Извлечение золота амальгамацией

В системе золото — ртуть по И.Н. Плаксину имеются три химических соединения (AuHg2, Au2Hg, Au3Hg) и твердый раствор, содержащий 16,7% Hg; температуры плавления их выше 100°. Растворимость золота в ртути при обычных температурах всего около 0,2 %.

Соприкасаясь с золотом, ртуть смачивает его и диффундирует в толщу металла, образуя сначала твердый раствор, а затем перечисленные выше химические соединения. Образующаяся таким образом амальгама представляет собой механическую смесь твердых частиц с жидкой ртутью. Твердые частицы амальгамы неоднородны по составу, поверхностные оболочки их состоят из твердого раствора и химических соединений, а ядра могут остаться неизмененными (для крупных по размерам золотин). При продолжительном контакте со ртутью твердые частицы амальгамы становятся все более однородными, приближаясь по составу к химическому соединению.

Скорость амальгамации зависит от степени смачиваемости золотин ртутью и величины их поверхности.

Платина, серебро и неблагородные металлы способны подобно золоту образовывать амальгамы, но амальгамируются они значительно медленнее из-за худшей смачиваемости ртутью их поверхности, обычно покрытой сорбированным кислородом или окислами. По этой же причине сплавы золота с другими металлами амальгамируются медленнее, чем чистое золото. Для амальгамации некоторых сплавов надо обнажить свежую поверхность изломом или искусственно разрушить поверхностные пленки.

Платина, например, при действии только ртути амальгамируется медленно и неполно. На производстве для амальгамации платины пользуются не чистой ртутью, а амальгамой цинка; пульпу при этом подкисляют. Кислота способствует очистке зерен платины от поверхностной пленки окислов неблагородных металлов. Водород, выделяемый цинком в кислой среде, освобождает платину от поверхностных пленок кислорода, препятствующих амальгамации. В качестве вспомогательного реагента применяют также сернокислую медь. Восстанавливаясь цинком на поверхности зерен платины, медь способствует смачиванию их ртутью.

Ртуть, содержащая 0,2% Au или около 0,05% неблагородных металлов, лучше смачивает золото, чем чистая ртуть, так как растворенные примеси понижают ее поверхностное натяжение. Дальнейшее повышение содержания неблагородных металлов приводит к резкому ухудшению смачиваемости из-за окисления примесей и образования пленок из их окислов.

Присутствие в пульпе растворимых солей меди, а это часто возможно в результате окисления природных сульфидов, затрудняет амальгамацию.

При введении в пульпу небольших количеств извести из раствора удаляется медь, осаждаясь в виде гидрата окиси. Поэтому амальгамацию золота обычно проводят в присутствии извести. Амальгамация природных золотин затруднительна не только тем, что они представляют собой сплавы; поверхность золотины иногда может быть покрыта вдавленными частицами вмещающей породы, очистке ее способствует измельчение руды в пульпе.

Необходимая степень измельчения зависит от крупности золотин и других особенностей обрабатываемой руды; она устанавливается опытом.

Измельчение и амальгамацию можно вести одновременно в одном аппарате; такой процесс называют внутренней амальгамацией. Амальгамацию, проводимую после измельчения, называют внешней, или наружной.

При внутренней амальгамации свежеобнаженная поверхность золотин не имеет длительного контакта с окислительной средой. Недостатком внутренней амальгамации является наблюдаемое при этом «пемзование» ртути: при измельчении руды ртуть разбивается на мелкие капли, которые покрываются пленками окислов неблагородных металлов, смазочных масел, тонкими частицами руды и теряют способность сливаться одна с другой. Пемзованную ртуть трудно отделить от обработанной руды, и она в значительном количестве теряется, унося с собой золото. В современной практике применяют оба способа амальгамации — внутреннюю и внешнюю.



Внутреннюю амальгамацию применяют для извлечения золота из руд, концентратов, полученных при гравитационном обогащении руд, и других золотосодержащих материалов.

Наиболее употребительные аппараты для тонкого измельчения — шаровые и стержневые мельницы — мало пригодны для внутренней амальгамации из-за сильного, пемзования в них ртути и применяются для этой цели только в редких случаях. Обычным аппаратом для внутренней амальгамации руд служит бегунная мельница.

Действие бегунной мельницы (рис. 175) основано на раздавливании и истирании кусков руды при катании тяжелых жерновов по твердой кольцеобразной плите.

Бегунная чаша представляет собой кольцевой желоб, днище ее покрыто плитами из твердой стали. Через центр чаши проходит вертикальный вал, вращающийся со скоростью 13—16 об/мин. Верхний конец вала несет каретку с укрепленными в ней подшипниками для осей бегунов.

Бегуны (жернова) отлиты из чугуна и имеют сменяемые стальные бандажи. Каждый бегун жестко закреплен на оси, конец которой входит в подшипник каретки. Современные бегунные мельницы имеют по два, реже — по три бегуна.

Руду загружают механизированным питателем, предварительно раздробив ее до крупности 20—50 мм. Вместе с рудой в чашу подают воду из расчета ж:т = 8—12. Ртуть заливают периодически, обычно через каждые 1/2—2 часа небольшими порциями; на каждый грамм извлекаемого золота требуется 5—6 г ртути. Периодически (раз в течение I—2 суток) бегуны останавливают для выгрузки амальгамы.

Степень измельчения при амальгамации на бегунах задается в соответствии с характером перерабатываемой руды; руды, содержащие крупное золото, требуют меньшей степени измельчения, чем тонковкрапленные. Обычный размер конечного продукта — от 0,2 до —0,6 мм. На внешней стенке бегунной чаши имеется окно, затянутое контрольной сеткой и прикрытое до нужного уровня железным порогом; измельчение регулируется высотой порога и скоростью загрузки перерабатываемой руды.

Производительность (табл. 44) зависит от размеров чаши, веса бегунов и скорости их вращения, а также от исходной и конечной крупности руды и ее твердости. При слишком высоких скоростях наблюдается усиленное пемзование ртути.

Для внутренней амальгамации концентратов гравитационного обогащения и других богатых золотом материалов, поступающих на переработку в небольших количествах, применяют амальгамационные бочки (рис. 176). Они наиболее пригодны в тех случаях, когда амальгамация требует тонкого измельчения.

Корпус амальгамационной бочки отлит из чугуна, торцевые стенки ее имеют приливы для цапф, которыми бочка опирается на подшипники.

Через отверстие герметически закрываемого люка в бочку загружают обрабатываемый материал, стальные шары, ртуть, небольшое количество извести и заливают воду.

Продолжительность амальгамации в бочке от 2 до 10 час. По окончании операции бочку останавливают, открывают люк и выпускают содержимое в коническую ловушку со шлюзом для отделения амальгамы. При выгрузке шары удерживаются в бочке металлической сеткой, вставленной в проем люка.



Для внешней амальгамации применяются амальгамационные шлюзы и амальгаматоры — устройства для встряхивания или перетирания рудной пульпы со ртутью. Практика показала малую эффективность действия механических амальгаматоров, вследствие чего их стали применять редко. В настоящее время наиболее распространенным аппаратом для внешней амальгамации является амальгамационный шлюз.

Амальгамационный шлюз (рис. 177) представляет собой наклонную плоскость из досок, покрытых амальгамированными медными листами. Длина шлюза 5—6 м, ширина 1,0—2,5 м, уклон 8—10%.

Пульпа подается в распределительную коробку у верхнего конца шлюза и сливается по амальгамированной поверхности. Золотины, движущиеся в нижнем слое пульпы, соприкасаются со слоем амальгамы и, смачиваясь ею, остаются на шлюзе. Для улавливания крупных золотин и сносимой амальгамы на шлюзе через каждые 1,5—1,8 м устроены поперечные желобки; кроме того, в конце шлюза установлена ловушка в виде желоба с поперечной перегородкой или гидравлическим затвором (рис. 178).

Амальгамированную поверхность шлюза готовят следующим образом: деку шлюза обшивают отожженными медными листами толщиной 3—5 мм, тщательно зачищенную поверхность которых натирают смесью хлористого аммония, песка и ртути; образующаяся при этом медная амальгама прочно удерживает на своей поверхности тонкий слой почти чистой ртути, способный улавливать и амальгамировать скользящие по нему золотины.

Ежесуточно шлюз отключают, золотую амальгаму снимают резиновыми или кожаными скребками, а поверхность медных листов тщательно промывают и снова натирают ртутью.

Амальгамационные шлюзы устанавливают после внутренней амальгамации для дополнительного улавливания золотин, ртути и амальгамы из хвостов; кроме того, их применяют в качестве вспомогательных устройств для улавливания золота перед цианированием, а также перед флотацией. Производительность амальгамационных шлюзов характеризуется поверхностью, необходимой для переработки 1 т руды в сутки.

При работе на пульпе бегунных мельниц необходимо 0,3—0,5 м2 площади шлюза на тонну руды в сутки; при улавливании золотин из руды, направляемой на флотацию или цианирование, достаточно 0,1—0,2 м2 на тонну в сутки.



Амальгама из бегунных мельниц, амальгамационных бочек и со шлюзов разнообразна по составу и консистенции. От густой амальгамы трудно отмыть механически увлеченные частицы руды, поэтому густые амальгамы смешивают с жидкими или разбавляют ртутью.

Амальгаму сначала многократно промывают горячей водой в чугунных или фарфоровых чашах; частицы железа, попавшие в результате истирания шаров и футеровки аппаратуры, удаляются магнитом. Поверхность хорошо промытой амальгамы зеркальноблестящая.

Промытую амальгаму загружают в замшевые или холщевые мешки и помещают под пресс с ручным или механическим приводом. Ртуть, проходящая под давлением через поры замши или ткани, поступает в оборот, в мешках остается твердая амальгама, подвергаемая далее отпарке.

Отпарку ведут в ретортных печах с чугунными ретортами, обычно имеющими бутылкообразную форму и съемное днище (рис. 179). Твердую амальгаму помещают в реторту в железных коробках, прикрытых сверху сеткой или дырчатыми железными пластинками. Выходящие из реторты пары ртути конденсируют, а получаемую ртуть возвращают в производство.

В начале отпарки во избежание бурного кипения и разбрызгивания амальгамы температуру поддерживают в пределах 300— 400°, а затем повышают до 750—800°. Длительность отпарки 3—6 часов.

После отгонки ртути в железных коробках остается твердое спеченное шлиховое золото 750—900 пробы, ртути в нем обычно не больше 0,1 %.

Шлиховое золото переплавляют в графитовых тиглях, добавляя в качестве флюсов и окислителей соду, буру, селитру, и отливают в слитки весом по 6—8 кг. Неблагородные металлы при плавке частично окисляются и переходят в шлак. Слитки полученного таким образом чернового золота отправляют на аффинажные заводы.