СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ СУЛЬФИДНЫХ И АРСЕНОПИРИТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
METHOD OF GOLD EXTRACTION FROM SULFIDE AND ARSENO-SULFUR CONCENTRATES

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для избирательного извлечения золота из гравитационных и флотационных концентратов золотоизвлекательных фабрик при доводке золотосодержащих продуктов до требований аффинажа.
Известен способ извлечения золота из золоторудных концентратов в свинцовый сплав, включающий плавку свинца совместно с золоторудным концентратом в присутствии расплавленной щелочи (NaOH) и температуре от 380 до 500°С в зависимости от минералогического состава концентрата (Патент РФ 2104321, 1998 г). К недостаткам способа относится, прежде всего, длительность процесса концентрирования благородных металлов в свинцовой фазе (до нескольких часов) из-за ограниченности величины поверхности контакта фаз; многооперационность процесса, в том числе связанная с доработкой твердой составляющей шлаков.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению относится способ извлечения золота из сульфидных и арсенопиритных концентратов в свинцовый сплав, который включает:
- загрузку золоторудного концентрата на поверхность сопряженных расплавов щелочи (NaOH) и свинца при активном механическом перемешивании лопастной мешалкой трехфазной системы при выполнении весового соотношения концентрат: щелочь, равного 1:(1÷3), и температуре 400-550°С;
- экстракцию золота из концентрата в расплавленный свинец при указанной температуре.
При этом достигаются высокие показатели извлечения золота - более 99% независимо от вещественного и минерального состава исходного золоторудного концентрата (Патент РФ 2259410 2004 г).
В расплаве щелочи происходит разложение золотоносных пирита, пирротина и арсенопирита с образованием щелочнорастворимых соединений. Процессы протекают с большой скоростью и не лимитируют экстракции золота в свинцовый коллектор.
К недостаткам способа относится активное вспенивание расплава на стадии загрузки пирит-, арсенопиритсодержащего золоторудного материала в расплавленную систему свинец - щелочь, что исключает возможность нормальной эксплуатации оборудования (выплескивание материала из экстракционной реторты, попадание расплава в шахту электропечи). Для исключения вспенивания расплава процесс загрузки концентрата должен быть сильно растянут во времени. (Продолжительность загрузки в три-четыре раза продолжительнее экстракции золота в свинцовый слав). Вспенивание расплавов имеет место независимо от температуры осуществления процесса (400-550°С). Даже активное механическое перемешивание расплавленной системы не исключает вспенивания. Управление процессом загрузки концентрата в расплавленную систему крайне затруднительно.
Причина активного вспенивания твердожидкого расплава состоит в изменении физических свойств системы в совокупности с химизмом реакций, в результате протекания которых происходит выделение воды и ее активное испарение:
Изменение физических свойств системы связано с увеличением вязкости ее вследствие снижения температуры по причине теплопоглощения, обусловленного введением в расплав щелочи холодного золотосодержащего концентрата, а также из-за протекающих диссоциативных процессов разложения пирита и арсенопирита (1), (2) и реакций замещения (3) с образованием гидроксидов железа и сульфидов натрия. Незначительный экзоэффект в системе будет обусловлен протеканием реакции диспропорционирования (4) - в среднем 70 кДж/г-атом серы. В связи с указанным затруднен отвод из системы паров образующейся воды, которые могут выделяться на поверхность расплава только при достижении определенного давления газовых пузырьков. Возникновение избыточного давления водяного пара в системе при значительной вязкости расплава приводит к тому, что при загрузке концентрата в расплав щелочи начинается активное вспенивание.
Задачей изобретения является сокращение продолжительности загрузки сульфидного и арсенопиритного концентрата в расплав щелочи при извлечении золота в расплавленную свинцовую фазу с исключением вспенивания твердожидкой системы.
Для решения поставленной задачи заявляемый способ извлечения золота из сульфидных и арсенопиритных концентратов в свинцовый сплав, включающий загрузку концентрата в расплав щелочи (NaOH) и свинца при температуре 400-550°С, интенсивное механическое перемешивание лопастной мешалкой системы концентрат - расплав щелочи - расплав свинца, экстракцию золота свинцом, разделение фаз отстаиванием, сопровождается на стадии загрузки концентрата одновременной подачей технического кислорода в количестве 1,5-2,7 вес.% от массы загружаемого концентрата при продолжительности загрузки, составляющей 25-30% от продолжительности экстракции.
Введение в расплавленную щелочь совместно золотосодержащего концентрата и технического кислорода обеспечивает снижение вязкости расплавов, обусловленное значительными тепловыделениями, связанными с окислением элементарной и сульфидной серы, накапливающейся в расплаве. Химические реакции, сопровождающие загрузку концентрата при одновременной подаче кислорода в систему:
характеризуются высокой экзотермичностью. Тепловые эффекты для реакций (5) и (6) соответственно составляют 1000 и 823 кДж/г-атом серы. Они обеспечивают компенсацию потерь физического тепла на нагрев подаваемого концентрата, а также теплопоглощения при протекании реакций (1), (2) и (4) и испарении воды. В результате вязкость системы не увеличивается, а наоборот, снижается. Скорость загрузки концентрата в расплав щелочи не лимитируется вспениванием последнего.
Отличительным признаком предлагаемого способа по сравнению с прототипом является введение в расплав щелочи совместно с золотосодержащим концентратом технического кислорода в количестве, составляющем 1,5-2,7 вес.% от массы загружаемого золоторудного сульфидного материала. Увеличение расхода кислорода более 2,7%, как правило, не оказывает отрицательного влияния на показатели процесса загрузки концентрата в расплавленную систему и связано лишь с возрастанием затрат на реагент. В свою очередь, снижение расхода технического кислорода (менее 1,5% от массы концентрата в загрузке) приводит к возникновению спонтанного вспенивания и, как правило, увеличению продолжительности загрузки материала.
Реализация способа экстракционного концентрирования золота в расплавленном свинце при переработке золоторудных сульфидных и арсенопиритных концентратов в условиях температур 400-550°С в присутствии расплавленной щелочи при механическом перемешивании системы с подачей на стадии загрузки перерабатываемого рудного сульфидного концентрата технического кислорода, исключающего вспенивание расплава, отвечает критерию «новизна».
Способ описан в примерах.
2
2
2
3
Опыты проводили с гравитационным золотосодержащим концентратом следующего состава, %: FeS - 31,5; FeS - 5,1; FeAsS - 28,7; SiO - 18,3; AlО - 2,8, содержащий Au - 489 г/т и Ag - 1120 г/т.
3
Во всех опытах 10 кг исходного концентрата шихтовали с 5 кг щелочи (NaOH) и 0,5 дм воды, сушили и спекали при температуре 220-230°С в течение 30 мин. В реторту электрической печи загружали 10 кг свинца и 25 кг NaOH. Содержимое реторты расплавляли и температуру расплава доводили до 550°С. Включали перемешивание и загружали спек, содержащий концентрат. После загрузки концентрата систему перемешивали в течение 25 мин, отстаивали в течение 15 мин. Свинцовый сплав отделяли от щелочного плава и анализировали на содержание золота и серебра. Во всех опытах извлечение золота и серебра в свинцовый сплав находилось на уровне 99,7-99,9%.
Пример 1 (по прототипу). Спек, содержащий концентрат, загружали в реторту электропечи при включенном перемешивании. Продолжительность загрузки 80 мин.
Пример 2 (по заявляемому способу). Спек, содержащий концентрат, загружали в реторту электропечи при включенном перемешивании и при равномерной подаче технического кислорода. Расход кислорода составил 270 г - 2,7 вес.% от массы концентрата. Продолжительность загрузки 6-7 мин.
Из примеров следует, что при одинаковых расходе щелочи, температуре и продолжительности перемешивания загруженного в расплав концентрата, при подаче кислорода одновременно с концентратом продолжительность загрузки сокращается в 11-13 раз, а продолжительность процесса сокращается в 3 раза.