СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛОТА В РУДАХ И КОНЦЕНТРАТАХ
PROCEDURE FOR DETERMINATION OF GOLD IN ORE AND CONCENTRATES

Изобретение относится к области аналитической химии благородных металлов, а именно к пробирному анализу, и может быть использовано для определения содержания золота в сульфидных и углистых рудах и концентратах, а также в других рудных материалах различного минералогического типа и продуктах их технологической переработки (хвостах, концентратах и пр.), в которых предположительно возможно наличие органических соединений золота.
Единственным методом количественного определения благородных металлов в рудах и промпродуктах с содержанием менее 0,1-0,5% является пробирный анализ, в основе которого плавка с целью коллектирования благородных металлов из расплавленной шихты свинцом или реже медью. Навеску исходного материала смешивают с оксидом металла-коллектора и флюсами, обеспечивающими получение легкоплавкой смеси при плавке. Для восстановления свинца в шихту добавляют восстановитель, например активированный уголь. Плавку тщательно перемешанной шихты проводят в шамотных тиглях при температуре 1000-1200°С (1. Пробоотбирание и анализ благородных металлов. Справочник. Под ред. Барышникова И.Ф., М., Металлургия, 1978). Образующийся при плавке свинец полностью коллектирует благородные металлы и оседает на дно тигля. После охлаждения свинцовый сплав (веркблей) отделяют от шлака и подвергают окислительной возгонке (купелированию) при температуре 900-1100°С. Свинец при этом окисляется и в виде оксида частично возгоняется, а большей частью вместе с примесями оксидов неблагородных металлов впитывается пористой массой капели. Благородные металлы в виде королька остаются на поверхности капели. На последней стадии королек анализируют тем или иным методом и определяют исходное содержание золота и серебра в исходном материале.
С целью упрощения и ускорения анализа предложено пробирную плавку проводить в присутствии щелочи. Плавку ведут при температуре 600-800°С в течение 10-30 минут; в состав шихты на 10 г пробы входят: 20-50 г гидроксида натрия или калия, 2-20 г буры, 1-10 г соды, 15-30 г глета, 1-3 г муки (2. Патент РФ №2288288 от 27.11.2006. Способ пробирного определения золота в рудах и продуктах их переработки).
Важнейшим источником благородных металлов являются руды и концентраты с высоким содержанием сульфидов и углерода (пирита, арсенопирита, углистых сланцев). Непосредственная пробирная плавка таких материалов дает заниженный результат вследствие потерь золота, растворенного в фазе штейна. Обычно анализ таких материалов проводят плавкой с особым составом шихты, например с добавкой селитры, предотвращающей образование штейна, или с добавкой металлического железа (1). В любом случае потери золота и серебра в шлаках получаются заметно выше, чем в шлаках плавки окисленных руд.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ пробирного определения золота в рудах и продуктах их переработки, включающий предварительный окислительный обжиг исходного материала при температуре 450-700°С и последующую плавку огарка с оксидом свинца, флюсами и восстановителем для получения золото-свинцового сплава, его купелирование, выделение и взвешивание золотой корточки (1, с. 136) Предотвращение образования штейна при плавке позволяет получить лучшие результаты по золоту при анализе.
Вместе с тем предварительный окислительный обжиг навесок сульфидных руд и концентратов неизбежно сопровождается потерями летучих соединений золота, наличие которых во многих рудах отмечается многими специалистами, например:
(3. Электролитическое растворение золота. Electrolytic extraction of gold / Styrkas A.D. // Extract. Met. Gold and Base Metals. - Melbourne, 1992. - С.355-359). В этой связи результаты анализа руд и концентратов указанного типа нередко оказываются заниженными.
Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка и имеет целью более точное определение золота.
Указанный технический результат достигается тем, что окислительный обжиг проводят с добавлением оксида или пероксида кальция или бария в количестве 110-130% от стехиометрически необходимого для связывания серы в сульфат кальция или бария, смесь подвергают окислительному обжигу при температуре 400-700°С в течение 30-60 минут и полученный огарок плавят на золото-свинцовый сплав.
Некоторые руды и концентраты содержат золото не только в виде металлических частиц различной крупности, но и в небольших количествах в виде соединений золота с органическими производными, прежде всего с гуминовыми кислотами. В наибольшей степени наличие органических соединений золота характерно для сульфидных, черносланцевых и углистых руд. Исследованиями установлено, что органические соединения золота при температурах более 300-500°С возгоняются и при избытке кислорода разлагаются в результате окисления органической основы. Золото, образующееся в этих условиях в виде тончайших частиц, остается в объеме материала. Нагрев и окисление сульфидных минералов, углистых веществ указанных типов руд сопровождается образованием больших количеств газовых продуктов
Диффундирующие из объема интенсивные потоки газовых продуктов захватывают как возгоны органических соединений золота, так и его микрочастицы, образовавшиеся при окислении органики. Подобное «улетучивание» золота происходит как при обжиге навесок, так и в процессе плавки исходного материала.
Для уменьшения выноса золота и потерь его при анализе необходимо сократить или полностью исключить выделение газовых продуктов при нагревании навески руды или концентрата.
Нагрев сульфидных и углистых материалов на воздухе или, другими словами, обжиг в присутствии кальций- или барийсодержащих соединений сопровождается образованием термоустойчивых сульфатов и карбонатов
2
2
Выделение газовых продуктов (SO и СО) из объема навески в этих условиях минимально. Улетучивание и потери золота при обжиге и плавке также сводится к минимуму. Последующая плавка огарка позволяет сколлектировать как изначально металлическое золото, так и образовавшееся при разложении его органических соединений. Полученные результаты анализа в целом оказываются больше.
2
2
Введение в обжигаемый материал твердого окислителя позволяет снизить температуру обжига и еще в большей степени уменьшить диффузионные потоки, с которыми возможно улетучивание золота. В качестве такого твердого окислителя целесообразно использовать перекись кальция СаО или бария ВаO
Расход кальций- или барийсодержащих добавок для проведения обжига должен обеспечивать полное связывание серы и углерода в термоустойчивые соединения. Опыты показывают, что достаточно добавлять 110-130% от массы, необходимой по стехиометрическим расчетам.
Температура термической обработки руды или концентрата должна быть минимально необходимой, при которой процесс протекает с достаточной скоростью. При высоких температурах становится возможным локальное спекание реакционной смеси и неполное разложение золотосодержащих сульфидов. Результаты последующей плавки будут занижены. Исследованиями установлено, что при использовании оксидов BaO и СаО оптимальной является температура 500-700°С, а в случае использования твердых окислителей температура может быть ниже 400-600°С.
Продолжительность обжига должна составлять 30-60 минут в зависимости от толщины слоя реакционной смеси, интенсивности ее перемешивания в обжиговой печи и температуры.
Реализация предлагаемого способа анализа рассмотрена в следующих примерах:
2
Методом пробирной плавки анализировали флотационный концентрат, содержащий FeS  85%, PbS  5%, CuFeS  2%, 20 г/т золота.
1. В первом случае проводили плавку с селитрой (состав шихты см. 1, с.133).
2. Во втором опыте навеску концентрата подвергли предварительному окислительному обжигу при температуре 450-700°С в течение 60 минут. Огарок плавили с использованием шихты традиционного состава (1, с.131-133)
3. В последующих опытах предварительный обжиг проводили с добавками оксидов или пероксидов Са или Ва. Варьировали массой добавок, температурой и продолжительностью обжига. При последующей плавке огарков использовали шихту, аналогичную той, что приведена во 2 опыте. Поскольку при обжиге в этих опытах масса огарка увеличивается за счет образования сульфатов и карбонатов (см. реакции 3 и 4), то количество флюсов было откорректировано.
Свинцовые сплавы (веркблеи), полученные при плавке, купелировали, королек разваривали в азотной кислоте традиционным методом и золотую корточку взвешивали.
Содержание золота в огарке пересчитывали на массу исходной навески концентрата.
Все опыты проводили в двух параллелях, результаты усредняли.
Результаты опытов приведены в таблице.
№ опыта
Масса навески концен., г
Вид добавки
Масса добавки, % от стехио. необх.
Темпер. обжига, °С
Продолж. обжига, мин
Содерж. Au в огарке, г/т
Содерж. Au в расчете на исходную навеску, г/т
1
50
Непосредственная плавка с селитрой
19,8
19,8
2
50
Окислитель, обжиг без добавок
500-700
60
20,3
20,1
3
50
СаО
105
500
50
15,2
20,2
4
50
СаО<sub>2</sub>
110
500
50
18,3
23,7
5
50
ВаО
130
500
50
15,1
22,8
6
50
ВаО<sub>2</sub>
140
500
50
12,8
23,1
7
50
СаО
120
600
50
17,4
21,9
8
50
СаO<sub>2</sub>
125
600
50
17,2
22,4
9
50
ВаО
125
600
50
16,9
22,5
10
50
ВаО<sub>2</sub>
120
600
50
17,3
23,1
11
50
СаО
100
300
30
14,2
18,9
12
50
СаО
110
400
40
17,3
22,4
13
50
СаО
120
500
50
16,9
23,1
14
50
СаО
130
600
50
17,2
23,0
15
50
СаО
140
700
60
17,5
22,9
16
50
СаО
120
700
50
17,0
23,2
17
50
СаО
120
750
70
17,0
22,8
18
50
СаО
120
600
25
17,0
20,2
Сопоставительный анализ известных технических решений, в т.ч. способа, выбранного в качестве прототипа, и предлагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного метода анализа дает возможность повысить полноту определения золота из некоторых типов руд и концентратов на 10-15%.