II. Плавка золотой головки

1. Плавка на всркблей (Аи- РЬ сплав);

2. Плавка на Си - сплав;

3. Бесколлекторная плавка.

   1. Использует способность РЬ растворять в себе Аи. Для ведения плавки Аи- головка смешивается с РЬО, который является основным поставщиком РЬ.

Для восстановления РЬ вводится восстановитель (коксик, крахмал,костная мука).

2РЬО + С ->2РЬ + С0₂ Для ошлакования основных примесей вводятся флюсы(сода, бура, стекло). Установлено, что целесообразнее всего вести плавку на Na - железистый шлак следующего состава :

24.5 % Fe (FeO); 23 -33% Na.O; 10% CaO.

Такой шлак имеет температуру плавления 950-1000°С и позволяет

вести плавку при t°=1200"C.

2. Вместо РЬ в качестве коллектора используется Си в виде СиО.

Недостаток: трудность переработки Аи- Си сплава. Его отправляют на

медерафинировочньш завод;

3. Ведется непосредственная плавка Аи- головки с флюсами. Применяется метод для богатых по Аи Аи- головок.

III. Гидрометаллургичесие методы

1 .Цианирование под давлением (ЮАР);

2.Жидкофазное хлорирование.

1. Применение повышенного давления 0₂ позволяет ускорить процесс растворения крупного золота. Из раствора Аи может быть выведено цементацией Zn, электролизом. У нас, в России, разрабатывается метод цианирования при атмосферном давлении в спец.аппаратах-конусах. Это позволяет избегать залегание зернистого материала и достаточно эффективно провести процесс цианирования. Выделение Аи может быть осуществлено цементацией, сорбцией.

2. Метод заключается в пропускании газообразного С1 , через раствор, содержащий золотую головку и НС1 и NaCl:

Au+3/2Cl₂+HCI >Щ Аи³⁺С1₄].

Пустая порода SiC>2, AI2O3, СаО - не растворяются. Сульфиды металлов переходят в раствор. Чтобы этого избежать и снизить расход С1, проводят предварительно окислительный обжиг, переводя сульфиды в нерастворимые оксиды. Под действием S0₂, Na₂SC>3 и др. восстановителей Аи- восстанавливается. Данный метод обеспечивает Ед_и^>95-98% и обладает высокой селективностью.

H[AuCl₄]+Na₂SCh > Au+NaCl+H₂S0₄ >99%

Вывод: Если в руде имеется крупное Аи, то оно должно быть выделено из руды в цикле измельчения путем установки отсадочных машин. Полученный гравиконцентрат доводят до Аи- головки, которая может быть переработана различными методами.

Цианирование золотосодержащих руд

Сущность цианирования заключается в выщелачивании Аи из руд слабым цианистыми растворами в присутствии СЬ воздуха. Аи при этом переходит в раствор в виде цианистого комплекса: Na[Au(CN)₂] u Na[Ag(CN)₂], В дальнейшем из раствора они могут быть выделены цементацией Zn или сорбцией на ионообменных смолах или активированных углях. Метод цианирования применим для извлечения мелкого золота. К настоящему времени это единственный горно - металлургический ме­тод извлечения из руды. Химизм процесса

Растворение может быть описано различными химическими реакциями:

Эльснер: Аи и Ag

4Ме + 8NaCN + 0₂+ 2Н₂0 = 4Na[Me(CN)₂] + 4NaOH (1) Бодлендер :

2Me+4NaCN+0₂+2H₂0 = 2Na[Me(CH)₂]+ H₂0₂+2Na0H (2)

2Me+4NaCN+H₂0₂ = 2Na[Me(CN)₂J + 2NaON (3)

(l) = (2) + (3) Au - лучше растворяется в реакции (2). Ag - лучше растворяется в реакции (1).

2 А и +4Na CN+0₂+2H₂0 = 2Na[Au(CN)₂J+H₂0₂+H₂0+2Na0H; 4Ag +8NaCN+0₂+2H₂0 =4Na[Ag(CN)₂J+4NaOH;

AuTe₂+2NaCN+0₂+3Na0H >

Na[A и (CN) ₂]+2Na₂Te0₃+3/2H₂0 AgCl+2NaCN Na[Ag(CN)₂]+NaCl; A g₂Se+4Na CN+О ₂ + NaOH 2Na[Ag(CN) ₂J+Na ₂Se0₃+II₂0; Ag₂Se + NaCN + 0₂ + H₂0 >Na[Ag(CN)₂] + NaCNSe + NaOH.

Термодинамика процесса

NaCN - комплексообразователь; 0₂- окислитель.

ф Au/Au+ ⁼ +1.88;

Ф°02/0н- = 0,40 В. ф 02/0Н+Н202 =-0,15В

Е = Фок - фвос^О , тогда процесс возможен. фАи/Аи(СЮ2- - по уравнению Нернста = f(a_Au+). [Au(CN)₂]": Kh=1.1*10"⁴¹

^au+u , 9AU/AU(CN>2-^ -0.54 B.

Процесс становится также возможен.

Аналогично для [Ag(CN)₂]~: К_н = 1.8* 10 ¹⁹ ; 9_Ag/A_g(CN)2- =-0.31 В. Кинетика процесса

Лимитирующую стадию процесса устанавливают экспериментально по следующим факторам :

• По интенсивности перемешивания ;

• По влиянию температуры на процесс.

По уравнению Аррениуса рассчитывают энергию активации K=K₀exp(-E/RT);

По энергии активации (до20 КДж/моль - диффузионная область;

50 КДж/моль - кинетическая);

• влияние концентрации реагирующих веществ;

• влияние крупности материала.

Цианирование является типичным гетерогенным процессом, где твердая фаза Au/Ag , жидкая фаза - цианистый раствор, газообразная фаза - 0₂.

Процесс цианирования можно представить состоящим из нескольких элементарных стадий:

1. адсорбция 0₂ воздуха раствором; 2. диффузия ионов циана и молекул 0₂к поверхности частицы;

3. химическая реакция;

4. отвод, диффузия продуктов реакции от поверхности в объем раствора.

Если медленной является (1) или (2) стадия, процесс лимитируется дифузией. Если медленной является (3) стадия, то процесс лимитируется химической кинетикой. Эксперименты, проведенные Каковским и сотрудниками показали следующее рисунок 10.

E^Aga,a = 3,8 - 14,97 КДж/моль; Е^Ди_акт = 6-15 КДж/моль.

Рис. 10.

Таким образом, процесс протекает в диффузионном режиме. Лимитирующей является диффузия либо циан - иона, либо 0₂. Для Аи характерен переход при интенсивном перемешивании из диффузионного режима в кинетический. Считают, что при интенсивном перемешивании происходит адсорбция 0₂ на поверхности Аи, что затрудняет доступ цианида. Рисунок 11.

В реальных условиях, как правило, лимитирует диффузия 0₂. Оптимальную скорость процесса можно достичь путем подбора соответствующих концентраций цианида и 0₂. Рисунок 12.

Рис. 12.

Чем больше поверхность реагирования, тем больше Е и скорость процесса.

!!! Все факторы, ускоряющие диффузию, следует рассматривать как возможные пути интенсификации процесса цианирования.

Факторы, влияющие на процесс цианирования

I. Соотношение концентраций CN" и 0₂.

Если процесс протекает в режиме внешней диффузии, то он

описывается 1" законом Фика : количество вещества, прошедшего в

результате молекулярной диффузии через плоскую поверхность пропор-

dm - -DS—dz

ционально величине поверхности, продолжительности диффузии и градиенту концентрации по нормали к этой поверхности :

Удельная скорость процесса :

dm _ dc J = = -D —

dr-S dx

Считаем, что изменение концентрации происходит линейно.

дА С _D(Cn-Co) 8 S

Разберем на примере Ag :

4Ag + 8 NaCN + 0₂ + Н₂0 = 4Na[Ag(CN)₂] + 4 NaOH

J ^Ag 2 ^^CN~ ^°²

Выразим удельную скорость растворения CN*:

.CN' „CN~

. _ (.Cn^CjV -Q?^L/V )

J 02 = ~^D0₂

JCN ~ ^DCN

^SOT

(iCn² -Co⁰')

So,

Максимальная скорость процесса, когда скорости всех реакций равны.

а) Если C_CN- » С₀2 , процесс лимитирует диффузия 0₂ . Это значит,

г^ 02 _п

что С_п = 0 , тогда :

о,

Со

о,

Jo₂ = ^+D<

б) Если С02 » CcN-, процесс лимитирует диффузия CN". Это значит,

г* 02 _А

что С_п =0 , тогда:

p CN~

i =D

^JСЛГ CN'

Отсюда:

r^CN~ D 8 ⁰ =8- ^{2 CN}~

Dor ^So₂

для Ag это отношение = 8.6; для Au это отношение = 4.3.

Вывод : На практике процесс лимитируется диффузией кислорода.

Растворимость кислорода в воде согласно закону Генри равна :

^о, ,, ¹ о, К_г

К_г - постоянная Генри;

Рог - парционное давление 0₂ над раствором.

Со2° = 8,6-9,13 мг/л Такая растворимость соответствует Ccn- = 0.01% для Au и 0.02% для

Ag-

В этих случаях процесс лимитируется только диффузией 0₂ . Для поддержания концентрации 0₂ в растворе на уровне 8- 9мг/л проводят при практической реализации процесса постоянную аэрацию раствора. Она может быть принудительная или естественная.

II. Поскольку скорость диффузионных процессов зависит от интенсивности перемешивания, все аппараты оборудованы перемешивающим устройством :

• механического типа ;

• пневматического типа ;

• пневмомеханического типа.