Металлургия и материаловедение
Металлургия черных, цветных и редких металлов
Воробьёв А.Е., доктор технических наук, профессор Чекушина Е.В. Досаев В.М.
(Российский университет дружбы
народов)
Щелкин А.А.
(ТОО «Пректно-конструкторская организация», г. Степногорск) Чекушина Т.В., доктор экономических наук, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник Института проблем комплексного освоения недр Российской академии наук
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ЗОЛОТА С ПРИМЕНЕНИЕМ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
В статье представлены исследования в геотехнологии золота. Приведены результаты лабораторных экспериментов для получения альтернативных источников растворения золота.
Ключевые слова: золото, выщелачивание, геотехнология, извлечение реагенты, эксперименты, гидрометаллургия, цианирование, тиомочевина.
THE LEACHING OF GOLD WITH USE OF ALTERNATIVE SOLVENTS
In article researches are presented to geotechnologies of gold. Results of laboratory experiments for receiving alternative sources of dissolution of gold are given.
Keywords: gold, leaching, geotechnology, extraction reagents, experiments, hydrometallurgy, cya-nation, tiomochevina.
В последнее время в составе гидрометаллургических способов отработки золотосодержащих руд и концентратов в качестве самостоятельного технологического направления выделяют выщелачивание золота реагентами различного состава [1, 5]. Основным способом извлечения золота из руд и концентратов в заводских условиях в настоящее время является цианирование.
Цианирование необходимо проводить в щелочной среде, так как в присутствии свободной кислоты уменьшается концентрация циан-ионов и происходит выделение газообразного цианистого водорода, что приводит к увеличению экологической нагрузки на окружающую среду. Однако экологические факторы цианидного выщелачивания и трудности извлечения золота из упорных и трудновскрываемых руд и концентратов вызывает необходимость изыскание новых, альтернативных химических реагентов. К тому же зачастую перед цианидным выщелачиванием золота требуется специальная обработка руд и концентратов, например различными окислителями, что значительно усложняет и удорожает процесс.
В качестве самостоятельного технологического направления выделяют выщелачивание золота с нетоксичными реагентами различного состава, а именно - тиомочевины или тио-
сульфатов. Вследствие высокой степени селективности процесса (тиомочевина практически мало растворяет медь, железо, цинк, мышьяк, свинец и их сульфиды, в то время как цианиды интенсивно их выщелачивают) тиомочевинное выщелачивание золота превосходит прямое цианирование золотосодержащих руд. Кроме того, при выщелачивании золота растворами на основе тиомочевины нет жесткой необходимости в специальной обработке руд закисляю-щими растворами.
Тиомочевинное выщелачивание протекает в кислой среде (рН=1-3), предпочтительно в присутствии серной кислоты, причем в качестве окислителя в этих процессах может выступать ион Бе3+: 2С8(КЙ2)2 + 2Бе3+ ^ С282(КН)2 х (N^2 + 2Бе2+ + 2Н+
Образующийся при этом дисульфид формамидина непосредственно участвует в качестве окислителя и комплексообразователя в экстракции золота из руд и концентратов: С282(ЫН)2 х (N^2 + 2С8(Ш2}г + 2Аи + 2Н+^ 2{Аи[С8(Ш2)2Ы
Хотя тиомочевина и обладает более низкой токсичностью, скорость выщелачивания золота кислым её раствором значительно выше, чем цианидом натрия. Недостатками этого метода выщелачивания является: разложение тиомочевины в результате её окисления в процессе растворения металлов, что приводит к большому её расходу; тиомочевинные пульпы отличаются трудной сгущаемостью и фильтруемостью; более высокая (свыше 25%) стоимость по сравнению с NaCN и её дефицитность; потребность в кислотостойкой аппаратуре; большой расход кислоты (120-180 кг/т Н2804).
Использование тиосульфата предполагается, прежде всего, для переработки руд и концентратов, которые являются малопригодными для выщелачивания цианистыми растворами. В отличие от раствора цианида натрия, тиосульфатный реагент является достаточно сложной композицией нескольких обязательных соединений, находящихся в растворе в определенном соотношении и концентрациях. При этом для каждого вида перерабатываемого сырья подбирается свой оптимальный состав выщелачивающего раствора.
Процесс растворения в тиосульфатной среде протекает по реакции:
2Аи + 4(КН4)2820з + 1/2 О2 + Н2О ^ 2(КН4)з[Аи(820зЬ] + 2(КЙ4)0Н
Для увеличения скорости растворения золота используются катализаторы, в частности аммиачный комплекс меди [Си(ЫН3)4]804, который выполняет роль окислителя и ускоряют процесс в десятки раз.
Реакция растворения золота в этом случае выглядит следующим образом:
Аи + 5820з2" + Си(Жз)42+^ Аи(820з)23" + № + Си(820з)з5"
Для поддержания в аммиачно-тиосульфатных растворах медно-медистого равновесия необходимо наличие свободного аммиака и кислорода:
2Си(КНз)42++ Н20 + 6820з2"^2 Си(820з)з5- + 8КНз + 1/202 + 2Н+
Для уменьшения процесса окисления тиосульфата с кислородом воздуха, в выщелачивающий раствор вводится избыток сульфит - иона в виде сульфита аммония, который переводит вновь образующие тетратионаты и политионаты в тиосульфат. При этом реакция проходит при наличии свободного аммиака в растворе:
(N^^406 + (N^2803 + 2КВДН ^(N^28203 + (N^^04 + Н20
Причем добавка сульфита в выщелачивающий раствор, не только стабилизирует его, но и повышает извлечения золота.
Для предотвращения окисления тиосульфата аммония кислородом воздуха до элементарной серы с образованием на поверхности золотин гелеобразного изолирующего слоя, в выщелачивающий раствор добавляют сульфит аммония, который связывает серу в момент её
образования: (КН4)280з + 8^(КН4)2820з. Для растворения сульфидных покрытий на поверхности золота, в раствор вводят соли аммония.
Таким образом, выщелачивающий раствор при тиосульфатном выщелачивании состоит из следующих химических соединений: тиосульфата аммония, сульфита аммония, аммиачного комплекса меди, свободного аммиака и сульфата аммония [2, 3].
Экспериментальные исследования по определению параметров выщелачивания проводились в лабораторных условиях на золотосодержащем гравитационном концентрате. Анализ твердых продуктов на золото и серебро осуществлялся пробирным методом. Анализ твердых продуктов и растворов на примеси - спектральным атомно-эмиссионным методом с кислотным разложением пробы и использованием приборов с 1СР. Анализ растворов на содержание тиосульфата и сульфита аммония - объемным (титрометрическим) методом анализа.
В ходе работ был определен химический состав исходного концентрата, проведен гранулометрический рассев по классам крупности с определением содержания золота в каждом классе и проведены исследования по выщелачиванию золота различными растворителями. Химический состав исходной пробы приведен в таблице 1, гранулометрический состав исходной пробы с содержанием золота по классам крупности представлен в таблице 2.
Таблица 1.
Химический состав золотосодержащего гравиконцентрата_
Наименование пробы Химический состав, %
Аи г/т А8 г/т Си 2п А8 РЬ Бе N1 8x02 8 общ.
Гравиконцентрат 97,7 83,7 0,21 0,03 0,41 0,0 4 9,11 0,01 67,0 7,95
Таблица 2
Гранулометрический состав золотосодержащего гравиконцентрата
Класс, мм Выход, % Содержание Аи, г/т
+0,10 15,13 77,4
-0,10 + 0,071 16,20 70,4
-0,071 + 0,040 21,96 68,4
-0,040 46,71 182,0
На основании результатов химического состава данного концентрата и экспериментальных материалов, накопленных в процессе технологических исследований золотосодержащих руд различного вещественного состава, а также опыта действующих отечественных и зарубежных предприятий, данный тип концентрата можно отнести к упорным золотосодержащим концентратам, в которых золото тесно ассоциировано с кварцем и сульфидами (в основном пиритом и арсенопиритом).
Исходя из данных гранулометрического рассева, можно сделать вывод, что данный концентрат достаточно тонко измельчен - 84,87% класса - 0,10мм, в котором процентное содержание золота составляет 90,6% от общего количества.
Наибольшее количество золота - 69% содержится в классе - 0,04мм, остальное золото равномерно распределено по другим классам.
Исходный золотосодержащий гравиконцентрат подвергался цианидному, тиомочевин-ному и тиосульфатному выщелачиванию. При выщелачивании исходный концентрат предварительно подвергали окислительному обжигу и/или обработке растворами серной кислоты.
Окислительный обжиг находит широкое применение в цветной металлургии, где он используется в качестве подготовительного процесса перед гидрометаллургической переработ-
кой руд и концентратов, содержащих медь, никель, цинк, свинец и др. металлы, особенно при переработке упорных материалов (главным образом сульфидных концентратов).
Изменения физической структуры сульфидов при обжиге (образование микротрещин, пор и каналов, образование зерен с развитой пористой структурой), создает благоприятные условия для проникновения выщелачивающих растворов к внутренним включениям золота.
Обжиг исходного концентрата проводили в муфельной печи на поду при периодическом перемешивании при температуре обжига 550-600°С и времени обжига - Зчаса.
Для создания окислительной атмосферы в печь подавался воздух. Выход огарка составил 94,2 % от веса загруженного концентрата.
Обработка огарка раствором серной кислоты позволит устранить в исследуемом концентрате кислоторастворимых минералов, отрицательно влияющих на процесс выщелачивания (повышенный расход реагентов-растворителей, увеличение времени выщелачивания, загрязнения продуктивных растворов соединениями цветных металлов меди, железа, цинка и т. д.).
С целью отмывки от цветных металлов обработку огарка проводили при концентрации серной кислоты - 34,3 г/л, Т:Ж = 1:3, времени выщелачивания 3 часа. Температура процесса составляла - 20-25°С. После выщелачивания кек отфильтровывали и промывали при Т:Ж =1:3. Концентрат после обжига и обработки раствором серной кислоты, подвергли выщелачиванию цианидным раствором с концентрацией №СК - 1,7г/л при рН=11,5 (поддерживалось щелочью - №ОН), температуре 20-25°С, Т:Ж = 1
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.