Способ извлечения золота из золотосодержащего сырья
METHOD FOR EXTRACTING GOLD FROM GOLD-CONTAINING RAW MATERIALS

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при выщелачивании благородных металлов из руд, концентратов и хвостов обогащения.
Благородные металлы крайне устойчивы к химическому воздействию, растворяются только в том случае, если раствор содержит окислитель и лиганд, связывающий золото в прочный комплекс. Ни один из компонентов по отдельности не эффективен. Сочетание лиганда и окислителя, обеспечивающих растворение ценных компонентов, называется выщелачивающей системой.
Выбор определенной выщелачивающей системы зависит от различных факторов, в том числе, от стоимости компонентов, технологичности и безопасности для окружающей среды. Для гидрометаллургических процессов основным фактором выбора часто является экологичность и безопасность использования по отношению к персоналу.
1
В практической металлургии для извлечения золота из руд и концентратов наиболее широко используется система, представляющая собой сочетание цианида натрия (калия) в качестве лиганда с воздухом (кислородом) в качестве окислителя. Термодинамической основой предпочтительного применения цианидов является исключительная прочность образующихся комплексов. Даже сравнительно низкий окислительный потенциал кислорода в водных растворах (+0,4 В) при атмосферном давлении достаточен для окисления и перевода золота в цианистый комплекс /. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.Г. и др., Металлургия благородных металлов. - М.: Металлургия, 1987 г. 366 с./.
Селективность действия цианистых растворов по отношению к золоту, возможность использования при цианировании аппаратуры из обычного железа, технологическая устойчивость цианидов и возможность использования этого реагента в обороте сделали цианирование бесконкурентным в переработке большинства типов коренных руд и концентратов. Основными недостатками цианистого выщелачивания являются высокая токсичность реагента и низкая скорость процесса.
2
3.
4.
5.
6
7
Для выщелачивания золота и серебра из минерального и вторичного сырья известно и в разной мере апробировано множество альтернативных систем лиганд/окислитель: тиомочевина, серная кислота /. А.С.. СССР №1319661/ и тиоцианат /РФ №2275436/ с ионами трехвалентного железа; сульфит, тиосульфат натрия, сульфат меди (II) и аммиак в сочетании с кислородом; бромат, бромид натрия и бром, йодид и йод, /Минеев Г.Г., Панченко А.Ф. Растворители золота и серебра в гидрометаллургии. - М.: Металлургия, 1994. - 241 с.); раствор серы в известковом молоке (РФ №1788768), раствор роданида и перманганат /. РФ №32275436/, дитиооксамид или замещенный дитиооксамид /. РФ №2575278/ и др..
1
До изобретения цианистого метода для переработки руд и концентратов широко использовали кислые и щелочные растворы, содержащие хлор-ион как комплексообразователь и активный хлор, способный окислить золото. В качестве окислителя использовали газообразный хлор, гипохлориты и перхлораты щелочных металлов //.
8.
9.
10.
11
12
Известны способы и составы для выщелачивания золота, включающие предварительное закисление руды раствором соляной кислоты и выщелачивание руды солянокислыми растворами, включающими галит и молекулярный хлор / Небери В.П. Черпей Э.И. Бабичев Н.И. Красильникова Р.Г. Об извлечении золота из недр способом подземного выщелачивания. Гидрометаллургия золота. М. Недра, 1980, с. 63-67/, поверхностно-активное вещество и гипохлорит / РФ №2476610/, соляную кислоту, гипохлориты натрия, калия или кальция /РФ № 2094605, . РФ №2093672/, водный раствор хлорноватистой кислоты /. РФ №2137855/. К недостаткам известных решений относятся: высокая стоимость реагентов, повышенная агрессивность кислотных растворов по отношению к технологическому оборудованию.
13
Известен способ извлечения золота из руды и другого сырья включающий обработку руды или концентрата раствором, содержащим хлориды и носитель активного хлора, в качестве которого используют хлоризоцианураты /. CN №1047346A/.
3
3
3
3
Данное решение по числу общих признаков является наиболее близким к предлагаемому и выбрано в качестве прототипа. Хлоризоцианураты - это хлорсодержащие производные циануровой кислоты (CHNO), относящейся к разряду органических кислот. По сути циануровая кислота (сокращенно CYA) является стабилизатором активного хлора. Препараты на основе дихлор - и трихлоризоцуиануровой кислоты широко используются для санитарной обработки воды в бассейнах и в качестве обеззараживающих моющих жидкостей. При растворении хлоризоциануратов в воде выделяется активный хлор, который и обеспечивает окислительную функцию реагента. В воде препараты плохорастворимы и эта особенность хлоризоциануратов обуславливает пролонгацию окислительных свойств реагента, обеспечивает уверенное регулирование и поддержание требуемого окислительно-восстановительного потенциала выщелачивающей системы в широком диапазоне рН на требуемом уровне.
Важнейшей особенностью хлоризоциануратов является их экологическая безопасность, реагенты подобного типа относятся к III классу опасности химических веществ, что является показателем предельно низкой токсикологической опасности реагента. Для сравнения, гипохлорит, используемый в качестве окислителя золота в известных способах, в соответствии с требованиями промышленной безопасности относят к категории опасных реагентов.
При использовании хлоризоциануратов в качестве окислителя для выщелачивания золота из минерального сырья активность первоначально введенного в систему реагента заметно снижается, Снижается также полнота использования реагента на целевой процесс, удельный расход соответственно возрастает. Изначальное введение окислителя в избытке сопровождается непродуктивным разложением и выделением газообразного хлора в атмосферу.
Техническая проблема, на решение которой направлен предлагаемый способ, заключается в высоких удельных затратах реагентов, характерных при извлечении золота из руд и концентратов с использованием известных методов, включая прототип и недостаточная экологическая чистота применения.
Технический результат достигается контролем окислительного потенциала выщелачивающего раствора и использованием дополнительного окислителя, обеспечивающим реактивацию хлоризоциануратов.
Технический результат достигается при использовании способа, включающего обработку сырья выщелачивающим раствором, содержащим соляную или серную кислоту, хлорид натрия и хлорсодержащий окислитель, в качестве которого используют хлоризоцианураты. В отличие от прототипа, в предлагаемом способе выщелачивающий раствор имеет рН=4-6, при этом в ходе обработки сырья контролируют и поддерживают окислительный потенциал в диапазоне + 0,7÷1,3 В путем введением в выщелачивающий раствор пероксида водорода.
Сущность изобретения поясняется фигурой 1 (таблица), где приведены результаты опытов, проведенных в сопоставимых условиях.
Исследованиями установлено, что золото переходит в кислый раствор, содержащий хлоризоцианураты, с приемлемой для практических целей скоростью. Оптимальный состав выщелачивающего раствора включает соляную или серную кислоту в количестве, обеспечивающем рН=4-6 и хлорид натрия, обеспечивающий необходимое количество комплексообразователя. Оптимальный расход хлоризоциануратов зависит от свойств исходного сырья, температуры и других условий использования. Отмеченный выше диапазон рН соответствует условиям рационального расхода хлоризоциануратов. В более кислой среде интенсифицируется непродуктивное разложение окислителя; в нейтральной и слабощелочной среде происходит гидролиз соединений окисленного золота.
В соответствии с теоретическими основами изучаемого процесса фактором, определяющим скорость выщелачивания золота, является окислительный потенциал (ОП) системы. Чем больше удельный расход реагента, тем выше ОП и тем выше скорость выщелачивания. Вместе с тем, при чрезмерном удельном расходе хлоризоциануратов степень продуктивного расхода на целевой процесс уменьшается, образующийся в избытке активный хлор выделяется в атмосферу. В этой связи критерием оптимального расхода хлоризоциануратов, независимо от разновидностей этого реагента, является ОП, при котором происходит выщелачивание золота, но непродуктивного выделения хлора в атмосферу не наблюдается. С другой стороны, частицы плохорастворимых в воде хлоризоциануратов в ходе выщелачивания в водно-минеральных системах покрываются пленками вторичных нерастворимых соединений, активность окислителя снижается и значительная часть первоначально введенного реагента в нейтральных и слабокислых растворах остается не использованной по назначению. Результаты целевых опытов показывают, что активация окислительных свойств хлоризоциануратов и повышение полноты использования достигается введением дополнительного экологически чистого окислителя. В качестве такого инициатора активности хлоризоциануратов предлагается использовать пероксид водорода. Условием рационального использования основного и дополнительного окислителя является поддержание окислительного потенциала выщелачивающего раствора в диапазоне + 0,7÷1,3 В.
Примером реализации предложенного способа служат результаты следующих опытов.
В качестве объекта исследований использовали сухую, измельченную до крупности - 0,1 мм, золотосодержащую кварцевую руду с содержанием золота 2,7 г/т. Навески руды массой по 100 г смешивали с водой, Добавляли требуемое количество серной, а в других опытах - соляной кислоты при Ж:Т=3:1 до достижения требуемого значения рН. В полученную смесь вариативно добавляли дихлоризоциануровую (ДХЦК) кислоту или трихлоризоцуиануровую (ТХЦК) кислоту в количествах, обеспечивающих заданное начальное значение окислительного потенциала. Выщелачивание проводили при комнатной температуре в лабораторном стакане, пульпу перемешивали механической мешалкой; продолжительность выщелачивания - 10 часов. В ходе выщелачивания контролировали окислительный потенциал системы с использованием ОВП-метр Milwaukee ORP57. При снижении ОП меньше + 0,7 В в пульпу добавляли необходимое количество пероксида водорода (35%). По окончании выщелачивания растворы методом атомной адсорбции анализировали на содержание золота и по результатам анализа оценивали степень извлечения. Для оценки экологических показателей реактор герметизировали и при помощи гидрозатвора контролировали выделение из пульпы газообразного хлора.
Для сравнения проведены опыты по условиям способа прототипа.
Результаты приведены в таблицах (фиг. 1).
Сравнительный анализ технических решений, в т.ч. способа, представленного в качестве прототипа, и предлагаемого изобретения, позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение необходимого технического результата. Реализация предложенного способа дает возможность улучшить экологические показатели при переработке золотосодержащего сырья и сократить расход хлорсодержащих реагентов в 1,5-2 раза.