СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА В СУЛЬФИДНЫХ РУДАХ И ПРОДУКТАХ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
METHOD OF DETERMINATION OF GOLD AND SILVER CONTENT IN SULPHIDE ORES AND PRODUCTS OF THEIR PROCESSING

Изобретение относится к области аналитической химии благородных металлов, и может быть использовано для определения золота, серебра и металлов платиновой группы в сульфидных рудах и продуктах их переработки.
Известен способ пробирного концентрирования золота и платиновых металлов в медно-никелевом коллекторе, разработанный для анализа сульфидных медно-никелевых руд [Данилова Ф.И., Федотова И.А., Назаренко Р.М. Пробирно-химико-спектральное определение металлов группы платины и золота в сульфидных медно-никелевых рудах и продуктах их переработки. Заводская лаборатория, 1982, 48, 8, с.9-10.]. Известный способ включает окислительный обжиг навески пробы руды при температуре 850°C в течение 7 часов, смешивание огарка с оксидом меди (CuO), карбонатом натрия, тетраборатом натрия, силикатным стеклом и крахмалом, тигельную плавку шихты при 1200°C с получением шлака и медно-никелевого сплава с последующим растворением полученного сплава в соляной кислоте, сорбцией благородных металлов из раствора на активированном угле и сорбенте ПВБ-МП-20Т, количественного определения их содержания атомно-эмиссионным методом.
К недостаткам известного способа следует отнести высокие затраты, обусловленные окислительным обжигом навески пробы руды и растворением всей массы медно-никелевого сплава, получаемого при тигельной плавке. При этом, если содержание исследуемых металлов незначительно, то невозможно обеспечить достоверность количественного анализа из-за неоднородности распределения металлов в рудах, которую трудно учесть при взятии навески пробы для анализа.
Известен также способ анализа благородных металлов, по которому навеску пробы анализируемого материала подвергают предварительной обработке - обжигу или выщелачиванию в кислотах с целью разложения сульфидов и удаления цветных металлов, остаток от разложения пробы смешивают с оксидом свинца, карбонатом натрия, силикатным стеклом, тетраборатом натрия, нитратом натрия или калия, оксидом кальция, нитратом или хлоридом серебра и углеродистым восстановителем с получением смеси, полученную смесь плавят при температуре 1100-1300°C с получением шлака и свинцового сплава - веркблея. Продукты плавки разделяют, веркблей купелируют до серебряного или золотосеребряного королька [Пробоотбирание и анализ благородных металлов, под ред. Барышникова И.Ф. - М.: Металлургия, 1968, с.131-134, 151-158, 316-320]. Содержание благородных металлов в корольке определяют химическими и физико-химическими методами.
Недостатком описанного способа являются высокие затраты, связанные с проведением операций предварительной обработки навески пробы анализируемого материала перед пробирной плавкой. Кроме того, при незначительном содержании благородных металлов, известный способ не позволяет обеспечить достоверность количественного анализа.
Наиболее близким к предлагаемому, является способ предварительного обжига сульфидных руд и продуктов их переработки, содержащих золото и серебро, в пробирном анализе, включающий окисление руд кислородом воздуха в шамотных лодочках в муфельной печи при двух режимах обжига, при этом обжиг начинают при температуре 250-300°C и заканчивают при температуре 450-500°C в течение 10-15 мин при неполном удалении серы [патент RU №2224805, МПК C22B 11/02, 2004].
Основным недостатком являются большие значения погрешности, обусловленные микронеоднородностью проб и техническими ограничениями обработки проб большой массы для минимизации влияния неоднородности.
Задачей изобретения является повышение достоверности определения золота и серебра в сульфидных рудах и продуктах их переработки.
Поставленная задача решается тем, что предлагается способ определения содержания золота и серебра в сульфидных рудах и продуктах их переработки, который включает обжиг исходной навески с последующим избирательным ее выщелачиванием сернокислыми тиомочевинными растворами и аналитическим определением содержания благородного металла в полученном растворе, при этом обжиг навески ведут однократно в СВЧ поле микроволнового диапазона при температуре 550-600°C без доступа воздуха с последующим многократным выщелачиванием продукта обжига последовательными объемами сернокислыми тиомочевинными растворами, в полученных растворах аналитически определяют содержание золота и/или серебра, суммируют полученные значения, математически вычисляя содержание золота и/или серебра в исходной навеске.
В качестве сернокислых тиомочевинных растворов используют 3% раствор тиомочевины и 3% раствор серной кислоты, широко известный для выщелачивания золотых и серебряных руд (см., например, Лодейщиков В.В., Панченко А.Ф., Хмельницкая О.Д. Тиокарбамидное выщелачивание золотых и серебряных руд // Гидрометаллургия золота. М.: Наука, 1980. с.26-35). Выщелачивание ведут предпочтительно в течение 1 часа при соотношении т:ж=1:2,5.
Использование заявляемого способа позволяет решить поставленную задачу, прежде всего, за счет того, что в заявляемом способе исходные навески исследуемого материала могут быть увеличены вплоть до 500 граммов, т.е. представительность традиционной навески (25-50 г) увеличивается в 10-20 раз. Стандартное отклонение от микронеоднородности исследуемых материалов уменьшается пропорционально корню квадратному от массы навески, т.е. увеличение массы навески уменьшает ошибку определения, связанную с микронеоднородностью материала. Увеличение представительности навески существенным образом увеличивает достоверность определения золота и серебра в рудах с низким их содержанием или при наличии крупных зерен золота или серебра. При использовании ранее известных способов определения золота и серебра в сульфидных рудах не представляется возможным проводить исследования навески большой массы.
Кроме того, использование заявляемого способа обеспечивает возможность уменьшения случайной составляющей погрешности измерения за счет повторных измерений концентрации в растворах, полученных после выщелачивания. Измерения концентрации исследуемого компонента могут быть проведены в нескольких параллелях различными способами, известными для этих целей.
7
8
Механизм извлечения золота и серебра заявляемым способом заключается в том, что обжиг сульфидных руд и продуктов их переработки в СВЧ поле без доступа воздуха при температуре нагрева до 550-600°C обеспечивает протекание пирротинизируюшего обжига и процесса термолиза, в результате происходит десульфурация пирита с образованием пирротина (FeS), который имеет пористую структуру вследствие процесса экспульсии (удаления) серы, последняя испаряется и конденсируется вне реакционной зоны. Многократное постадийное последовательное выщелачивание сернокислыми тиомочевинными растворами продукта высокотемпературного обжига обеспечивает полное извлечение из исходной навески благородных металлов, которые становятся доступными для выщелачивания только после высокотемпературной обработки.
Сущность заявляемого способа поясняется примерами конкретного выполнения.
Пример 1. В качестве исходного материала для анализа используют стандартный образец, а именно ГСО 1788-80, содержащий CAu=33 г/т, CAg=6,2 г/т и имеющий следующий минеральный состав: кварц - 9,4%, слюды, полевые шпаты, глинистые минералы - 14,8%; карбонаты - 4,1%; пирит - 41,5%, арсенопирит - 26,6%; халькопирит - 0,2%; сфалерит - 0,2%. Взята навеска анализируемого материала массой 50 г, которая была исследована на содержание золота и серебра заявляемым способом. Навеску подвергали высокотемпературного обжигу без доступа воздуха в СВЧ поле микроволнового диапазона, при мощности излучения 0,5 кВт в течение 4-х часов, при этом температура материала в зоне обработки составляла около 550°C. В качестве СВЧ-печи использовали бытовую микроволновую печь марки Elenberg MS-1700M. Для обеспечения режима обжига без доступа воздуха использовался герметичный кварцевый сосуд. Материал, полученный после СВЧ-обработки, подвергался последовательному постадийному четырехкратному выщелачиванию в сернокислом тиомочевинном растворе в течение 1 часа при соотношении Т:Ж, равном 1:2,5 соответственно. Из суспензии, полученной в результате каждого выщелачивания, фильтрацией отделяли раствор для анализа.
Определение содержания золота и серебра в растворах для анализа осуществляли на масс-спектрометре ELAN 9000. Результаты масс-спектрометрических измерений суммировали и пересчитывали на содержание серебра и золота в исходном материале.
Содержание золота и серебра, определенное заявляемым способом, составило: CAu=33,2 г/т, CAg=6,8 г/т.
Пример 2. Для проведения исследований использованы хвосты флотации отвального поля в Карабаше, представляющие собой продукты переработки сульфидных руд. Для исследования взята навеска массой 500 г. Навеску пробы обжигали без доступа воздуха в течение 4 часов в СВЧ поле микроволнового диапазона при мощности излучения 0,55 кВт, температура материала в зоне обработки - 600°C. В качестве СВЧ-печи использовали бытовую микроволновую печь марки Elenberg MS-1700M. Для обеспечения режима обжига без доступа воздуха использовался герметичный кварцевый сосуд. Навеску, после проведенного СВЧ-обжига, подвергали выщелачиванию, которое осуществляли в 3% сернокислом тиомочевинном растворе в течение 1 часа при соотношении Т:Ж, равном 1:2,5 соответственно.
Из суспензии, полученной в результате выщелачивания, фильтрацией отделяли раствор для анализа. Образовавшуюся твердую фазу подвергали повторному выщелачиванию. Навеску, после проведенного СВЧ-обжига, подвергали выщелачиванию последовательно в 4 стадии. Аналитическое определение содержания золота и серебра в растворах для анализа осуществляли на масс-спектрометре ELAN 9000. Результаты масс-спектрометрических измерений суммировали и пересчитывали на содержание серебра и золота в исходном материале.
В результате исследований получен следующий результат CAu=0,1 г/т, CAg=0,67 г/т. Результаты определения компонентов в растворах для анализа, выделенных с каждой стадии выщелачивания, представлены в Таблице 1. Данные в таблице 1 представлены в виде пересчета извлеченного золота в раствор на исходную концентрацию в руде с суммой по предыдущим стадиям выщелачивания.
Проведение процесса обжига без доступа воздуха в СВЧ поле микроволнового диапазона ниже 550°C не позволяет повысить достоверность определения благородных металлов, поскольку не позволяет достаточно полно раскрыть доступ к закрытому золоту (не достигается полнота перевода в пирротин).
Проведение процесса обжига без доступа воздуха в СВЧ поле микроволнового диапазона выше 600°C ведет к оплавлению материала, закрывая тем самым доступ выщелачивающего агента к золоту или серебру.
Как видно из представленных примеров, использование заявляемого способа позволяет повысить достоверность оценки содержаний благородных металлов в сульфидных материалах, может стать основой для адекватной оценки запасов и инструментом научных исследований в области «упорного золота».
Таблица 1
СВЧ-обжиг исходной навески без доступа воздуха с последующим постадийным четырехкратным выщелачиванием
Анализируемый элемент
Содержание в растворах для анализа на каждой стадии выщелачивания, г/т
1
2
3
4
Au
0,052
0,083
0,094
0,102
Ag
0,53
0,627
0,662
0,67