СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ТЕЛЛУРИСТЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ Российский патент 2015 года по МПК C22B11/08 

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных и благородных металлов, в том числе к выщелачиванию цветных металлов из минерального сырья. Изобретение может быть использовано для цианистого выщелачивания золота из упорного сырья, в частности из теллуристых руд и концентратов.

Цианистое выщелачивание является основным технологическим способом извлечения золота из минерального сырья. Селективность действия цианистых растворов, возможность использования при цианировании аппаратуры из обычного железа, технологическая устойчивость цианидов и возможность использования этого реагента в обороте сделали цианирование бесконкурентным в переработке большинства типов коренных руд и концентратов. Вместе с тем большую долю минерального золотосодержащего сырья составляют руды и концентраты, технико-экономические показатели цианирования которых неудовлетворительны. В частности большую проблему представляет извлечение золота и серебра из руд, в которых эти металлы находятся в соединении с теллуром. Содержание теллура в подобных рудах обычно невелико, но достаточно для того, чтобы заметно осложнить процесс выщелачивания. Минерал калаверит AuTe₂, наиболее распространенное минеральное соединение золота, в цианидах растворяется крайне медленно / 1. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.Г. и др. Металлургия благородных металлов. - М.: Металлургия, 1987, 366 с./.

Для извлечения золота из теллуристых руд на практике используют плавку на свинцовый или медный коллектор. При невозможности плавки теллуристые руды цианируют в особых режимах. Альтернативой плавке является обжиг теллуристых и цианирование огарка.

Непосредственное цианистое выщелачивание золота из теллуристых руд протекает медленно. Хорошо изученным и практически освоенным методом интенсификации цианистого процесса является так называемое бромоцианирование, обеспечивающее высокую скорость растворения благородных металлов. В данном случае вместо обычных цианистых растворов используют смесь реагентов: цианистого натрия, бромата натрия, бромистого натрия и серной кислоты, растворенных в соответствующих пропорциях в воде. В результате взаимодействия между указанными компонентами образуется бромистый циан:

обладающий одновременно и растворяющим, и окислительным действием по отношению к благородным металлам и их химическим соединениям. Растворение золота в бромоцианистом растворе идет согласно следующему уравнению:

Данный способ /2. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом./Под ред. В.В. Лодейщикова. М., Металлургия, 1973, с.156/, выбранный прототипом, обеспечивает скорость растворения золота существенно выше, чем при использовании обычных растворов цианидов калия, натрия и кальция. Недостатком прототипа являются высокие затраты на дорогие бромсодержащие реагенты и неустойчивость рабочих растворов.

Задача данного изобретения заключается в повышении скорости цианистого выщелачивания золота из теллуристых руд и концентратов, сокращении затрат на реагенты, а планируемый технический результат выражается в химическом разложении теллурида золота перед цианированием.

Поставленные задачи достигаются при использовании способа извлечения золота из теллуристых руд и концентратов, включающего цианистое выщелачивание, отличающегося тем, что перед цианистым выщелачиванием проводят восстановительную обработку исходного сырья раствором, содержащим сульфит натрия в качестве восстановителя, с последующим отделением раствора от кека, который подвергают цианистому выщелачиванию.

В частном случае исходную руду или концентрат перемешивают в растворе, содержащем 1-10 г/л сульфита натрия, 0,1-1 мг/л растворенного кислорода при рН=10=11, кек отделяют и подвергают цианистому выщелачиванию, а раствор возвращают для обработки новой порции сырья.

Известные методы цианистого выщелачивания благородных металлов из руд основаны на их окислении кислородом, растворенном в цианистом растворе (5-9 мг/л при температуре 20°C) и образовании устойчивых комплексных соединений с циан-ионом:

Константа скорости данной реакции по данным /3. Каковский И.А., Набойченко С.С. Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов. - Алма-Ата: Наука, 1986 / равна 1,5*10^-7 моль^-0,5 дм^1,5 см^-2 c^-1.

При выщелачивании природных соединений благородных металлов механизм иной. Металлы в этих соединениях уже окислены и для перевода в раствор необходимо окислить анионы. Другими словами, при выщелачивании теллурида золота анион Te^2- окисляется с образованием $$Te{O}_3^{2-}$$ . С циан-ионом золото образует комплекс

Кинетика цианирования теллурида золота определяется скоростью окисления теллурид-иона. По результатам многочисленных исследований константа скорости этой реакции значительно меньше константы скорости растворения металлического золота. В частности, в работе /3/ указывается, что эта константа на два порядка меньше, чем для реакции (3). Данный фактор и объясняет сложности цианирования теллуристых руд.

Характерным свойством благородных металлов, а золота в максимальной степени, является их высокое сродство к электрону. Термодинамическими расчетами показано и практикой подтверждено, что из всех без исключения синтетических и природных труднорастворимых соединений, в которых золото находится в виде катионов Au (I) или Au (III), золото может быть восстановлено до элементного металлического состояния многими восстановителями.

Теллурид золота является типичным труднорастворимым соединением. На практике и, в частности, в способе прототипа при переработке теллуристых руд проводят окислительное выщелачивание (реакция 4). В настоящем изобретении предложено перед цианированием проводить восстановительную обработку, целью которой является разрушение прочной связи между золотом и теллуром. Из числа наиболее доступных восстановителей рекомендуется использовать сульфит натрия. В растворе Na₂SO₃ концентрация растворенного кислорода, обусловливающего протекание выщелачивания в окислительном режиме по реакции (4), снижается до величины 0,1-1,0 мг/л. Другими словами, введение в раствор сульфита натрия снижает окислительный потенциал и создает условия для восстановительной обработки.

Термодинамически более благоприятные условия для перевода теллура в раствор достигаются в щелочном растворе:

$$AuT{e}_2+2N{a}_{2}S{O}_3+4NaOH=Au+2N{a}_{2}S{O}_4+2N{a}_{2}Te+2H_{2}O.(5)$$

Исследования показали, что процесс по указанной реакции не осложняется образованием промежуточных продуктов и пленок, пассивирующих поверхность растворяемых частиц теллурида золота. Скорость восстановительного выщелачивания теллура на несколько порядков выше, чем скорость окислительного выщелачивания. В результате восстановительной обработки частицы теллурида золота превращаются в субатомные структуры металлического золота. Последующее растворение такого золота в цианистом растворе протекает чрезвычайно быстро. Суммарная требуемая продолжительность восстановительной обработки сырья и последующего цианирования с полным переводом золота в раствор резко возрастает, адекватно возрастает скорость производственного процесса.

В качестве восстанавливающего реагента помимо сульфита натрия на практике можно использовать тиосульфат натрия, гидразин и некоторые органические соединения. Выбор определяется минимизацией затрат. Режимы восстановительной обработки подчинены цели достижения максимального извлечения золота в раствор при цианировании сырья на последующей стадии. Продолжительность восстановительной обработки, обеспечивающая максимально возможное разложение теллурида золота, зависит от свойств перерабатываемого сырья и определяется экспериментально. При использовании сульфита натрия в качестве восстанавливающего реагента его концентрация по данным опытов должна быть не меньше 1 г/л. При увеличении концентрации сульфита большей 10 г/л положительного эффекта не наблюдается.

Предлагаемый способ выщелачивания включает две разнонаправленные стадии. На первой проводят восстановительную обработку, при этом минимизируют окислительный потенциал системы, в частности, ограничивая поступление кислорода в пульпу и снижая его концентрацию в жидкой фазе до 1 мг/л. На последующей стадии цианирования необходимо максимально повысить окислительный потенциал системы. Поскольку восстанавливающий реагент - избыточный сульфит натрия - препятствует этому, после восстановительной обработки раствор отделяют декантацией или фильтрованием от руды (концентрата) и после подкрепления сульфитом используют повторно для новых порций сырья. Для выщелачивания золота руду (концентрат) перемешивают в отдельном цианистом растворе при интенсивной аэрации и содержании кислорода в растворе 5-9 мг/л.

Примером реализации заявляемого способа служат результаты следующих опытов.

Флотационный концентрат березовского рудника (Урал) крупностью - 0,4 мм содержал 38 г/т золота. Рентгено-фазовым анализом в концентрате индентифицировали природный теллурид золота AuTe₂. Специальными исследованиями установлено, что на долю этого соединения приходится ориентировочно 5-10 г/т золота. Выщелачивание проводили в лабораторных реакторах объемом 5 л с механическим перемешиванием. Конструкция реакторов позволяла их герметизировать и ограничивать поступление кислорода в раствор. Масса навесок в опытах составляла 1 кг. Плотность пульпы на обеих стадиях обработки составляла Ж:Т=3:1.

На первой стадии концентрат подвергали восстановительной обработке в растворе сульфита натрия. Щелочную среду обеспечивали добавкой щелочи NaOH. Реактор герметизировали и перемешивали пульпу в течение 1 часа. С помощью специального индикаторного электрода оценивали в пульпе содержание растворенного кислорода. По истечении заданного времени пульпу фильтровали. Кек вновь загружали в реактор и выщелачивали золото цианистым раствором (2 г/л) в течение 5 часов, после чего в растворе определяли содержание золота. Фильтрат восстановительной обработки после подкрепления необходимыми реагентами до заданных значений использовали для обработки новых порций концентрата.

Для сравнения проводили цианирование концентрата по способу-прототипу в одну стадию при указанных параметрах с добавкой в пульпу бромистого натрия в количестве 5 г/л и также после анализа растворов рассчитывали скорость растворения золота.

Результаты приведены в таблице.

№ опыта Концентрация сульфита натрия при восстановительной обработке, г/л Содержание кислорода в пульпе при восстановительной обработке, мг/л рН раствора при восстановительной обработке Содержание золота в растворе по завершении цианирования, мг/л Предлагаемый способ 1 0,5 4 9,5 7,7 2 1 0,9 10 10,4 3 5 0,7 10,5 12,2 4 10 0,3 11 12,4 5 12 0,2 11,5 12,1 Способ-прототип 6 - - 10,5 7,5

Сопоставительный анализ известных технических решений, в том числе способа, выбранного в качестве прототипа, и предполагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного технического решения за счет восстановительной обработки концентрата, содержащего теллурид золота, в рекомендованных режимах дает возможность повысить скорость растворения золота при цианировании на 20-30% по сравнению со способом-прототипом.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к способу извлечения золота из теллуристых руд и концентратов. Исходное сырье обрабатывают раствором, содержащим 1-10 г/л сульфита натрия, 0,1-1 мг/л растворенного кислорода, при рН=10-11. После обработки кек отделяют от раствора и подвергают цианированию. Отделенный от кека раствор возвращают для обработки новой порции сырья в растворе сульфита натрия. Техническим результатом является повышение скорости растворения золота при цианировании на 20-30% за счет разрушения прочной связи между золотом и теллуром. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Способ извлечения золота из теллуристых руд и концентратов, включающий цианистое выщелачивание, отличающийся тем, что перед цианистым выщелачиванием проводят восстановительную обработку исходного сырья раствором, содержащим сульфит натрия в качестве восстановителя, с последующим отделением раствора от кека, который подвергают цианистому выщелачиванию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановительную обработку исходного сырья ведут при перемешивании в растворе, содержащем 1-10 г/л сульфита натрия и 0,1-1,0 мг/л растворенного кислорода, при рН=10-11, а отделенный от кека раствор возвращают для обработки новой порции сырья.