Переработка техногенного золотосодержащего сырья

Bестник даО РАИ. 2010. № 5

УДК 546.59+66.011

М.А.МЕДКОВ, Г.Ф.КРЫСЕНКО, Д.Г.ЭПОВ, А.А.ЮДАКОВ

Переработка техногенного золотосодержащего сырья

Представлены результаты исследования гидродифторидной переработки золотосодержащих техногенных отходов. Установлено, что при гидродифторидном вскрытии золото собирается вместе с устойчивыми к NH flF2 минералами в виде нелетучего или нерастворимого остатка. Показано, что присутствующие в первичной россыпи породные компоненты фторируются гидродифторидом аммония с образованием фторометалла-тов аммония, которые затем отделяются в виде широко используемых в производстве продуктов. Предложена комбинированная схема переработки золотосодержащих техногенных отходов, включающая разделение материала по крупности, гидрометаллургический передел и магнитную сепарацию.

Ключевые слова: золото, техногенные отходы, гидродифторид аммония, фторирование, фторометалла-ты аммония, возгонка.

Processing of aurum-containing technogenic waste. M.A.MEDKOV, G.F.KRYSENKO, D.G.EPOV, A.A.YUDAKOV (Institute of Chemistry, FEB RAS, Vladivostok).

Results of investigation of processing of aurum-containing technogenic wastes using ammonium hydrodifluoride are presented. It was established, that in the process of breaking down with ammonium hydrodifluoride, gold was accumulated as a nonvolatile or insoluble residue together with minerals stable to NHJHF2 effect. It was shown that mineral components, presented in the primary scattering, were fluorinated with ammonium hydrodifluoride producing ammonium fluoro metallates, which then were separated as widely used technological products. A combined technological scheme of processing of aurum-containing technogenic wastes, including size separation, hydrometallurgy treatment and magnetic separation, is offered.

Key words: gold, technological waste, ammonium hydrodifluoride, fluorination, fluoroammonium salts, sublimation.

Используемые технологии золотодобычи сформировали техногенные золотосодержащие месторождения. Определенную роль в этом процессе играли размеры, форма золотин и наличие в первичной россыпи породных компонентов (касситерита, циркона, минералов тантала, ниобия, вольфрама и др.), осложняющих процессы извлечения золота в конечный продукт. Это минеральное сырье представляет серьезную угрозу для окружающей среды, поэтому его переработка решает не только экономические, но и экологические и социальные проблемы регионов, где расположены техногенные месторождения.

Технологические схемы переработки золотосодержащего сырья отличаются большим разнообразием. Их выбор зависит главным образом от характера золота в руде, прежде всего его крупности, вещественного состава руды и характера минералов, с которыми золото ассоциировано.

Для извлечения техногенного россыпного золота применение гравитационных и известных методов выщелачивания затруднено из-за связи тонкого золота с породными компонентами. При цианировании такое золото не растворяется, при гравитационном и флотационном обогащении извлекается вместе с минералами-носителями, таким образом теряется до 30% золота и все полезные попутные компоненты.

ME^^QB Михаил Азарьевич - доктор химических наук, заведующий лабораторией, КРЫСЕНКО Галина Филипповна - кандидат химических наук, научный сотрудник, ЭПОB Дантий Григорьевич - кандидат химических наук, старший научный сотрудник, ЮДAKОB Александр Алексеевич - доктор технических наук, заместитель директора (Институт химии ДBО РАИ, Bладивосток). E-mail: Medkov@ich.dvo.ru

Увеличение добычи золота из россыпных месторождений, включая техногенные, возможно на основе внедрения современных научно обоснованных технологий их переработки [1]. Однако до настоящего времени проблема извлечения золота из техногенных отходов окончательного решения не имеет. Цель данной работы - изучение возможности переработки техногенного золотосодержащего сырья, дополненной технологией обогащения химическими методами.

Для исследований были выбраны две пробы промпродукта обогатительной установки действующего золотодобывающего предприятия, разрабатывающего россыпное месторождение в районе р. Правая Рудневка на Криченском рудно-россыпном узле, с содержанием золота 65 (проба 1) и 16-18 (проба 2) г/т.

Вещественный состав исследуемых гравитационных концентратов характеризуется высоким содержанием минералов магнитной фракции, по химическому составу соответствует высокотитанистой разновидности магнетита с невысоким содержанием ванадия, хрома и европия: 80-90% Fe2O3, 6-8% ТЮ2, 0,455% V, 0,253% Сг и 0,394% Ей.

Ситовый анализ исследуемых образцов показал, что основная часть золота концентрируется в крупной фракции с размером золотин 0,5-0,16 мм (см. таблицу).

Распределение золота по фракциям

Фракция, мм | Выход фракции, % | Содержание золота, г/т | Извлечение золота, %

Проба 1

+0,315 4,2 1048 40,08

-0,315 +0,16 54,7 109 55,92

-0,16 +0,1 25,3 6,9 1,63

-0,1 +0,05 15,8 16 2,37

Проба 2

+0,157 29,9 44,7 80,0

-0,157 +0,1 54,2 4,9 15,3

-0,1 15,9 5,6 4,7

Из таблицы видно, что в исследуемых образцах крупная фракция (> 0,157) составляет 30-59%, в ней содержится 80-96% золота. Поэтому представлялось целесообразным проведение химической переработки только крупной фракции исследуемых золотосодержащих промпродуктов.

Для переработки золотосодержащих техногенных отходов авторами предложен вариант бифторидной технологии на основе уникального по физико-химическим свойствам вещества - гидродифторида аммония, обладающего высокой эффективностью, для которого существуют простые схемы регенерации.

Приемы фторидной переработки нетрадиционны при извлечении золота, поскольку элементный фтор и другие фторирующие агенты, например BF3, КВ^4, являются настолько активными реагентами, что не могут обеспечить селективность извлечения металла и разрушают золото, образуя анионные фторокомплексы. Однако при использовании гидродифторида аммония можно найти подходящий вариант переработки упорного вида сырья, когда требуется разрушение удерживающих золото минералов и концентрирование золота из золотосодержащей руды [2].

Схема переработки золотосодержащих техногенных отходов гидродифторидом аммония основана на физико-химических свойствах фторометаллатов аммония [3], которые образуются при вскрытии сырья. Все переходные и многие непереходные элементы при взаимодействии с N^^2 образуют фторо- или оксофторометаллаты аммония. Фторо-металлаты аммония в силу своих физико-химических свойств обеспечивают растворимость продуктов, возможность разделения смесей путем возгонки. Используя различные физико-химические свойства фторометаллатов аммония, можно подобрать условия для

полного разделения профторированного минерального продукта на отдельные компоненты. Золото и другие благородные металлы с гидродифторидом аммония не взаимодействуют и в отличие от фтораммониевых солей не переходят в раствор, а собираются вместе с устойчивыми к ЫИ4НЕ2 минералами в виде нелетучего или нерастворимого остатка. Как правило, одним из таких минералов является магнетит, который позволяет эффективно проводить дальнейшее разделение методом магнитной сепарации.

По данным рентгенофазового анализа, исследуемые золотосодержащие техногенные отходы представлены в основном магнетитом, ильменитом, гематитом и кварцем. Фторирование гидродифторидом аммония основных компонентов исследуемых промпродуктов можно представить следующими уравнениями:

Ее304 + 9 N^^2 + ] 02 = 3 ^)/е^ + 4,5 И20;

Fe2O3 + 6 МИ4ОТ2 = 2 (МИ4)^6 + 3 И20;

FeTЮ3 + 6 №!4ОТ2 + } 02 = (ЫН^^еЕ, + (ЫМДТО; + ЫИ3Г + 3,5 И20;

SiO2 + 3 ЫИ4ИЕ2 — (NH4)2SiF6 + ЫМ3Т + 2 И20.

Разделение фтораммониевых солей титана, кремния и железа возможно при ступенчатом нагревании профторированного продукта до 550оС. При нагревании фтораммони-евые соли претерпевают термическое разложение с выделением аммиака и фтористого водорода, которые переходят в газовую фазу и, попадая в низкотемпературный конденсатор (с комнатной температурой), соединяются в ЫИ4К Фтораммониевые соли кремния и титана являются летучими соединениями и при нагревании переходят в газовую фазу при 300-350 и 500-550оС, а при охлаждении сублимируют при 200 и 300оС, соответственно. Высокие температуры испарения фторидов железа и сопутствующих ильмениту элементов создают условия для глубокого разделения летучих (титан, кремний) и нелетучих (железо, примеси) фторидов, которые образуют шлам. Таким образом, после отжига при 550оС в испарителе остаются фториды металлов, давление паров которых очень мало при этих условиях (фториды железа, кальция, магния и др.), и непрофторированные компоненты исследуемого техногенного продукта, в том числе золото и другие благородные элементы.

Следует отметить, что гексафторотитанат аммония используется для производства пигментной двуокиси титана и металлического титана, а гексафторосиликат аммония (ЫИ4)^1Е6 - в производстве аморфного диоксида кремния высокой чистоты, способствуя максимально полному извлечению полезных компонентов из золотосодержащих отходов и созданию малоотходной технологии переработки техногенных отходов гидродифторидом аммония.

«Сухое» вскрытие золотосодержащих техногенных отходов обеспечивает незначительное повышение концентрации извлекаемого металла. В данном случае масса нелетучего остатка составляла ~90% от массы исходного образца. Большее концентрирование золота может быть достигнуто комбинацией сухого вскрытия и гидрометаллургической переработки полученного продукта. Такой прием дает возможность перевести фториды железа и алюминия в растворимые фторометаллаты аммония и удалить их отмыванием.

Следующий этап переработки заключался в переводе этих компонентов в растворимую форму и, таким образом, в создании условий для уменьшения массы остатка, что соответствовало бы повышению концентрации золота в оставшемся продукте. Для этого нелетучий остаток повторно фторировали гидродифторидом аммония при 190-200оС, затем продукт растворяли в воде и фильтровали. В полученном нерастворимом осадке присутствовали непрофторированные компоненты исследуемого техногенного продукта, в том числе золото и другие благородные металлы. Анализ на содержание золота нейтронно-активационным методом показал, что при такой обработке все золото концентрируется в нерастворимом осадке, масса которого составляет ~20% от исходной пробы.

Для отделения магнетита из нерастворимого осадка применяли метод магнитной сепарации, при которой основное количество золота (до 90%) оставалось в немагнитной

Крупная фракция

Техногенный продукт

I

РАЗДЕЛЕНИЕ ПО КРУПНОСТИ

НЬ

Бифторид аммония

ФТОРИРОВАНИЕ

I

ОТЖИГ

і

Нелетучий остаток

' Ф

ПОВТОРНОЕ ФТОРИРОВАНИЕ

I

РАСТВОРЕНИЕ

I

ФИЛЬТРОВАНИЕ

Фильтрат Нерастворимый осадок

1 МАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ

Магнитная фракция Немагнитная фракция, Аи

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема переработки техногенного золотосодержащего сырья

фракции, составляющей ~2% массы исходной пробы. По данным нейтронно-активационного анализа содержание золота в немагнитной фракции по сравнению с исходным техногенным продуктом повысилось примерно в 220 раз и составило 12-19 кг/т. При такой концентрации пиро-гидрометаллургические схемы извлечения золота становятся рентабельными.

По результатам исследования возможности переработки данного и подобных объектов золотосодержащих техногенных отходов предложена комбинированная схема обогащения, включающая разделение материала по крупности, пирогидрометал-лургический передел и магнитную сепарацию (рис. 1).

Морфологическое исследо-

вание исходного и конечного образцов гидродифторидной переработки золотосодержащего промпродукта показало, что при гидродифторидном вскрытии

Рис. 2. Микрофотография частицы самородного золота, полученного при обработке золотосодержащих техногенных отходов гидродифторидом аммония

техногенных отходов происходит разрушение минералов ильменита и магнетита и становятся видны частицы золота, размер которых достигает 250-950 мкм (рис. 2).

Таким образом, по результатам исследований составлена комбинированная схема переработки золотосодержащих техногенных отходов, включающая разделение материала по крупности, гидрометаллургический передел и магнитную сепарацию. В золотосодержащих техногенных отходах основное количество золота (более 80%) содержится в крупной (более 0,157 мм) фракции. Предложено проводить переработку крупной фракции золотосодержащих отходов гидродифторидом аммония. Присутствующие в первичной россыпи породные компоненты, осложняющие процесс извлечения золота в конечный продукт при гравитационном и флотационном обогащении, фторируются гидродифторидом аммония с образованием фторометаллатов аммония, которые затем отделяются за счет различной летучести или растворимости в виде широко используемых в производстве продуктов. Переработка золотосодержащих техногенных отходов по предложенной комбинированной технологической схеме извлечения тонкодисперсного золота позволяет собрать золото в небольших по массе остатках и сконцентрировать его более чем в 200 раз.

ЛИТЕРАТУРА

1. Литвинцев В.С. Состояние и развитие технологий и горного оборудования для освоения россыпных месторождений благородных металлов // Горный информ.-аналит. бюл. М.: Горная книга, 2009. Отд. вып. 4. С. 359-366.

2. Пат. № 2120487 РФ, МКИ6 С22 В 11/00. Способ переработки золотосодержащего сырья / Мельниченко Е.И., Моисеенко В.И., Сергиенко В.И., Эпов Д.Г, Римкевич В.С., Крысенко Г.Ф. № 97122234/02; заявл. 23.12.97; опубл. 20.10.98.

3. Раков Э.Г. Фториды аммония. М.: ВИНИТИ, 1988. 154 с.