Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Значение металлургического передела в технологических схемах извлечения золота и серебра из рудного сырья

13.12.2018


Золотые руды коренных месторождений обладают рядом специфических особенностей, существенно отличающих их от руд других цветных металлов и предъявляющих особые требования к технологии извлечения металла.

Во-первых, благодаря своей химической устойчивости золото в рудах присутствует, как правило, в самородной (металлической) форме с широким диапазоном paзмеров частиц: от нескольких миллиметров до тысячных долей миллиметре Известные в природе неметаллические минеральные образования золотя: теллуриды (калаверит, сильванит, петцит); антимонид (ауростибит) и другие пользуются ограниченным распространением и не играют сколько-нибудь значительной роли в сырьевом балансе металла. В то же время подавляющее большинство цветных металлов, а также железо и марганец представлены в рудах в виде соответствующих химических соединений с серой (сульфиды), кислородом (оксиды), углеродом (карбонаты) и другими элементами.

Во-вторых, золотые руды характеризуются чрезвычайно низким содержанием основного ценного компонента. В сферу промышленного производства в настоящее время вовлекаются руды с содержанием Au 3-5 г/т, а иногда и еще ниже. В то же время конечной продукцией золотодобывающей промышленности является металлическое золото высокой степени чистоты. Таким образом, общая степень концентрирования золота S' в процессе переработки рудного сырья является весьма высокой, составляя величину порядка 200-300 тысяч. Таких значении S не знает ни одна другая отрасль горнодобывающей промышленности, исключая алмазодобывающую.

В третьих, для подавляющего большинства руд цветных и черных металлов типовой процесс переработки руды (рис. 1.1) четко подразделяется на 3 технологических передела.

1. Механическое обогащение руды (гравитация, флотация, радиометрическая или магнитная сепарация и т.д.), целью которого является получение обогащенных по содержанию ценного компонента продуктов - концентратов и отвальных хвостов, не требующих дополнительной переработки. Данная цель, как правило, постигается без применения процессов, нарушающих кристаллическую решетку минералов, с связи с чая извлекаемые ценные компоненты присутствуют в концентратах в той же минеральной форме, что и в исходной руде.

2. Металлургическая переработка рудных концентратов с использованием гидро- (выщелачивание ценных компонентов водными растворами кислот, щелочей, солей) и пирометаллургических (плавка) операций, результатом которых является получение черновых металлов.

3. Рафинирование черновых металлов (аффинаж) с целью очистки их от посторонних примесей и получения конечных товарных продуктов, удовлетворяющих условиям рынка.

Представленная на рис. 1.1 последовательность технологических операций в принципе применима и для золотых руд. Однако при этом необходимо считаться с тем обстоятельством, что обеспечение высокой степени концентрирования золота (S) и сохранение при этом приемлемых показателей извлечения металла из руды в конечную товарную продукцию (е) возможны лишь при условии применения комбинированных технологических схем, в которых операции механического обогащения и металлургической переработки рудных продуктов тесно переплетаются и дополняют друг друга, причем в самых различных сочетаниях. По этой причине большинство золотоизвлекательных фабрик работает по схемам с законченным циклом обработки руды до получения на месте высококачественных товарных продуктов (лигатypнoe золото, катодные осадки и др.), которые удовлетворяют требованиям аффинажных заводов. Имеются примеры (фабрики Хоумстейк в США и др.). когда аффинирование золота также производится в рамках золотодобывающего предприятия, выдающего металл в виде слитков чистотел 99,9 % Au и выше. Для других подотраслей цветной металлургии (медная, свинцово-цинковая, сурьмяная, никель-кобальтовая, оловянная и т.д.) характерно более четкое разделение процессов обогащения руды и металлургической переработки концентратов (включая рафинирование металлов), которые часто осуществляются на предприятиях, входящих в состав различных горнорудных объединений и расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

Наконец, одной из отличительных особенностей технологии переработки золотых рул является особая, превалирующая роль в ней рудного металлургического цикла.

Если представить (согласно схеме на рис. 1.1) процесс извлечения золота из руды состоящим из трех последовательных переделов: механического обогащения, металлургической обработки концентратов и рафинирования чернового золота, то степень концентрирования металла на каждом из указанных переделов Sоб, Sмет, Sраф в первом приближении может быть принята равной соответственно 20, 5000 и 2. Таким обрезом, максимальная степень концентрирования золота имеет место в рудном металлургическом цикле. Этим золотые руды принципиально отличаются от подавляющего большинства руд других цветных металлов, для которых определяющим в этом плане является передел механического обогащения (табл. 1.1).

K сказанному следует добавить, что очень часто процессы гравитационно-флотационного обогащения золотых руд не обеспечивают получения отвальных по содержанию металла хвостов и играют роль вспомогательных операций при подготовке руд к последующей гидрометаллургической переработке, а иногда и вообще отсутствуют (вариант, изображенный на рис.1.1 пунктиром). В этих условиях значения Sмет могут значительно превосходить приведенную выше величину (5-10в3). Следовательно, если подходить к оценке отдельных технологических переделов в схемах переработки рудного сырья с точки зрения возможной степени концентрирования металла (что, по мнению автора, является вполне уместным), то очевидно, что главным таким переделом а технологии переработки золотых руд является рудный металлургический цикл, которым, в основном, и определяются технико-экономические показатели процессе извлечения золота в целом.

В значительной мере это положение справедливо и в отношении серебряных руд (PAg, PAg.n), что вытекает из цифровых данных, представ лепных в табл. 1.1.

Современная практика переработки золотых руд (концентратов) основана на использовании следующих металлургических процессов: цианирование, амальгамация, плавка, тиокарбамидное выщелачивание, роль которых в добыче золота, однако, далеко неодинакова.

Амальгамация золотых руд основании на способности металлического золота вступал, в химическое взаимодействие с ртутью с образованием гетерогенных (твердое-жидкое) систем - эмальгам, которые могут быть легко отделены от рудной пульпы и переработаны на металлическое золото с одновременной регенерацией ртути.

Ранее этот процесс очень широко использовался в промышленной практике извлечения золота. Однако в последние годы амальгамания золотых руд в значительной степени утратила свое былое значение. Основными причинами этого являются, с одной стороны, высокая токсичность ртути и сложность обезвреживания ртутьесдержащих отходов, а с другой стороны - существенное ухудшение качества руд, поступающих в обработку (снижение в них долм крупного свободного золота). Там где этот процесс сохранился, он используется главным образом лишь как метод извлечения золоте из относительно богатых по содержанию металла концентратов гравитационного обогащения, причем масштабы применения амальгамацмм с каждым голом планомерно уменьшаются.

В отличие о1 амальгамации, тиокарбамидное выщелачивание (TKB), напротив, рассматривается как достаточно перспективный металлургический процесс извлечения золоте и серебре, особенно из технологически упорных руд (концентратов).

Селективное растворение золота в кислых тиокарбамидных растворах основано на протекании реакции

Аналогично происходит растворение металлического серебра.

В настоящее время тиокарбамид широко применяется на предприятиях золотодобывающей промышленности России и других регионов бывшего СССР в качестве элюента для снятия золота и серебра из насыщенных ионообменных смол гидрометаллургического цикла. Через эту стадию проходило до 50% золота, добываемого в Российской Федерации из рудного сырья. Таким образом, по масштабам использования тиокарбамида в гидрометаллургии благородных металлов Россия (и республики СНГ) намного опережают все остальные страны - производители золота в современном мире. Имеются положительные результаты проведенных в СССР и за рубежом лабораторных исследования и полупромышленных испытаний по применению тиокарбамила и в качестве растворителя золота (серебра) в первичном рудном цикле. Однако по состоянию на начало 1997 года единственным промышленным предприятием, применяющим технологию тиокарбамидного выщелачивания золота из руд, является фабрика Xиллгрув в Австралии, где этим методом производится извлечение золота из коллективного золото-сурьминого концентрата (содержание золота в концентрате 30-40 г/т). Поэтому тиокорбамидное выщелачивание пока не может рассматриваться в качестве универсального способа металлургической переработки золото- и серебросодержащих руд, и область применения TKB в ближайшей перспективе, видимо, будет ограничена довольно ужим кругом материалов, включая и некоторые (содержащие золото и серебро) промпродукты металлургического производства меди, цинка, никеля, кобальта, урана и других цветных металлов.

Также достаточно ограниченными представляются и возможности применения к золотым и серебряным рудам и рядовым концентратам процесса пленки.

Опыт мировой золотодобывающей промышленности свидетельствует о том, что плавка указанных материалов экономически оправдывается лишь в том случае, когда эти материалы содержат (причем в значительных количествах) медь, свинец, сурьму и другие металлы, способные выполнял, при плавке роль "внутреннего" коллектора благородных металлов, и кроме того, сами представляют определенную промышленную ценность. Отражением этой тенденции является существующая практика металлургической переработки медных, свинцовых, сурьмяных и других концентратов, золото и серебро в которых присутствуют в виде попутных ценных компонентов и извлекаются из концентратов в самостоятельную товарную продукцию на стадии рафинирования получаемых цветных металлов.

В принципе метол плавки может быть применен и для извлечения золота из некоторых категорий собственно золотых руд и концентратов, не содержащих другие цветные металлы. К их числу могут быть в первую очередь отнесены богатые гравитационные концентраты или огарки, для которых, наряду с классическими методами пирометаллургической обработки, представляет интерес вариант бесколлекторной плавки непосредственно не черновое золою или золото-серебряный сплав. В случае расположения золотоизвлекательного предприятия вблизи действующих пирометаллургических заводов достаточно эффективным представляется также использование золотых руд (концентратов) в качестве кварцевых или железосодержащих флюсов в медном и свинцовом производстве при условии, что эти руды (концентраты) по своему вещественному составу удовлетворяют техническим условиям на флюсы.

В настоящее время в России и за рубежом ведется разработка новых методов гидрометаллургической переработки золоторудного сырья, к которым, в частности, могут быть отнесены: тиосульфатное выщелачивание, выщелачивание растворами брома, йода; бактериальное выщелачивание золота и серебра гетеротрофными микроорганизмами и др. Однако эти процессы пока еще не вышли за рамки технологических испытаний и нe находит применения в промышленности.

Особое место в мировой золотодобывающей промышленности занимает процесс цианирования, основанный на способности металлического золота, а также серебра, растворяться в слабых растворах щелочных цианидов по реакции;

2Au + 4NaCN + 1/2О2 + H2O = 2NaAu(CN)2 +2NaOH.


Относительная селективность растворителя (цианида), удачное сочетание процессов растворения и осаждения благородных металлов из цианистых растворов (цементация цинковой пылью, сорбция на ионообменных смолах и активированных углях и др.), простота аппаратурного оформления и другие преимущества цианирования делают его весьма эффективным и производительным, обеспечивая возможность применения данной технологии не только к концентратам механического обогащения, но и к рядовым золотым рудам и даже к хвостам обогащения, содержащим 1-2 Th золота и ниже.

В настоящее время цианирование применяется при переработке 85 % золотых руд в мире.

На использовании цианистого процесса основана золотодобывающая промышленность ЮАР, Канады, США. Австралии и других стран, являющихся главными производителями золота. В бывш. Советском Союзе в 1990 г. методом цианирования переработано более 85 % всех золотых руд (в 1960 г. - 60 %; а 1980 г. - 80 %). Предполагается, что к 2000 году эта величина (для стран СНГ) возрастет до 90-95 %, а доля металла, извлекаемого посредством цианирования, составит не менее 80-85 % за счет вовлечения в эксплуатацию новых золоторудных месторождений и перевода ряда действующих фабрик на законченный цикл обработки руды.

К достоинствам цианистого процесса выщелачивания золота и серебра. как это не парадоксально звучит на первый взгляд, следует отнести его экологичность.

Хорошо известно, что щелочные цианиды (калия, натрия, кальция) относятся к категории СДЯВ, что предъявляет особые требования к условиям их использования, хранения и транспортировки. Легальная доза цианида, в случае одномоментного попадания его в организм человека, определена величиной 100 мг. На цианистые соединения установлены весьма жесткие нормы ПДК (предельно допустимые концентрации) в воде, составляющие для хозяйственно-питьевых водоемов 0,1, а для рыбохозяйственных водоемов - 0,05 мг CN- нa 1 л. Это определяет недопустимость проникновения цианидов в поверхностные и грунтовые воды и необходимость их глубокого обеззараживания перед сбросом в хвостохранилища.

Вместе с тем отработанные и выводимые из технологического процесса цианистые растворы относительно легко поддаются разложению различными химическими окислителями (хлор, озон, пероксид водорода и др.) с образованием в конечном итоге азотсодержащих соединений и углекислоты, которые не только не представляют опасности для окружающей природы, но и наоборот, способствуют развитию флоры и фауны.

Данное обстоятельство, в сочетании с относительно низкой концентрацией цианидов в рабочих растворах (десятые и сотые доли грамма на литр), неагрессивностью цианистых растворов по отношению к различным конструкционным материалам и реальной возможностью их химической очистки до требуемых норм ПДК делает использование цианистых растворителей в металлургии золота и серебра технически более удобным по сравнению, например, с кислотами, концентрированными щелочами или солевыми растворами. Такого мнения в настоящее время придерживается большинство экспертов, изучающих проблему применения цианидов в гидрометаллургических целях в контексте с проблемой охраны окружающей среды от воздействия токсичных отходов промышленного производства.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: