Рациональная схема и режимы гидрометаллургической переработки золотых и серебряных руд методом тиокарбамидного выщелачивания

В результате комплекса выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана принципиальная гидрометаллургическая схема переработки золотых и серебряных руд (концентратов) методом тиокарбамидного выщелачивания, состоящая из следующих основных технологических операций (рис. 14.7):

1. Собственно выщелачивание золота и серебра (в агитационном или перколяционном режимах), осуществляемое, в основном, отгенерированными и очищенными от примесей тиокарбамидными растворами.

2. Отделение золото- и серебросодержащиx растворов от твердой части пульпы методами сгущения и фильтрации.

3. Осаждение золота и серебра из растворов с получением соответствующих товарных продуктов, принимаемых аффинажными заводами.

4. Дополнительная обработка обезметалленных тиокарбамидных растворов с целью регенерации CS(NH2)2 и очистки растворов от примесей.

Выщелачивание золота должно осуществляться при нормальной температуре (20-25 °С) в кислой среде (рН=2-4), в присутствии окислителя (Fe2(SО4)3, 3 г/л). Koнцентрация тиокарбамида в растворах не должна превышать 3-4 г/л. Как показали специальные исследования и технологические расчеты, с экономической точки зрения целесообразно использовать растворы с концентрацией Thio 1 г/л, которая обеспечивает достаточно высокую скорость растворения золота при минимальном расходе растворителя.

Поскольку присутствие кислорода в пульпе тиокарбамидного выщелачивания не является обязательным, данный процесс может осуществляться в закрытых аппаратах с механическим или пульсационным перемешиванием.

Выщелачивание серебра целесообразно проводить растворами Thio повышенной концентрации (5-6 г/л) без применения солен железа. В качестве окислителя рекомендуется использовать формамидиндисульфид в количестве, соответствующем соотношению Thio:Dithio=4:l. При наличии в рудах сульфидных форм серебра представляется эффективным выщелачивание при повышенных температурах (30-40 °С) концентрированными растворами тиокарбамида (60-80 г/л) без применения окислителей.

В зависимости от исходного содержания золота и серебра, а также принятого способа выделения металлов из растворов, выщелачивание может осуществляться в одну или несколько стадий (в последнем случае - с промежуточным обезвоживанием пульпы методами сгущения и фильтрации).

Установлено, что сгущение кислых тиокарбамидных пульп протекает с более низкой скоростью по сравнению с цианистыми, однако в присутствии коагулянтов (например, полиакриламида) эта разница в значительной степени нивелируется. Фильтруемость тиокарбамидных и цианистых пульп характеризуется примерно одинаковыми показателями, как с точки зрения скорости процесса обезвоживания, так и с точки зрения качества (чистоты) получаемого фильтрата.

Извлечение золота и серебра из кислых тиокарбамидных растворов с относительно невысокой концентрацией благородных металлов (Au до 50, Ag до 200 мг/л) может быть осуществлено методом сорбции на активированных углях (СКТ, ОУ, КАД и др.).

О возможностях данного технологического приема можно судить по результатам сорбции золота порошкообразным активированным углем марки CKT из растворов от выщелачивания флотоконцентрата Артемовской ЗИФ, содержащих, кроме золота, некоторое количество меди (до 0,2 г/л), железа (до 1,2 г/л) и других компонентов-примесей. В зависимости от исходной концентрации золота в растворах (1-20 мг/л), рабочая емкость угля по золоту составила 2-12 %, при содержании примесей (%): железа 0,12; меди до 2,7; кальция, магния, алюминия, цинка, никеля - в пределах от 0,01-0,1. После озоления уголь содержал Au 40-50; Fe 5-10; Cu 10-15; SiO; 5-8 %, представляя, таким образом, достаточно концентрированный по золоту продукт, пригодный для отправки на аффинажные заводы.

В работе представлены результаты исследований по изучению механизма адсорбции золота из кислых тиокарбамидных растворов активированным углем. Установлено, что сорбция подчиняется уравнениям Фрейндлиха и Лэнгмюра и является эндотермическим процессом. Энергия активации, составляющая 3,5 ккал/моль, свидетельствует о том, что лимитирующей стадией в кинетике адсорбции является диффузия в пористой структуре активированного угля.

Предложен сорбционно-флотационный вариант извлечения золота из нефильтрованных тиокарбамидных пульп активированным углем. По данному варианту пульпа обрабатывается порошкообразным углем (50-60 % частиц с диаметром менее 40 мкм), после чего подвергается флотации. В качестве флотационного реагента используется олеат натрия. Продолжительность 5 мим. За этот период из пульпы (pH= 1,5), содержащей 20 мг/л золота, 400 мг/л тиокарбамида, 0,5 г/л угольного порошка, при расходе олеата натрия 100-120 мг/л, достигается извлечение золота в концентрат на уровне 90 %. Увеличение расхода олеата до 200 мг/л повышает извлечение золота до 95 %.

Как показывает опыт работы Куранахской, Карамкенской, им. Матросова и других золотоизвлекательных фабрик, для выделения золота (и серебра) из тиокарбамидных растворов с высокой концентрацией благородных металлов (более 500 мг/л) может быть эффективно применен метод электролитического осаждения в аппаратах-электролизерах с разделенным ионитовыми мембранами катодным и анодным пространством. Данный метод был испытан на растворах, полученных в результате тиокарбамидного выщелачивания серебряных концентратов, (месторождение Дукат) и содержащих (г/л): Ag 1,8; Au 0,003; Cu 0,5; Zn 0,6; Fe 4,5; SO4 5 и Thio 40. Извлечение серебра в процессе электролиза составило 96-99 %, золота 75-85 %. Полученные катодные осадки содержали 75-85 % Ag; 0,3 % Au и 5-10 % Cu. При этом установлена возможность одновременной "электрохимической" регенерации тиокарбамида (степень регенерации около 80 %), расходуемого в процессе выщелачивания, и многократного использования обезметалленных растворов во внутрифабричном обороте.

Для растворов с промежуточным содержанием золота и серебра достаточно перспективным, как показали проведенные исследования, представляется использование метода цементации Au и Ag электроотрицательными металлами (цинк, алюминий, свинец, железо).

По информации, представленной в работе, более предпочтителен в этом плане металлический свинец, позволяющий за 10 мин извлекать в цементный осадок 99,5 % Au и 99,9 % Ag. Однако относительно высокий расход цементатора (7 частей на 1 часть суммы Au и Ag) и связанное с этим низкое содержание благородных металлов в осадке (менее 12 %) требуют тщательной оценки эффективности процесса цементации, применительно к конкретному сырью.

В качестве возможных вариантов извлечения золота и cеребpa из тиокарбамидных растворов могут быть также применены: ионная флотация, экстракция с TOA, гидратное (NaOH) осаждение с последующей переработкой получаемых золотосодержащих осадков методом цианирования, восстановление газообразным водородом и другие способы.

Достаточно интересные результаты были получены в Иргиредмете при исследовании совмещенного процесса; выщелачивание + электролиз (с выделением металлов непосредственно из тиокарбамидной пульпы на катод специальной конструкции), испытанного применительно к богатым по содержанию серебра (10-12 кг/т) концентратам Дукатского ГОКа.

Выщелачивание осуществляли сернокислыми растворами тиокарбамнда (pH=1; Thio 40 г/л; температура 40-50 °С; Ж:Т=3:1). Электроосаждение серебра из пульпы производилось при оптимальной плотности тока 2-10 А/м2. Отмечено. что в указанных условиях процесс растворения серебра существенно ускоряется; в одну стадию (11 ч) получен такой же эффект по обезметалливанию концентрата, какой при обычном выщелачивании достигается лишь в результате 4-х стадиальной обработки концентрата (28 ч) с полным обновлением растворов и промывкой кеков перед каждой стадией. Данное явление является следствием резкого смещения равновесия реакции растворения сульфида серебра в Thio в связи с выведением Ag из жидкой фазы пульпы в момент выщелачивания, в результате чего концентрация его в растворах постоянно находится на уровне 1-2 % от равновесной.

Важным элементом любого гидрометаллургического процесса является возможность регенерации растворителя и повторного использования растворов в технологическом цикле. Экспериментально установлено (Иргиредмет), что тиокарбамид, израсходованный при выщелачивании на взаимодействие с серебром и другими металлами, а также окисленный до Dithio, может быть относительно легко отрегенерирован путем восстановления металлическим железом (после осаждения Au и Ag сорбентами) или же электрохимическим способом (одновременно с выделением металлов из растворов). Общая степень регенерации тио-карбамида в зависимости от состава растворов и принятого способа осаждения колеблется в пределах от 80 до 95. Показана возможность повторного, причем многократного использования отрегенерированных тиокарбамидных растворов в цикле выщелачивания. С целью предупреждения накопления в растворах балластных примесей (железо, медь, цинк и др.) предложен способ очистки оборотных растворов от указанных примесей методом известкования при расходе CaO, обеспечивающем конечное значение рН=8,5. При этом присутствие в растворах солей трехвалентного железа способствует количественному выделению из растворов сурьмы и мышьяка, вследствие соосаждения их с образующимся в этих условиях гидроксидом железа. Как показали наблюдения, свободный тиокарбамид в процессе известковой очистки разлагается в незначительной степени (за 12 сут на 20 %) и растворяющая способность его сохраняется на достаточно высоком уровне, что позволяет эффективно использовать очищенные растворы (после дополнительного подкисления) в цикле выщелачивания.

Совокупность предложенных технологических решений, к которым относятся: собственно процесс тиокарбамидного выщелачивания, осаждение золота и серебра из растворов (с получением высококачественных товарных продуктов), регенерация растворителя, полный внутрифабричный оборот растворов, "обессоливание" растворов известью, дополненное в необходимых случаях (например, при поступлении на выщелачивание влажных продуктов) упариванием части растворов, обеспечивает в конечном итоге возможность реализации на основе тиокарбамидной технологии бессточного гидрометаллургического процесса извлечения золота и серебра из рудного сырья. Это является одним из наиболее характерных признаков рассматриваемой технологии, отличающим ее от других гидрометаллургических вариантов, в том числе и цианирования, при которых создание такого рода бессточных технологических схем представляется значительно более сложным и трудно осуществимым.

В отличие от цианирования, извлечение золота и серебра тиокарбамидными растворами предполагает использование кислотостойкого оборудования на всех стадиях технологического процесса: выщелачивание, обезвоживание пульпы, осаждение металлов. В связи с этим в Иргиредмете были проведены специальные исследования по определению коррозийной устойчивости различных материалов в кислых тиокарбамидных средах. При этом установлено, что агрессивным началом в данном случае является серная кислота. Поэтому для защиты оборудования от коррозии могут быть использованы материалы, обладающие необходимой устойчивостью в сернокислых растворах слабой концентрации, например, титан, высокоточные чугуны, дерево, кислотоупорный кирпич, пластмассы, резина и др.