Способ извлечения золота и серебра из материала, содержащего цветные металлы и железо

 

Изобретение может быть использовано для извлечения золота и серебра из материала, содержащего цветные металлы и железо. Выщелачивание сырья проводят в присутствии кислорода раствором, содержащим цианид калия, в качестве которого используют раствор, полученный от растворения в воде продукта спекания карбамида и поташа. Полученный раствор цианидов возвращают на выщелачивание исходного материала до насыщения его по золоту и серебру. Полученный осадок отфильтровывают и направляют на дальнейшую комплексную переработку. Насыщенный цианидами золота и серебра раствор обрабатывают ферратом-4 калия до осаждения гидроксидов золота, серебра, цветных металлов и железа. Осадок отделяют от полученного раствора едкого калия фильтрацией. Последний упаривают с образованием кристаллов едкого кали и паров воды, проводят их конденсацию и полученную воду возвращают на растворение продукта спекания карбамида и поташа. Осадок, содержащий гидроксиды золота и серебра, цветных металлов и железа, подвергают выщелачиванию аммиачной водой для растворения серебра, цветных металлов и железа с последующим отделением фильтрацией осадка золота и выделением из него золота. Из фильтрата проводят выделение серебра цементацией железом с последующим отделением серебра от раствора, содержащего цветные металлы. Достигается создание замкнутой, безотходной, экологически безопасной технологии при одновременно комплексной переработке сырья и отсутствии вторичных загрязнений. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано при извлечении золота и серебра из руд, в том числе бедного некондиционного сырья, а также при переработке отходов цветной металлургии и обогащения отвалов горнодобывающей промышленности, бытовых отходов и др.

Известен способ извлечения золота путем растворения его в царской водке с последующим электромеханическим осаждением золота на катоде [1].

Недостатком способа является агрессивность царской водки к материалам аппаратов для выщелачивания.

Наиболее экономичным, эффективным и распространенным на данный момент времени является способ извлечения благородных материалов в раствор путем цианидного выщелачивания с дальнейшим выделением ценных металлов из полученного раствора металлическими осадителями [2].

Недостатками этого способа является высокая токсичность цианидов и неэффективность методов обезвреживания отработанных растворов.

Известен способ извлечения золота и серебра, принятый за прототип, включающий выщелачивание благородных металлов раствором, содержащим цианид калия, в присутствии кислорода, отделение полученного раствора, содержащего золото и серебро, от нерастворившейся части сырья (осадка), с последующей переработкой осадка, осаждением благородных металлов из раствора цементацией цинком и их разделением.

Нерастворимый в циансодержащих растворах осадок отправляют на дальнейшую переработку [3].

Недостатком способа является образование токсичных цианистых сточных растворов, существующая методика обезвреживания которых, например, гипохлоритами, неэффективна, так как необходимость избыточного применения гипохлоритов обуславливает вторичное загрязнение ими сточных вод.

Высокая токсичность растворов цианида калия требует от рабочего персонала соблюдения повышенных мер предосторожности при работе с ними, а также особых способов его хранения и транспортировки.

Кроме того, при цементации цинком одновременно с золотом в твердую фазу выпадают и другие полиметаллы правее цинка в ряду напряжений, например медь, а последующие операции по их разделению сложны, дорогостоящи и связаны с потерями.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание замкнутой безотходной технологии, повышающей экологическую безопасность производства при одновременно комплексной переработке сырья.

Это достигается исключением выхода цианидов во внешнюю (вне аппаратов) среду, т. е. получением, использованием и обезвреживанием цианидов внутри производственного цикла.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе извлечения золота и серебра из материала, содержащего цветные металлы и железо, включающем выщелачивание благородных металлов раствором, содержащим цианид калия, в присутствии кислорода, отделение полученного раствора, содержащего золото и серебро от нерастворившегося осадка с последующей переработкой осадка, осаждением благородных металлов из раствора и их разделением, согласно изобретению в качестве раствора, содержащего цианид калия используют раствор, полученный от растворения в воде продукта спекания карбамида и поташа, полученный после выщелачивания благородных металлов раствор возвращают на выщелачивание материала до насыщения его по золоту и серебру, осаждение золота и серебра проводят из насыщенного ими цианистого раствора с использованием в качестве осадителя феррата-4 калия с осаждением гидроксидов золота, серебра, цветных металлов и железа с последующим отделением осадка от полученного раствора и железа с последующим отделением осадка от полученного раствора едкого кали, последний подвергают упариванию с образованием кристаллов едкого кали и паров воды, проводят их конденсацию и полученную воду возвращают на растворение продукта спекания карбамида и поташа, осадок, содержащий гидроксид золота, серебра, цветных металлов и железа подвергают выщелачиванию аммиачной водой для растворения серебра, цветных металлов и железа, проводят фильтрацию с отделением фильтрата от золотосодержащего осадка с последующим выделением из него золота известными способами, а из фильтрата проводят выделение серебра цементацией железом с последующим отделением серебра от раствора, содержащего цветные металлы.

Использование в качестве раствора, содержащего цианид калия, раствора, полученного от растворения в воде продукта спекания карбамида и поташа, позволяет получать ион цианида, необходимый для растворения благородных металлов, непосредственно в замкнутом технологическом цикле.

Это исключает технологические операции по его выделению в чистом виде, операции по его расфасовке и затариванию, хранению, транспортировке, приготовлению рабочих растворов. Тем самым улучшается безопасность работы в результате исключения непосредственного контакта персонала с ион-цианидом.

Возвращение раствора, полученного после выщелачивания благородных металлов на повторное выщелачивание материала до насыщения его по золоту и серебру, повышает степень использования цианида калия, что снижает его абсолютный расход, а это приводит к снижению объемов его получения, что также повышает безопасность работы с ним. Кроме того, снижается расход реагентов на получение цианида калия. Используемый в качестве осадителя золота и серебра из насыщенного цианистого раствора феррат-4 калия используют в данном способе как новый сильнейший щелочной окислитель для цианидов и других трудноокисляемых материалов, не дающий вторичных загрязнений воды. В результате обработки цианистого раствора, содержащего благородные и цветные металлы (после отделения цианнерастворимого осадка), ферратом-4 калия происходит совместное осаждение гидроксидов металлов золота, серебра, меди, цинка, кадмия, железа и т. п. , с одновременным окислением (разрушением) ионов цианида до окислов углерода и азота, раствор обезвреживается с образованием в нем едкого кали.

Последующие операции - упаривание раствора едкого кали с образованием кристаллов едкого кали и паров воды, конденсация последних и возврат полученной воды на растворение продукта спекания карбамида и поташа - позволяет замкнуть технологию с повторным использованием конденсата на выщелачивание с исключением сточных вод. Замкнутый водооборот позволяет снизить расход свежей воды, используемой в данном случае, только на возмещение потерь. Едкое кали частично используется на получение феррата-4 калия, а остальная часть поставляется как товарный продукт.

Кроме того, получение гидроксидов металлов после обработки ферратом-4 калия насыщенного по золоту и серебру цианистого раствора позволяет упростить процесс их разделения по сравнению с прототипом, путем обработки осадка аммиачной водой для отделения золотосодержащего осадка фильтрацией с последующей цементацией серебра из фильтрата железом. Цементация серебра из аммиачного раствора железом по сравнению с цинком в прототипе позволяет селективно выделить серебро из раствора аммиакатов прочих цветных металлов. Из золотосодержащего осадка выделяют золото одним из известных способов, наиболее отвечающих составу осадка, например пирометаллургической выплавкой с углеродсодержащим материалом или гидрометаллургическим восстановлением водородом в автоклаве.

Из полученного после отделения серебра раствора аммиакатов цветных металлов последнее разделяют известными способами, например выделением меди цементацией цинковым порошком (Масленицкий И.Н., Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1973, с. 312) и т.п.

На чертеже представлена принципиальная схема технологического решения.

В качестве примера конкретного выполнения способа приведен передел выделения благородных металлов из складированного шлама сернокислотного цеха (ШСКЦ) Средуралмедьзавода.

В таблице приведены данные о пооперационном содержании компонентов. В графе 1 таблицы приведен состав шлама (кг/т) при естественной влажности 23,9%. Поскольку переработка подобных отходов основного производства (в данном случае серной кислоты) экономична только в комплексе, то в первую очередь из ШСКЦ извлекают основную часть цветных металлов (Cu, Zn, Cd, Mg, Ca) и железо до остаточных содержаний, на порядок ниже содержания золота. В графе 2 таблицы приведен состав сырья, уже подготовленного из ШСКЦ для извлечения благородных металлов, согласно схеме на чертеже.

Исходный материал - 627 кг (в данном случае подготовленное сырье) обрабатывают 1,5 м² раствора спека K₂CO₃ + Co(NH₂)₂ с максимальной концентрацией 0,21 кг/м³ KCN. Спек получают при 570-580^oC в печи, которая вмещает для одного периода обработки подготовленного сырья, не менее 5 кг поташа и не менее 2,2 кг карбомида. Обработку сырья раствором спека ведут в батарее из 12 кг герметичных реакторов с рабочим объемом 2,5 м³ каждый, в противотоке с движущимся навстречу сырьем. Вследствие такой 12-кратной обработки исходного сырья раствор (графа 3) обогащается в 10 раз по благородным и цветным металлам. Конечный (после 12-кратного выщелачивания) осадок отфильтровывают и направляют на дальнейшую комплексную переработку для извлечения висмута, бария и рассеянных элементов.

Раствор (1,2 м³, графа 3) обрабатывают 12,5 кг 50%-ного феррата-4 калия, фильтруют и получают осадок аква-гидроксидов благородных и цветных металлов с FeOOH (графа 4) и раствор едкого кали, содержащий 6,23 кг KOH. К 10,8 кг осадка (50%-ный влажности) добавляют 0,5 м³ аммиачной воды (не менее 5,0 NH₃), перемешивают и фильтруют, разделяя золотожелезный осадок и раствор аммиакатов серебра и цветных металлов (графы 5 и 6).

Раствор, содержащий серебро, цементируют свежеприготовленными железными опилками (не более 1 мм, графа 7) или на железном ломе, в последующем снимая с него серебро концентрированной азотной кислотой. Осадок с золотом складируют до накопления 1 кг и извлекают золото либо пирометаллургически с восстановителем, либо восстановлением в автоклаве его суспензии, например, окисью углерода CO. Последнюю получают компрессией отходящих газов ферратной обработки раствора цианидов (графа 3) и хранят в ресивере. Этот же газ используют для подачи в печь получения спека с KCN. Вся переработка подготовленного сырья, за исключением операции по спеканию карбамида с поташем, ведется при обычных температурах.

Раствор едкого кали упаривают в кристаллизаторе с отгонкой и конденсированием паров воды для последующего растворения спека карбамида с поташем. Кристаллы едкого кали используют как товарный продукт. Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.

Технология является замкнутой, безотходной, повышающей экологическую безопасность производства. Получение, использование и обезвреживание цианидов осуществляется внутри производственной схемы. Вследствие этого исключается образование сточных вод и необходимость по их обезвреживанию, достигается возврат чистой воды в производственный цикл, а следовательно, снижение расхода воды, улучшается безопасность работы персонала с цианидом калия.

В данном способе, кроме извлечения золота и серебра, осуществляется комплексная переработка всего сырья в товарные продукты и полупродукты, а именно: - полуфабрикат, обогащенный (в зависимости от вида сырья) Pb, Sn, Ge, Te, Zn, Ga, Al, Bi, Sb, As, P, Ti, Se, Ba, Mg; - раствор аммиакатов цветных металлов для гидрометаллургии Cu, Zn, Cd, Hg, Co, Ni, V; - едкое кали как товарный продукт.

Достигается возможность гидрообогащения и переработки материалов с малым содержанием золота и серебра, недоступных для известных способов, без предварительного их механического обогащения и концентрирования из больших объемов.

Формула изобретения

Способ извлечения золота и серебра из материала, содержащего цветные металлы и железо, включающий выщелачивание благородных металлов раствором, содержащим цианид калия, в присутствии кислорода, отделение полученного раствора, содержащего золото и серебро, от нерастворившегося осадка с последующей переработкой осадка, осаждением благородных металлов из раствора и их разделением, отличающийся тем, что в качестве раствора, содержащего цианид калия, используют раствор, полученный от растворения в воде продукта спекания карбамида и поташа, полученный после выщелачивания благородных металлов раствор возвращают на выщелачивание исходного материала до насыщения его по золоту и серебру, осаждение золота и серебра проводят из насыщенного ими цианистого раствора с использованием в качестве осадителя феррата-4 калия с осаждением гидроксидов золота, серебра, цветных металлов и железа с последующим отделением осадка от полученного раствора едкого кали, последний подвергают упариванию с образованием кристаллов едкого кали и паров воды, проводят их конденсацию и полученную воду возвращают на растворение продукта спекания карбамида и поташа, осадок, содержащий гидроксиды золота, серебра, цветных металлов и железа, подвергают выщелачиванию аммиачной водой для растворения серебра, цветных металлов и железа, проводят фильтрацию с отделением фильтрата от золотосодержащего осадка с последующим выделением из него золота, а из фильтрата проводят выделение серебра цементацией железом с последующим отделением серебра от раствора, содержащего цветные металлы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2