книги из ГПНТБ / Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом

Промывка пульпы в сгустителях методом противоточной деканта­ ции (непрерывной или периодической) требует значительных про­ изводственных площадей, кроме того, в результате применения больших объемов при промывке получаются бедные по содержанию золота растворы. В то же время метод прост, требует небольших затрат электроэнергии и легко поддается автоматизации.

Осветление растворов и осаждение золота

Цианистые растворы перед осаждением из них золота дополни­ тельно осветляют. Наиболее часто осветление проводят в рамных осветлителях, иногда в фильтрпрессах. На многих фабриках воз­ вращаются к ранее широко распространенным Песковым осветлите­ лям. Недостаток этих осветлителей •— их низкая производительность на единицу площади и сравнительно малая эффективность осветления. Сравнительно часто песковые осветлители устанавливают в комбина­ ции с рамными (фабрики Голден Валли, Грейт Вестерн и др.).

Большие затруднения при работе с осветителями возникают в результате засорения фильтротканей осадками углекислых и серно­ кислых солей, сульфидов и т . д . В настоящее время на фабриках Рэнда предпринимаются меры по уменьшению количества образую­ щихся осадков за счет сокращения продолжительности контакта рас­ творов с воздухом, ликвидации всяких промежуточных емкостей между вращающимися фильтрами и осветлителями. На строящихся предприятиях ЮАР предусматривается снижение концентрации углекислоты и карбоната кальция в растворах путем перемешивания пульпы под давлением воздуха, не содержащего С 0 2 .

Наиболее интересен опыт завода Ван Дэйк по разрушению карбо­ натных осадков ингибированной соляной кислотой.

Ингибиторами кислоты являются вещества, которые замедляют корродирующее действие ее на сталь. Раньше в качестве ингибиторов использовали такие материалы, как отруби, клей и крахмал. В настоящее время они уже давно вытеснены совре­ менными ингибиторами, в большинстве своем комплексными органическими соеди­ нениями с большой молекулярной массой. Молекулы ингибитора образуют на по­ верхности металла пленку, предохраняющую его от разъедания кислотой. Это дает возможность использовать ингибированную кислоту не только для обработки фильтроткани, но и для очистки от карбонатных осадков решеток вращающихся филь­ тров, резервуаров Меррилла, трубопроводов и других металлических частей аппа­ ратуры.

Мешки, покрытые слоем осадка, на заводе Ван Дэйк обрабатывают одноили полуторапроцентной HCl. Показателем обработки является плотность фильтроткани. Слишком сильная обработка кислотой не допускается, так как считают, что некоторое количество осадка карбоната кальция на поверхности и в порах ткани способствует улучшению показателей фильтрации [44].

Расходы на эксплуатацию 4 осветлителей в условиях Ван Дэйк в течение первых

160

При переходе на новую систему осветления снизился расход цианистого натрия (на 0,014 кг/т). При стоимости цианида 11,5 пенса за 1 фунт экономия составила 0,391 пенса на 1 m обрабатываемой руды, или 0,252 пенса на 1 m раствора. Таким образом, расходы на обслуживание тканевых осветлителей значительно уменьшаются по сравнению с применявшимися ранее способами осветления.

На многих фабриках осаждение солей из цианистых растворов предупреждают, используя различные реагенты: гексаметафосфат

очистка фильтрующей поверхности от кека под действием сжатого воздуха. На этом цикл заканчивается. Работа фильтров полностью автоматизирована.

Проволочные фильтры с фильтрующей площадью 38 м2 работают на фабрике Вестерн Эйрис. Суточная производительность одного фильтра 2400 мг раствора.

На фабрике Ист Рэнд Пропрайетри Майнз золотосодержащие рас­ творы осветляют в две стадии. В первой стадии вместо песчаных освет­ лителей используют чаны-отстойники диам. 21,3 м. Каждый чан имеет коническое днище и снабжен поплавковым декантатором. Аппарат выполняет одновременно функции сборного чана и пред-

ными: нет необходимости использовать фильтроткань, которую при­ ходится часто очищать и ввиду ее непрочности заменять новой, значительно сокращается время на отделение осадка от фильтра, сокращается потребность в рабочей силе; полнее осаждается золото, меньше расход реагентов и т . д .

Кроме фильтров Стеллар, для осветления растворов успешно испытываются фильтры Фанда [3, 17]. Фильтры оборудованы рядом круглых дисков, закрепленных один над другим на вертикальном пустотелом валу. Верхняя плоскость дисков является фильтрующей. Расстояние между дисками регулируется в зависимости от характера и количества осадка специальными кольцами. Фильтрат стекает по нижней конической части диска внутрь вала. Фильтрующей средой может быть либо фильтроткань, либо осадок кизельгура на металли­ ческой сетке. Осадок с дисков удаляют вращением вала. При враще­ нии вала под действием центробежной силы осадок с дисков удаляется за несколько секунд. Площадь фильтрации составляет около 40 ж 2 .

Золото из осветленных цианистых растворов осаждают, как пра­ вило, цементацией на металлическом цинке. Осаждение золота ослож­ няется, если в растворе присутствуют шламы, медь, сурьма, мышьяк, селен, растворимые сульфиды и ряд других соединений. При этом не только ухудшается качество осадка в связи с переходом в него ряда соединений примесей (медь, свинец, ртуть, мышьяк и т . д . ) , но и снижается извлечение золота из растворов.

На фабрике Делнайт в золотосодержащий фильтрат, поступающий на осаждение, стали подавать слабый раствор КМп04 , благодаря

уменьшилось с 5,5 до 1,95 г. Кроме того, срок службы фильтроваль­ ной ткани увеличился с 4—5 до 14—15 дней (расход перманганата

и изучения возможности применения более грубодисперсного цинка на заводе Намая испытали способ осаждения золота из цианистых растворов с применением смачивающего агента. Применение смачи­ вающего агента (3—4 г/ж3 ) позволило заводу перейти на цинк марки

полиэлектролиты для снижения расхода цинковой пыли и увеличения

1 Патент США № 303375, 1962.

162

степени осаждения благородных металлов. В качестве полиэлектро­ литов автор рекомендует применять синтетические водорастворимые полимеры (молекулярная масса 5000—10000), производные акриловой и метакриловой кислот. При применении полиэлектролитов извлече­ ние золота из растворов повысилось с 95 до 98%, серебра — с 80 до 99% (при равных расходах цинковой пыли), кроме того, значи­ тельно повысилось содержание золота и серебра в осадке.

Обычно золото-цинковые осадки отделяют от раствора фильтра­ цией. При просачивании раствора через слой осадка дополнительно осаждается оставшееся в растворах золото. Фильтрацию проводят на рамных мешочных фильтрах или в фильтрпрессах. На ряде фабрик ЮАР (Сайплаас, Ист Рэнд Пропрайетри Майнз и др.) в последние годы и в этой стадии стали применять проволочные фильтры Стеллар. Фильтрующей средой при этом служила смесь кизельгура с цинко­

Стеллар позволила снизить содержание золота в обеззолоченных рас­ творах до 0,0015 против 0,031 гіт, получаемых на стандартной уста­ новке Меррилла. Получаемые при этом золотосодержащие шламы не­ посредственно плавят без предварительного обжига и кислотной обработки.

На некоторых африканских фабриках раньше применяли электро­ литический метод осаждения золота. Этот метод имел ряд преимуществ перед осаждением золота цинком из богатых по золоту (более 50 г/ж3 ) растворов. Он позволил в широких пределах изменять условия осаж­ дения, тем самым подбирать оптимальные условия для осаждения золота из очень загрязненных примесями (медь, мышьяк и т. д.) рас­ творов. Электролитический метод, кроме того, не требует затрат реагентов, обеспечивает получение богатых по золоту продуктов, позволяет за счет анодного окисления регенерировать цианид и очищать раствор от примесей. Растворы после электролиза имеют повышенную активность по отношению к рудному золоту, так как содержат меньше примесей.

Несмотря на определенные достижения, электролитический метод извлечения золота из цианистых растворов пока не получил широкого распространения в промышленности, так как применительно к рядо­ вым растворам с относительно низким содержанием золота (3—5 гім3) стоимость его оказалась выше стоимости цементации.

Тем не менее, в последние годы появилось значительное количе­ ство патентов на усовершенствование способа электролиза золото­ содержащих цианистых растворов.

В австралийском патенте1 предлагается осаждать золото дей­ ствием постоянного тока на движущемся, проницаемом для жидко­ сти катоде. Анод расположен концентрически вокруг катода. Ра­ створ перемешивается воздухом, подаваемым снизу. Для предотвраще­

163

лена лопатка (рис. 60). Для получения плотного осадка и предотвра­ щения повторного растворения золота, катод движется с неравно­

164

электролизера (диаметр 0,40 и высота 1,2 м) заключается в сле­ дующем. Измельченная руда поступает в чан с цианистым раство­ ром. Снизу в пульпу подается воздух для перемешивания и накислороживания раствора. Верхняя часть аппарата является соб­ ственно электролизером. Катод — пористый цилиндр из нержа­ веющей стали, расположен в центре, в качестве анода используется свинцовый цилиндр, установленный по периферии чана. Для пред­ отвращения попадания частичек руды непосредственно на катод пространство, в котором находятся электроды, отделено кониче­ ским экраном от остальной части аппарата. Для предотвращения обратного растворения катодного осадка и получения прочного [сцепления осадка с катодом последний вращается вокруг верти­ кальной оси.

Описанный процесс электролитического выщелачивания золота интересен прежде всего как один из вариантов бесфильтрационной технологии цианирования. Однако недостаточный объем проведен­ ных испытаний не позволяет пока еще судить об эффективности дан­ ного процесса по сравнению, например, с вариантом сорбционного выщелачивания золота с применением активированных углей или ионообменных смол.

Обработка золото-цинковых осадков

Золотосодержащие осадки (шламы) представляют собой сложные металлические смеси, состоящие из металлов (Au, Ag, Zn, Си, Pb, Те, Se) и рудных частиц. Содержание отдельных компонентов в шламах обычно колеблется от нескольких процентов до десятков про­ центов.

С целью извлечения золота и других ценных компонентов осадки обычно подвергают пирометаллургической обработке. На ряде пред­ приятий осадки предварительно обогащают с помощью обжига или выщелачивания примесей кислотами. Получаемое в результате плавки черновое золото, как правило, отправляют на аффинажные заводы.

Плавку осадков без предварительной обработки практикуют на многих предприятиях Ю. Родезии, США, ЮАР, Мексики и в некото­ рых других странах. Для плавки используют печи различных кон­ струкций: нефтяные горны (Гетчелл), горизонтальные ретортные печи, работающие на дизельном топливе (Кэрлин), электродуговые печи (фабрики ЮАР) и т. д.

Электропечи марки Ш, установленные на фабриках Вестерн Дип Левелз, Вестерн Холдинге, Фри Стейт Гедульд, Вааль Риерс Дагофонтэйн и др., полностью механизированы. Печь нагревается стан­ дартной трехфазной дугой от трех графитовых электродов кольце­ вой формы, имеет дистанционное управление, приспособление для индивидуального поднятия и опускания каждого электрода, гидрав­ лическое регулирование наклона корпуса печи с автоматической блокировкой, предотвращающей наклон печи до полного поднятия электродов; мокрый скруббер для улавливания пыли и газа 1109, ПО].

165

В связи с этим отпадает необходимость специальной обработки шлаков. На фабрике Вестерн Дип Левелз шлаки (содержание золота 150 г/т, выход 1,50 m за одну плавку) направляют непосредственно в общий цикл измельчения — цианирования;

3)возможность производить плавку в одну стадию с непосредственным розли­ вом металла в бруски;

4)затраты по плавке на единицу массы золота в три раза ниже, чем для печей старых типов.

Замена угольных печей для плавки золота электродуговыми с погруженными электродами позволила приблизительно в два раза повысить производительность плавки и значительно снизить стои­ мость 1 г полученного золота. Считается, что замена эта выгодна даже на тех предприятиях, где срок амортизации составляет 10 лет. Применение новой системы на предприятиях ЮАР позволило со­ кратить число рабочих, упростить схему опробования плавки (до­ статочно опробовать один слиток от плавки), а также обеспечило резкое снижение содержания золота в шлаках и улучшило санитар­ ные условия труда. При использовании электропечей для плавки золота значительно снизились эксплуатационные расходы. Так, стоимость энергии и футеровки электропечей составляет 0,061 долл.

ные слитки переплавляют, отливают в бруски (пробность 525—550) и отправляют на аффинажный завод.

На фабрике Кэрлин при плавке осадков составляют шихту: 37,4% осадка, 26,8% буры, 11,5% соды, 3,8% кремнезема, 20,5% двуокиси марганца и получают слитки золота массой 37,3 кг (проб­ ность 930), направляемые непосредственно на монетный двор в СанФранциско.

На фабрике Дални осадок с осадительной установки сушат и плавят в наклонной печи, отапливаемой нефтью. Состав шихты при плавке: 100 кг осадка, 60 кг буры, 24 кг кварца, 18 кг двуокиси марганца, 12 кг селитры, 6 кг соды. Пробность получаемых слитков по золоту составляет 650—750 [17, 31].

Непосредственная плавка золотосодержащих осадков имеет ряд преимуществ: она позволяет быстрее извлекать золото, ускоряет выдачу и реализацию готовой продукции, облегчает более точный учет и контроль операций всего технологического процесса.

В то же время плавка осадков без предварительной обработки сопровождается повышенным расходом флюсов, получением низко­ пробного золота и вязких шлаков. Шлаки удерживают значительное количество золота и требуют специальной обработки. В связи с этим, на большинстве предприятий осадки предварительно подвергают химическому .обогащению.

166.

На всех предприятиях Ганы, ЮАР, Австралии, Ю. Родезии золото-цинковые осадки предварительно обжигают в окислительной атмосфере. Цинк при этом возгоняется в виде окиси, кроме того, окисляется ряд соединений, что облегчает последующую плавку.

На многих фабриках осадки перед плавкой обрабатывают 10— 15%-ной серной кислотой для растворения цинка, меди и других кислоторастворимых примесей. Например, на фабрике МорроВельхо нагруженную золотом цинковую стружку после осаждения золота в экстракторах обрабатывают кислотой, а затем плавят по шихте следующего состава (частей): 100 шлама, 60 соды кальцини­ рованной, 35 борного стекла, 50 песка, 33 селитры. Получаемый металлический сплав содержит 70—80% золота и 13—30% серебра. Сплав рафинируют хлорным методом [35, 45].

На заводе Квекве золотосодержащие осадки подвергают двойной кислотной обработке: сначала 10%-ной серной кислотой (с целью удаления цинка), а затем смесью серной кислоты и нитрата натрия (образующими при взаимодействии азотную кислоту) для удаления меди. После кислотной обработки шламы обжигают и плавят с по­ лучением, в конечном итоге, чернового металлического золота. Получаемые металлические слитки имеют пробность по золоту 800

[3].

Впоследние годы в зарубежной печати появились сведения о пер­ спективе совершенствования методов обработки золотоцинковых осадков. Наиболее заманчива перспектива получения из шламов чистого золота с высокопробным серебром в качестве побочного про­ дукта. С этой целью было предложено несколько процессов, из ко­ торых самый интересный метод Валькера [111]. Метод основан на хлоринации шламов и предполагает разделение золота и серебра, содержащихся в шламах, с получением конечного золотого слитка пробностью 995.

В1960 г. Англо-Американская исследовательская металлурги­ ческая лаборатория приступила к изучению этого процесса. Лабо­ раторные исследования позволили выдать данные для проектиро­ вания, строительства и эксплуатации большого экспериментального цеха, который был сооружен вблизи осадительного отделения циано­ вого завода Западного Холдингса компании «Голд Майнз Лимитед». Суточная производительность экспериметальной установки соста­ вила 400 кг сухих шламов. Экспериментальный завод работал с сен­ тября 1961 по февраль 1962 г. По итогам работы завода была реко­ мендована схема обработки шламов хлоринацией (рис. 61). По при­ нятой схеме на опытной установке получили слитки с содержанием золота не ниже 99,5%, удовлетворяющие требованиям международ­ ного рынка. Содержание серебра в слитках в пределах 0,02—0,04%, меди 0,35%. Слитки отправляли на медеплавильный завод, где зо­ лото переплавляли и отливали в конечные товарные слитки по 12 кг. Потери золота по данной схеме не превышали 0,04%.

Исследования по извлечению серебра при хлоринации шламов проведены не так подробно, как по золоту. Испытано несколько способов переработки хлоридного осадка серебра (после хлори*

167

нации серебряных шламов) и в качестве наиболее перспективного рекомендован метод растворения осадка в 5%-ном растворе NaCN с последующим электролизом растворов. Извлечение серебра в ка­

продуктов от цианистых солей до требуемых санитарных норм свя­ зана со значительными трудностями, которые с каждым годом все

и обезвреживания сбросных цианистых растворов и пульп в настоя­ щее время одна из наиболее острых проблем мировой золотодобы­ вающей промышленности. К решению ее за рубежом подходят с са­ мых различных позиций, исходя из конкретных условий, в которых

168

находится то или иное предприятие. Например, на фабрике Портовело все стоки сбрасывают без всякой очистки в реку Рио-Аморилло, проходящую через очень редко заселенные районы и впадающую в Тихий океан [27]. На некоторых небольших зарубежных фабри­ ках, расположенных вдали от густонаселенных пунктов, цианистые стоки обезвреживают естественным путем в прудах-отстойниках под влиянием различных физико-химических факторов. Следует, однако, подчеркнуть, что такой способ очистки промышленных вод и хвостов весьма длителен (для удаления 80% цианида из нейтраль­ ных растворов и пульп требуется более 10 суток), при этом загряз­ няется атмосфера цианидом и не исключается возможность отравле­ ния подземных вод [27].

Из химических методов очистки цианистых хвостов и сточных вод за рубежом признается наиболее эффективным хлорирование с ис­ пользованием гипохлорита кальция или натрия: Са(ОС1)2 , NaOCl. К сожалению, в литературе отсутствуют сведения, освещающие практику осуществления данной технологии и степень распростра­ ненности ее на зарубежных золотоизвлекательных фабриках.

Значительное внимание в последние годы уделяется изучению возможности обезвреживания цианидов газообразным хлором. Лабо­ раторные опыты по двухступенчатой очистке сточных вод (17—

щих CN" и Cr, показали возможность полного обезвреживания сточ­ ных вод с отделением цианистого осадка седиментацией или механи­ ческой фильтрацией [112].

Обезвредить сточные воды можно перманганатом с небольшой добавкой сульфата меди в качестве катализатора. Исследования по­ казали, что скорость реакции в щелочной среде не зависит от pH и достаточно велика, чтобы обеспечить обезвреживание в спускае­ мом потоке. Однако стоимость обезвреживания с помощью перманганата в два раза больше стоимости обезвреживания NaOCl или Ca (ОС1)2 .

Одной из кардинальных мер, облегчающих решение проблемы нейтрализации цианистых стоков, является снижение до минимума концентрации и общего количества цианидов в отвальных фабрич­ ных хвостах.

Этого, в частности, можно достигнуть многократным использова­ нием рабочих растворов в обороте, чему в немалой степени способ­ ствует осуществление на многих зарубежных предприятиях про­ цесса измельчения руды в цианистой среде. Такую технологию, на­ пример, практикуют фабрики Керр-Эддисон, Лейк Шор, Тайольтита, Питчуей, Ла Луц Майнз и многие другие. На фабриках Сулливан, Делнайт измельчают в цианиде золотосодержащие флотоконцентраты; на Кохеноур Виллане, Джайент Иеллоунайф, Ашанти Голдфилдз Корпорейшн — огарки окислительного обжига золотомышьяковых концентратов и т. д. На перечисленных объектах в цикл измельчения, как правило, направляют обеззолоченные цианистые

169