Способ извлечения золота из сульфидных руд
Владельцы патента RU 2465354:
Учреждение Российской академии наук Центр геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия - Алания (ЦГИ ВНЦ РАН и РСО-А) (RU)
Изобретение относится к области гидрометаллургии и горного дела, в частности к способу извлечения золота из упорных сульфидных руд. Способ включает измельчение и распульповку руды в растворе химических реагентов. При этом распульповку измельченной руды ведут в растворе высокочистого гипохлорита кальция с соляной кислотой для получения активного хлора, окисления им сульфидных минералов и растворения золота в режиме скоростного, ударного дезинтегрирования реагирующих масс. Полученную пульпу подают на электрохимическое осаждение золота на углеволокнистую ткань HAT-100 катода. После электроосаждения проводят обжиг золотонасыщенной ткани с получением золотого спека. Техническим результатом является упрощение процесса и повышение эффективности извлечения золота из упорных сульфидных руд. 2 табл., 3 ил.
Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при добыче золота из упорных сульфидных руд выщелачивания.
Известен способ извлечения золота по технологии «Смолы в пульпе», включающий стадию предварительного цианирования сорбционного выщелачивания, десорбцию золота, регенерацию смолы и электролиз. Готовой продукцией является золотосодержащий катодный осадок или сплав Доре (Болотова Л.С., Романенко А.Г., Зайцева В.Н., Суворова Е.А. Новое в технологии извлечения золота «смола в пульпе» // Новости науки Казахстана. - Алматы, 1997. - С 55-56).
Недостатки известного способа - большие капитальные и эксплуатационные затраты, особенно связанные с десорбцией золота и электролизом товарных регенератов, длительность производства единицы золота.
Известен способ сорбционного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд, включающий измельчение и распульповку руды в растворе хлорида натрия, наложение на реагирующие массы электрического тока, образование активного хлора, окисление сульфидных минералов, перевод золота в раствор в виде комплексного атома AuCl- 4 и осаждение его на ионитовую смолу с выполнением последующих операций десорбции золота и электролиза товарных реагентов (а.с. Республики Казахстан №52621 от 02.09.2005 г.).
Известный способ по достигаемому эффекту и технической сущности наиболее близок к заявленному способу и выбран в качестве прототипа.
Недостаток способа-прототипа заключается в том, что необходима работа с электрическим током высокой плотности, обязательное использование сорбента (ионитовой смолы) и, как следствие, продолжительность и сложность операций десорбции, регенерации и электролиза.
Технический результат заявленного способа - устранение недостатков прототипа, упрощение способа и повышение эффективности добычи золота из упорных сульфидных руд путем применения дезинтеграторной технологии для интенсификации выщелачивания и повышения степени извлечения золота из руды в раствор сорбционного передела.
Техническое решение заключается в том, что распульповку измельченной руды ведут в растворе высокочистого гипохлорита кальция с соляной кислотой для получения активного хлора (70%), окисления им сульфидных минералов и растворения золота в режиме скоростного, ударного дезинтегрирования реагирующих масс путем подачи пульпы на электрохимическое осаждение золота на углеволокнистую ткань HAT-100 катода с последующим обжигом золотонасыщенной ткани с получением золотого спека.
Способ осуществляется следующим способом.
Использование дезинтеграторной технологии для высокодинамического контакта твердой (руды) и жидкой (раствор) фаз процесса выщелачивания в поле центробежных сил дезинтегратора позволяет существенно ускорить процесс выщелачивания золота из тонкоизмельченной руды, переведенной в дисперсное состояние при контакте с раствором выщелачивания, и повысить степень его извлечения в раствор.
Вследствие многократных соударений электромагнитных объектов твердой и жидкой фазы с поверхности ударных элементов ротора дезинтегратора в закрученном потоке происходит тонкое измельчение руды, многократно увеличивается удельная поверхность контакта фаз, система переходит в дисперсное состояние, сульфидные минералы вскрываются, освобождая доступ реагента к золоту. Интенсифицируются гетерогенные реакции - подвод реагента к поверхности минерала, акт химического взаимодействия, отвод растворенного золота в объем раствора. В процессе дезинтегрирования увеличивается площадь межфазных взаимодействий раствора с рудой, на границе раздела фаз сохраняется постоянный градиент концентрации раствора, необходимый для хода процесса выщелачивания, растет удельная электропроводность раствора. В свою очередь известно, что потенциал протекания реакции зависит от удельной электропроводности раствора. Повышение удельной электропроводности раствора ведет к повышению электрокинетического (ζ-дзета) потенциала и увеличению числа выноса ионов металла из твердой фазы в раствор в единицу времени. Количество выносимых ионов пропорционально, согласно теории потенциала протекания Смолуховского, ζ-потенциалу и объемной скорости раствора.
Следовательно, дезинтеграторная технология позволяет интенсифицировать процесс выщелачивания металлов и повысить глубину их извлечения из руд.
Технологическая схема заявляемого способа показана фиг.1, схема цепи аппаратов - фиг.2.
Заявляемый способ включает (фиг.1) использование дезинтегратора для измельчения, диспергирования и выщелачивания руды активным хлором, который получают, действуя на хлорную известь соляной кислотой:
Са(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2+2Н2О
2Cl+2e-=Cl2
2Cl-2e-=Cl2
Хлорную известь используют с высоким содержанием активного хлора (70%) -чистый гипохлорит кальция Са(ClO)2. Дезинтегрирование проводят при соотношении твердого вещества к жидкому Т:Ж=1:3 в режиме высокоскоростного динамического контакта руды и выщелачивающего раствора с ударными элементами дезинтегратора, для разрушения сульфидных минералов, повышения степени взаимодействия минералов золота с раствором и ускорения его перевода в форму комплексного аниона AuCl- 4.
Химизм процесса окисления сульфидных минералов (пирит, арсенопирит) в пульпе, содержащей активный хлор, протекает в виде реакций.
Окисление пирита:
2FeS2+15Cl2+16Н2О=Fe2(SO4)3+H2SO4+30HCl
Окисление арсенопирита:
2FeAsS+14Cl2+16Н2О=2FeAsO4+2H2SO4+28HCl
Образующаяся соляная кислота вступает в реакцию с дополнительно вводимой в процесс хлорной известью, чем увеличивает выход активного хлора для растворения золота.
Au+2С1- 2+O2+2H2O=AuCl- 4+4OH-
Выщелачивание золота ведут в присутствии кислорода воздуха с рН=2.0-3.0, Fh - на уровне +1000÷1300 кВ. Нормальный ОВП валентных переходов для системы
[AuCl4]-+3e-=Au+4Cl- составляет +1000 кВ, поэтому при значениях Fh≥1000 кВ создаются благоприятные геохимические условия для перехода золота в раствор с образованием устойчивого комплексного аниона AuCl- 4.
Из раствора золото может извлекаться известными способами (сорбцией на ионитовые смолы, на активированный уголь, осаждением и цементацией).
В заявляемом способе предусмотрено концентрирование золота на специальном катоде углеволокнистой тканью HAT-100 в электрохимическом аппарате специальной конструкции (фиг.3). На одном килограмме HAT-100 концентрируется до 250 г золота. Съем золота с углеволокнистой ткани производят ее обжигом при температуре 800ºС. При превышении содержания золота в пульпе более 0.5 мг/л, пульпу направляют на доизвлечение золота сульфитом аммония в режиме концентрации: 50-70 г/дм3, Т:Ж=1:3, Т=40-50ºС с продолжительностью процесса 5-6 час. Пульпу направляют на цементацию золота цинковой пылью, а полученный Au - кек на аффинаж.
Способ реализуют следующим образом (фиг.2).
Руду из склада - 1 подают в бункер - 2 и из него на шнековый метатель - 3. С метателя руда поступает в барабанную шаровую мельницу - 4, измельчается до класса - 5÷+0.044 мм, классифицируется в классификаторе - 5 и подается в сгуститель - 6 на сгущение до Т:Ж=1:1. Верхний слив сгустителя направляют на повторное измельчение. Сгущенный продукт направляют в зумпф - 7, оттуда перекачивают насосом в контактный чан - 8 на приготовление пульпы для дезинтегрирования. Одновременно в контактном чане -18 готовят выщелачивающий раствор (гипохлорит кальция + соляная кислота + вода) и затем подается в контактный чан приготовления пульпы. Приготовленную пульпу с соотношением Т:Ж=1:3 из чана - 8 перекачивают (дозированно по объему дезинтегратора) в дезинтегратор - 9. Дальнейшее тонкое измельчение руды, ее диспергирование в растворе выщелачивания, окисление сульфидных минералов и выщелачивание золота (перевод в раствор) ведут в динамическом режиме с числом оборотов роторов дезинтнгратора 12-15 тыс. об/мин в течение 1-1,5 часа при рН пульпы 2-3 и Eh=1000-1300 мВ. После перевода золота в жидкую фазу пульпы в форме аниона AuCl- 4, пульпу сливают в накопительный зумпф - 10. Операция выщелачивания золота в дезинтеграторе повторяется. Накопленную в зумпфе - 10 пульпу направляют в аппарат электрохимического осаждения золота - 11 на углеволокнистую ткань HAT-100, которой обмотан графитовый катод. Конструкция аппарата поясняется фиг.3, где 1- корпус аппарата (труба полиэтиленовая ПНД 1200×29,3 ГОСТ 18599-83 с усеченным под углом 30º и заваренным днищем - 8); 2 - эрлифтная перегородка; 3 - электроды; 4 - межэлектродная перегородка с каналами пропуска пульпы, расположенными под углом 45º, 5 - штуцер подачи пульпы; 6 - сливной штуцер; 7 - устройство подачи воздуха в эрлифт.
Осаждение золота на углеволкнистую ткань HAT-100 катода из жидкой фазы пульпы ведут при силе тока 6000 А/м2 площади анода с использованием выпрямительного агрегата ВАКГ 6000-12/6, при выходе золота по току 4%, расходе электроэнергии не более 25 Вт/ч на 1 г золота и расходе ткани HAT-100 не более 4 г/г золота. Обжиг золотонасыщенной ткани ведут при температуре 800ºС в муфельной печи. Золотой спек собирают и взвешивают.
Обеззолоченную пульпу с содержанием золота более 0.5 мг/л направляют на дополнительное доизвлечение золота сульфитом аммония и цинковой пылью. Из зумпфа - 12 пульпу направляют на рукавный фильтр-пресс - 13, затем пульпу направляют в контактный чан -14 на обработку сульфитом аммония и затем фильтр-пресс - 15, кек отправляют в отвал. Пульпу фильтр-пресса -15 направляют в контактный чан - 16 на обработку золота сернистокислым натрием Na2SO3 и цинковой пылью. Обработанную пульпу пропускают через рукавный фильтр-пресс - 17, фильтрат направляют в контактный чан - 18 на повторное использование при приготовлении раствора выщелачивания, а золотой кек - на аффинаж.
Сопоставительные лабораторные эксперименты.
Оценки заявляемого способа в сравнении с прототипом проведены на руде с содержанием золота 7 г/т, сульфидной и общей серы 4,0%, мышьяка 0,5%, небольшого количества железа, меди и цинка. Израсходовано 40 кг руды (20 кг на эксперимент), измельченной до класса -0,074 мм. В табл.1 приведены результаты эксперимента, а в табл.2 - результаты заявляемого способа (балансовые показатели).
Эксперименты показали - извлечение золота при использовании дезинтеграторной технологии повысилось на 16,7% по сравнению с прототипом, время извлечения сократилось в 4 раза.
Освоение способа планируется на предприятиях АО «Казахалматы».
Способ извлечения золота из сульфидных руд, включающий измельчение и распульповку руды в растворе химических реагентов, отличающийся тем, что распульповку измельченной руды ведут в растворе высокочистого гипохлорита кальция с соляной кислотой для получения активного хлора, окисления им сульфидных минералов и растворения золота в режиме скоростного, ударного дезинтегрирования реагирующих масс, пульпу подают на электрохимическое осаждение золота на углеволокнистую ткань HAT-100 катода с последующим обжигом золотонасыщенной ткани с получением золотого спека.
