способ переработки золотосодержащего сурьмяного концентрата

Формула изобретения

1. Способ переработки золотосодержащего сурьмяного концентрата, включающий растворение сульфидов сурьмы выщелачивающим раствором с получением раствора сурьмы и золотосодержащего нерастворимого остатка, извлечение золота из нерастворимого остатка, отличающийся тем, что растворение проводят при температуре 60-90°С с использованием в качестве выщелачивающего раствора пентахлорида сурьмы в растворе соляной кислоты, полученный раствор трихлорида сурьмы направляют на извлечение сурьмы и частично на получение выщелачивающего раствора, возвращаемого в процесс растворения сульфидов сурьмы, из нерастворимого остатка перед извлечением из него золота удаляют элементарную серу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве выщелачивающего раствора используют раствор пентахлорида сурьмы с содержанием Sb(V) от 85 до 90 г/л в растворе соляной кислоты концентрации от 4 до 4,8 N с избытком пентахлорида сурьмы около 10 %.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что избыток пентахлорида сурьмы восстанавливают порошком сурьмы.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что избыток пентахлорида сурьмы восстанавливают сульфидом сурьмы.

5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что извлечение сурьмы осуществляют гидролизом с получением хлорокиси сурьмы и последующим синтезом триоксида сурьмы щелочными растворами.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что гидролиз осуществляют добавлением воды в количестве, определяемом из выражения

V=3V₁,

где V - добавляемый объем воды;

V₁ - объем раствора, поступающего на гидролиз.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что элементарную серу удаляют путем флотации в присутствии собирателя и пенообразователя.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что элементарную серу удаляют растворением в растворе щелочи.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение золота из нерастворимого остатка осуществляют гравитационным методом с выделением золотой головки и золотосодержащего концентрата.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение выщелачивающего раствора осуществляют обработкой раствора трихлорида сурьмы окислителем.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют перекись водорода.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют озон.

13. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют нитрит натрия.

14. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют окись марганца.

15. Способ по п.10, отличающийся тем, что соотношение сурьмы и окислителя превышает стехиометрическое на 10%.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ относится к металлургии цветных металлов, в частности к металлургии сурьмы.

Известны пирометаллургические способы переработки сурьмяных руд и концентратов, предусматривающие их плавку с получением черновой сурьмы. Присутствующие в концентратах благородные металлы, при этом, переходят в черновую сурьму, из которой затем извлекаются в процессе огневого рафинирования (Лодейщиков В.В. «Технология извлечения золота и серебра из упорных руд», Иркутск, ОАО Иргиредмет,1999г., т.1, с.310). Пирометаллургические методы являются относительно дорогими и сопровождаются выбросом сернистого газа в атмосферу.

Известен гидрометаллургический метод сульфидно-щелочного выщелачивания, при котором сурьму переводят в сульфидно-щелочной раствор, после чего выделяют в товарный продукт электрохимическим или химическим осаждением. Основная масса благородных металлов концентрируется в нерастворимом остатке, откуда извлекается цианированием (Лодейщиков В.В. «Технология извлечения золота и серебра из упорных руд», Иркутск, ОАО Иргиредмет,1999г., т.1, с.127). Метод сопровождается сбросом в отвал избытка сульфидно-щелочного электролита и цианида.

Недостатками указанных способов являются загрязнение окружающей среды, высокий расход дорогостоящих реагентов, недостаточно высокое извлечение сурьмы (85-90%) и благородных металлов (75-85%).

Задачей изобретения является исключение загрязнения окружающей среды серусодержащими выбросами и другими вредными веществами и снижение затрат на реагенты.

Технический результат заключается в повышении извлечения сурьмы и благородных металлов.

Технический результат достигается тем, что способ переработки золотосодержащего сурьмяного концентрата, включающий растворение сульфидов сурьмы выщелачивающим раствором с получением раствора сурьмы и золотосодержащего нерастворимого остатка, извлечение золота из нерастворимого остатка, осуществляют тем, что растворение проводят при температуре 60-90°С с использованием в качестве выщелачивающего раствора пентахлорида сурьмы в растворе соляной кислоты, полученный раствор трихлорида сурьмы направляют на извлечение сурьмы и частично на получение выщелачивающего раствора, возвращаемого в процесс растворения сульфидов сурьмы, из нерастворимого остатка перед извлечением из него золота удаляют элементарную серу.

Технический результат также достигается тем, что:

- в качестве выщелачивающего раствора используют раствор пентахлорида сурьмы с содержанием Sb(V) от 85 до 90 г/л в растворе соляной кислоты концентрации от 4 до 4,8 N с избытком пентахлорида сурьмы около 10 % ;

- избыток пентахлорида сурьмы восстанавливают порошком сурьмы ;

- избыток пентахлорида сурьмы восстанавливают сульфидом сурьмы;

- извлечение сурьмы осуществляют гидролизом с получением хлорокиси сурьмы и последующим синтезом триоксида сурьмы щелочными растворами;

- гидролиз осуществляют добавлением воды в количестве, определяемом из выражения:

V=3V₁

где V - добавляемый объем воды,

V₁ - объем раствора, поступающего на гидролиз;

- элементарную серу удаляют путем флотации в присутствии собирателя и пенообразователя;

- элементную серу удаляют растворением в растворе щелочи;

- извлечение золота из нерастворимого остатка осуществляют гравитационном методом с выделением золотой головки и золотосодержащего концентрата;

- получение выщелачивающего раствора осуществляют обработкой раствора трихлорида сурьмы окислителем;

- в качестве окислителя используют перекись водорода ;

- в качестве окислителя используют озон ;

- в качестве окислителя используют нитрит натрия ;

- в качестве окислителя используют окись марганца;

- соотношение сурьмы и окислителя превышает стехиометрическое на 10%.

Пентахлорид сурьмы более эффективен, чем РеСl₃, и при этом уменьшается возможность загрязнения триоксида сурьмы ионами железа в процессе гидролиза, исключается завоз окислителя на предприятия, расположенные в труднодоступных районах крайнего Севера..

Протекающие в заявленном способе процессы описываются следующими химическими реакциями:

1. Выщелачивание концентрата

1.1. Sb₂S₃ +3SbCl₅=5SbСl₃+3S;

1.2. Sb ₂S₃+3H SbСl₆= 5SbСl₃+3S+3HCl.

2. Восстановление

2.1. 3SbCl₅+2Sb=5SbCl ₃.

2.2. Sb₂S₃+3 SbCl ₅= 5SbСl₃+3S;

3. Гидролиз

3.1. SbСl ₃+Н₂O=SbOCl+2HCl;

3.2. 4SbOCl+H ₂O=Sb₄O₅Cl₂(Sb₂ O₃·2SbOCl)+2HCl;

3.3. 4SbСl₃ +5Н₂O=Sb₄O₅Cl₂+10HCl;

4. Выделение триоксида сурьмы

4.1. 2SbOCl+ 2NH ₄OH=Sb₂O₃+2NH₄Cl+H ₂O;

4.2. 2 SbОСl+Na₂СO₃=Sb ₂O₃+2NаСl+СO₂;

4.3. Sb ₄O₅Cl₂+2 NH₄OH = 2Sb ₂O₃+2NН₄Сl+Н₂O;

4.4. Sb₄O₅Cl₂+Na₂ CO₃=2Sb₂O₃+2NaCl+CO₂ .

5. Получение выщелачивающего раствора

SbСl ₃+3НСl+O₃= НSbСl₆+Н₂O+O ₂;

SbСl₃+2NaNO₂+5НСl=НSbСl ₆+2НаСl+2NO+2Н₂O;

SbСl₃ +Cl₂=SbCl₅;

SbСl₃+MnO ₂+4HCl=SbCl₅+MnCl₂+2H₂ O;

SbСl₃+3НСl+Н₂O₂=НSbСl ₆+2H₂O.

Пример осуществления способа.

30 г Sb₂О₃ растворяли в 100 мл НСl _конц. К раствору приливали постепенно 30 мл Н ₂О₂ (30%), чтобы температура не повышалась выше 60°С. После охлаждения раствора к нему прибавляли 50 мл НСl_конц и разбавляли водой до объема 250 мл и кипятили до прекращения выделения пузырьков газов. Полученный раствор Sb(V) содержал: Sb(V) - 105 г/л; Sb(III) - нет; Н₂ О₂ - нет; HCl - 3,8-3,0 N. К 100 мл данного раствора приливали 10 мл НСl_конц и использовали его для выщелачивания. Выщелачивающий раствор содержал: Sb(V) - 90 г/л; HCl - 4,0 N. Навеска концентрата составила 10 г. Теоретически на 0,7168 кг Sb сульфидного концентрата необходимо 1,075 кг Sb в виде SbCl ₅. Избыток пентахлорида сурьмы составил около 10%. Были установлены основные параметры процесса выщелачивания. Опыт проводился на навеске 10 г сурьмяного концентрата (54,5% Sb). Т:Ж=1:10. Время выщелачивания 2 часа (табл. 1).

Таблица 1
Влияние температуры на выщелачивание сурьмы
№ опыта	Т, °С	Вес кека, г	Содержание Sb в кеке, %	Koличество сурьмы		Извлечение сурьмы в раствор, %	Условия опыта
				В кеке, г	В растворе, г		Раствор Sb (V)-90 г/л; (116% от теоретически необходимого)
1	19	6.3	59,6	3,7	1,75	32,3
2	40	4,1	36,7	1,5	3,95	72,5
3	60	2,7	6,42	0,17	5,28	97,0
4	90-92	1,5	1,02	0,015	5,435	99,8

Влияние температуры на процесс выщелачивания значительно. Наиболее оптимальной температурой процесса является температура в пределах 60-90°С.

В таблице 2 приведены результаты выщелачивания сурьмы при различном отношении твердого: жидкости, различной температуре и концентрации Sb(V).

Таблица 2
Влияние концентрации Sb(V) и температуры на выщелачивание сурьмы
№ опыта	Концентрация Sb(V), г/л	Т:Ж	Т, °С	Навеска, г	Вес кека, г	Содержание Sb в кеке, %	Количество сурьмы		Извлечение сурьмы в раствор, %
							В кеке, г	в растворе, г
1	140	1:7	60	20	10,0	1,61	16,1	9,29	85,2
2	95	1:10	60	20	5,4	6,4	0,34	10,56	97,0
3	85	1:10	40	10	4,1	36,7	1,50	3,95	72,5
4	81	1:12	40	10	4,1	17,25	0,81	4,64	85,1

В более разбавленной пульпе процесс выщелачивания сурьмы происходит эффективнее. Переход сурьмы из концентрата происходит более активно в случае применения менее насыщенных катионами сурьмы растворов, т.е. чем меньше исходная концентрация Sb(V), тем эффективнее процесс выщелачивания.

Триоксид Sb(III) получали нейтрализацией растворов аммиаком по реакциям 4.1. и 4.3. Нейтрализация содой сопровождается реакциями 4.2. и 4.4. Количество воды, добавляемой при гидролизе, влияет на расход щелочи. Нейтрализацию осуществляли в течение 1,5 ч при 60-70°С до рН 7-8. При этом образуется триоксид сурьмы ромбической формы в противоположность кубической форме, получаемой пирометаллургическим способом.

Обессеривание нерастворимого остатка осуществляли путем растворения серы щелочным раствором.

В таблице 3 представлены полученные результаты.

Таблица 3
Технологические показатели процесса получения триоксида сурьмы.
Продукт	Выход, %	Содержание Sb,%	Извлечение Sb,%
Триоксид сурьмы	42,0	84,7(99,5% Sb2O 3)	90,5
Аu-содержащий кек	58,0	0,87	0,43
Технологические растворы	-	-	9,07
Исходный концентрат	100,0	52,60	100,0

Получаемый по предлагаемой технологии триоксид сурьмы имеет стабильное качество, чистота достигает 99,5 % Sb₂ O₃, а по содержанию As, Pb, Fe, Ni и суммы K+Na+Са превосходит Китайский национальный стандарт (Sb₂O ₃-O), Harshaw Chemical Co. (США, белая и голубая звезда), Mikuni Smelting Refining Co. (Япония), Manciano plant (Италия), Anzon Cookson (Англия).

Предлагаются оптимальные условия получения триоксида сурьмы при использовании в качестве выщелачивающего агента Sb(V): Т:Ж=1:10; время выщелачивания 2 час, температура - 90°С. Извлечение сурьмы в раствор при этом достигает 99,8%. Извлечение золота в товарный продукт - 96%, а содержание золота в товарном продукте возросло почти в 2 раза.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить извлечение сурьмы и благородных металлов, при этом содержащаяся в концентрате сера выводится в отдельный продукт, не загрязняя окружающей среды.