Цианирование золотосодержащих руд

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

ЦИАНИРОВАНИЕ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД



Процесс цианирования золотосодержащих руд. Общие сведения. Способы цианирования

Извлечение благородных металлов цианированием является гидрометаллургическим процессом и основано на взаимодействий реагентов с минералами, т.е. на свойстве золота и серебра давать с цианистым натрием в присутствии кислорода комплексную соль NaAu(CN)₂, трудно разлагаемую, но легко растворимую в воде. Из этого раствора благородные металлы могут быть осаждены металлическим цинком, алюминием, электрическим током или древесным углем.

Растворение золота в цианистом растворе обычно выражается следующим уравнением Эльснера:

2Au + 4NaCN + Н₂О + О = 2NaAu(CN)₂ + 2NaOH

Аналогичная реакция происходят и при растворении серебра.

Уравнение Эльснера, однако, не объясняет сущность процесса растворения золота и серебра и не определяет истинного количественного соотношения между кислородом и другими веществами, участвующими в реакции.

Более удовлетворительное объяснение процесса дается в электрохимической теории растворения золота и серебра в цианистых растворах.

С точки зрения электрохимии, для растворения металла должна существовать разность электрических потенциалов между какими-либо частями поверхности металла или между двумя металлами, образующими электрическую пару, а также наличие раствора электролита, т.е. вещества, способного проводить электрический ток.

Известно, что чистые металлы менее растворимы, нежели металлы, содержащие примеси. Абсолютно чистый металл с однородной поверхностью в растворителе одинаковой концентрации растворяться не будет, так как отсутствуют условия для получения разности потенциалов двух каких-либо частей поверхности металла. Для получения этой разности возможны два условия:

1. Различные вещества или одно вещество, но различной плотности в контакте с раствором

2. Одно вещество одинаковой плотности, но в различных растворах или в одном растворе различной концентрации.

Первый случай близко соответствует условиям, в которых протекает растворение золота в цианистых растворах.

Золото в природе никогда не встречается в совершенно чистом виде. Оно обычно бывает в сплаве с другими металлами (Ag, Сu, Fe, Zn и др.) и находится в тесном контакте со многими минералами-спутниками: FeS₂, FcAsS, CuFeS₂ и др.

По отношению ко всем, этим веществам золото и серебро, являющиеся благородными металлами, в цианистых растворах становятся неблагородными и обладают свойствами, обратными, чем в других растворителях, т.е. заряжаются положительно, неблагородные же металлы (Cu, Fe и др.) и минералы - отрицательно. Следовательно, если электрическая пара, например, кристалл пирита, в который вкраплена частица золота, погружается в раствор цианистого натрия, то золото является анодом, а другой компонент электрической пары - пирит - катодом. В растворе устанавливается ток от поверхности электроположительного золота к поверхности отрицательно заряженного пирита, который замыкается через поверхность контакта. Золото, будучи электроположительным по отношению к пириту, растворяется.

Таким образом если в сосуд с раствором цианистого натрия поместить пластинку золота и кусочек пирита и замкнуть их внешней цепью, в которую включен гальванометр, то появится ток, который в растворе течет от золота к пириту, а во внешней цепи, в обратном направлении, т.е. от пирита к золоту, и последнее будет растворяться.

Цианистый натрий в водном растворе диссоциирует

NaCN = Na⁺ + CN-

на катион Na и анион CN. Под влиянием электрической пары катион Na перемещается к катоду (пирит), а анион CN - к аноду (золото). У анода анион СN отдает свой заряд и становится нейтральным. Золото, переходя в раствор, соединяется с цианом образуя нейтральную молекулу AuCN. (закисный цианид золота). Последний не растворим в воде, но растворяется в избытке цианистого натрия с образованием комплексной цианистой соли NaAu(CN)₂, легко растворимой в воде:

AuCN + NaCN = NaAu(CN)₂

Катионы Nа перемещаются в направлении к катоду (пирит). Но так как в водной среде присутствуют ионы водорода, то процесс идет с выделением последнего ввиду меньшего потенциала его восстановителя.

Выделившийся у катода водород обволакивает- его поверхность и образует с ним пару с электродвижущей силой, действующей в противоположном направлении, вследствие чего сила первичного тока значительно ослабевает и растворение золота замедляется. Это явление известно под названием поляризации катода.

Роль кислорода при растворении золота.

Процесс растворения золота может успешно идти лишь при условии удаления водорода с поверхности катода, что лучше всего достигается при помощи введения в раствор кислорода, который является деполяризатором, связывая и удаляя водород по реакции:

2Н + О = Н₂О

Восстановители

Из предыдущего следует, что необходимым условием растворения и серебра в цианистых растворах является присутствие кислорода. Поэтому всякое вещество, способное связывать кислород (восстановители), находящийся в растворах, замедляет или совершенно останавливает растворение благородных металлов. К числу вредных восстанавливающих веществ относятся: органические вещества, сероводород, сернистая кислота, сернистое железо, соли закиси железа, легкоокисляющиеся колчеданы, растворимые щелочные сульфиды, роданистые соли и пр.

Существуют следующие способы цианирования:

-перколяция

-агитация

Сущность процесса перколяции.

Цианирование по методу перколяции основано на естественной свободной фильтрации цианистых растворов через песок. Песок загружается в выщелачивательный чан, снабженный фильтром, и промывается сначала растворами цианистого натрия концентрацией от 0,25 до 0,03%, а затем водой для окончательной отмывки перешедшего в раствор золота и цианида, оставшегося во влаге, удержанной песком. Золотосодержащие растворы, пройдя через толщу песка и фильтр, вытекают через кран, установленный в стенке чана между дном и фильтром и направляются на осаждение из них золота. Обеззолоченный песок через отверстия в днище чана выгружается и транспортируется в отвал.

Перколяционный процесс представляет собой наиболее простой и дешевый способ цианирования. Он требует очень простого оборудования в виде выщелачивательных и растворных чанов и по сравнению с агитационным процессом очень небольшой затраты механической энергии.

Сущность агитационного или илового процесса.

Ил получается в результате классификации хвостов, поступающих после амальгамации или концентрации. Эти хвосты обычно весьма разбавлены водой или слабыми растворами NаCN. Получаемый при классификации песок уносит с собой лишь около 25-35% влаги. Вся же остальная масса воды или растворов идет вместе с илом, создавая весьма разбавленную пульпу.

Непосредственное цианирование такой разбавленной пульпы является нецелесообразным, так как потребовался бы большой объем чанов-агитаторов, увеличился бы расход энергии и т.д. Поэтому первой подготовительной операцией илового процесса является удаление избытка влаги, т.е. обезвоживание или сгущение ила.

Сгущенный ил обрабатывается цианистыми растворами при перемешивании для растворения золота. Эта операция носит название агитации. Агитация в большинстве случаев сопровождается искусственной аэрацией пульпы для введения кислорода, необходимого при цианировании.

После агитации золотые растворы отделяются от обеззолоченного ила механической фильтрацией или декантацией. Золотосодержащие растворы направляются на осаждение, а обработанный ил выбрасывается в отвал.

Таким образом основными операциями илового процесса являются: сгущение, агитация, отделение золотосодержащих растворов и осаждение золота из растворов.

Перколяционное цианирование золотосодержащих руд и концентратов

Цианирование просачиванием (перколяция) заключается в выщелачивании золота в результате естественного фильтрования цианистых растворов через слой золотосодержащей руды, помещенной в чан с ложным днищем. Поскольку фильтрация раствора через слой тонкоизмельченного материала протекает очень медленно, этим методом обрабатывают лишь грубозернистые материалы. Отсюда следует, что цианирование просачиванием пригодно для переработки только таких руд, частицы которых являются сравнительно легко проницаемыми для цианистых растворов (имеют пористую структуру), а также для руд, в которых золото находится в основном по плоскостям раскалывания кусков. Золото должно быть достаточно мелкое. Обычно перколяции подвергают классифицированные пески с частицами крупностью 0,2--1 мм. В благоприятных случаях удовлетворительные результаты могут быть получены при выщелачивании дробленой руды (крупностью кусков до 10--15 мм) .

Основной принцип процесса цианирования состоит в том, что цианидные ионы образуют весьма устойчивые комплексы с золотом, серебром и другими металлами. Слабощелочные цианидные растворы вызывают растворение в первую очередь находящихся в рудах золота и серебра. Ионная реакция (известна как уравнение Эльсенера), которая обычно используется как основной способ перевода золота в раствор с помощью цианида, выглядит следующим образом:

4Au+8CN+O₂+2H₂O=4Au(CN)₂+4OH (1)

Более поздние исследования механизма растворения указывают на то, что растворение протекает в две стадии. Основная часть золота растворяется в соответствии с реакцией:

2Au+4CN+O₂+2H₂O=2Au(CN)₂+H₂O+2OH (2)

а меньшая, но все-таки заметная его часть в соответствии с реакцией (1) - уравнением Эльсенера. Скорость растворения зависит от концентрации цианида натрия (NaCN) и щелочности раствора, причем оптимальное значение pH-10,3.

Одним из важнейших показателей процесса, определяющим его длительность, является скорость просачивания, представляющая собой поток раствора через единицу площади поперечного сечения чана в единицу времени. Хорошей считается скорость просачивания свыше 50 л/(м²-ч). При скорости просачивания ниже 20 л/(м²-ч) применение перколяции нецелесообразно. Скорость просачивания зависит от многих факторов, из которых важнейшими являются природа цианируемого песка, его крупность и наличие в нем тонких фракций (илов). Кристаллический материал хорошо фильтрует раствор, даже при малых размерах частиц, если они более или менее однородны. Наоборот, аморфный материал слеживается плотным слоем и почти не пропускает раствор. Крупнозернистый песок при прочих равных условиях обладает большей скоростью фильтрации, чем мелкозернистый. При наличии в песке значительного количества илов последние забивают промежутки между крупными зернами, резко снижая скорость просачивания.

Чаны для выщелачивания просачиванием делают круглой или прямоугольной формы. На рисунке 1 показан чан круглой формы. Он имеет ложное днище, представляющее собой решетку из брусьев, покрытую фильтровальной тканью. Высота чана составляет 2--4 м, диаметр до 12--14 м и более в зависимости от масштабов производства. Прямоугольные чаны имеют длину до 25 и ширину до 15 м. Вместимость чанов по пескам достигает 800--900 т.

Перед загрузкой в чан пески классифицируют для отделения илов, так как последние снижают скорость просачивания и, удерживая значительное количество влаги, затрудняют отмывку растворенного золота.

Пески обычно загружают в чан в виде пульпы. После заполнения чана загрузку обезвоживают фильтрацией через ложное днище. Применяют и сухие методы загрузки (ленточными транспортерами, грейферными кранами, автопогрузчиками и т. д.). При заполнении чана стремятся загрузить материал рыхлым слоем, так как это облегчает просачивание растворов и способствует аэрации песков. Необходимо также следить за тем, чтобы загружаемый материал имел одинаковую плотность и гидравлическое сопротивление по всему поперечному сечению чана. В противном случае просачивание раствора будет происходить на участках с минимальным гидравлическим сопротивлением, и часть материала останется невыщелоченной.

Рисунок - Чан для цианирования просачиванием:

1-корпус; 2-ложное днище; 3- фундамент; 4 -кран для выпуска золотосодержащих растворов; 5 - разгрузочные люки.

Обычно выщелачивание просачиванием осуществляют последовательно заливкой порций цианистых растворов убывающей концентрации. Первые крепкие растворы содержат 0,1 -- 0,2% NaCN, средние 0,05-0,08 и слабые 0,03--0,05%. Вначале в чан заливают крепкий раствор. В количестве от 25 до 50 % массы сухих песков. После насыщения нагрузки раствором (при закрытом кране) и наполнения чана на 50--75 мм выше уровня песков осуществляют контакт песков с раствором в течение 6--24 ч. За это время нагрузка полностью пропитывается раствором, и в него переходит большая часть золота. После необходимой выдержки открывают сливной кран, дренируют крепкий раствор и нагрузку оставляют в течение 6--12 ч для аэрации песков («проветривание»). Далее следует заливка средних растворов (25--40 % массы сухих песков) и повторение всех операций. Обработку слабыми растворами (от 25 до 100 % массы сухих песков) выполняют главным образом для отмывки золота, растворенного в предыдущих циклах. Слабые растворы обычно подают при открытом сливном кране. Для окончательной отмывки растворенного золота нагрузку промывают водой (10--40% массы сухих песков). Общее количество растворов и промывной воды обычно составляет 1--2 т на 1 т сухих песков.

Золотосодержащие растворы идут на осаждение золота. Выщелоченные и промытые пески выгружают сухим или гидравлическим способом. Сухую выгрузку осуществляют через специальные люки в днище чана, выгруженные пески поступают на ленточный конвейер или вагонетку и транспортируются в отвал. Их можно использовать для насыпки дамб при строительстве хвостохранилищ или для закладки выработанного пространства в рудниках. Наиболее экономична гидравлическая разгрузка, заключающаяся в вымывании песков струей воды через разгрузочные люки.

Продолжительность обработки песка зависит от скорости просачивания, количества растворов и режима обработки, определяемых вещественным и гранулометрическим составом песка, а также от уровня механизации операций загрузки и выгрузки чана. На практике продолжительность полной обработки одной загрузки песка в среднем составляет 4--8 сут. При обработке плохо классифицированных песков длительность операции может возрастать до 10 и даже 14 сут. Продолжительность обработки песков -- важный технико-экономический фактор, так как им определяются размеры и стоимость оборудования, производительность предприятия и стоимость обработки.

Расход реагентов зависит от характера обрабатываемого материала и составляет 0,25--0,75 кг цианида и 1 -- 2 кг извести на 1 т сухого песка.

В отдельных случаях выщелачивание просачиванием применяют непосредственно к рудам после их дробления до крупности 5--15 мм. Так как в дробленом материале присутствует значительное количество мелких фракций, снижающих скорость просачивания, рудную массу перед загрузкой в чаны иногда подвергают предварительному окомкованию. С этой целью руду: увлажняют, добавляют небольшое количество цемента (около 0,5 % массы руды), а также цианид и щелочь, и гранулируют в барабанном грануляторе. Окомкованный материал имеет пористую, весьма благоприятную для выщелачивания структуру. Это, а также то, что значительная часть золота взаимодействует с цианидом уже во время окомкования, транспортирования и загрузки материала в чаны, способствует значительному сокращению продолжительности выщелачивания. Окомкование особенно целесообразно при переработке глинистых руд.

Агитационное цианирование золотосодержащих руд и концентратов

Этот способ цианирования золотосодержащих руд является наиболее эффективным процессом по сравнению с перколяцией и кучным выщелачиванием. Выщелачивание пульп перемешиванием (агитационное цианирование) протекает быстрее и дает более высокое извлечение золота и серебра вследствие того, что при тонком измельчение руды обеспечивается хорошее вскрытие золота, а при интенсивном перемешивании создаются более благоприятные условия диффузного подводов ионов CN^- и молекул растворенного кислорода к поверхности золотин. Поэтому по скорости выщелачивания и полноте извлечения золота цианирование перемешиванием значительно превосходит перколяционный процесс и кучное выщелачивание. Достаточно сказать, что цианирование перемешиванием обеспечивает 80-90% извлечение золота, а длительность процесса составляет от 6 до 30 часов (сравните аналогичные показатели процессов перколяции и кучного выщелачивания).

При цианировании перемешиванием необходимая степень измельчения руды зависит только от крупности частиц золота в руде и характер его распределения. В некоторых случаях при тонковправленном золоте руду подвергают весьма тонкому измельчению до крупности-0,074 мм и даже до 0,043 мм. Но если характер вкрапленности золота не требует такого измельчения, то пульпу цианируют при более грубом помоле крупностью 0,15-0,2мм.

При наличии в руде крупного золота его перед цианированием извлекают в цикле измельчения методами гравитационного обогащения, поэтому в процесс цианирования перемешиванием с рудой поступает только мелкое золото, растворение которого происходит достаточно быстро.

Рудные пульпы , поступающие на цианирование перемешиванием, имеют повышенную вязкость, что затрудняет диффузию цианистых ионов и молекул растворенного кислорода к поверхности частиц золота. Кроме того, сульфидные минералы, часто присутствующие в руде, довольно легко окисляются растворенным кислородом, в результате чего его концентрация в жидкой фазе может стать значительно ниже необходимой для растворения золота. Поэтому при цианировании пульп особое значение имеет энергичное перемешивание и непрерывное насыщение ее кислородом воздуха.

Процесс цианирования руд перемешиванием ведут при концентрации NaCN, составляющей 0,05-0,1%, и концентрации CaO равной 0,01-0,03% (pH =9-11).

Кроме реагентного режима важными параметрами процесса цианистого выщелащивания золота является отношение Ж:Т в пульпе и продолжительность процесса. Максимальное извлечение золота при цианировании кварцевых руд достигает при Ж:Т=1,5:1. На практике хорошие результаты получаются при Ж:Т=1:1, иногда даже при 0,67:1 при более грубом помоле. При обработке пульпы , содержащей кристаллический материал, и при отсутствие примесей в растворе жидкая фаза пульпы даже при высоких плотностях пульпы не утрачивает способности сохранять необходимую концентрацию кислорода.

Для обеспечения наилучших условий извлечение золота из сульфидных руд и руд с высоким содержанием окислов железа или глины требуется более высокое разжижение пульпы. Для таких руд принимают Ж:Т=2-2,5:1, для некоторых руд требуется еще большее разжижение.

Время цианирования или продолжительность пребывание пульпы в аппаратах цианирования определяется уравнением:

T=V/П

Где:T - время цианирования в часах,

V- суммарный объем всех аппаратов цианирования, м³,

П- поток пульпы, м³/ час.

Совершенно очевидно, что значение Т должно быть достаточным для перевода в раствор всего содержащегося в материале золота. Из уравнения следует, что при постоянном рабочем объеме аппаратуры цианирования инструментом регулирования процесса является часовой поток пульпы , поступающей в переработку или, что то же самое, регулирование производительности цианистой установки по переработке руды или концентрата.

Процесс цианистого выщелачивания золота осуществляют в периодическом или не прерывном режиме.

При цианировании в периодическом режиме пульпы периодически отдельными порциями закачивают в параллельно работающие аппараты для выщелачивания. После интенсивного перемешивания с цианистым раствором и защитной щелочью в течение определенного промежутка времени, необходимого для растворения золота, пульпу выпускают и перекачивают в чаны-сборники, а в аппараты выщелачивания закачивают новую порцию пульпы. В чанах-сборниках выщелоченная пульпа накапливается и поддерживается во взвешенном состоянии до поступления в следующую стадию обработки, например, на отделение золотосодержащих растворов от твердой фазы методом фильтрации.

Периодический режим цианирования руды используется на фабриках небольшой производительности с применением фильтрации пульпы и последующим осаждением золота из цианистых растворов цинковой пылью или стружкой. Как правило, в периодическом режиме цианируют небольшие количества гравитационных концентратов и других золотосодержащих продуктов.

При непрерывном выщелачивании пульпа поступает в каскад из последовательного соединенных аппаратов цианирования. Число аппаратов в каскаде обычно выбирают не более 4-6 с суммарным рабочим объемом, обеспечивающим при прохождении пульпы через них необходимое время для растворения золота.

Непрерывно-действующая система цианирования обязательно сопрягается с дальнейшей технологической схемой переработки выщелоченной пульпы.

По сравнению с периодической, непрерывная схема цианирования дает следующие преимущества:

возможность полной автоматизации управления процесса,

меньшее количество обслуживающего персонала,

более эффективное использование оборудования,

меньшая единичная мощность двигателей и насосов.

В зависимости от требуемой производительности, технологической схемы переработки руды избирают тот или иной режим цианирования пульп.

Кучное выщелачивание золота. Область применения. Технология выщелачивания

Кучное выщелачивание применяется для переработки бедных золотосодержащих руд и отвалов. По своей сущности процесс кучного выщелачивания близок к процессу выщелачивания просачиванием. Руда укладывается в виде штабеля (кучи) на специальном водонепроницаемом оснований (площадка). Данный штабель орошается сверху цианистым раствором. При медленном просачивании раствора через слой руды происходит выщелачивание золота и серебра. Растворы подаются через 12-24 часа. Продолжительность выщелачивания 4-42 суток, при этом извлечение золота колеблется 67-92% . Стекающие снизу растворы содержат до 0,5г/м³ золота. Затем эти растворы отправляют на осаждение золота цинковой пылью или на сорбцию углем.

Как и выщелачивание, просачиванием, кучное выщелачивание пригодно для переработки пористых проницаемых для цианистого раствора руд, а также таких руд, в которых золото сконцентрировано, в основном, на внутренней поверхности трещин и потому доступно действию цианистого раствора.

Золото в руде должно быть достаточно мелкое. Обычно кучному выщелачиванию подвергают руду после дробления, до крупности 5 -- 20 мм. Однако иногда выщелачивают и не дробленую руду с размером кусков до 100 мм и более. Присутствие глинистых веществ снижает проницаемость кучи, замедляет выщелачивание и уменьшает извлечение золота. В таких случаях рекомендуется предварительно окомковать руду с небольшой добавкой цемента, цианида и щелочи.

Кучное выщелачивание проводят на открытом воздухе на специально подготовленных площадках. Для придания площадке водонепроницаемых свойств ее покрывают слоем бетона, асфальта или утрамбованной глины.Иногда для этой цели используют пленки из синтетических материалов. Чтобы облегчить сток растворов, площадке обычно придают небольшой уклон (2 - 4°).

На подготовленной площадке проводят отсыпку кучи. Эта операция - наиболее ответственная часть всей технологии. Отсыпку следует выполнять таким образом, чтобы руда в куче лежала однородной (без каналов), рыхлой и проницаемой для цианистых растворов массой. Обычно отсыпку ведут- фронтальными погрузчиками или бульдозерами. Наиболее распространенная форма кучи -- четырехугольная усеченная пирамида. Высота куч изменяется от 3 до 10 - 15 м, а вместимость по руде может достигать 100 - 200 тыс. т.

Кучи орошают цианистым раствором с помощью специальных разбрызгивающих устройств (форсунок), установленных над ними. Скорость подачи раствора зависит от характера руды и может изменяться в широких пределах от 0,15 до 3 м³ раствора на 1 м² поверхности кучи в сутки. Концентрация цианистого раствора 0,05 - 0,1 % NaCN, рН 10 -- 11. В качестве защитной щелочи иногда применяют едкий натр, так как известь вызывает частое забивание разбрызгивателей.

Золотосодержащий раствор, вытекающий из основания кучи, стекает в облицованные пластиком дренажные канавки, проложенные рядом с кучей вдоль ее длинных сторон, и по ним отводится в пруд-сборник. Осаждение благородных металлов обычно осуществляют, сорбируя их активным углем. Обеззолоченный раствор подкрепляют по цианиду и щелочи и возвращают на выщелачивание.

По окончании выщелачивания кучу орошают водой для отмывки растворенного золота, и после дренирования промывного раствора выщелоченную руду транспортируют в отвал. Длительность всего цикла обработки, включая отсыпку кучи, орошение цианистым раствором, промывку водой, дренирование промывного раствора и разгрузку, составляет в среднем 30 - 90 сут. Извлечение золота и серебра обычно не превышает 50-70 %.

Процесс кучного выщелачивания отличается простотой технологии, весьма низкими капитальными и эксплуатационными затратами. Вместе с тем извлечение золота и серебра этим методом невысокое. С учетом этих факторов кучное выщелачивание применяют для переработки бедного сырья, содержащего 1-2 г/т золота, забалансовых руд, вскрышных пород, старых отвалов золотоизвлекательных предприятий и т.д. Применение кучного выщелачивания экономически эффективно также для отработки относительно богатых, но не больших по запасам месторождений, для которых нецелесообразно строительство золотоизвлекательиых фабрик.

Сорбция золота на активированном угле и ионообменных смолах

Сорбционная технология в гидрометаллургии золота. Основные затруднения, возникающие на пути промышленного внедрения сорбционной технологии в гидрометаллургию золота, были связаны со сложностью регенерации ионитов, с отсутствием ионитов требуемого качества, пригодных для осуществления процесса сорбции из пульп и имеющих высокую емкость по золоту при переработке цианистых пульп, содержащих значительные количества неблагородных примесей (железо, медь, цинк и др.).

Сорбционная технология извлечения золота из растворов в цианистом процессе с помощью активированного угля впервые была применена в Австралии, а затем в США.

Синтетические ионообменные смолы имеют бесспорное преимущество по сравнению с углями, так как обладают более высокой сорбционной емкостью, механической прочностью и могут использоваться многократно. Сорбционное извлечение золота синтетическими органическими ионитами из цианистых растворов было предложено Находом и английской компанией Пермутит.

Однако высокая стоимость синтетических ионитов в тот период, большие затруднения по десорбции золота и сопутствующих примесей, отсутствие надежного аппаратурного оформления создали неблагоприятную обстановку для промышленного внедрения сорбции золота из пульп.

К настоящему времени выполнено большое количество работ по исследованию основных закономерностей сорбции золота и сопутствующих примесей из цианистых растворов на различных типах ионитов.

Осаждение золота и серебра углем и модификациями углерода, встречающимися в рудах, составляло предмет изучения многих исследователей, стремившихся ввести в технику цианирования новый процесс осаждения и парализовать вредное действие графита и сажистого углерода в процессе цианирования руд. Осадок благородных металлов, образующийся на угле, неметаллический.

Осаждение металлов из цианистых растворов углем состоит в адсорбции. Замедление адсорбции с течением времени, по-видимому, зависит от наличия в угле трудно доступных пор. Измельчение угля в пределах до 50 и улучшает осаждение.

При адсорбции углем цианистого комплекса связь комплекса; с адсорбентом, по данным последних работ, чисто электростатическая. Спектр циана в твердой соли КАu(СN)₂, в растворе иона Аu(СN)₂, а также и в адсорбированном состоянии одинаковый. Одновременно происходит избирательная адсорбция катиона кальция, в результате которой щелочной металл остается, в растворе в виде бикарбоната, а кальций адсорбируется в большей степени, чем щелочной металл. Изучение условий извлечения металлов, адсорбированных углем, показало, что адсорбированное золото целиком извлекается десорбцией сернистым натрием, но серебро этим путем не извлекается. Десорбция увеличивается с повышением температуры и концентрации раствора. Другим реактивом, производящим избирательную десорбцию, является азотнокислая ртуть, которая переводит в раствор адсорбированное серебро, но не извлекает золото.

Амальгамация не извлекает металлы, адсорбированные в виде комплексных солей. Щелочи извлекают в раствор адсорбированную соль более эффективно, чем кислоты. Длительный контакт и повышение температуры, а большинстве случаев увеличивают извлечение адсорбированных металлов.

Хотя кипящая вода и извлекает часть адсорбированных металлов, но для достаточного извлечения требуется многократная промывка (как это следует на основании изотерм адсорбции). Значительно лучше извлекаются адсорбированные цианистые соли золота и серебра горячими цианистыми растворами, при этом концентрация раствора не имеет большого значения. Наилучшим способом снятия адсорбированного золота и серебра с угля является десорбция 80%-ным или чистым аммиаком под давлением.

В растворе концентрированного или безводного аммиака образуются хорошо растворимые непрочные смешанные аммиачноцианистые соединения золота и серебра Адсорбированные на активированном угле комплексные анионы золота и серебра могут быть десорбированы с углем в раствор. Непрочные аммиачноцианистые соединения разрушаются при испарении растворителя с образованием исходных солей.

Только активированный уголь обладает высокой адсорбционной способностью, но и он не дает достаточно богатого осадка, поэтому разработан метод десорбции аммиаком под давлением. Уголь возвращается в процесс, а из аммиачного раствора после снижения давления и испарения аммиака выделяется соль золота или из малого объема раствора, цинковой пылью осаждается металлическое золото.

Этот метод может иметь следующие преимущества перед применяющимся в настоящее время способом осаждения металлическими осадителями: а) осаждение благородных металлов может производиться непосредственно из пульп, благодаря чему устраняются дорогие и громоздкие операции сгущения и фильтрации пульп; б) устраняется почти безвозвратное расходование цинка и свинца; в) окончательный продукт - золотосеребряный остаток - может быть получен в гораздо более чистом состоянии, чем цианистые шламы при осаждении цинком.

В последнее время установлена также возможность достаточно селективной адсорбции золота и серебра из обычных заводских цианистых растворов. Для этого производится селективная адсорбция слабоосновными ионообменными смолами. Селективность по отношению к золоту и серебру, по-видимому, зависит от присутствия в их составе радикалов и отсутствия сильных основных групп. Эта особенность первоначально замечена на смолах, уже производимых промышленностью.

Лабораторные работы показали возможность производства смол с более селективными свойствами.

Металл хорошо смывается водным раствором роданистого аммония, из которого золото осаждается электролизом при низкой разности потенциалов. Это видоизменение элюирования выгодно по селективности действия, кроме того, не нужен органический растворитель.

В Советском Союзе процесс извлечения золота ионитами из щелочных цианистых растворов изучен М. С. Гирдасовым под руководством И. Н. Плаксина. Из числа многих изученных ионообменных смол различных типов наилучшей способностью сорбировать золото из щелочных цианистых растворов с высокой степенью селективности обладает анионит марки АН-18.

Анионит АН-18 в виде сферических зерен светло-коричневого цвета механически весьма прочен и химически устойчив. Емкость анионита по золоту составляет от 5 до 19% от веса анионита.

Изучение влияния ряда факторов на сорбцию смолой показало, что наилучшие результаты извлечения золота достигаются, если анионит в исходном состоянии заряжен ионами гидроксила; крупность зерен ионита оказывает сильное влияние на скорость процесса, но емкость ионита от влияния этого фактора не зависит; желательная крупность зерен составляет 0,5 - 1,5 мм; повышение температуры ускоряет ионообменную сорбцию; желательно повышение температуры до 20°. Извлечение золота из цианистых растворов данным ионитом изменяется в пределах рН раствора от 7 до 13 при колебании концентрации свободного цианида (0,01 - 0,005 NaCN). При изменении содержания золота в исходном растворе от 2 до 10 г/м³ извлечение не изменяется. Абсолютное количество извлекаемого золота в единицу времени пропорционально содержанию золота в исходном растворе. На сорбцию золота смолой не влияют ионы хлора, сульфата, сульфита, тиосульфата, сульфида, карбоната; заметно снижают сорбцию золота ионы радонида. Извлечение золота возможно как из осветленных растров, так и из растворов , входящих в состав пульп (в пределах до 40% твердого в пульпе); таким образом, смолы могут быть применены для бесфильтрационного извлечения золота из раствора, содержащегося в пульпе, что особенно важно для переработки руд с низким содержанием золота. Анионит может быть использован многократно; золото из ионита успешно элюируется малым объемом ацетона или роданистого аммония, при этом ионит полностью регенерируется и возвращается в процесс осаждения металла из раствора.

Осаждение из пульпы бесфильтрационным методом может производиться как смолами, так и гранулированным углем. Из пульпы эти гранулированные материалы выделяются на сетке или в классификаторе с восходящей струей. Иногда ионообменные смолы подвешивают в корзинках в чаны, содержащие пульпу.

Цементация золота из цианистых растворов цинковой пылью. Технологическая схема. Оборудование

В практике цианистого процесса применяют цементацию металлическими осадителями (цинк и в некоторых случаях другие металлы, например алюминий для осаждения серебра) и адсорбцию древесным (полуактивированным) углем. Ранее для осаждения из цианистых растворов применяли электролиз и растворимые осадители (сернистый натрий - только для серебра). цианирование золотосодержащий руда выщелачивание

Осаждение золота и серебра цинком основано на реакции:

2Au(CN)₂^- + Zn = Zn(CN)₄^2- + 2Au

О^2- + Н₂О > 2ОН^-.

Суммируя все уравнения, получаем:

Zn + 4CN^- + Н₂О + 1/2О₂ = Zn(CN)₄^2- + 2ОН^-

2Н⁺ + 2е > 2[Н] > Н₂.

Осаждение значительно ускоряется и проходит более полно, когда цинк находится, в контакте с другим металлом, имеющим большую катодную поверхность, облегчающую деполяризацию и тем ускоряющую осаждение. Это легко доказать, сравнив осаждение двумя парами: пластинка цинка - пластинка свинца и пластинка цинка - губка осажденного свинца.

Обычно цинк освинцовывается уксуснокислой или азотнокислой солью свинца. Основной задачей освинцовывания является создание рыхлого свинцового осадка, который увеличивает катодную поверхность и способствует удалению водорода, пузырьки, которого мешают соприкосновению осадителя с раствором. Восстановление происходит на катодных участках поверхности цинка или на рыхлой поверхности свинца.

С повышением концентрации цианида в растворе начинает более интенсивно выделяться водород. Этим объясняется более быстрое и полное осаждение золота и серебра из крепких цианистых растворов.

Имеются два способа осаждения цинком:

осаждение цинковой стружкой в экстракторах

и цинковой пылью с предварительным обескислороживанием раствора. Второй, как более совершенный, получил в настоящее время широкое распространение.

Осаждение цинковой пылью

Применяемая при осаждении цинковая пыль является побочным продуктом дистилляции цинковых руд (пусьера). Она состоит из мельчайших зерен металлического цинка, смешанных с небольшим количеством оксида цинка. Оксид цинка является вредной примесью, так как она не осаждает золота и затрудняет плавку осадков. Количество ее должно быть не более 5 - 10%. Хорошая цинковая пыль должна содержать не менее 85% металлического цинка и 95% ее должны проходить через сито 200 меш.

Цинковая пыль обладает громадной поверхностью.Вследствие этого осаждение золота цинковой пылью происходит значительно быстрее и полнее, чем стружкой, и расход цинка уменьшается. Особенно пригодна пыль для осаждения слабых и бедных золотом растворов. Цинковая пыль легко окисляется (особенно во влажном воздухе). Поэтому необходимо принимать меры предосторожности при перевозке и хранении ее. Хранить пыль следует в сухом месте и в прочной таре.

По способу Меррилля цинковая пыль непрерывно подается в струю движущегося цианистого раствора. Происходит тесное смешение раствора с осадителем и осаждение золота и серебра. Отделение золотого осадка от обеззолоченного раствора производится фильтрацией в фильтр-прессах типа Меррилля, на вакуум-рамах в мешковых фильтрах.

Для непрерывной равномерной подачи цинковой пыли применяются ленточные или барабанные питатели и шнеки. Шнековые питатели представляют собой горизонтальные винты с загрузочным бункером емкостью на 90-100 кг цинковой пыли. Скорость движения винта регулируется парой ступенчатых шкивов, имеющих по 12 ступеней, с ременной передачей. В зависимости от установки ремня на той или иной паре ступеней подача пыли винтом изменяется от 1,22 до 5,86 кг/час. Загрузочный бункер снабжается специальным сотрясающим механизмом во избежание забивки ящика скомкивавшейся пылью.

В установке Меррилль-Кроу с собиранием золотого осадка в фильтр-прессе цинковая пыль шнековым (или другим) питателем подается в небольшой конус-смеситель, в котором смешивается с частью поступающего на осаждение раствора. Полученная смесь вводится во всасывающую трубу триплекс-насоса, где смешивается со струей остального раствора. Насосом смесь нагнетается в фильтр-пресс Меррилля по длинному закрытому трубопроводу, чем обеспечивается тесное смешение раствора с осадителем. Длина нагнетательного трубопровода составляет от 60 до 90 м.

Большая часть золота - около 80% - осаждается при движении раствора по трубопроводу и остальные 20% - при фильтрации через кек осадка в фильтр-прессе. Соприкосновение раствора с пылью получается очень тесное, и осаждение золота почти полное.

Съемка золотого осадка производится обычно один раз в две недели. Перед съемкой кек просушивается около 15 мин, сжатым воздухом, фильтр разбирается и осадок извлекается. Фильтр-прессы хорошо сохраняют осадок от хищений и в случае пожара, но они дороги и поэтому в настоящее время вытесняются вакуум-рамами и мешковыми фильтрами, сохраняя значение для установок большой производительности (2000-4000 м³/сутки).

Золотосодержащие растворы, идущие на осаждение, осветляются фильтрацией через вакуум-рамы.

Преимущества мешковых фильтр-прессов по сравнению с рамным фильтром следующие:1. Простота устройства.2. Большая производительность на единицу занимаемой площади. 3. Легкость и удобство съемки осадков

Осаждение цинковой пыли по способу Меррилль-Кроу обладает следующими преимуществами.

1 Цинковая пыль дешевле стружки.

2. Расход цинковой пыли значительно меньше, чем стружки.

3. Введение деаэрации растворов по методу Кроу дает снижение расхода цинковой пыли на 30 -- 50%

4. Уменьшение расхода цианида.

5. Автоматичность и механизация работы.

6. Почти полное осаждение золота.

7. Весь осадок идет в переработку, которая проще и дешевле, чем при осаждении цинковой стружкой.

Недостатком этого способа является более сложное оборудование и больший расход энергии. Однако преимущества его столь значительны, что он получил широкое распространение на практике.

Размещено на Allbest.ru

...