СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА И УРАНА ИЗ ЗОЛОТОУРАНОВЫХ РУД Российский патент 2023 года по МПК C22B60/02 C22B11/00 C22B3/06 

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения золота и урана при выщелачивании коллективных золотоурановых руд и концентратов.

Известен способ извлечения золота и урана из комплексных золотоурановых руд и концентратов [Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко Л.С.Металлургия благородных металлов: Учебник. В 2-х кн. Кн. 1. - М.: МИСИС. Издательский дом «Руда и металлы», 2005. - 432 с].

Способ включает выщелачивание урана растворами серной кислоты с концентрацией 5-20 г/л при рН 1,0-1,5 и выщелачивание золота раствором цианида при рН 9,5-11,5. В соответствии с известным способом извлечение золота и урана из руд и концентратов может осуществляться в любой наиболее удобной последовательности, которая зависит от свойств перерабатываемого сырья.

К недостаткам известного способа можно отнести использование для извлечения золота токсичного цианида натрия, который несовместим с сернокислыми растворами, используемыми для выщелачивания урана, по причине гидролиза при рН ниже 9 и выделения ядовитой синильной кислоты в газовое пространство. Поэтому выщелачивание золота и урана проводят в две стадии с промежуточной отмывкой от цианида (при первичном выщелачивании золота) или от кислоты (при первичном выщелачивании урана) с последующим закислением/защелачиванием хвостов. Отмывка и закисление/защелачивание хвостов первичного выщелачивания являются дорогостоящими операциями и значительно увеличивают продолжительность переработки руды и расход реагентов. Использование цианида вызывает необходимость обезвреживания отработанных цианидных растворов выщелачивания и растворов отмывки хвостов с использованием дорогостоящих реагентов.

Известен также способ извлечения золота и урана из золотоурановых руд, включающий последовательное выщелачивание урана, а затем золота в сернокислой среде, без стадии отмывки руды между стадиями выщелачивания [Ширяева В.В. Разработка комплексной технологии извлечения золота из комплексных золотоурановых руд с использованием комплексных роданидных растворов методом кучного выщелачивания. ГИАБ. 2012, №7, с. 403-412]. На первой стадии выщелачивают уран раствором серной кислоты с концентрацией 20 г/л. После выщелачивания урана осуществляют выщелачивание золота растворами с концентрацией серной кислоты 5-10 г/л, тиоцианата - 1,5 г/л, ионов Fe³⁺- 2 г/л, при исходном Eh выщелачивающего раствора не менее 550 мВ, при температуре окружающей среды. Способ позволяет извлекать золото и уран из золотоурановых руд без промежуточных стадий отмывки и перехода из кислой среды в щелочную (или наоборот).

Недостатком известного способа является большая продолжительность выщелачивания руды, связанная с тем, что выщелачивание золота и урана осуществляют в две стадии.

Известен также способ совместного выщелачивания золота и урана из золотоурановых руд кислыми тиоцианатными растворами при рН=1,5 концентрации тиоцианата аммония (NH4SCN) - 10 г/л, ионов Fe³⁺ - 2,5 г/л, при температуре окружающей среды - способ-прототип [Fleming, С.А., 1986. А process for the simultaneous recovery of gold and uranium from South African ores. GOLD 100. In: Proceedings of the International Conferences on Gold, Vol.2. Extractive Metallurgy of Gold, South African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, pp.301-319].

Недостатком прототипа является высокая концентрация ионов SCN^- и ограниченные диапазоны рН и концентрации Fe³⁺, что вызывает необходимость в строгом контроле процесса.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение технологической схемы, снижение капитальных и эксплуатационных затрат на извлечение золота и урана.

Технический результат достигается при совместном выщелачивании золота и урана из золотоурановых руд и концентратов без промежуточных стадий отмывки и закисления/защелачивания.

Указанный технический результат достигается также тем, что выщелачивание золота и урана ведут в одну стадию при концентрации серной кислоты H₂SO₄=5-50 г/л, концентрации тиоцианат-иона SCN^-=0,1-3,0 г/л, концентрации Fe³⁺=1-5 г/л, при Eh=450-550 мВ, при температуре 40-95°С.

Указанный технический результат достигается также тем, что для поддержания Eh на уровне 450-550 мВ при необходимости осуществляют добавление окислителя (пиролюзита, диоксида марганца или нитрита натрия).

Физико-химическая сущность заявляемого способа основывается на растворении золота тиоцианатом в присутствии Fe³⁺ с образованием [Au(SCN)4]^- и растворении урана серной кислотой с образованием сульфата уранила UO₂SO₄.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от прототипа тем, что данная технология позволяет выщелачивать золото и уран, не прибегая к поэтапному выщелачиванию с последующей отмывкой, закислением и выщелачиванием урана.

В отличии от известного способа выщелачивание золота проводится совместно с ураном в сернокислой среде с добавлением тиоцианата в количестве 0,1-3,0 г/л. Снижение концентрации тиоцианата ниже данного предела снижает извлечение золота в раствор из-за нехватки реагента, а увеличение не оказывает влияния на извлечение золота и приводит к избыточным затратам на реагент. Концентрация серной кислоты в выщелачивающем растворе должна составлять 5-50 г/л. Снижение концентрации кислоты ниже данного предела снижает извлечение урана в раствор из-за нехватки реагента, а увеличение приводит к повышенному окислению (разрушению) тиоцианата и может снижать извлечение золота. Температура процесса выщелачивания должна составлять 40-95°С. Снижение снижает извлечение золота и урана в раствор, а увеличение температуры выше данного предела приводит к повышенному окислению тиоцианата и может вызывать снижение извлечения золота и повышенный расход реагента.

В заявляемом способе условия сернокислотного тиоцианатного выщелачивания золота и урана: концентрация серной кислоты, тиоцианата, ионов Fe³⁺, температура, продолжительность, рН и др. зависят от состава перерабатываемого сырья и подбираются таким образом, чтобы достичь максимального извлечения золота и урана.

В заявляемом способе продуктом переработки золотоурановых руд являются сернокислые растворы, содержащие золото и уран.

Предложенное изобретение позволяет за счет совместного выщелачивания золота и урана из золотоурановых руд и концентратов сократить капитальные и эксплуатационные затраты за счет сокращения количества технологических операций на переработку сырья.

Вышесказанное подтверждается, но не ограничивается примерами реализации предлагаемого способа.

Пример 1 (по прототипу)

Выщелачивание золота и урана проведено на окисленной золотоурановой руде с содержанием золота 0,8 г/т и урана 50 г/т.

Сначала из руды извлекали золото цианированием при концентрации NaCN=0,5 г/л, загрузка СаО=2 кг/т.Продолжительность выщелачивания золота составляла 24 часа.

После извлечения золота пульпу фильтровали, кеки цианирования отмывали водой до нейтрального рН и проводили выщелачивание урана раствором серной кислоты (10 г/л) в течение суток. Выщелачивание золота и урана проводили в агитационном режиме.

Всего было проведено три параллельных теста. Извлечение золота при цианировании руды составило 87-91%, извлечение урана из хвостов цианирования в сернокислый раствор - 45-50%.

Пример 2 (по заявляемому способу)

Выщелачивание золота и урана проведено на окисленной золотоурановой руде с содержанием золота 0,8 г/т и урана 50 г/т.

Опыты по совместному выщелачиванию золота и урана проводили при температуре 25, 45, 65, 85°С; начальной концентрации серной кислоты (H₂SO₄) 5-30 г/л; начальной концентрации тиоцианат-иона (SCN^-) 0,1-2,0 г/л; начальной концентрации ионов Fe³⁺1-10 г/л. Показатель Eh поддерживали на уровне 450-550 мВ добавлением в пульпу МnО₂. Результаты опытов по выщелачиванию золота и урана при различных условиях представлены на Фиг. 1-4.

Анализ полученных данных позволяет заключить, что для совместного выщелачивания золота и урана из исследуемой руды оптимальная начальная концентрация серной кислоты составляет 10-15 г/л, оптимальная начальная концентрация тиоцианата (SCN^-) составляет 0,5 г/л, необходимая концентрация ионов железа (3+) в растворе 1-3 г/л, оптимальной температурой является 65°С. При данной температуре продолжительность растворения золота составляет 15-30 минут, урана - около 4 часов. Полная продолжительность выщелачивания золота и урана при данной температуре составляет 4 часа.

Величина извлечения золота из исследуемой руды при оптимальных условиях составляет 86-90%, что сопоставимо с извлечением золота при цианировании (87-91%). Извлечение урана составляет - 68-70%.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения золота и урана при выщелачивании коллективных золотоурановых руд и концентратов. Извлечение золота и урана из золотоурановых руд включает совместное выщелачивание золота и урана из золотоурановых руд и концентратов сернокислыми тиоцианатными растворами в одну стадию. При этом выщелачивание золота и урана осуществляют при температуре 40-95°С, начальном Eh 450-550 мВ, концентрации ионов SCN^- в растворе 0,1-3 г/л, концентрации ионов Fe³⁺ в растворе 1-5 г/л и при концентрации серной кислоты в растворе 5-50 г/л. Способ позволяет упростить технологическую схему и снизить затраты на извлечение золота и урана. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

1. Способ извлечения золота и урана из золотоурановых руд, включающий совместное выщелачивание золота и урана из золотоурановых руд и концентратов сернокислыми тиоцианатными растворами в одну стадию, отличающийся тем, что выщелачивание золота и урана осуществляют при температуре 40-95°С, начальном Eh 450-550 мВ, концентрации ионов SCN^- в растворе 0,1-3 г/л, концентрации ионов Fe³⁺ в растворе 1-5 г/л и при концентрации серной кислоты в растворе 5-50 г/л.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что продуктом выщелачивания золотоурановых руд является сернокислый раствор, содержащий золото и уран.