Добыча золота из различных концентратов

 

Общая схема извлечения металлов из руды имеет вид (рис.2.1):

 

Руда Рисунок 2.1

Дробление, измельчение

 

Механическое  обогащение

 

Концентрат                                  Хвосты

 

Металлургическая  обработка           В отвал

 

                Хвосты                                        Черновой металл

 

                В отвал                                   Рафинирование (аффинаж)

 

                                   Конечная товарная

                                   продукция                                          Примеси

 

                                   В продажу                                          В оборот

 

Типовой процесс переработки  руды чётко подразделяется на 3 технологических передела [1]:

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

Б) 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.

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

Опыт мировой золотодобывающей промышленности свидетельствует о  том, что плавка указанным материалов экономически оправдывается лишь в  том случае, когда эти материалы  содержат (причём в значительных количествах) медь, свинец, сурьму и другие металлы, способные выполнять при плавке роль «внутреннего» коллектора благородных  металлов, и кроме того, сами представляют определённую промышленную ценность. Отражением этой тенденции является существующая практика металлургической переработки медных и других концентратов, золото в которых присутствует в виде попутного ценного компонента и извлекается из концентратов в самостоятельную товарную продукцию на стадии рафинирования получаемых цветных металлов.

В принципе метод плавки может быть применён 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 на черновое золото или золото-серебряный сплав. В случае расположения золотоизвлекательного  предприятия вблизи действующих  пирометаллургических заводов достаточно эффективным представляется также  использование золотых руд (концентратов) в качестве железосодержащих флюсов в медном производстве при условии, что эти руды (концентраты) по своему составу удовлетворяют техническим условиям на флюсы [1].

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

 

   2Au + 4NaCN + 1/2O₂ + 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 г/т золота и ниже.

В настоящее время цианирование применяется при переработке 85 % золотых руд в мире [9].

К достоинствам цианистого процесса выщелачивания золота следует  отнести его экологичность.

Анализ современного состояния  техники и технологии цианирования золотых руд (концентратов), которым  охвачена деятельность большинства действующих предприятий, показал, что мировая золотодобывающая промышленность располагает большим количеством вариантов технологических схем и применением цианистого процесса (рис 2.2), которые в совокупности обеспечивают законченный цикл обработки руды на месте даже для технологически упорных руд, при достаточно высоком сквозном извлечении золота [1].

Классическая технология цианирования золотосодержащих руд (полный иловый процесс) включает в себя следующие  технологические операции [1]:

1. Измельчение руды до крупности, обеспечивающей необходимую полноту вскрытия золота;
2. Перемешивание измельчённой руды со щелочными цианистыми растворами в аппаратах-агитаторах механического, пневмомеханического и пневматического типа;
3. Отделение золотосодержащих растворов от твёрдой части пульпы (сбрасываемой в отвал) методами сгущения и фильтрации;
4. Осаждение золота из растворов цементацией на цинковой пыли;
5. Обработка золотосодержащих осадков (выщелачивание кислотами, обжиг, плавка) с получением чернового металлического золота, направляемого на рафинировочные заводы;
6. Химическая очистка сточных вод и хвостов гидрометаллургического процесса от токсичных цианистых соединений.

Необходимо ещё раз  подчеркнуть, что все перечисленные  выше операции сами по себе не обеспечивают получения товарной золотосодержащей продукции и выполняют, как правило, вспомогательную роль в схемах обработки  руд, дополняя и интенсифицируя цианистую  технологию извлечения металлов.

Заметное депрессирующее действие на золото при цианировании оказывают минералы и химические соединения меди, на растворение которых  расходуется от 2,3 до 3,4 кг NaCN на 1 кг меди, присутствующей в исходной руде (табл.1.1). При этом, большинство медьсодержащих минералов не проявляет при цианировании восстановительных свойств. Вместе с тем, установлено, что увеличение концентрации Cu в растворах может вызвать образование на поверхности золотых частиц вторичных химических плёнок, тормозящих процесс последующего растворения золота. Предполагают, что состав этих плёнок представлен комплексными соединениями типа AuCu(CN)₂ и простым цианидом меди CuCN.

Руда

Измельчение

NaCN

Выведение свободного золота (гравитация)

             NaCN

Выщелачивание

 

                                                         Пульпа                         Сорбент

                                                                              (смола, актив. уголь)

Вариант «А»          Вариант «Б»       Вариант  «В»                       Вариант «Г»

Фильтрация             Противоточная           Сорбция               Сорбционное

(в 1 или 2 стадии)   отмывка                                                   выщелачивание

в сгустителях

(4-6 стадий

Кек   Au-фильтрат декантации) Пульпа

 

 

Au-раствор        Пульпа Отделение сорбента

 

 

Осветление                                    Насыщенный Пульпа

сорбент

                                   (смола, актив. уголь)

 Осаждение

     золота Реагенты

 

      Обеззолоченный     Au-осадок                      Регенерация

           раствор

 

     В оборот              Спецобработка             Au-раствор    Сорбент

 

Лигатурное               Электролиз     В цикл сорбции

золото

 

Реагенты         Катодное            Раствор

    золото

В оборот

 

 

              Обезвреживание 

 

              В хвостохранилище

Таблица 1.1 - Реакции растворения минералов меди в водных растворах цианида натрия

 

Минерал	Химическая формула	Реакция растворения в  цианистых растворах	Количество весовых частей NaCN, необходимых для растворения 1 весовой части меди, входящей в состав минерала
Самородная медь Куприт   Мелаконит   Халькантит   Малахит   Азурит   Халькозин	Cu   Cu2O   CuO   CuSO4∙5H2O   CuCO3∙ Cu(OH)2   2CuCO3∙ Cu(OH)2   Cu2S	2Cu+6NaCN+1/2O2+H2O= 2Na2Cu(CN)3+NaOH Cu2O+6NaCN+H2O= 2Na2Cu(CN)3+NaOH 2CuO+8NaCN+2H2O= 2Na2Cu(CN)3+(CN)2+4NaOH 2CuSO4+8NaCN= 2Na2Cu(CN)3+2Na2SO4+(CN)22CuCO3+8NaCN= 2Na2Cu(CN)3+2Na2CO3+(CN)2 2Cu(OH)2+8NaCN= 2Na2Cu(CN)3+4NaOH+(CN)2 2Cu2S+14NaCN+2H2O+O2= 2Na3Cu(CNS)(CN)3+ +2Na2Cu(CN)3+4NaOH	2,3   2,3   3,4   3,4   3,4   3,4   2,7

 

2. Извлечение золота из руд, содержащих цианисиды и другие химически активные примеси.

 

Технологический тип «В» - это руды, цианирование которых  сопровождается химической депрессией золота минеральными компонентами –  примесями, проявляющими восстановительные  или «цианистые» свойства.

Результаты многочисленных исследований (в том числе выполненных  в институте «Иргиредмет») и существующая практика переработки рудного сырья  позволила выделить 4 принципиальных варианта извлечения золота из руд  технологического типа «В»:

1. Непосредственное цианирование руды (концентрата) с соблюдением специальных условий, при которых химическая депрессия золота минеральными компонентами проявляется в минимальной степени.
2. Цианирование руды (концентрата) после предварительный химической или термохимической подготовки рудного материала, имеющей целью перевод химических депрессоров в менее активную, а золота в более легко цианируемую форму.

3. Выведение химически активных примесей до цианирования методами механического или химического обогащения с последующей переработкой получаемых продуктов в отдельном технологическом цикле.
4. Гидрометаллургическая переработка руды (концентрата) с применением нецианистых растворителей золота.

 

Выбор наиболее рационального  варианта зависит от ряда факторов, в том числе: абсолютного содержания и химической активности минералов-примесей, характера ассоциации этих минералов с золотом, минеральной формы самого благородного металла в исходном сырье и т.д. Существенное значение при этом имеет  абсолютная и относительная ценность химического депрессора золота, обуславливающая целесообразность попутного извлечения в соответствующий товарный продукт. При низких концентрациях химических депрессоров в исходных рудах и концентратах чаще всего рекомендуются к использованию варианты 1, 2 и 4; в случае значительной ценности указанных компонентов (в данном случае меди) более предпочтителен вариант 3; при наличии «внутренних» химических депрессоров – варианты 2 и 4 и т.д. [10]

Современная золотодобывающая промышленность располагает рядом  методов и технологических приёмов, позволяющих осуществлять непосредственное цианирование золотосодержащих руд (концентратов) при наличии в них химически  активных минералов меди и других металлов. Возможности такого рода технологии определяются и величиной  депрессирующего влияния указанных  компонентов на процесс цианирования. Последняя в свою очередь характеризуется двумя признаками: «цианисидностью» и восстановительной способностью рудного материала, поступающего на гидрометаллургическую переработку.