Арсенатизирующий обжиг золота и серебра

В отличие от окислительного и окислительно-хлорирующего обжига золотосодержащих концентратов, арсенатизирующий обжиг предполагает сохранение основной массы мышьяка и серы в огарке, что рассматривается как существенное преимущество процесса, поскольку при этом исключается насыщение обжиговых газов токсичными компонентами.

Сущность метода заключается в том, что в обжигаемый концентрат вводятся щелочные агенты (сода, известь), которые переводят мышьяк при обжиге в форму нелетучих арсенатов, а серу - в соответствующие сульфаты.

"Содовый" вариант процесса рассмотрен в работах. Термодинамическими расчетами определена возможность протекания реакций между пиритом, арсенопиритом, содой и кислородом в интервале температур 300-800 °C. Установлены наиболее вероятные реакции взаимодействия указанных веществ с образованием сульфатов и арсенатов натрия, магнитного оксида железа (Fe3O4) и СО2. На основе теоретических исследований разработан способ переработки золото-мышьяковых концентратов, включающий: окислительный обжиг с содой, водное выщелачивание и цианирование остатка, обеспечивающий извлечение золота из концентратов на уровне 88-90 %. Установлено, что в процессе содового обжига происходит пассивирование золота продуктами химического взаимодействия Na2CO3 с минеральными компонентами, в связи с чем огарок перед цианированием рекомендуется подвергать дополнительной обработке сернистым газом в пульпе при Т:Ж=1:10 и 1 %-ной серной кислотой. Извлечение Au по такой схеме составляет 96,5-98 %.

Недостатком рассмотренного выше варианта является образование в гидрометаллургическом цикле значительного количества загрязненных мышьяком и серой промывных растворов, требующих дополнительной химической очистки (например, методом известкования), а также высокий расход дорогостоящего Na2CO3.

В этом плане более привлекательным представляется "известковый" вариант арсенатизирующего обжига, основой которого являются реакции:



По данному варианту пиритные и арсенопиритные концентраты смешивают с CaO (или Ca(OH)2) и нагревают до 550-650 °С. В процессе обжига более 99 % мышьяка и 98 % серы концентрата связываются в прочные и нерастворимые в воде арсенаты и сульфаты кальция, не переходя при этом в газовую фазу. Процесс протекает достаточно быстро в автогенном режиме. При циаировании огарка обеспечивается высокое извлечение золота. Обжиг рекомендуется производить в трубчатой печи. Разрабатывается обжиг в циклоне и в печи КС.

Дополнительными исследованиями химизма и механизма данного технологического процесса на основании микроскопического изучения образцов пирита и арсенопирита, подвергнутых обжигу в присутствии CaO, установлен факт образования в качестве промежуточных продуктов обжига сульфита CaSO3 и сульфида кальция CaS.

При повышении температуры до 630 °С CaSO3 трансформируется в CaSО4. Сульфид кальция может сохраняться и при более высокой температуре в случае дефицита CaO в обжигаемой шихте или недостаточной продолжительности обжига В работе отмечается, что окисление пирита до Fc2O3, как и в процессе обычного окислительного обжига, протекает через сталию пирротина. Увеличение продолжительности обжига оказывает в целом положительное влияние на степень удержания серы в огарке и извлечение золота и серебра при выщелачивании, которые по данным проведенных экспериментов составили соответственно 97, 93 и 83 %.

Возможности применения окислительного обжига с известью (LAR) к золоторудному сырью рассмотрены также в статье. Объектом исследований явилась шламовая фракция флотационного концентрата, содержащая дисперсное золото в сульфидах и сорбционноактивное углистое вещество. Из-за чрезвычайно высокой технологической упорности данный продукт отнесен к категории отходов и складируется в спецхранилище. Попытки переработать его методом автоклавного окисления в кислой среде с последующим цианированием не дали положительных результатов: извлечение золота составило менее 83 %. Установлено, что обжиг концентрата с известью при температуре 700 °С позволяет связать в труднорастворимые соединения более 93 % серы и 83 % мышьяка. Цианированием огарка извлечено 90-93 % золота, при этом заметного растворения мышьяка не отмечается. Кроме того, предварительная обработка LAR устранила необходимость добавления извести в цикл цианирования (с целью поддержания необходимого значения pH).

В работе представлены результаты исследований по извлечению золота из углистых сульфитных концентратов одного из месторождений Ганы. Концентрат содержал (%): С - 9,37: S - 3,53: As - 1,29: Au - 32,6 г/т. При сорбционном цианировании концентрата с активированным углем или анионообменной смолой (амберлит) извлечение золота составило 54 %. Автоклавное кислотное выщелачивание обеспечило окисление 95 % серы и 12-13 % углерода, но извлечение золота не превысило 63 %. Проведенные эксперименты по обжигу концентрата с Са(ОН)3 (молярное отношение CaO:S=1.5: температура 700 °С) показали возможность получения обезуглероженных огарков (степень окисления углерода 97 %), сера в которых оказалась на 90 % связанной в сульфат кальция. В процессе цианирования такого огарка достигнуто извлечение золота более 90 %. Установлено, что образующийся при обжиге ангидрит химически стабилен и не разрушается при цианировании. Добавка CaO в пианистом цикле не нужна, так как избыток ее в огарке обеспечивает pH на уровне 10,5.

В порядке усовершенствования LAR - процесса предложен способ, по которому СаО-содержащее вещество смешивают с водой и полученную суспензию Ca(OH)2 вводят в обжиговую печь, нагруженную сульфидной рудой или концентратом. Данный технологический прием позволяет одновременно решить 2 задачи: связывание SO2 в CaSO4 и поглощение избыточного тепла, выделяющегося в результате экзотерических реакций окисления.

В работе дано описание варианта арсенатизированного обжига упорных золотых руд, содержащих мышьяк, cеру и свободный углерод. Руду обжигают в реакторе КС с добавкой соединений железа в количестве, достаточном для связывания мышьяка в нелетучие арсенаты железа (более 3,5 молей Fe на 1 моль As). Обжиг ведут в атмосфере, обогащенной кислородом (25-65 06% О2), при температуре 475-600 °С. Охлажденный огарок подвергают цианированию по методу "CIL". Для улучшения теплового баланса обжига охлаждение огарка производят продувкой воздуха через реактор КС.