способ переработки арсенопиритных сульфидных золотосодержащих концентратов

Формула изобретения

Способ переработки арсенопиритных золотосодержащих концентратов, в котором сульфиды представлены арсенопиритом и пиритом, включающий нагрев сухого концентрата в бескислородной атмосфере при температуре в диапазоне 650-750°С с удалением и улавливанием сульфидов мышьяка, при этом время термической обработки не превышает 20 мин.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке арсенопиритных золотосодержащих концентратов.

Известен способ (А.С. СССР № 513098, кл. С22В 30/04, 1976) получения сульфидов мышьяка из арсеносодержащих продуктов окислительно-восстановительным обжигом в присутствии сульфидов металлов.

Недостатком этого известного технического решения является загрязнение окружающей среды отходящими высокотоксичными соединениями оксидов серы и мышьяка, образующимися при высокотемпературном обжиге исходного сырья.

Известен способ получения сульфидов мышьяка из мышьяксодержащих продуктов (Патент РФ № 2079560, МКИ С22В 1/08; С22В 30/04, 1997), включающий обжиг шихты, содержащей сульфидизатор, при 600-700°С в атмосфере очищенных циркулирующих газов с подводом тепла поверхностными нагревателями при соотношении серы и мышьяка в шихте, превышающем 1,5:1.

Этот известный способ выбирается в качестве прототипа, так как он направлен на решение задачи, что и заявляемое изобретение, и является наиболее близким по своей технической сущности, а также содержит наибольшее число существенных признаков, которые совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатки прототипа заключаются в том, что, во-первых, в нем не учитывается содержание влаги в исходном материале, присутствие которой неминуемо приводит к окислению части паров мышьяка до триоксида с последующим нанесением экологического вреда. Во-вторых, не учтено влияние времени высокотемпературной обработки материала. Известно, что при длительном нагреве свежеобразованного сульфида железа FeS за счет высокотемпературной диффузии происходит укрупнение зерен, что неблагоприятно сказывается при последующей переработке огарка. Свежеобразованный FeS - продукт распада кристаллической решетки арсенопирита - первоначально представлен чрезвычайно мелкодисперсными кристаллами, которые по мере дальнейшего нагрева и вследствие высокотемпературной диффузии перекристаллизуются и образуют более крупные кристаллы с образованием вторичных кристаллов пирротинового ряда. При этом часть высвобожденного золота неминуемо захватывается кристаллами новообразованных зерен и становится недоступной цианированию.

Задачей заявляемого изобретения является поиск технологии переработки арсенопиритных сульфидных золотосодержащих концентратов, которая обеспечивала бы достижение технического результата, а именно перевод мышьяка в экологически безопасное состояние при одновременном высвобождении золота для последующего цианирования.

Поставленная задача решена, таким образом, что предложен СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АРСЕНОПИРИТНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ, в котором сульфиды представлены арсенопиритом и пиритом, включающий нагрев сухого концентрата в бескислородной атмосфере в диапазоне 650-750°С с удалением и улавливанием сульфидов мышьяка, при этом время термической обработки не превышает 20 минут.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет перевести мышьяк в устойчивое от воздействия факторов внешней среды состояние, а именно в моносульфид, так как термопроцесс ведут в бескислородной атмосфере в присутствии сульфидизаторов, каковым является пирит, и в течение не более 20 минут.

По сравнению с прототипом заявляемый способ имеет существенные отличия, которые заключаются в ограничении времени термообработки концентрата. Это существенный момент, так как в течение этого времени полностью завершается термическая диссоциация арсенопирита с высвобождением зерен золота и не успевает развиться процесс диффузионного укрупнения кристаллов сульфида железа с переходом их в пирротиновый ряд.

Заявитель провел патентно-информационный поиск по данной теме и заявляемую совокупность существенных признаков не обнаружил. Поэтому данное изобретение можно признать новым.

Предлагаемый способ переработки арсенопиритных сульфидных золотосодержащих концентратов продуктов обладает изобретательским уровнем, так как он логически не следует из известного технического уровня.

Таким образом, можно считать, что заявляемый способ отвечает критерию патентоспособности по «изобретательскому уровню».

Практическая применимость заявляемого способа подтверждается результатами опытов, проведенных авторами данного изобретения.

Пример

Стальная трубчатая реторта глухим концом располагается в трубчатой печи. Противоположный холодный конец герметизирован крышкой с несколькими технологическими отверстиями с короткими трубками для герметизации, которая осуществлялась отрезками резиновых шлангов с зажимами. Навеска в лодочке из алюминиевой фольги помещалась в поддерживающее устройство на конце проволочного толкателя и до опыта располагалась в холодном конце реторты. По достижении в рабочем конце реторты заданной температуры, измерявшейся термопарой, горячий спай которой располагался в рабочей зоне реторты, навеску вдвигали в рабочую зону и выдерживали заданное время. После этого навеску выдвигали в холодный конец реторты, саму реторту осторожно выдвигали из печи и охлаждали. Извлеченную навеску взвешивали и подвергали цианированию по стандартной методике.

Во всех опытах не наблюдалось газовыделения, о чем судили по отсутствию выделений через гидрозатвор.

На внутренних поверхностях холодного конца реторты наблюдали достаточно обильные осадки оранжевого аурипигмента.

Для опытов был использован мышьяковистый концентрат Акбакайского предприятия из Казахстана. Этот концентрат содержал 8,6% серы, 2,4% мышьяка, 12,6% железа при 76,5 г/т золота. Минералогический состав концентрата включал 13,7% пирита и 4,2% арсенопирита. Навеску сульфидного золотосодержащего концентрата, в котором носителем мышьяка является арсенопирит, содержащий в своей кристаллической решетке золото в состоянии кристаллозоля, подвергали кратковременному нагреву в реторте при отсутствии контакта с кислородом воздуха. При 444°С арсенопирит полностью диссоциирует, отдавая в газовую фазу парообразный мышьяк. Присутствующий в сульфидном концентрате пирит начинает термически диссоциировать при 510°С, отдавая в газовую фазу один из двух атомов серы. Твердый остаток от термической диссоциации арсенопирита и пирита представляет собой сульфид железа FeS. При отсутствии в газовой атмосфере кислорода парообразный мышьяк и сера взаимодействуют с образованием сульфида мышьяка. В зависимости от соотношения между количествами мышьяка и серы в парах образуются либо реальгар AsS, либо аурипигмент As₂S₃ . В наших опытах образовывался оранжевый аурипигмент.

Термодинамические расчеты соответствующих реакций привели к значениям обеих констант равновесия реакций образования реальгара и аурипигмента порядка 10 в 35-й степени, что свидетельствует о чрезвычайной устойчивости обоих сульфидов к воздействию внешней среды.

Время обработки навески изменяли от 5 до 20 минут. Исследованный температурный диапазон - от 550 до 750°С. Термически обработанные навески подвергали цианированию в равных постоянных условиях и о результатах судили по извлечению золота в раствор.

Наилучшие результаты с извлечением золота 87,4% получены при времени обработки 20 минут и температуре 750°С. Следует отметить, что извлечение было получено на навесках акбакайского концентрата, содержащего 24,5% глинистых составляющих, способных к поглощению цианистого комплекса. Результаты наиболее характерных опытов приведены ниже в таблице.

№	Температура, °С	Время обработки, мин	Извлечение Au при цианировании, %
1	500	5	33,67
2	500	20	82,63
3	500	20	84,86
4	600	20	86,02
5	750	20	87,4

Приведенные результаты позволяют считать, что наиболее эффективный с точки зрения полноты диссоциации сульфидов концентрата температурный режим лежит между 650 и 750°С. При этих температурах происходит полное прохождение термической диссоциации материала. Более того, уже через 5 минут после начала нагрева почти стабилизируется вес твердого остатка. Время обработки до 20-ти минут обусловлено тем, что за этот отрезок времени достаточно полно проходит необходимое превращение материала. Дальнейшее затягивание процесса нежелательно не только из экономических соображений, но и потому, что в огарке протекает нежелательный процесс диффузионного укрупнения зерен сульфида железа и это может привести к захватыванию частиц золота с последующим ухудшением показателей цианирования.

Таким образом, заявляемый способ практически применим и имеет перспективу для подготовки арсенопиритных золотосодержащих концентратов к последующему извлечению золота, которое может быть осуществлено как традиционным цианированием, так и плавкой на штейн совместно с основным, например, сульфидным медным концентратом. В последнем случае золото извлекается в шламы электролиза меди с высоким % извлечения.