракции железа, а насыщенный железом извлекающий раствор отправляют в отвал выработки меди или на место свалки. Расход компонентов системы является таким, что соотношение смешивания органической и водной фазы поддерживают на уровне 1:1 посредством сохранения расхода раствора органической фазы и извлекающего раствора на
20 уровне 138 литров за минуту. В указанных условиях, насыщенная железом органическая фаза выходит из стадии экстракции насыщенной железом в концентрации 0,75 грамма на литр, и покидает стадию очистки с концентрацией железа, которая составляет 0,25 грамма на литр, что приводит к удалению железа из электролита со скоростью удаления железа, которая составляет 0,5
25 грамма на литр за минуту. Указанное приводит к удалению железа из системы электролита с той же скоростью, с которой оно поступает в результате химического и физического переноса в результате экстракции меди растворителем. Пока функционирует система экстракции железа растворителем, возможно поддерживать концентрацию железа в электролите на желательном
30 уровне.
[0079] Ниже приведены расчёты точных расходов веществ, рассчитанных для поддержания и уменьшения концентрации железа в электролите для указанного примера. Фактический перенос органической фазы, которого можно достичь в технологическом оборудовании экстракции железа растворителем,
рассчитывают на основании разницы содержания железа в органической фазе в цикле экстракции железа. Где концентрация железа в органической фазе после насыщения составляет HOFe, концентрация железа в органической фазе после очищения составляет OOFe, и фактический перенос составляет ФП:
5 HOFe - 00Fe = ФП
Например, 0,75 г/л Fe - 0,25 г/л Fe = 0,5 г/л Fe
[0080] Указанное значение затем необходимо умножить на соотношение
органической фазы и водной фазы О/В экстракции, для того чтобы определить
количество железа, которое было удалено из содержащего Fe электролита.
10 ФП * О/В = Fe
Например, 0,5 г/л Fe * 1 = 0,5 г/л Fe
[0081] После расчёта того, какое количество железа может быть удалено из электролита, необходимо рассчитать, какое количество электролита должно быть обработано за минуту, используя количество грамм железа за минуту 15 FeCKOpocTb и количество Fe, получая в результате объём электролита, который подлежит обработке У0бработки-
Р^скорость / Fe - ^обработки
Например, 69 г за минуту / 0,5 г на литр = 138 литров за минуту Или же полное уравнение выглядит следующим образом
20 FeCKOpocTb / (HOFe - OOFe) * (О/В) = У0бработки
[0082] Приведенное выше показывает, что в случае данного примера, для поддержания концентрации железа в указанной системе на постоянном уровне, необходимо обрабатывать 138 литр/мин электролита с помощью системы экстракции железа растворителем. Указанное значение может быть изменено
25 посредством изменения любого из переменных, которые влияют на то, какое количество железа может удаляться экстрагирующим веществом.
[0083] Поскольку условия операций по добыче полезных ископаемых меняются, может происходить повышение или уменьшение химического и физического переноса железа в электролит. Для того чтобы компенсировать
30 такие изменения, объём электролита, который отправляется в установку
экстракции железа, должен быть соответственным образом отрегулирован. Например, повышение концентрации железа было определено посредством разницы концентрации железа в ОЭ, который поступает в цикл экстракции меди растворителем, и концентрации железа в НЭ, который выходит из цикла
экстракции меди растворителем. Уровень повысился до 78 грамм железа за минуту, что приводит к необходимости повысить объём содержащего медь электролита, который отправляется в цикл экстракции железа растворителем, от 138 до 156 литров в минуту, для того чтобы поддерживать уровень железа в 5 электролите в пределах желательного диапазона.
78 грамм в минуту / (0,75 грамма Fe на литр - 0,5 грамма Fe на литр) *(1) =
156 литров в минуту.
[0084] Вышеизложенный пример демонстрирует, как добавление электролита в технологическое оборудование экстракции железа растворителем, 10 которое способно удалять железо из электролита, может поддерживать уровень железа в электролите на желательном уровне.
Пример 10 - Перенос железа в результате действия изотридецилового спирта с трибутилфосфатом
15 [0085] Органические вещества смешивали с 50 г/л ИОКФ (67 %
диизооктилгидрофосфата и 32 % изооктилдигидрофосфата, которые доступны от компании Islechem) в растворителе SX-80, и различными количествами смеси изотридецилового спирта (TDA) и/или трибутилфосфата (ТВР). Водные растворы составляли с применением деионизированной воды: исходный раствор
20 (35 г/л Си, 3,238 г/л Fe и 160 г/л серной кислоты) и извлекающий раствор (400 г/л серной кислоты). 10 мл каждой органической фазы помещали в 30-ти миллилитровые разделительные воронки на автоматическом встряхивающем устройстве и приводили в контакт с водными растворами следующим образом: 1) Контакт сырья на протяжении 15 минут
25 2) Контакт сырья на протяжении 15 минут
3) Контакт с извлекающим раствором на протяжении 15 минут
4) Промывание водой на протяжении 1 минуты
5) Контакт сырья на протяжении 15 минут, водную фазу отбирали на предмет анализа на содержание железа
30 6) Промывание водой на протяжении 1 минуты
7) Контакт с извлекающим раствором на протяжении 15 минут, водную фазу отбирали на предмет анализа на содержание железа.
[0086] Каждый контакт выполняли при комнатной температуре, и водную фазу удаляли после каждого контакта и заменяли следующей водной фазой.
Отбираемые водные пробы анализировали на предмет содержания железа, применяя атомно-абсорбционную спектроскопию. Таблица 12 ниже обобщает концентрации TDA и TBP, проанализированные значения содержания железа и визуальное наблюдение образования третьей фазы (что указывает на 5 ограниченную растворимость). Рафинат железа относится к остаточному железу, которое остается в исходном растворе после контакта с органической фазой. Извлеченное железо относится к количеству железа, которое удалено из органической фазы с помощью извлекающего раствора после контакта с извлекающим раствором. 10 Таблица 12:
Третья
TDA
TBP
Рафинат
Извлеченное
Насыщенный
Фаза
(моль/л)
(моль/л)
(г/л Fe)
железо (г/л Fe)
железом раствор
Есть
0,00
0,18
1,943
1,333
1,295
Есть
0,00
0,37
2,182
1,062
1,056
Есть
0,00
0,74
2,57
0,621
0,668
Есть
0,00
1,10
2,718
0,416
0,52
Нет
0,21
0,00
1,967
1,19
1,271
Нет
0,43
0,00
1,9
1,263
1,338
Нет
0,85
0,00
1,917
1,25
1,321
Нет
1,28
0,00
2,113
1,062
1,125
Нет
0,21
0,18
1,806
1,373
1,432
Нет
0,43
0,18
1,816
1,345р
1,422
Нет
0,85
0,18
1,916
1,224
1,322
Нет
1,28
0,18
2,107
1,028
1,131
Нет
0,21
0,37
2,042
1,163
1,196
Нет
0,43
0,37
2,093
1,113
1,145
Есть
0,85
0,37
2,207
0,982
1,031
Есть
0,21
0,74
2,54
0,602
0,698
Есть
0,43
0,74
2,582
0,596
0,656
Есть
0,21
1,10
2,815
0,347
0,423
[0087] ФИГ. 7 представляет собой график переноса железа каждой органической фазы, или какое количество железа было перенесено в органическую фазу за один контакт и затем выделено из органической фазы за 15 один контакт, в зависимости от содержания модифицирующего вещества и
смеси. При этом более высокий перенос железа указывает на более подходящий состав. График иллюстрирует преимущество смеси модифицирующих веществ TDA и TBP, которые применяли в молярном соотношении TDA к TBP, которое составляло 0,25 - 4. Можно видеть, что некоторые смеси (например, 0,18М TBP
и 0,21М TDA) способствуют более высокому переносу железа, чем смеси, которые содержат любое количество только одного TDA или TBP.
[0088] Ссылка в тексте указанного описания на "один вариант осуществления," "определенные варианты осуществления," "один или большее 5 количество вариантов осуществления" или "вариант осуществления" означает то, что определенный признак, структура, материал, или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена по меньшей мере в один вариант осуществления изобретения. Таким образом, появление фраз, таких как "в одном или большем количестве вариантов осуществления," "в определенных вариантах
10 осуществления," "в одном варианте осуществления" или "в варианте осуществления" в различных местах в тексте указанного описания не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления изобретения. Более того, определенные признаки, структуры, материалы, или характеристики могут комбинироваться любым подходящим образом в одном
15 или большем количестве вариантов осуществления.
[0089] Несмотря на то, что изобретение в данном документе было описаны со ссылкой на определенные варианты осуществления, необходимо понимать, что указанные варианты осуществления просто иллюстрируют принципы и применения настоящего изобретения. Для специалиста в данной области техники
20 будет очевидным, что в отношении способа и устройства в соответствии с настоящим изобретением могут быть сделаны различные модификации и вариации, не выходя при этом за пределы сущности и объёма изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение включает модификации и вариации, которые находятся в пределах объёма прилагаемой
25 формулы изобретения и её эквивалентов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ контроля концентрации железа в системе экстракции меди,
где система экстракции меди содержит промышленную установку 5 электролитической экстракции меди, при этом способ включает:
а. введение насыщенного медью электролита в промышленную
установку электролитической экстракции меди и удаление
обедненного медью электролита из промышленной установки
электролитической экстракции меди;
10 б. определение переноса железа в промышленную установку
электролитической экстракции меди;
в. удаление части отводимой жидкости электролитического раствора
из промышленной установки электролитической экстракции меди
со скоростью потока отводимой жидкости, и введение части
15 отводимой жидкости на стадию экстракции железа, где
происходит контакт части отводимой жидкости с органическим растворителем, содержащим экстрагирующее вещество, которое включает моноалкилфосфатный эфир, который имеет структуру, представленную посредством:
R'0-P-OR3
где R представляет собой неразветвленную, разветвлённую или
2 3
циклическую алкильную, или арильную группу, и R и R каждая
представляет собой Н; и
г. определение удаления железа на стадии экстракции железа,
25 где скорость потока отводимой жидкости является
пропорциональной соотношению переноса железа и удаления железа.
2. Способ по пункту 1, где определение переноса железа содержит определение разницы между концентрацией железа, которое поступает в и выходит из промышленной установки электролитической экстракции меди.
5 3. Способ по пункту 1 или 2, где система экстракции меди
дополнительно содержит стадию экстракции, на которой медь экстрагируется в органическую фазу, что обеспечивает насыщенную органическую фазу, и стадию очистки, на которой медь удаляется из органической фазы, что обеспечивает очищенную органическую фазу, и при этом определение переноса 10 железа включает вычисление суммы:
а. степени удаления железа, которую определяют посредством
разницы концентрации железа между насыщенной органической
фазой и очищенной органической фазой; и
б. степени захвата железа, которую определяют посредством
15 концентрации железа в водной захваченной фазе в органической
фазе.
4. Способ по любому из пунктов 1-3, где одна или более из R1"3 в моноалкилфосфатном эфире представляет собой разветвлённую или
20 неразветвленную Св-Сп, или в частности Сб-Сэ, алкильную группу.
5. Способ по любому из пунктов 1-4, где моноалкилфосфатный эфир содержит изооктилфосфорную кислоту, 2-этилгексилфосфорную кислоту, октофенилфосфорную кислоту или нонилфенилфосфорную кислоту.
6. Способ по любому из пунктов 1-5, дополнительно содержащий приведение в контакт части отводимой жидкости с модифицирующим веществом, содержащим Cs-Ci6 неразветвленный, разветвлённый или циклический, или арильный спирт.
7. Способ по любому из пунктов 1-6, где экстрагирующее вещество
дополнительно содержит диалкиловый эфир фосфорной кислоты.
8. Способ по любому из пунктов 1-7, где приведение в контакт части
отводимой жидкости с органическим растворителем обеспечивает насыщенную железом органическую фазу, и при этом способ дополнительно содержит:
удаление железа из насыщенной железом органической фазы в насыщенный
5 железом извлекающий раствор; и
выщелачивание медной руды насыщенным железом извлекающим раствором.
9. Система непрерывного контроля концентрации металлических
10 примесей во время процесса извлечения металла, при этом система содержит стадию удаления металлических примесей, которая включает: а. смеситель, содержащий
I. первое входное отверстие, связанное с источником водного
насыщенного примесями электролитического раствора;
15 П. второе входное отверстие, связанное с источником органического
обеднённого примесями раствора, содержащего экстрагирующее вещество, которое включает моноалкилфосфатный эфир, который имеет структуру, представленную посредством
FCO-P -OR2
20 где R1 представляет собой неразветвленную, разветвлённую или
2 3
циклическую алкильную, или арильную группу, и R и R каждая представляет собой Н; и
б. разделительное устройство в сообщении по текучей среде со
смесителем, при этом разделительное устройство содержит
25 I. первое выходное отверстие для водного обеднённого примесями
электролитического раствора для его выхода из разделительного
устройства;
П. второе выходное отверстие для органического насыщенного
примесями раствора для его выхода из разделительного устройства.
10. Система по пункту 9, которая дополнительно включает:
а. второй смеситель, содержащий
I. первое входное отверстие, связанное с выходным отверстием
5 для органического насыщенного примесями раствора в первом
разделительном устройстве; П. второе входное отверстие, связанное с источником серной
кислоты; и
б. второе разделительное устройство в сообщении по текучей среде со
10 вторым смесителем, при этом второе разделительное устройство
содержит
I. первое выходное отверстие для органического очищенного от примесей раствора для его выхода из разделительного устройства;
15 П. второе выходное отверстие для насыщенного примесями раствора
рафината для его выхода из разделительного устройства.
11. Система по пункту 9 или 10, которая дополнительно включает
промышленную установку электролитической экстракции, содержащую
20 а. первое входное отверстие, связанное со вторым выходным
отверстием первого разделительного устройства; б. первое выходное отверстие, связанное с первым входным отверстием первого смесителя.
25 12. Система по любому из пунктов 1-11, где водный насыщенный
примесями электролитический раствор также содержит медь.
13. Система по любому из пунктов 1-12, где органический обеднённый примесями раствор дополнительно включает модифицирующее вещество, 30 содержащее C8-Ci6 неразветвленный, разветвлённый или циклический, или арильный спирт.
14. Система по любому из пунктов 1 - 13, где экстрагирующее вещество дополнительно содержит диалкиловый эфир фосфорной кислоты.
15. Система по любому из пунктов 1-14, которая дополнительно включает промышленную установку для выщелачивания, где руду выщелачивают насыщенным примесями раствором рафината.
Коэффициент полезного действия по току
в зависимости от содержания железа
40,0 А . . . . . . . . . .
01 23456789 10
Железо (г/л)
ФИГ. 1
Эффект повышения концентрации модифицирующего вещества на основе спирта относительно концентрации моноизооктилфосфорной
кислоты на экстракцию и удаление Fe
(c)О 5 10 15 20 25
Молярное соотношение спирт/моноизооктилфосфорная кислота
_ф_ Насыщенная _и_ Очищенная
орг. фаза орг. фаза
ФИГ.З
Изотермы экстракции Мак-Кейба и Тиле для экстракции железа с различными концентрациями кислоты
0,2
0,4 0,6 0,8 1 1,2
Железо водной фазы (г/л)
ж 160 г/л кислоты в электролите
1,6
1,8
ФИГ. 4
Эффект повышения концентрации модифицирующего вещества на основе спирта относительно концентрации моноизооктилфосфорной
кислоты
? о I
5 0 10 20 30 40 50 60
Молярное соотношение TDA/моноизооктилфосфорная кислота
Насыщенная Очищенная
орг. фаза орг. фаза
ФИГ. 6
