Способ выщелачивания золотосодержащих концентратов и устройство для его осуществления

 

Группа изобретений относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использована, в частности, для извлечения золота из концентратов выщелачиванием в цианидных растворах. Техническим результатом изобретения является повышение скорости растворения и степени извлечения золота в процессах цианирования золотосодержащих концентратов, снижение доли ручного труда, повышение производительности и упрощение технологии. Это достигается за счет выщелачивания золота из концентратов под оптимальным давлением кислорода 2-5 ати, при оптимальной концентрации цианида в растворе от 5 до 16 г/л и невысоком отношении Ж:Т, изменяющемся в пределах от 0,75 до 1. При этом достигнута приемлемая степень извлечения золота в продукционные растворы, равная 93-98,5% за 8-12 час. Способ реализуют в аппарате барабанного типа с загрузкой и выгрузкой концентрата, исключающей использование ручного труда, попадание воздуха в аппарат и автоматическое оптимальное отношение объема газовой, жидкой и твердой фаз. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Группа изобретений относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использована, в частности, для извлечения золота из концентратов выщелачиванием в цианидных растворах.

Известен способ выщелачивания золота в присутствии кислорода, (см. Металлургия благородных металлов", изд. 2, под общей редакцией Л.В.Чугаева, с.102-103, 1987), где изложен механизм растворения золота в цианидных растворах в атмосфере воздуха или кислорода, определены оптимальные концентрации цианида и кислорода в этих процессах. Рассмотрены варианты выщелачивания под давлением воздуха или кислорода, сделан вывод о диффузионном контроле химической реакции кислородом, находящимся в растворимой форме.

Недостатком способа является низкая эффективность извлечения золота из концентратов в цианидных растворах под давлением кислорода.

В качестве прототипа способа взят способ по патенту №2168555, С 22 В 11/08, 3/02, БИ №16-2000, согласно которому выщелачивание золота проводилось в режиме с циркуляцией пульпы и отношением Ж:Т, равном или более 2:1, при атмосферном давлении и концентрации цианида 2-4 г/л; использовалось частичное накислороживание пульпы до концентрации кислорода 15-25 мг/л в условиях интенсивного перемешивания пульпы с кислородом. За 32-36 часов выщелачивания была достигнута высокая степень извлечения золота 95-97%.

К недостаткам этого способа следует отнести недостаточно высокую скорость растворения золота и наличие сбросов цианидных растворов после их обезвреживания гипохлоритом кальция, так как возвращение растворов для выщелачивания исходного сырья после 3-4 циклов приводило к снижению извлечения золота вследствие явления утомляемости растворов.

Известно устройство, согласно которому для выщелачивания золота из концентратов используют аппарат конусного типа (патент RU №2062806 от 20.04.94, БИ №18-1996), включающее корпус, патрубки ввода и вывода раствора, патрубки загрузки и выпуска обрабатываемого материала.

К недостаткам устройства следует отнести высокие затраты, связанные с накислороживанием растворов при проведении процесса в атмосфере кислорода и низкую степень извлечения при выщелачивании в атмосфере воздуха, а также конструкционные трудности, связанные с приспособлением для использования его в области повышенного давления кислорода, с невозможностью эффективного перемешивания пульпы при отношении Ж:Т=1:1-1:0,75, кроме того, из-за неполной автоматической разгрузки конуса после каждого цикла выщелачивания возникала необходимость зачищать его вручную.

В качестве прототипа устройства для выщелачивания золота из концентратов взято устройство (Гидрометаллургия. И.Н.Плаксин, М.: Недра, 1972, с. 103), состоящее из корпуса, крышки с электроприводом и импеллером для перемешивания пульпы, патрубками для слива избыточных растворов и для слива пульпы, расположенных соответственно в верхней и нижней частях боковой поверхности корпуса, и патрубком подачи кислорода на крышке.

К недостаткам устройства следует отнести невозможность его использования для пульп с отношением Ж:Т=1:1-1:0,75 и крупности рудного материала класса минус 2-5 мм из-за высокой абразивности и высокой вязкости пульпы.

Техническим результатом изобретения является повышение скорости растворения и степени извлечения золота в процессах цианирования золотосодержащих концентратов, снижение доли ручного труда, повышение производительности и упрощение технологии.

Это достигается тем, что выщелачивание золотосодержащего концентрата раствором цианида в атмосфере кислорода с перемешиванием пульпы проводят в течение 8-12 часов с концентрацией цианида 5-16 г/л под давлением кислорода 2-5 ати, соотношении Ж:Т=1:1-1:0,75, при объеме кислорода 10-15% от объема пульпы.

Это достигается также тем, что для выщелачивания золотосодержащих концентратов применяют устройство, включающее корпус с люком для загрузки и выгрузки концентрата, патрубок для подачи растворов, расположенный на боковой поверхности корпуса, и патрубок для подачи кислорода, при этом оно снабжено шнеком для перемешивания и перемещения концентрата, патрубок для подачи кислорода установлен на боковой поверхности корпуса, а патрубки для подачи растворов и кислорода смещены относительно друг друга на 15-20° в вертикальной плоскости.

Для выявления интервала концентрации цианида в процессе цианирования золота, в котором реагенты обладали бы повышенной реакционноспособностью, были проведены исследования в интервале С_NaCN=1-8 г/л (см. табл.1) на концентрате с содержанием золота до 320 г/т. Анализ этих данных показал, что в атмосфере кислорода между концентрацией цианида натрия в цианидном растворе и продолжительностью выщелачивания концентрата до приемлемой степени извлечения (92-93%) наблюдалась логарифмическая зависимость. Так, при концентрации цианида в растворе 1 г/л выщелачивание заканчивалось (отношение Ж:Т=2:1; давление кислорода - 2 ати) за 36 час; при С_NaCN 2 г/л за 26 часа; при С_NaCN 4 г/л за 18 часов, а при С_NaCN 8 г/л за 12 часов. При концентрации цианида в растворе 16 г/т продолжительность извлечения золота на 93,0% снижалась всего на 1,5-2 часа по сравнению с опытом при 8 г/л. Отрицательным в последнем опыте следует считать не только высокий расход цианида на выщелачивание, но и высокую концентрацию цианида (до 0,5 г/л во влаге в отмытом выщелоченном концентрате, направляемом на обезвреживание). При переработке концентрата с исходным содержанием золота до 304,5 г/т при атмосферном давлении кислорода (отношение Ж:Т=1:1) и C_NaCN 8 г/л степень растворения золота на 95-98% достигалась за 22 часа.

Принимая во внимание кинетические, экономические и экологические мотивы и учитывая также тот факт, что при единовременной загрузке цианида его концентрация в процессе выщелачивания снижается, оптимальной концентрация цианида натрия выбрана в пределах 5-16 г/л.

Для определения оптимального давления кислорода в химическом процессе цианирования золота, в котором реагенты обладали бы повышенной реакционноспособностью, были проведены исследования в атмосфере кислорода 1 ата, 2 ати, 5 и 10 ати. Была установлена линейная зависимость между парциальным давлением кислорода и степенью извлечения золота в цианидный раствор (С_NaCN=8 г/л) в интервале 0,21 ата - 2 ати кислорода. При дальнейшем увеличении давления кислорода степень извлечения золота в цианидный раствор резко снижалась по параболической зависимости. При 2 ати высокая степень извлечения (93-94%) наблюдалась за 12 часов. При 5 ати, то есть при увеличении давления в 2,5 раза, продолжительность выщелачивания до степени извлечения золота в раствор 93-95% достигалась лишь за 8 часов. Далее, при увеличении давления кислорода до 10 ати продолжительность выщелачивания золота до той же самой степени извлечения золота в цианидный раствор достигалась за 6,5-7 часов. Поэтому, исходя из кинетических предпосылок, а также учитывая сложность технического аппаратурного оформления процесса цианирования под давлением, был принят оптимальный интервал давления кислорода 2-5 ати (табл.2).

Технологический параметр отношения Ж:Т оказывает существенную роль как на степень извлечения золота в продукционные растворы, так и на производительность устройства. Экспериментально было доказано, что при увеличении отношения Ж:Т в 2 раза (с отношения Ж:Т=1:1 до значения отношения Ж:Т=2:1) наблюдалось сокращение продолжительности процесса выщелачивания концентрата на 5-10%. Это было положительным фактом. Но при отношении Ж:Т=1:1 наблюдалось повышение удельной производительности реактора на 85-95%, снижение расходов на реагенты в 2 раза и снижение удельной металлоемкости на 50%. При отношении Ж:Т=1:1 была исключена вероятность образования сточных вод, так как возникал дефицит жидкой фазы в циклах выщелачивания, необходимой в стадиях промывки. Снижение отношения Ж:Т до величины Ж:Т=0,75:1 сопровождалось незначительным снижением извлечения золота в продукционные растворы (до 91,5-93,5%), но дальнейшее снижение отношения Ж:Т до 0,5:1 приводило к практически полному использованию цианида натрия в растворе и соответственно к резкому увеличению продолжительности процесса или снижению степени извлечения золота. Кроме того, в кеке после выщелачивания содержалась повышенная концентрация золота, что было сопряжено с увеличением числа стадий промывки. Таким образом, было принято оптимальное отношение Ж:Т=1:1-1:0,75 (табл.3).

Экспериментально установлено (выщелачивание золота при отношении Ж:Т=1:1, C_NaCN=8 г/л и Р_O2=5 ати) то, что при объемной загрузке устройства кислородом на 20% от объема пульпы производительность его снижалась более чем на 10%, а расходы на кислород повышались в 2 раза. При объемной загрузке устройства кислородом на 10% от объема пульпы остаточное давление после выщелачивания золота оставалось в пределах 3,8-4,3 ати, а извлечение золота оставалось на уровне 94-97%. Если же реактор загружался кислородом на 5% от объема пульпы, то остаточное давление в устройстве снижалось до 1,5 ати, что приводило к снижению извлечения золота до 78-80%. Оптимальная объемная загрузка устройства кислородом принята 10-15% от объема пульпы (табл.4).

Технический результат во многом зависит от простоты и надежности конструкции, определяющей устойчивость технологических параметров. В процессе цианирования в атмосфере кислорода под давлением возникает необходимость в недопущении попадания воздуха в устройство при его загрузке и сохранении оптимальных отношений объема газа, жидкости и твердой фазы.

Это достигается тем, что после загрузки руды и задраивания люка загрузки все устройство полностью заполняется циркулирующими продукционными цианидными растворами и промывными водами. Заполнение устройства проводят через патрубок подачи растворов, находящийся в верхнем положении. Затем удаляют из устройства избыточное количество раствора и освобождающееся пространство заполняют кислородом. Для этого устройство поворачивают на 15-20° так, чтобы в верхнем положении оказался патрубок подачи кислорода, при этом гарантируется оптимальное соотношение газовой, жидкой и твердой фаз, в частности оптимальная объемная загрузка устройства кислородом, равная 10-15% от объема пульпы.

Устройство (чертеж) для цианидного выщелачивания золота под давлением кислорода содержит реактор 1, рассчитанный на рабочее давление 5 ати со шнеком для перемешивания, загрузки и выгрузки концентрата 2, люк 3 для загрузки и выгрузки концентрата, патрубки на боковой поверхности аппарата для подачи растворов и кислорода 4, 5, основание 6, бандаж с опорными роликами 7, электропривод 8. Угол между патрубком для подачи технологического раствора и патрубком для подачи кислорода смещены относительно друг друга на 15-20° в вертикальной плоскости.

Концентрат смешивают с водой, цианидом натрия и известью в условиях, исключающих попадание воздуха в корпус устройства, и взятыми в соответствующей пропорции (отношение Ж:Т=1:1-1.0,75: C_NaCN=5-16 г/л; С_CаО=2 г/л), создают рабочее давление кислорода в корпусе устройства (2-5 ати). Далее проводят выщелачивание золота при обычной температуре и интенсивном перемешивании пульпы и кислорода в течение 8-12 часов.

Загрузку (чертеж, положение 1) устройства для выщелачивания проводят при его вращении и снятом люке в автоматическом режиме. Загрузка раствора в устройство проводится при его остановке, закрытом люке, через патрубок для подачи растворов, находящемся в верхнем положении, и таким образом, чтобы весь объем устройства для выщелачивания был заполнен раствором, затем закрывают вентиль подачи растворов. Устройство поворачивают на 15-20°, при этом в верхнем положении устанавливается патрубок для подачи кислорода. Патрубок для подачи растворов соединяют с системой дренажа избыточных растворов с гидрозатвором и открывают вентиль на патрубке подачи растворов. Открывают вентиль подачи кислорода, а избыток раствора сливают в буферную емкость, при этом автоматически в устройстве устанавливается отношение Ж:Т=1:1-1:0,75 в пульпе и обеспечивается оптимальная объемная загрузка устройства кислородом, равная 10-15% от объема пульпы. Выщелачивание проводят в горизонтальном положении реактора (чертеж, положение 2). По окончании процесса выщелачивания устройство останавливают с верхним положением патрубка для подачи кислорода; затем стравливают избыточное давление кислорода в ресивер, закрывают вентиль на патрубке подачи кислорода. Дают возможность отстояться взвешенным частицам в течение 0,5-1 часа, осторожно приоткрывают патрубок для подачи цианидных растворов и дренируют продукционные растворы в емкость для продукционных растворов. Дренаж продолжают, поворачивая устройство на 15-20° После декантации продукционных растворов закрывают патрубок подачи растворов. Устанавливают устройство в положение для разгрузки концентрата (чертеж, положение 3). Разгрузку устройства проводят при его вращении и снятом люке в автоматическом режиме.

Себестоимость одного цикла выщелачивания ориентировочно оценивается в 5-6,5 г золота на 1 т концентрата. Таким образом, предлагаемый способ и устройство обеспечивают высокую эффективность извлечения золота на относительно простом и надежном устройстве.

Формула изобретения

1. Способ выщелачивания золотосодержащих концентратов, включающий обработку концентрата раствором цианида в атмосфере кислорода с перемешиванием пульпы, отличающийся тем, что обработку проводят в течение 8-12 ч с концентрацией цианида 5-16 г/л под давлением кислорода 2-5 ати, соотношении Ж:Т=1:1÷1:0,75, при объеме кислорода 10-15% от объема пульпы.

2. Устройство для выщелачивания золотосодержащих концентратов, включающее корпус с люком для загрузки и выгрузки концентрата, патрубок для подачи растворов, расположенный на боковой поверхности корпуса, и патрубок для подачи кислорода, отличающееся тем, что оно снабжено шнеком для перемешивания и перемещения концентрата, патрубок для подачи кислорода установлен на боковой поверхности корпуса, при этом патрубок для подачи растворов и патрубок для подачи кислорода смещены относительно друг друга на 15-20° в вертикальной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1