Курсовая работа: Переработка золотосодержащего сырья

2) более высокое качество получаемых огарков, обусловлен­ное возможностью точного регулирования температурного и кислородного режимов обжига.

Однако наряду с преимуществами обжиг в кипящем слое имеет некоторые недостатки, главный из которых большой пылеунос. Это обстоятельство требует сооружения сложных пылеулавли­вающих систем.

Рассмотренная схема переработки сульфидных золотосодер­жащих концентратов путем их окислительного обжига с после­дующим планированием огарка является весьма распространен­ной, но не единственно возможной схемой переработки таких продуктов.[1]

В ряде случаев флотационные концентраты, получаемые на золотоизвлекательных предприятиях, направляют на медепла­вильные заводы, где их плавят совместно с медными концентра­тами. Золото при этом переходит в штейн и, в конечном счете, концентрируется на анодном шламе, откуда его извлекают спе­циальными методами (см. с. 282). Для переработки флотационных концентратов с высоким содержанием мышьяка такой метод неприемлем, так как мышьяк затрудняет производство чистой меди. Поэтому золото-мышьяковые концентраты перед отправкой на медеплавильный завод должны быть подвергнуты окисли­тельному обжигу для удаления мышьяка.

Окислительный обжиг можно применить также при перера­ботке безмышьяковистых пиритных концентратов с целью произ­водства серной кислоты.

Способ переработки сырых или обожженных концентратов на медеплавильных заводах не требует больших затрат и позволяет извлекать золото даже из таких упорных материалов, примени­тельно к которым окислительный обжиг с последующим цианирование огарка не дает положительных результатов. Недо­статкам этого способа являются повышенные расходы на пере­возку и потери золота при транспортировке и плавке концентрата.

Метод переработки флотационных концентратов путем окислительного обжига с последующим цианированием огарка имеет известнее недостатки. Главный из них—повышенные потери золота с хвостами цианирования. Несмотря на все принимаемые меры, окислительный обжиг неизбежно сопровождается частич­ным спеканием материала и образованием на поверхности золотин пленок из легкоплавких соединений. В результате этого некото­рое количество золота оказывается недоступным действию циа­нистых растворов и теряется с хвостами цианирования.

Стремление повысить извлечение золота из сульфидных фло­тационных концентратов привело к разработке ряда других спо­собов: окислительно-хлорирующий обжиг; хлоридовозгонка; ав­токлавное выщелачивание.

Окислительно-хлорирующий обжиг про­изводится с целью вскрытия тонкодисперсного золота для по­следующего цианирования. Сущность этого вида обжига состоит в том, что обрабатываемый материал смешивают с 5—20% хлористого натрия и обжигают в окислительной атмосфере при температуре 500—600° С. Механизм процесса сводится к тому, что образующиеся при обжиге сернистый газ и пары серы в при­сутствии кислорода вступают в реакцию с хлоридом натрия, выделяя свободный хлор:

2NaCl +SO₂ + O₂ = Na₂ SO₄ + Сl₂

2NaCl + S + 2O₂ = Na₂ SO₄ + Сl₂

Обладая высокой химической активностью, хлор взаимодей­ствует о сульфидами и окислами железа, образуя хлориды FeСl₂ и FeСl_3. Последние разлагаются кислородом воздуха:

2 FeСl₃ + 1,5 O₂ = Fе₂ О₃ + З Сl₂ .

Выделяющийся свободный хлор вновь вступает в реакцию и т,д, Такой механизм процесса, связанный с многократной диффузией газообразных продуктов через массу минерального зерна, являйся причиной образования пористого гематита Fе₂ О₃ , структура которого благоприятна для доступа цианистых растворов даже к самым глубоким и тонким включениям золота. Благодаря этому при цианировании огарка окислительно-хлорирующего обжига извлечение золота в растворе выше по сравнению с цианированием огарка простого окислительного обжига. Если в ис­ходном материале присутствуют цветные металлы, то в процессе окислительно-хлорирующего обжига они переходят в хлориды. Для извлечения их, а также отмывки воднорастворимых сульфата натрия, непрореагировавшего хлорида натрия и небольших количеств неразложенных хлоридов железа огарок перед цианированием следует выщелачивать водой или слабым раствором кислоты.

Как видно из приведенных выше реакций, необходимое условие для успешного проведения окислительно-хлорирующего обжига это присутствие в обжигаемом материале сульфидной серы. В то же время высокое содержание серы в исходном материале приводит к повышенному расходу хлористого натрия и тем самым снижает экономическую эффективность процесса. Поэтому высоко­сернистые материалы перед окислительно-хлорирующим обжигом целесообразно подвергать простому окислительному обжигу с по­лучением огарков, содержащих 3—5% серы.

Хлоридовозгонка, предложенная Б. Н. Лебедевым, так же как и окислительно-хлорирующий обжиг, заключается в том, что золотосодержащий концентрат смешивают с хлористым натрием и обжигают в окислительной атмосфере. Однако в отли­чие от окислительно-хлорирующего обжига, являющегося лишь подготовительной операцией к планированию, хлоридовозгонка предусматривает полный перевод металлического золота в лету­чий хлорид и последующее улавливание его из газов в виде весьма концентрированного по металлу продукта. Такой эффект дости­гается лишь при высокой температуре, равной примерно 900— 1000° С. Одновременно с золотом возгоняются также хлориды серебра, меди, свинца и других металлов. Механизм хлоридо-возгонки в основном аналогичен механизму окислительно-хло­рирующего обжига.

Во избежание спекания сульфидных концентратов при высоких температурах хлоридовозгонке следует подвергать предвари­тельно обожженные материалы с содержанием серы 2—5%. Меньшее содержание серы также нежелательно вследствие сни­жения извлечения золота. Оптимальный расход NaCl составляет 10—15% от массы исходного материала. При недостатке NaCI золото и сопутствующие ему элементы хлорируются неполностью и частично теряются с огарком; избыток NaCI приводит к оплавлению и укрупнению частиц огарка, что также ухудшает извле­чение металлов. При соблюдении этих условий в возгоны пере­ходит до 99% Au, 98% Ag, 96% Си, 90% Zn. Содержание золота в огарках не превышает 2 г/т.

Переработка возгонов заключается в выщелачивании их водой с переводом в раствор хлористых солей мышьяка, железа, меди, свинца, цинка, а также сульфата и хлорида натрия. Золото при этом восстанавливается до металла и вместе с хлоридом серебра остается в нерастворимом остатке. Суммарное содержание дра­гоценных металлов в остатке после водного выщелачивания со­ставляет несколько процентов, что позволяет непосредственно плавить его на черновой металл. Раствор хлоридов можно исполь­зовать для извлечения цветных металлов.

Процесс хлоридовозгонки весьма универсален, его можно использовать для извлечения золота из концентратов практически любого состава. Важное достоинство этого процесса — возмож­ность комплексной переработки концентратов с извлечением из них не только золота и серебра, но и сопутствующих цветных металлов. К недостаткам хлоридовозгонки следует отнести слож­ность аппаратурного оформления высокотемпературного обжига и улавливания возгонов. По этой причине хлоридовозгонка пока еще не нашла применения в золотодобывающей промышленности.

Автоклавное выщелачивание золотосодер­жащих концентратов с золотом, тонковкрапленным в сульфидные минералы, заключается в их гидрометаллургической обработке при повышенных температурах (100—200° С) и давлениях кис­лорода (I—20 am). Автоклавную технологию извлечения тонко­вкрапленного золота можно осуществлять по двум вариантам.

Первый вариант предполагает вскрытие тонкого золота с целью его последующего извлечения методом цианирования. Как пока­зали исследования И. Н. Масленицкого, И. Н. Плаксина, С. В. Хрящева и др., вскрытия ассоциированного с сульфидами золота можно достигнуть автоклавным выщелачиванием кон­центратов в воде, растворах серной кислоты или едкого натра.

При автоклавном окислении пиритных и арсенопиритных концентратов в воде и разбавленных растворах серной кислоты протекают следующие химические реакции:

2FeS₂ + 7,5O₂ + 4Н₂ О = Fе₂ О₃ + 4H₂ SO₄

FeAsS + 3,5 O₂ + Н₂ О – FeAsO₄ + H₂ SO₄

Вследствие разложения сульфидов и превращения их в по­ристую легко проницаемую для цианистых растворов массу окиси железа и арсената железа твердые остатки после автоклавного выщелачивания представляют собой благоприятный продукт для извлечения золота цианированием.

При выщелачивании пиритных и арсенопиритных концентра­тов в растворе едкого натра характер протекающих химических реакций иной:

2FeS₂ + 8NaOH + 7,5 O₂ = = Fе₂ О₃ + 4Na₂ SO₄ + 4Н₂ О

2FeAsS + 10NaOH + 7O₂ = 2Na₃ AsO₄ + 2Na₂ SO₄ + = Fе₂ О₃ + 5Н₂ О

В этом случае в раствор переходит не только сульфидная сера, но и мышьяк. Это облегчает последующее цианирование остатков и осаждение золота цинковой пылью. Из растворов авто­клавного выщелачивания, обрабатывая их известью, можно реге­нерировать едкий натр: