СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ УПОРНЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ Российский патент 1998 года по МПК C22B11/00 C22B3/06 

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам извлечения благородных металлов, а именно к способу окислительного вскрытия золотосодержащих руд и может быть использовано в золотодобывающей промышленности для переработки руд и концентратов.

Цветная металлургия, в том числе извлечение благородных металлов, является одним из наиболее больших по объему и химически опасных источников загрязнения атмосферы, водоемов и поверхности земли. Для решения глобальной проблемы современности - охраны окружающей среды - крайне важными являются исследования, направленные на разработку малоотходных, ресурсосберегающих и безвредных технологий.

По многостадийной технологической схеме существующих золотоизвлекательных фабрик, применяющих окислительный обжиг руд и концентратов, практически на всех стадиях приходится иметь дело с экологически опасными растворами, содержащими цианид-ионы, соединения мышьяка, цинка, свинца и др. Во время технологических операций в атмосферу попадают диоксид серы, цианистный водород, триоксид мышьяка, хлор и др. Остающиеся после извлечения металлов отвалы (хвосты) также выделяют в атмосферу вредные газы. Крайне вредными являются также жидкие отходы производства [1].

Для совершенствования технологии золотоизвлекающего производства в последние годы предлагается использование гидрометаллургических процессов, в частности так называемого "автоклавного выщелачивания" золота и серебра водными растворами кислот. Патентная литература по этому вопросу подробно рассмотрена в обзоре [2] и книге [3], в которых сделан вывод, что применительно к извлечению золота из упорных сульфидных руд с тонковкрапленным золотом (арсенопиритные концентраты) автоклавное выщелачивание обеспечивает большую экологическую безопасность и более высокий выход золота по сравнению с общепринятым окислительным обжигом.

Примером технологии автоклавного выщелачивания является так называемый "Арсенопроцесс", в котором автоклавное окислительное выщелачивание осуществлялось при температуре 80-100^oC, давлении 400-800 мПа, концентрации азотной кислоты 0,2 - 23,0 моль/л. Золото остается в кеке (твердом остатке), который составляет 10-20% от загрузки руды. После цианирования известными методами твердых автоклавных остатков степень извлечения золота достигает 95% [4].

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения золота и серебра из упорных руд и концентратов, содержащих арсенопирит или пирит, сущность которого состоит в следующем [5]: руду или флотационный концентрат загружают в реактор (автоклав), туда же заливают водный раствор, содержащий серную и азотную кислоты. Азотная кислота является катализатором процесса - в результате окислительно-восстановительной реакции между арсенопиритом или пиритом и азотной кислотой образуется оксид азота NO (валентность азота = 2), который удаляется из жидкой фазы в газовую фазу этого же реактора, где окисляется непрерывно подаваемым в реактор кислородом до окислов азота с валентностью больше 3, которые абсорбируются затем в жидкой фазе и снова участвуют в окислительно-восстановительной реакции. Суммарное количество израсходованного кислорода соответствует его количеству, необходимому по стехиометрии реакции для полного растворения мышьяка, железа и серы, содержащихся в исходной руде (или концентрате). Процесс проводят при следующих условиях: температура 60-180^oC, давление кислорода 3,6 - 7,03 атм, размер частиц измельченного сырья не должен превышать 0,04 - 0,07 мм, концентрация соединений азота 0,25 - 4,0 моль/л, время реакции 2-60 мин, соотношение жидкости и твердого тела в пульте составляет Ж : Т = 8 : 1. Процесс ведут до перевода в раствор не менее 90% мышьяка и железа и не менее 60% серы. После окончания процесса пульпу направляют на сепарацию, где отделяется твердый остаток (кек), в котором остается все золото, и жидкая фракция - раствор, циркулирующий в системе. Твердый остаток направляют затем на цианирование - для извлечения золота [5].

Недостатками известного способа [5] является следующее.

1) Возможность реализации известного процесса [5] в сильной степени зависит от выполнения высоких требований к уровню измельчения исходного сырья - все исследования, описанные в патенте [5], проводились с материалом, подвергнутым тонкому и сверхтонкому измельчению до размера класса минут 0,04-0,07 мм, что требует очень больших энергозатрат.

2) Процесс по известному способу [5] осуществляют в реакторе с разделенными жидкой и газовой фазами, причем окисление руды (или концентрата) протекает в жидкой фазе, которая составляет всего 1/4 общего объема реактора, а в газовой фазе происходит окисление кислородом под давлением оксида азота, который затем в виде высших оксидов азота должен снова абсорбироваться в жидкую фазу для дальнейшего участия в реакции, при этом возвращение оксида азота в газовый объем реактора-автоклава требует специального малопроизводительного и дорогостоящего устройства. Такие особенности процесса [5] делают его неэффективным и усложняют технологию. Следует отметить также, что подобные процессы требуют для реактора дорогостоящей легированной стали, а в известном способе [5] объем реактора используется непроизводительно. По-видимому, указанный недостаток осознается и самими авторами изобретения [5], так как их дальнейшие исследования направлены на усовершенствование устройства для сепарации и возвращения оксида в газовую фазу реактора [6].

3) Процесс вскрытия руды по прототипу [5] основан на применении чистого кислорода, что требует капитальных затрат, сопоставимых по размерам с затратами на основную аппаратуру. Использование воздуха в качестве окисляющего газа в этом процессе нереально, поскольку азот является балластом, увеличивающим объем газа в 5 раз.

4) Процесс вскрытия руды по способу [5] проводят до полного перевода всех растворимых компонентов руды в жидкую фазу, что требует больших объемов раствора, и снижает экономические показатели технологии.

5) В известном способе [5] золото остается в твердом остатке, который затем подвергают процессу цианирования (выход золота после цианирования не указывается), чрезвычайно экологически опасному.

Указанные недостатки делают технологию по известному способу [5] неэффективной, сложной и дорогостоящей.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка высокоэффективного, технологического и экологически безопасного способа извлечения золота из руд и концентратов, который был бы пригоден для использования в промышленности вместо традиционного.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом извлечения золота из упорных руд и концентратов путем окислительного вскрытия золотосодержащего сырья водным раствором серной и азотной кислот в присутствии кислорода при нагревании, в котором одновременно с окислительным вскрытием руды осуществляют растворение золота, для чего процесс проводят в водном растворе, содержащем 0,7-2,8 моль/л серной кислоты, 0,14-2,20 моль/л азотной кислоты и 0,001 - 0,14 моль/л соляной кислоты, при 20 - 90^oC и давлении от атмосферного до повышенного до 7 атм при непрерывном барботаже воздуха через раствор с поглощением оксидов азота, уносимых с отходящими газами, водой и возвращением их в цикл в виде азотной кислоты, при этом окислительное вскрытие руды или концентрата осуществляют до перехода в раствор 20-75 вес.% исходного сырья.

Процесс осуществляют до перехода в раствор 20-75 вес.% исходного сырья, предпочтительно 25-35 вес.%.

Предлагаемый способ был разработан на основе детального экспериментального исследования влияния различных параметров процесса (температуры, давления, концентрации реагентов, степени окислительного вскрытия руды) на выход золота и на скорость реакции (см. таблицу).

Принципиальным результатом проведенных исследований является установление того факта, что при добавлении в реакционный раствор соляной кислоты возможно растворение золота, содержащегося в исходной руде, одновременно с окислительным вскрытием руды, причем потери золота в остающемся кеке не превращают 1-2%. Другим важным результатом является получение данных о высоком выходе золота, достигаемом при разложении исходной руды всего на 25-35%. Не менее важно, что в настоящем изобретении процесс окислительного вскрытия руды впервые осуществлен при атмосферном давлении. Здесь следует отметить, что процесс по предлагаемому способу проводят при непрерывном барботаже воздуха (кислород не применялся) через реакционный раствор, при этом, в отличие от известного способа [5], в жидкой фазе одновременно протекает как реакция окисления сульфидов металлов исходной руды, так и реакция окисления оксида азота до диоксида, который тут же снова участвует в окислении руды. Унос оксида азота с отходящим газом не превышает 5%. Их поглощают водой и возвращают в реакцию. Было показано также, что возможно проведение процесса при температурах ниже 60^oC, включая 20^oC, с высокими выходами золота.

Полученные результаты позволили предложить способ извлечения золота из руд и концентратов, принципиально отличающийся от известного [5].

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Для опытов при атмосферном давлении использовали стеклянную ячейку, снабженную обратным холодильником, барботером воздуха и магнитной мешалкой. Процесс при давлении выше атмосферного проводили на автоклавной установке, состоящей из реактора, барботера воздуха, обратного холодильника и др. Навеску золотосодержащей руды или концентратора, измельченных на комбинате (размер частиц 0,07 мм) месторождения Кокпатасс (Узбекистан), содержащих 37,1 г/т золота, в количестве 4 г загружали в реактор, приливали 25 мл водного раствора кислот (соотношение Ж : Т = 6,25). Скорость потока воздуха контролировали реометром, установленным на выходе из обратного холодильника. Скорость реакции измеряли по расходу кислорода, измеряемому хроматографически. По окончании опыта прекращали подачу воздуха и содержимое реактора разделяли на жидкую (раствор) и твердую (кек) фазы. Кек высушивали в сушильном шкафу, взвешивали и по убыли веса исходной загрузки судили о степени разложения руды. Раствор подвергали адсорбции на угле или других твердых адсорбентах с применением известных методов сорбционной технологии. Степень извлечения золота определяли путем анализа на содержание золота методом атомно-адсорбционной спектроскопии в жидкой и твердой фазах после разделения реакционной массы. В табл.2 приведены данные, полученные в опытах (примерах) 1 - 7 при варьировании основных параметров реакции: концентрации азотной, серной и соляной кислот, температуры реакционной массы, давления воздуха и степени разложения исходной руды. Продолжительность процесса зависит от требуемой степени окислительного вскрытия руды или концентрата. Например, в условиях примеров 8 - 10 при концентрации кислот, моль/л: 1,12 серной, 0,7 азотной и 0,14 соляной при атмосферном давлении и температуре 40^oC время реакции указано в табл. 1 в конце текста.

Таким образом, как видно из примеров, предложенный способ является высокоэффективным, технологичным и экологически безопасным, что делает его пригодным для использования в промышленности вместо традиционного.

По сравнению с известным способом [5] предлагаемый способ обладает рядом преимуществ:
1) известный способ является двухстадийным - сначала переводят в раствор из руды сульфиды железа и мышьяка, а затем из твердого остатка извлекают золота цианированием, предлагаемый способ является одностадийным - золото переходит в раствор на первой же стадии одновременно с окислительным вскрытием руды;
2) по предлагаемой технологии в отличие от известного способа [5] не требуется полного перевода в раствор сульфидов металлов - руду "вскрывают" лишь на 25-35%;
3) процесс проводят при атмосферном давлении и комнатной температуре;
4) процесс не требует применения экологически опасных цианистых растворов;
5) процесс проводят при барботаже воздуха, а не в среде кислорода, как в известном способе [5].

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам извлечения золота, а именно к способу окислительного вскрытия упорных руд. Предлагаемый способ, включающий окислительное вскрытие руды водным раствором серной и азотной кислот в присутствии кислорода, заключается в том, что одновременно с окислительным вскрытием руды осуществляют растворение золота, для чего процесс проводят в водном растворе, содержащем 0,7-2,8 моль/л серной кислоты, 0,14-2,2 моль/л азотной кислоты и 0,001-0,14 моль/л соляной кислоты при температуре 20-90^oC и давления атмосферном или повышенном до 7 атм, при этом окислительное вскрытие руды или концентрата осуществляют до перехода в раствор 20-75 вес.% исходного золотосодержащего сырья. Способ позволяет повысить эффективность извлечения золота и экологическую безопасность процесса. Изобретение может быть использовано в золотодобывающей промышленности. 1 з. п.ф-лы, 2 табл.

1. Способ извлечения золота из упорных руд и концентратов путем окислительного вскрытия измельченного золотосодержащего сырья водным раствором серной и азотной кислот в присутствии кислорода, отличающийся тем, что одновременно с окислительным вскрытием осуществляют растворение золота, для чего процесс проводят в водном растворе, содержащем 0,7-2,8 моль/л серной кислоты, 0,14-2,20 моль/л азотной кислоты и 0,001-0,14 моль/л соляной кислоты, при температуре 20-90^oC и давлении атмосферном или повышенном до 7 атм при непрерывном барботаже воздуха через раствор с поглощением оксидов азота, уносимых с отходящими газами, водой и возвращением их в цикл в виде азотной кислоты, при этом окислительное вскрытие руды или концентрата осуществляют до перехода в раствор 20-75 вес.% исходного золотосодержащего сырья. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окислительное вскрытие руды или концентрата осуществляют до перехода в раствор 25-35 вес.%. исходного золотосодержащего сырья.