EA031261B1

EA031261B1 - Способ переработки руд и концентратов, содержащих драгоценные металлы и минералы ртути

Info

Publication number: EA031261B1
Application number: EA201700543A
Authority: EA
Inventors: Аркадий Евгеньевич Сенченко; Александр Владимирович Аксенов; Сергей Георгиевич Рыбкин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский и проектный институт "ТОМС"
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2018-12-28
Also published as: EA201700543A1

Abstract

Изобретение относится к области металлургии цветных и драгоценных металлов, в частности к переработке руд и концентратов, содержащих золото, серебро и минералы ртути. Осуществляют цианидное выщелачивание измельчённого материала, сорбцию драгоценных металлов и ртути из продуктивного раствора на активированный уголь. Насыщенный угольный сорбент обрабатывают в растворе хлороводородной кислоты, отмывают, высушивают и подвергают вакуум-термической обработке при температуре 400-450°C и остаточном давлении 1-8 кПа с конденсацией паров металлической ртути в охлаждаемом конденсаторе. Десорбцию драгоценных металлов с угольного сорбента после демеркуризации осуществляют щелочно-цианидным раствором в автоклавных условиях, выделение золота и серебра из элюата ведут электролизом. Техническим результатом является сокращение материальных затрат и повышение извлечения серебра в целевой сплав лигатурного золота.

Description

Изобретение относится к области металлургии цветных и драгоценных металлов, в частности к переработке руд и концентратов, содержащих золото, серебро и минералы ртути. Осуществляют цианидное выщелачивание измельчённого материала, сорбцию драгоценных металлов и ртути из продуктивного раствора на активированный уголь. Насыщенный угольный сорбент обрабатывают в растворе хлороводородной кислоты, отмывают, высушивают и подвергают вакуум-термической обработке при температуре 400-450°С и остаточном давлении 1-8 кПа с конденсацией паров металлической ртути в охлаждаемом конденсаторе. Десорбцию драгоценных металлов с угольного сорбента после демеркуризации осуществляют щелочно-цианидным раствором в автоклавных условиях, выделение золота и серебра из элюата ведут электролизом. Техническим результатом является сокращение материальных затрат и повышение извлечения серебра в целевой сплав лигатурного золота.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области металлургии цветных и драгоценных металлов, в частности к переработке руд и концентратов, содержащих золото, серебро и минералы ртути.

Предшествующий уровень техники

Ртуть, присутствующая в некоторых золотосодержащих рудах, находится преимущественно в виде сульфида HgS, в меньшей степени в форме самородного металла или оксида HgO. При цианидном выщелачивании руд и концентратов минералы ртути растворяются наряду с золотом и серебром. В зависимости от концентрации цианида CN^- ртуть присутствует в растворе в виде комплексов [Hg(CN)2]⁰, [Hg(CN)3]^1-, [Hg(CN)₄]^2-. В процессе сорбционной обработки продуктивного раствора ртуть активно, преимущественно в виде малозарядных комплексов, сорбируется на активированный уголь. С насыщенного сорбента ртуть вместе с драгоценными металлами переходит в элюат и в процессе электролиза совместно с золотом и серебром восстанавливается и концентрируется в катодном осадке.

Отрицательное воздействие минералов ртути при переработке золотосодержащих руд и концентратов выражается в возникновении вредных условий труда на производственных переделах и дополнительных затратах, связанных с необходимостью выделения ртути в селективный продукт, его утилизации и хранения.

Известен способ переработки золотосодержащих руд с примесью минералов ртути, по которому ртуть селективно выделяют в виде малорастворимого сульфидного осадка из продуктивного раствора цианидного выщелачивания руды обработкой его водным раствором смеси сульфида натрия и оксида кальция [1]. Недостатком способа-аналога являются значительные затраты на осаждение и выделение из всего объёма продуктивного цианидного раствора мелкодисперсного плохо фильтрующегося осадка сульфида ртути.

Известен способ переработки золотосодержащих руд с примесью минералов ртути, включающий цианидное выщелачивание измельчённой руды с получением продуктивного раствора золота и растворённой ртути, сорбцию золота и ртути на активированный уголь, десорбцию ртути с насыщенного угля обработкой его щелочно-цианидным раствором при атмосферном давлении и температуре 18-20°C, последующую десорбцию золота с угольного сорбента щелочно-цианидным раствором при температуре 130-150°C и давлении 4-5 атм, электролиз драгоценных металлов из элюата и плавку катодного осадка с получением лигатурного золота, который принят за прототип, как наиболее близкое к заявляемому техническое решение [2]. По способу-прототипу выделение ртути в компактный продукт осуществляется обработкой раствора холодной десорбции сульфидом натрия с получением осадка на основе сульфида ртути HgS.

Существенным недостатком способа-прототипа является низкая степень селективного разделения ртути от серебра. В процессе холодной десорбции с насыщенного угольного сорбента серебро в значительном количестве совместно с ртутью переходит в щелочно-цианидный раствор. При последующей обработке раствора сульфидом натрия серебро осаждается вместе с ртутью в сульфидный осадок. В итоге снижается извлечение серебра в целевой сплав лигатурного золота, а сульфидный осадок ртути и серебра требует специальной переработки.

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности переработки руд и концентратов, содержащих драгоценные металлы и минералы ртути, за счёт более высокой степени селективного разделения ртути от драгоценных металлов и получения ртути в виде компактного металлического продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки руд и концентратов, содержащих драгоценные металлы и минералы ртути, включающем цианидное выщелачивание измельчённого материала с получением продуктивного раствора, сорбцию драгоценных металлов и ртути из раствора на активированный уголь, десорбцию драгоценных металлов с насыщенного угольного сорбента, электролиз драгоценных металлов из элюата с получением катодного осадка и плавку катодного осадка на лигатурное золото, согласно изобретению насыщенный по драгоценным металлам и ртути угольный сорбент обрабатывают в растворе хлороводородной кислоты, отмывают и высушивают при температуре 100-105°C, высушенный угольный сорбент подвергают вакуум-термической обработке при температуре 400-450°C и остаточном давлении 1-8 кПа с конденсацией паров металлической ртути в охлаждаемом конденсаторе, угольный сорбент после демеркуризации направляют на операцию десорбции драгоценных металлов.

Отличиями предлагаемого технического решения от прототипа являются введение новых операций кислотной обработки, отмывки, высушивания насыщенного угольного сорбента и вакуум-термической обработки высушенного сорбента в герметичной камере с конденсацией выделяющихся паров металлической ртути в охлаждаемом конденсаторе.

Кислотную обработку насыщенного угольного сорбента проводят с целью химической очистки его от растворимых примесей, преимущественно извести, которую используют в качестве защитной щелочи в процессе цианидного выщелачивания сырья.

Специальными исследованиями установлено, что в процессе кислотной обработки насыщенного

- 1 031261 сорбента происходит химическое взаимодействие сорбированных на поверхности угля цианидных комплексов золота, серебра и ртути с хлороводородной кислотой с образованием хлорометаллатов аммония. Протеканию химических процессов способствует активированный уголь, который в присутствии хемосорбированного на его поверхности кислорода функционирует в качестве катализатора процессов окисления. Химические превращения на поверхности сорбента протекают по результирующей реакции типа 1

MeCN + 2НС1 + Н₂О + 0,5О₂ — NH₄MeCl₂ + СО₂ (1) где Me - Au, Ag, Hg.

В заявляемом способе насыщенный угольный сорбент после кислотной обработки отмывают в слабом щелочном растворе и высушивают при температуре 100-110°C. Высушенный сорбент затем подвергают вакуум-термической обработке при температуре 400-450°C и остаточном давлении 1-8 кПа. В процессе вакуум-термической обработки происходит разложение присутствующих на сорбенте хлорометаллатов аммония по реакции типа 2

2NH₄MeCl₂ -► 2Ме + 2NH₄C1 + С1₂ (2)

Продуктами термического разложения хлорометаллатов являются металлические золото, серебро и ртуть, хлорид аммония NH₄Cl и хлор. Физико-химическая сущность селекции ртути от золота и серебра в заявляемом способе основана на высоком давлении насыщенных паров и низкой температурой кипения ртути равной 357°C. Вследствие чего в процессе вакуум-термической обработки сорбента ртуть и летучий хлорид аммония испаряются с поверхности активированного угля и конденсируются в охлаждаемом конденсаторе демеркуризационной установки. Периодически металлическую ртуть извлекают из конденсатора, накапливают и направляют для переработки на специализированные предприятия.

Золото и серебро после вакуум-термической обработки сорбента полностью остаются на активированном угле и находятся на его поверхности в виде наноразмерных металлических частиц. Угольный сорбент после удаления ртути обрабатывают смесью раствора гидроксида и цианида натрия в автоклавных условиях при температуре 140-150°C. Произведённый товарный элюат, практически не содержащий ртути, направляют на электролиз с получением качественного катодного осадка золота и серебра.

По результатам испытаний для десорбции драгоценных металлов с угольного сорбента после демеркуризации оптимальным является раствор с концентрацией 0,8-1,2% NaCN и 1,3-1,7% NaOH.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного введением новых операций кислотной обработки, отмывки и высушивания насыщенного угольного сорбента и вакуум-термической обработки высушенного сорбента в герметичной камере с конденсацией выделяющихся паров металлической ртути в охлаждаемом конденсаторе.

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию изобретательский уровень проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в уровень техники. Заявляемый способ переработки руд и концентратов, содержащих драгоценные металлы и минералы ртути, соответствует требованию изобретательского уровня, так как обеспечивает повышение эффективности за счёт увеличения извлечения серебра в целевой сплав лигатурного золота и получения ртути в виде компактного металлического продукта, что не следует явным образом из известного уровня техники.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример использования заявляемого способа.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа использовали насыщенный угольный сорбент марки Gold Carb 207C золотодобывающего предприятия России перерабатывающего руду по технологии кучного выщелачивания. Содержание ртути в перерабатываемой золотосодержащей руде составляет в среднем 10 г/т. В работе использовали химические реагенты марки Ч. Продукты, получаемые в экспериментах, анализировали на содержание основных компонентов с использованием атомноабсорбционного, химического, пробирно-гравиметрического и рентгеноструктурного методов анализа. Данные по содержанию драгоценных металлов и примесных компонентов в исходном насыщенном угольном сорбенте приведены в табл. 1.

Таблица 1 Содержание драгоценных металлов и примесных компонентов в насыщенном угольном сорбенте

Содержание компонентов, массовая доля, %
Au	Ag	Hg	CaO	SiO₂	А1₂0з	MgO
0,1144	0,7068	0,436	6,25	1,79	0,93	0,98

Кислотную обработку сухого насыщенного сорбента массой 3000,0 г провели в лабораторном реакторе перемешиванием угля с 7,5% раствором хлороводородной кислоты при соотношении Ж:Т равном 2. Температура обработки составляла 20°C, продолжительность 120 мин. После завершения обработки кислый раствор отделили и анализировали на содержание контролируемых примесей. Активированный уголь промыли водой и 2,5% раствором NaOH до уровня pH 10,5. Отмытый насыщенный сорбент высушили при 105°C и взвесили. Масса сорбента после химической очистки составила 2544,0 г. Результаты анализа содержания контролируемых элементов в основном растворе кислотной обработки и очищенном

- 2 031261 сорбенте приведены в табл. 2.

Т аблица 2 Содержание компонентов в продуктах кислотной обработки насыщенного угольного сорбента

Продукт	Количество	Содержание компонентов: мг/л; масс. %
Au	Ag	Hg	Ca	S1O2	Al	Mg
Раствор	6000 мл	<0,50	6,62	2,10	27229	2499	2223	2282
Сорбент	2544,0 г	0,1347	0,8315	0,5137	0,49	1,64	0,20	0,24

Результаты, представленные в табл. 1, показывают, что кислотная обработка насыщенного угольного сорбента позволяет эффективно удалять с сорбента кальций и другие породообразующий компоненты. Доля драгоценных металлов и ртути, перешедших в раствор незначительна.

Вакуум-термическую обработку отмытого и высушенного угольного сорбента массой 2544,0 г проводили порциями по 200,0 г на лабораторной установке, включающей муфельную печь сопротивления, вакуумный насос и реторту, изготовленную их жаростойкой нержавеющей стали. Сорбент загружали в лодочку из жаростойкой нержавеющей стали и помещали в реторту. Обработку сорбента производили при температуре 450°C и остаточном давлении 8 кПа. Длительность вакуум-термической обработки сорбента составляла 60 мин. Общая масса сорбента после вакуум-термической обработки составила 2464,0 г. По результатам анализа в сорбенте содержалось, в г/т: 1388 золота; 8583 серебра; 3 ртути.

В процессе вакуум-термической обработки насыщенного сорбента на охлаждаемой проточной холодной водой при температуре 10°C внутренней части реторты происходило образование конденсата серого цвета. Анализ состава продукта показал, что конденсат состоит из смеси металлической ртути и хлорида аммония NH4CI. Конденсат разделили на составляющие компоненты обработкой продукта в горячей воде и упариванием фильтрованного раствора до сухих солей. Масса полученной металлической ртути составила 13,06 г, хлорида аммония 15,40 г.

Десорбцию драгоценных металлов с насыщенного угольного сорбента после вакуум-термической обработки вели на лабораторной установке автоклавного типа. Процесс осуществляли при температуре 145°C, линейной скорости восходящего потока раствора внутри колонны на уровне 5 м/ч, длительность операции 5 ч. Концентрация в элюенте составляла 1,0% NaCN, 1,5% NaOH. По завершении операции угольный сорбент промыли водой и высушили. Масса сорбента составила 2445,0 г, по данным анализа уголь содержал 20,6 г/т золота и 205 г/т серебра. Ртуть в сорбенте не обнаружена. Элюат объёмом 60,0 л содержал, в мг/л: 56,28 золота; 344,2 серебра.

Пример использования способа-прототипа.

Исходный насыщенный угольный сорбент массой 3000,0 г (объём угля 6000 мл) загрузили в лабораторную десорбционную колонну и в режиме подачи десорбирующего раствора с содержанием 18 г/л NaCN и 4 г/л NaOH, в динамических условиях со скоростью 1 об./об. угля-в час при температуре 20°C и атмосферном давлении провели опыт десорбции ртути с сорбента. Продолжительность опыта составила 10 ч.

По завершении опыта холодной десорбции активированный уголь отделили от десорбирующего раствора, отмыли водой и высушили. Масса высушенного сорбента составила 2964,0 г. По результатам пробирного и химического анализов угольный сорбент после десорбции содержал, в мас.%: 0,1152 Au; 0,1310 Ag; 0,1344 Hg. В растворе холодной десорбции объёмом 60,0 л содержалось, в мг/л: 0,28 Au; 288,7 Ag; 151,6 Hg.

Раствор холодной десорбции залили в реактор при температуре 20°C и с перемешиванием в течении 30 мин обработали раствором сульфида натрия в объёме 5 л с концентрацией 8 г/л Na₂S. Полученную пульпу отстаивали и затем фильтровали. Сульфидный осадок отмыли в воде и высушили. Масса осадка составила 38,9 г. По результатам анализа в осадке содержалось, в мас.%: 44,46 Ag; 23,34 Hg; 31,6

S.

Десорбцию драгоценных металлов с насыщенного угольного сорбента после холодной десорбции массой 2964,0 г вели в автоклавных условиях при температуре 145°C, линейной скорости восходящего потока раствора внутри колонны на уровне 5 м/ч, длительность процесса 5 ч. Концентрация в элюенте составляла 1,0% NaCN, 1,5% NaOH. По завершении операции угольный сорбент промыли водой и высушили. Масса сорбента составила 2937,0 г. В угольном сорбенте после десорбции содержалось 53,8 г/т золота, 247,2 г/т серебра и 62,9 г/т ртути. Элюат объёмом 60,0 л содержал, в мг/л: 54,26 золота; 52,60 серебра; 63,29 ртути.

Сравнение достигнутых показателей использования заявляемого способа и способа прототипа представлено в табл. 3.

- 3 031261

Таблица 3

Показатели известного и заявляемого способов

Показатель	Достигнутая величина
Способ-прототип	Заявляемый способ
Извлечение в товарный элюат, %: золото	94,9	98,4
серебро	14,9	97,4
ртуть	29,0	0,06
Содержание в ртутном продукте, масс. %: ртуть	23,34	99,7
серебро	44,46	н/о
Извлечение в ртутный продукт, %: ртуть	69,4	99,8
серебро	81,6	0,0

Сравнение полученных результатов показывает, что переработка насыщенного угольного сорбента заявляемым способом в сравнении с использованием способа прототипа позволяет полностью исключить потери серебра с ртутным продуктом и на 97,4% извлекать серебро в товарный элюат. Преимуществом заявляемого способа является также выведение ртути из технологической схемы в виде компактного ликвидного металлического продукта с содержанием ртути на уровне 99%.

Для доказательства критерия промышленное применение заявленный способ испытан в укрупненном масштабе на базе ООО НИИПИ ТОМС.

Источники информации

1. Патент РФ № 2497963 МПК₇ C22B 11/08. Способ переработки золотосодержащих руд с примесью ртути/Р.И. Исмагилов, Е.Н. Воронина, Л.И. Штода, А.Ю. Гораш, Е.Е. Косарев, Е.В. Овчаренко, В.А. Толкачёв, В.А. Пеганов (Россия) - опубликовано 10.11.2013 г.

2. Патент РФ № 2460814 МПК₇ C22B 11/00. Способ извлечения золота из цианидных растворов с присутствующей в них растворенной ртутью/В.В Доброскокин, Е.В. Овчаренко, И.Д. Акимова (Россия) опубликовано 10.09.2012 г - прототип.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ переработки руд и концентратов, содержащих драгоценные металлы и минералы ртути, включающий цианидное выщелачивание измельчённого материала с получением продуктивного раствора, сорбцию драгоценных металлов и ртути из раствора на активированный уголь, десорбцию драгоценных металлов с насыщенного угольного сорбента, электролиз драгоценных металлов из элюата с получением катодного осадка, плавку катодного осадка на лигатурное золото, отличающийся тем, что насыщенный драгоценными металлами и ртутью угольный сорбент обрабатывают в растворе хлороводородной кислоты, отмывают и высушивают при температуре 100-105°C, высушенный угольный сорбент подвергают вакуум-термической обработке при температуре 400-450°C и остаточном давлении 1-8 кПа с конденсацией паров металлической ртути в охлаждаемом конденсаторе, угольный сорбент после демеркуризации направляют на операцию десорбции драгоценных металлов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что десорбцию драгоценных металлов с угольного сорбента проводят при температуре 140-150°C раствором, содержащим 0,8-1,2% NaCN и 1,3-1,7% NaOH.