Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Извлечение золота цианированием

01.02.2020

Для растворения золота в цианистых солях, помимо цианида, необходим кислород:

2Au + 4KCN + H2O + 1/2O2 = 2KAu(CN)2 + КОН.


Роль кислорода при цианировании четко выявится, если написать реакцию растворения в ионной форме и сократить одноименные ноны в правой и левой частях уравнения:

2Au + 4К+ + 4CN- + 1/2O2 = 2К+ + 2Au+ + 4CN- + 2К+ + 2OН-;


после сокращения получим:

2Au + H2O + 1/2O2 = 2Au+ + 20Н-,


подобным образом (условно представляя воду, участвукщую в реакции, полностью диссоциированной) найдем:

2Au + 1/2O2 = 2Au+ + О2-.


Следовательно, ионизация золота происходит вследствие передачи валентного электрона атому кислорода и образования иона кислорода. Роль цианида состоит лишь в том, что доставляемые им циан-ионы способны удержать ионизированное золото в растворе, иными словами, она обусловлена хорошей растворимостью в воде комплексных цианидов золота.

Электронный обмен между золотом и кислородом происходит на поверхности золота, однако он возможен и на поверхности любого другого проводника, контактированного с золотом. Подтверждением и иллюстрацией этого служит следующий опыт. В ванну с раствором цианида (рис. 180) погружают электроды из золота и пирита, отделенные друг от друга пористой перегородкой D; электроды соединены между собой через гальванометр. Гальванометр Г показывает слабый, быстро снижающийся ток; растворения золота почти нe наблюдается. Пропускание газообразного кислорода через раствор в отделении золотого электрода не вызывает изменений тока; в то же время пропускание кислорода через раствор близ пиритного электрода приводит к резкому устойчивому отклонению стрелки гальванометра и быстрому растворению золота.

Как известно, разряд ионов с образованием газовых молекул протекает замедленно за счет перенапряжения. Перенапряжение зависит от материала электрода, на котором разряжаются ионы, состояния его поверхности и некоторых других условий. При растворении золота происходит обратный процесс — превращение атомов кислорода в ионы. Скорость его также зависит от материала электрода и условий процесса.
Извлечение золота цианированием

Опытным путем было установлено, что скорость растворения золота из сплавов с некоторыми другими металлами, в частности

с серебром, больше скорости растворения чистого золота; это объясняется неоднородностью поверхности сплавов и наличием на ней участков с иным перенапряжением кислорода, чем на чистом золоте.

Все приведенные соображения о скорости растворения золота имеют практическое значение только при условии, что растворенный кислород подается к поверхности золотины или к поверхности контактированного с ней проводника с большей скоростью, чем происходит использование его в реакции. Кислород поступает из атмосферы, растворяется в поверхностном слое цианистого раствора и разносится диффузией по его объему, достигая поверхности золотин.

Работами чл.-корр. АН России И. Н. Плаксина и его сотрудников было показано, что скорость растворения золота определяется скоростью диффузии кислорода, а не скоростью реакции растворения золота, т. е. что диффузия кислорода в цианистых растворах — более медленный процесс, чем растворение золота. Отсюда видно, что цианирование ускоряется при увеличении концентрации растворенного кислорода или скорости диффузии кислорода в растворе.

Растворимость кислорода в разбавленных растворах цианидов близка к растворимости его в чистой воде. Растворимость кислорода в воде, согласно закону Генри, пропорциональна парциальному давлению его в газовой фазе и уменьшается с повышением температуры. При стоянии на воздухе, на холоду, максимальная растворимость кислорода в растворах цианидов 7—8 мг/л. С повышением давления воздуха над раствором растворимость кислорода возрастает.

Еще лучше проводить цианирование в атмосфере чистого кислорода, особенно под повышенным давлением. В практике переработки золотосодержащих руд методы цианирования под давлением или в атмосфере чистого кислорода пока еще не получили широкого распространения.

Нагревание растворов при цианировании способствует увеличению скорости диффузии кислорода, однако уменьшает его растворимость.

Изучение влияния температуры показало, что наибольшая скорость цианирования достигается при 80°. В практике к нагреванию растворов прибегают редко, только в тех случаях, когда температура их ниже 15°. Нагревание больших количеств растворов связано с затратами топлива; кроме того, с ускорением цианирования наблюдается и повышенный расход цианида на побочные непроизводительные реакции.

Усиленное перемешивание растворов — наиболее простое средство увеличения скорости диффузии кислорода, но и это мероприятие имеет свои пределы целесообразности. В тонких поверхностных слоях жидкости, на границах воздух — раствор и золотина — раствор действие перемешивания практически не сказывается, передача кислорода через эти границы раздела фаз возможна только диффузией. Увеличение скорости перемешивания имеет смысл лишь до тех пор, пока скорость выравнивания концентраций меньше скорости диффузии в пограничных слоях; дальнейшее усиление перемешивания почти не сказывается на скорости цианирования, но требует все больших затрат энергии.

Цианиды, применяемые для извлечения золота из руд, и некоторые их свойства


Цианистоводородная кислота относится к слабодиссоциированным кислотам, активность ионов циана в водных растворах ее не велика, поэтому сама она для цианирования золота не пригодна. Из водных растворов цианистый водород улетучивается, особенно при нагревании; вдыхание его крайне опасно; это один из наиболее сильных ядов.

Из многочисленных солей цианистоводородной кислоты для растворения золота наиболее пригодны соли щелочных и щелочноземельных металлов, так как активность циан-ионов в их водных растворах достаточно высокая, а сами они устойчивы и относительно дешевы.

В начале промышленного освоения цианирования применяли цианистый калий, потом он был заменен более дешевым цианистым натрием, а в последнее время — цианистым кальцием.

Цианистый кальций выпускается химической промышленностью в сплаве с другими солями, называемом «черным цианидом» или «цианплавом». Несмотря на загрязненность примесями, цианплав широко распространен в золотом деле вследствие дешевизны, хотя по весу его нужно почти в два раза больше, чем цианистого натрия.

Цианирование необходимо проводить в щелочной среде, так как в присутствии свободной кислоты уменьшается концентрация циан-ионов и выделяется газообразный цианистый водород.

Способы цианирования


Ранее было показано значение диффузии для цианистого процесса. Ускорению диффузии способствует перемешивание; поскольку нагревание растворов нецелесообразно, перемешивание оказывается основным средством, ускоряющим цианирование.

Практические приемы цианирования отличаются способами перемешивания растворов. Первый из них основан на просачивании раствора через слой руды, при этом раствор движется относительно неподвижных золотин. Выщелачивание просачиванием применимо не всегда. Некоторые руды для вскрытия золотин требуют очень тонкого измельчения, а через слой тонкоизмельченнсй руды растворы просачиваются медленно или совсем не просачиваются. Поэтому руды, требующие тонкого измельчения, обрабатывают в пульпах.

При выщелачивании пульпы частицы руды и золотины поддерживаются во взвешенном состоянии перемешиванием; перемешивание пульпы достигается вследствие различия скоростей движения твердых частиц и жидкости.

При измельчении до заданной крупности часть руды всегда переизмельчается. Выщелачивание просачиванием разнородной по крупности руды дает плохие результаты, так как тонкие частицы, размещаясь между крупными, перекрывают поры и каналы для движения раствора. Поэтому измельченные руды, как правило, подвергают классификации. Пески выщелачивают просачиванием, а иловый продукт после сгущения выщелачивают в пульпе.

В наше время запасы руд с крупным золотом относительно невелики. Крупное золото успешно извлекается гравитацией и амальгамацией, поэтому на цианирование поступает сырье с мелким золотом, требующим для вскрытия золотин тонкого измельчения. В связи с этим выщелачивание просачиванием постепенно уступает место выщелачиванию в пульпах.

Цианирование просачиванием


Чаны для выщелачивания просачиванием сделаны из дерева или листового железа. Железные чаны более прочны и плотны, но обычно дороже деревянных; применение железных чанов выгодно на предприятиях с большой производительностью по руде или для цианирования богатых руд, когда даже незначительные потери раствора существенно отражаются на извлечении золота.

Деревянные чаны (рис. 181) собраны из сосновой или лиственичной клепки толщиной 60—100 мм и скреплены железными обручами. Обычный диаметр их 5—10 м, высота 2,3—3,5 м, емкость 50—300 т руды. Днища сделаны из досок той же толщины, что и стенка, и врезаны в кольцевой паз на внутренней поверхности чана.

Железные чаны для удобства загрузки и выгрузки часто делают прямоугольной формы, емкость их достигает 500—800 т руды. Стенки этих чанов бывают клепаными или сварными, с обвязкой из фасонного железа или с ребрами жесткости.

Для удобства выгрузки, ремонта и наблюдения за появлением течи чаны стоят на высоте 1,7—2,5 м от уровня заводского пола. Цементный, асфальтовый или другой водонепроницаемый пол имеет уклон к сборнику случайно пролитых растворов. Основания чанов сделаны из кирпича, бута или бетона.

Загрузка чанов возможна сухим или гидравлическим способами. Для сухой загрузки служат вагонетки, движущиеся над чаном по рельсовым путям, или конвейерные ленты с передвижными разгрузочными тележками, а также пневматические или скреперные транспортеры, грейферные краны и другие механизмы.

При гидравлической загрузке пески подают в чан в виде пульпы механизированными распределителями или переносным шлангом.

Цианистые растворы заливают в чан снизу, под фильтр, или сверху. После каждого залива и выдержки в чане раствору дают свободно стечь через патрубки под фильтрующим просачиванием дном. Заливка снизу дает лучшие результаты, чем сверху, так как проницаемость слоя материала при этом более равномерна, а мелкие иловые частицы не забивают фильтр.

Достаточно полное выщелачивание золота требует, как правило, нескольких последовательных заливов раствора; при этом применяют растворы цианида разной концентрации. Например, для одной из кварцевых руд при первом заливе применялся раствор с 0,12% NaCN, при втором — с 0,06% и при третьем — с 0,03% NaCN; последний раз обычно заливают чистой водой для промывки хвостов.

Для лучшего обезвоживания песков после окончательной промывки и для ускорения схода растворов под ложные днища чанов в настоящее время с успехом подводят вакуум.

Обычная продолжительность выщелачивания просачиванием 4—10 суток; она определяется характером руды, размерами чана и степенью механизации загрузки и выгрузки.

Выщелачивание просачиванием — простой и дешевый способ цианирования. В то же время извлечение золота просачиванием редко превышает 85—90%, а в большинстве случаев составляет 60—70%. В современных условиях такое извлечение нельзя считать достаточным, поэтому способ просачивания постепенно уступает свое место выщелачиванию в пульпах.

Цианирование в пульпах


Цианированию в пульпах подвергают ил, выделенный классификацией, или всю руду, если вкрапленность золота в ней настолько тонкая, что измельчение всей руды до тонкости ила оказывается неизбежным (полный иловый процесс).

Конструкция чанов для выщелачивания в пульпе должна обеспечивать возможность постоянного взмучивания твердых частиц руды, различие скоростей движения твердых частиц и жидкости в чане (скольжение взвешенных твердых частиц относительно жидкости) и подачу в пульпу достаточных количеств кислорода.

По способу перемешивания чаны для выщелачивания в пульпах подразделяются на механические, пневматические и комбинированные.

Наиболее распространены комбинированные (механические и пневматические) мешалки; они подразделяются на чаны с центральными и краевыми аэролифтами.

Чаны с центральным аэролифтом (рис. 182) делают из дерева или железа; обычные размеры их: диаметр 1,8—9 м, высота 3—7 м, полезный объем 12—350 м3.

В центре такого цилиндрического чана медленно вращается (2,5—4 об/мин) пустотелый вертикальный вал, несущий на нижнем конце крестовину с гребками. Гребки устроены так же, как в сгустителях, они перемещают осадок от краев к центру, под отверстие центрального вала. Функций перемешивания это устройство практически не выполняет. В полный вал опущена сверху тонкая железная труба, подающая сжатый воздух; полость вала работает как аэролифт, захватывая потоком жидкости осадок со дна чана и переводя его во взвешенное состояние.

Пульпа растекается по двум укрепленным на валу слегка наклонным желобам. В днищах желобов имеются небольшие отверстия, через которые пульпа стекает обратно в чан. Действие аэролифта и стекание тонких струй пульпы из желобов способствуют накислороживанию раствора.

Выщелачивание в пульпе может быть периодическим и непрерывным. Во втором случае пульпа непрерывно подается в чан и непрерывно из него сливается. Сравнительно крупные частицы руды труднее поднимаются аэролифтом, чем мелкие; это способствует полноте извлечения золота, так как крупные частицы его задерживаются в чане дольше, чем мелкие.

Чаны с центральным аэролифтом широко распространены в золотоизвлекательной практике; в последнее время для ускорения выщелачивания было предложено устанавливать несколько аэролифтов по окружности чана. Чаны с краевыми аэролифтами в результате более энергичной циркуляции и аэрации пульпы производительнее и компактнее; теперь ими пользуются уже многие золотоизвлекательные фабрики.

Чаны с краевыми аэролифтами (рис. 183) имеют емкость от 6 до 58 м3 и изготовляются из листового железа, реже из дерева.

В центре такого чана вертикально укреплена не доходящая до дна железная труба диаметром 500—700 мм, которая имеет несколько открытых сучкообразных отростков. По оси трубы проходит вал пропеллерной мешалки; стальной пропеллер, находящийся под нижним обрезом трубы, вращается со скоростью 130—200 об/мин. Для предупреждения завалов оседающей рудой при случайных остановках над пропеллером укреплен горизонтальный стальной диск. В чане установлены четыре аэролифтные трубы, верхние концы их изогнуты и введены в центральную трубу. В каждый из аэролифтов введена трубка для подачи сжатого воздуха. Пропеллер засасывает пульпу из центральной трубы и отбрасывает ее к стенкам чана, в результате чего пульпа всасывается через сучкообразные отростки внутрь центральной трубы. Одновременно от краев чана пульпа подается в центральную трубу аэролифтами.

Непрерывный способ выщелачивания в нескольких последовательно установленных чанах более производителен, чем периодический, так как он позволяет экономить время на заполнение и опорожнение. Время выщелачивания соответствует продолжительности протекания пульпы через батарею чанов. На большинстве современных фабрик применяют непрерывное выщелачивание.

Отделение цианистых растворов от хвостов


При цианировании просачиванием чаны для просачивания одновременно служат и фильтрами. После выщелачивания в пульпе раствор для отделения от хвостов сгущают и фильтруют, а кек промывают.

После выщелачивания в пульпе для отделения основной массы раствора обычно пользуются простым и дешевым процессом сгущения.

Сгущенный продукт далее фильтруют на барабанных, дисковых или других фильтрах. Кек тщательно промывают для извлечения остатков золотосодержащего раствора, промывные воды возвращают на выщелачивание.

В некоторых случаях цианистые растворы выгодно отделять от хвостов непрерывной противоточной декантацией. Сущность декантации заключается в том, что пульпе дают спокойно отстояться и сливают осветленный раствор, затем дополняют отстойник до прежнего уровня чистой водой, перемешивают ее с остатком пульпы и, дав отстояться, снова сливают прозрачный раствор.

Действуя таким образом, в результате нескольких последовательных декантаций можно достигнуть нужной степени удаления растворенного золота из пульпы. Если предположить, что при каждой декантации сливается половина всего раствора, то при первой из них извлекается 50% золота, при второй еще 25%, при третьей 12,5% и т. д. Например, в результате пяти последовательных декантаций из пульпы будет переведено в осветленный раствор 50+25+12,5+6,25+3,12 = 96,87% растворенного золота.

По ходу декантации растворы получаются все более разбавленными, а суммарный объем их быстро возрастает. Этого можно избежать, применяя для декантации не чистую воду, а ранее полученные разбавленные растворы; например, пятый слив — для четвертой декантации, четвертый — для третьей и т. д. Такую декантацию называют противоточной и осуществляют в одном непрерывном процессе в системе из нескольких последовательно установленных сгустителей (рис. 184) .

При непрерывной противоточной декантации сгущенный продукт непрерывно перекачивается насосами из донной части первого отстойника во второй, из второго в третий и т. д. Навстречу сгущенному продукту движется промывной раствор. Чистая вода для промывки подается только в хвостовой сгуститель, а из головного сгустителя сливается богатый золотосодержащий раствор.

Непрерывная противоточная декантация — простой и дешевый способ промывки, но она требует больших помещений и может быть выгодна только для быстро отстаивающихся пульп, так как при этом можно обойтись малыми по размерам сгустителями. Весьма выгодно применять для этого многоярусные сгустители.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: