способ и устройство для выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов

Формула изобретения

1. Способ выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов, включающий обработку концентрата цианидом в атмосфере воздуха в аппарате с циркуляцией пульпы, отличающийся тем, что в процессе обработки осуществляют подачу кислорода в пульпу в высокодисперсном состоянии в количестве 10 - 25 л на 1 г золота исходного концентрата, причем начинают процесс при подаче кислорода 2,5 - 4 л/м³ ч, а заканчивают при подаче кислорода 5 - 10 л/м³ ч.

2. Устройство для выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов, включающее корпус, патрубки ввода и вывода раствора, патрубки загрузки и выпуска обрабатываемого материала, циркуляционный насос, отличающееся тем, что патрубок для ввода раствора снабжен дополнительным патрубком подачи кислорода, установленным перед циркуляционным насосом.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использована, в частности, для извлечения золота из богатых концентратов выщелачиванием в цианидных растворах.

Способ выщелачивания золота в присутствии воздуха и кислорода известен. В качестве прототипа взята работа "Металлургия благородных металлов", изд. 2, под общей редакцией Л.В.Чугаева, с. 102-103, 1987. В данной работе изложен механизм растворения золота в цианистых растворах в атмосфере воздуха или кислорода, определены оптимальные концентрации цианида и кислорода в этих процессах. Рассмотрены варианты выщелачивания под давлением воздуха или кислорода, сделан вывод о диффузионном контроле химической реакции кислородом, находящимся в растворимой форме.

Известно устройство для проведения гидрометаллургических процессов типа пачука, конуса, перколятора. В качестве прототипа взято устройство (патент RU N 2062806 от 20.04.94, 27.06.96 Бюл. N 18), включающее корпус, патрубки ввода и вывода раствора, патрубки загрузки и выпуска обрабатываемого материала.

К недостаткам способа и устройства следует отнести высокие затраты, связанные с накислороживанием растворов при проведении процесса в атмосфере кислорода и низкую степень извлечения при выщелачивании в атмосфере воздуха.

Задачей является повышение скорости растворения и степени извлечения золота в процессах цианирования богатых золотосодержащих концентратов.

Это достигается тем, что при обработке богатого золотосодержащего концентрата раствором цианида в атмосфере воздуха в аппарате с циркуляцией пульпы осуществляют подачу кислорода в высокодисперсном состоянии в количестве 10-25 л на 1 г золота исходного концентрата, причем начинают процесс при подаче кислорода 2,5-4 л на 1 м³ раствора в час, а заканчивают выщелачивание при подаче кислорода 5-10 л на 1 м³ раствора в час.

Это достигается также тем, что устройство, включающее корпус, патрубки ввода и вывода раствора, патрубки загрузки и выпуска обрабатываемого материала, циркуляционный насос, отличается тем, что патрубок ввода раствора снабжен дополнительным патрубком подачи кислорода, установленным перед циркуляционным насосом.

Для выявления интервала концентраций цианида и растворенного кислорода в химическом процессе растворения золота, в котором реагенты обладали бы повышенной реакционноспособностью, была экспериментально построена диаграмма состояния системы Au - CN - O₂ - H₂O (Первая научно-техническая конференция, посвященная открытию горного института. ч. 1, ЧитГТУ, Чита, с. 39-43, 1998), представленная на фиг. 1. На этой диаграмме ниже кривой AC расположена область скоростей растворения золота в цианистых растворах, которые реализуются при атмосферном давлении и при концентрациях кислорода в растворе от 0 до 44 мг/л, то есть до насыщения раствора кислородом при парциальном давлении его, равном 1 атмосфере. Область повышенной реакционноспособности смеси реагентов по сравнению со скоростью растворения золота в атмосфере воздуха на диаграмме выделена штриховкой. Эти данные согласуются с данными прототипа (с. 89), так, точка A на диаграмме характеризует максимальную скорость растворения золота в цианистом растворе, насыщенном кислородом, при его парциальном давлении 1 атм. и концентрации цианида 6 моль/л. Реализация такого процесса в промышленных условиях связана с большими затратами на процесс накислороживания и по этой причине в аппаратах с циркуляцией пульпы не используется. Точка B на диаграмме характеризует максимальную скорость растворения золота при насыщении раствора кислородом из атмосферного воздуха. Этот вариант выщелачивания нашел применение на практике в связи с отсутствием затрат на кислород. Практическую значимость имеют технологические растворы с таким содержанием в них реагентов, при которых скорость растворения золота была бы высокой, а затраты на использование чистого кислорода были бы минимальными. Этой области соответствует заштрихованная часть диаграммы, в которой концентрация кислорода в растворе не превышает 25-30 мг/л. Из диаграммы видно, что в случае уменьшения концентрации цианида в растворе с 1,9 моль/л до 1,32 моль/л, но при увеличении концентрации растворимого кислорода в растворе с 8 до 25 мг/л скорость растворения золота увеличивается в 2 раза (точки B и K на диаграмме). Если учесть, что точке B на диаграмме соответствует скорость растворения золота в цианистом растворе и в атмосфере воздуха, то становится очевидным эффективность ограниченного накислороживания цианистых растворов.

Практика эксплуатации полупромышленных установок показала, что, после растворения 50% содержащегося в концентратах золота, извлечение этого благородного металла в раствор резко падает. Исходя из диаграммы реакционноспособности системы Au - CN^- - O₂ - H₂O рекомендуется в этих условиях проводить оптимизацию процесса растворения золота путем увеличения концентрации растворенного кислорода за счет подачи кислорода в высокодисперсном состоянии в пульпу, а именно: в первые 10-12 часов выщелачивания, когда в основном растворяется свободное и легко доступное золото, подачу кислорода проводить с минимальным расходом 2,5-4 л/м³ч (при этом достигается концентрация растворимого кислорода порядка 10-12 мг/л), а в заключительный этап выщелачивания увеличить расход кислорода до 5-10 л/м³ч (концентрация растворимого кислорода в растворе возрастает до 20-25 мг/л). Увеличение концентрации кислорода в растворе выше 25 мг/л приводит к резкому увеличению расхода кислорода на процесс накислороживания и незначительному увеличению скорости растворения золота и его извлечения.

Удельный расход кислорода зависит от формы нахождения золота в исходном концентрате. На практике встречаются случаи переработки на одной и той же ЗИФ одновременно силикатных, окисленных и сульфидных концентратов. Формы нахождения золота, даже если оно представлено одним типом руд, отличаются по своей вкрапленности, крупности, возможности нахождения в железных или марганцевых "рубашках". В случае выщелачивания золота из концентратов, полученных из кварцевых и окисленных руд, удельный расход кислорода при степени извлечения золота 95-97% составлял порядка 10-15 л/г золота в концентрате. В случае переработки тонковкрапленных сульфидных руд эффект наблюдался при больших удельных расходах золота.

Работа способа

Работу способа проводят следующим образом: в атмосфере воздуха при нормальных условиях заполняют аппарат для выщелачивания водой, загружают в аппарат золотосодержащий концентрат, включают циркуляционный насос, вводят в раствор необходимое количество концентрированного раствора цианида натрия, включают источник кислорода, переводят кислород в высокодисперсное состояние, устанавливают подачу кислорода с расходом 2,5-4 л/мч, выщелачивают концентрат в течение 10-12 часов, увеличивают подачу кислорода в пульпу до расхода 5-10 л/м³ч, продолжают выщелачивать концентрат в течение 12-24 часов (общая продолжительность процесса достигает 24-36 часов). По достижении степени извлечения золота 95-97% прекращают процесс выщелачивания.

Пример 1. Объем раствора - 4 м³; количество перерабатываемого концентрата - 2 т; содержание золота в концентрате 50,4 г/т; концентрация цианида - 0,4%; продолжительность выщелачивания - 36 ч. Содержание золота в кеке выщелачивания 22,6 г/т. Извлечение золота в раствор - 55,1%.

Пример 2. Условия те же, что и в примере 1. Содержание золота в концентрате 115,8 г/т; подача кислорода в пульпу - 1 л/м³ч; содержание золота в кеке - 31,4 г/т; извлечение золота в раствор - 72,0%. Удельный расход кислорода - 1,2 л/г золота исходного концентрата.

Пример 3. Условия те же, что и в примере 1. Содержание золота в концентрате 112,2 г/т; подача кислорода в течение первых 12 часов - 2,5 л/м³ч; через 12 часов увеличили подачу кислорода до 10 л/м³ч. Содержание золота в кеке выщелачивания - 3,5 г/т. Извлечение золота в раствор - 97,0%; удельный расход кислорода составил 9 л/г золота исходного концентрата.

Другие примеры приводятся в таблице.

Устройство для выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов представлено на фиг. 2 и включает буферную емкость 1; циркуляционный насос 2; корпус 3; патрубки ввода 4 и вывода 5 раствора; патрубки загрузки 6 и выгрузки 7 обрабатываемого материала; источник кислорода с редуктором 8; расходомер с ограничителем расхода газа 9; патрубок для подачи кислорода в устройство 10

Очень важным фактором, определяющим эффективность работы устройства является высокая дисперсность кислорода, подаваемого на выщелачивание. Для этих целей могут быть использованы специальные аппараты с мешалкой, турбиной или другим активатором. В предлагаемом устройстве для этих целей используется циркуляционный пульповый насос производительностью свыше 70 м³/ч. Максимальное количество подаваемого газа согласно способу не превышает 10 литров на 1 м³ раствора в час - это составляет порядка 0,001 доли от расхода циркуляционного насоса и практически не нарушает сплошность потока жидкости. В насосе происходит мощная турбулизация потока жидкости, а присутствующие измельченные частицы твердой фазы усугубляют ее, таким образом, пульповый насос при определенных условиях может являться эффективным реактором для равномерного диспергирования и растворения относительно небольших количеств кислорода во всем объеме циркулируемого раствора. Чтобы исключить возможность случайного разрыва сплошности потока жидкости необходима автоматическая защита от подачи большого количества газа. В устройстве предусматривается применение расходомера газа с автоматическим ограничением расхода кислорода за счет перекрывания газового патрубка и включения звуковой сигнализации. Установка патрубка для подачи кислорода на патрубок подачи раствора перед циркуляционным насосом является наиболее простым и доступным вариантом решения проблемы накислороживания технологических растворов. В качестве источников кислорода могут быть использованы баллоны или специальные термосы с жидким кислородом емкостью от 1 до 8 м³.

Работа устройства

В режиме циркуляции пульпы открывается источник кислорода и регулируется подача его с помощью расходомера в патрубок, установленный в патрубок подачи раствора перед циркуляционным пульповым насосом.

Способ и устройство могут быть использованы на предприятиях с гидрометаллургическим циклом выщелачивания золота из золотосодержащих материалов с использованием конусов, пачуков, а также для подземного и кучного выщелачивания золота. Затраты на использование кислорода и устройства для накислороживания в случае обработки в конусах не превышают 0,5-1 рубля на 1 г извлекаемого золота.