способ извлечения драгоценных и редких металлов из растворов с низкой концентрацией в присутствии ионов других металлов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ извлечения золота из растворов с низкой концентрацией в присутствии ионов других металлов, включающий цементацию золота в восстановленной форме на порошке металла-восстановителя с выделением золотосодержащего осадка, отличающийся тем, что в качестве порошка металла-цементатора используют освинцованный цинковый порошок класса +0,001 мм - 2 мм с содержанием свинца 1-90 мас.% или порошки металлов, используемые при температуре раствора не менее 50°С и выбранные из группы: Zn, Fe, Ni, Pb, Sn, Sb, класса +0,1 мм - 5 мм, при этом перед цементацией порошки помещают в кассету, цементацию ведут путем пропускания через кассету золотосодержащего раствора в течение 2-240 ч, отделяют золотосодержащий осадок путем интенсивного механического перемешивания, обрабатывают его азотной или уксусной кислотой, отделяют фильтрацией, сушат и плавят с флюсующими добавками с получением чернового золота.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании в качестве металла-восстановителя освинцованного цинкового порошка после отделения золотосодержащего осадка, содержащего свинец, цинковый порошок используют повторно.

3. Устройство для извлечения золота из растворов с низкой концентрацией в присутствии ионов других металлов цементацией, включающее фильтрующую колонку с отверстием для подачи раствора и порошком металла-восстановителя, отличающееся тем, что оно снабжено основанием для установления на нем фильтрующей колонки, выполненным в виде жесткой металлической решетки с ячейкой порядка 10 мм, достаточной для удержания давления, создаваемого раствором в фильтрующей колонке, и уплотнительной прокладкой, фильтрующая колонка выполнена с ручками и внутри нее расположена заменяемая кассета, наполненная порошком металла-восстановителя, удерживаемым металлической тканой сеткой с размером ячейки, обеспечивающим удерживание порошка металла-восстановителя в кассете и пропускание золотосодержащего раствора, и металлическая тканая сетка с размером ячейки не менее 0,4 мм для прочности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных и редких металлов, в частности к процессам извлечения золота из растворов с низкой концентрацией в присутствии ионов других металлов, например осветленных растворов золотоизвлекательных заводов, рассолов калийного производства, геотермальных вод, вод соленых озер и морской воды.

В настоящее время неизвестны рентабельные технологии извлечения золота из растворов с низкой концентрацией. Содержание золота в морской воде изменяется от 0,004 мг/т до 65 мг/т. Было установлено повышенное содержание золота в континентальных высокоминерализованных горячих источниках. Так, содержание золота в горячем источнике штата Арканзас (США) составило 260 мг/т, содержание золота в воде Большого Соленого озера на Утаке - 360 мг/т, а в воде из озера Моно в Калифорнии - до 540 мг/т (Ладейщиков В.В. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом. М.: Недра, 1974, стр.266-267).

Известен способ извлечения золота, применяемый на большинстве золотоизвлекательных предприятий, использующих цианистый процесс (Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1987, стр.174). Способ заключается в том, что осветленный золотосодержащий раствор подвергают деаэрации, смешивают с цинковой пылью и уксуснокислым свинцом и фильтруют для выделения золото-цинкового осадка при одновременном осаждении золота. Вследствие большой поверхности освинцованной цинковой пыли процесс цементации протекает с высокой скоростью и полнотой, при этом основная масса золота осаждается во время просачивания раствора через слой кека, находящийся на поверхности фильтра. Недостатком указанного способа является низкая скорость фильтрации золотосодержащих растворов через плотный слой цинковой пыли, что значительно снижает эффективность процесса при извлечении золота из растворов с низкой концентрацией.

Известна установка с вакуум-рамами для извлечения золота из осветленных цианистых растворов (Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1987 г., стр.176). Под действием разрежения, создаваемого вакуум-насосом, обедненный золотом раствор просачивается внутрь рам, а золотой шлам остается на поверхности фильтровальной ткани в виде кека. Основное количество золота осаждается в период, когда раствор просачивается через слой цинковой пыли, находящейся на поверхности фильтровальных рам. Недостатками устройства являются низкая скорость фильтрации раствора, что не позволяет рентабельно извлекать драгоценные металлы из растворов с низкой концентрацией, а также большие площади, занимаемые установками для осаждения золота цинковой пылью.

Известно устройство для извлечения золота из морской воды, включающее фильтрующую колонку, наполненную адсорбентом и подключенную к водозаборному кингстону (Ю.А.Улицкий. Океан надежд. М.: Просвещение, 1983 г., стр.24). Недостатком известного устройства является высокая стоимость полученного металла.

Наиболее близким (прототипом) является способ и устройство извлечения золота из осветленных цианистых растворов с применением освинцованной цинковой стружки (И.Н.Плаксин, Ю.Д.М.Юхтанов. Гидрометаллургия. М.: Металлургиздат, 1949 г., стр.273-276, 369-376). В настоящее время осаждение золота цинковыми стружками применяется на предприятиях малого масштаба и на давно построенных предприятиях. Недостатками способа и устройства являются: большой расход цинка, не полное извлечение золота вследствие того, что часть его возвращается в экстрактор с 25-30% крупного цинка, большие размеры экстракторов, занимающие большие площади, сложность в приготовлении цинковой стружки, низкая концентрация цинковой стружки относительно единицы раствора, что существенно снижает извлечение золота из раствора.

Задачей изобретения является повышение эффективности и селективности извлечения золота из растворов с низкой концентрацией, скорости фильтрации золотосодержащих растворов.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе извлечения золота из золотосодержащих растворов с низкой концентрацией в присутствии ионов других металлов путем цементации его в восстановленной форме на освинцованном цинковом порошке золотосодержащий раствор пропускают через освинцованный цинковый порошок класса +0,001 мм - 2 мм с содержанием свинца 1-90 мас.% в течение 2-240 часов, после чего золото-свинцовый концентрат отделяют от цинкового порошка и обрабатывают азотной или уксусной кислотой, осадок фильтруют, сушат и плавят с флюсующими добавками известными способами до получения чернового металла.

На чертеже изображено устройство для извлечения драгоценных и редких металлов из растворов с низкой концентрацией в присутствии ионов других металлов, включающее фильтрующую колонку 3 для накопления золотосодержащего раствора с отверстием для подачи раствора 1, ручки фильтрующей колонки 5, основание 2, выполненное в виде жесткой металлической решетки с ячейкой порядка 10 мм, достаточной для удержания давления, создаваемого раствором в фильтрующей колонке, уплотнительную прокладку 4, расположенную внутри фильтрующей колонки 3 кассету 9, наполненную освинцованным цинковым порошком 8, удерживаемым металлической тканной сеткой 7 с размером ячейки, обеспечивающим удержание освинцованного цинкового порошка 8 в кассете 9 и пропускание золотосодержащего раствора, и металлической тканной сеткой 6 с ячейкой не менее 0,4 мм для прочности.

Способ реализован следующим устройством. Освинцованный цинковый порошок 8 класса +0,001 мм - 2 мм с содержанием свинца 1-90 мас.% загружают в кассету 9 и устанавливают на основании 2, затем сверху устанавливают фильтрующую колонку 3, функция которой заключается в создании давления за счет массы золотосодержащего раствора для увеличения скорости фильтрации через слой металла-цементатора. Золотосодержащий раствор самотеком или принудительно, например, с помощью насоса, поступает в фильтрующую колонку 3 через отверстие 1, расположенное преимущественно в верхней части фильтрующей колонки, затем золотосодержащий раствор проходит через кассету 9 с освинцованным цинковым порошком 8, слой которого составляет не менее 5 мм, и уходит из фильтрующей колонки 3 через слив (на чертеже показан стрелками, направленными вниз) в дренаж. После насыщения кассеты 9 золотосодержащим концентратом в течение 2-240 часов, в зависимости от концентрации золота в растворе, указанную кассету извлекают из фильтрующей колонки 3 и заменяют на новую кассету. Освинцованный цинковый порошок 8 выгружают из кассеты 9, золото-свинцовый концентрат отделяют от цинкового порошка путем интенсивного механического перемешивания известными способами, цинковый порошок используют повторно, а золото-свинцовый концентрат обрабатывают азотной или уксусной кислотой известными способами, осадок фильтруют, сушат и плавят с флюсующими добавками до получения чернового металла известными способами.

Применительно к геотермальным водам, где температура воды достигает более 50°С, вместо освинцованного цинкового порошка могут использовать также металлы-цементаторы, выбранные из Zn, Fe, Ni, Pb, Sn, Sb размером частиц 0,1 мм - 5 мм. Конкретный выбор указанных металлов-цементаторов зависит от химического состава геотермальной воды и количества примесей металлов в геотермальных водах, в первую очередь As, Сu, Pb, Se, Fe, Ni. Поскольку высокая температура воды ускоряет процесс осаждения драгоценных металлов в десятки раз, поэтому могут использовать порошки указанных металлов-цементаторов более крупных размеров.

Выше описан предпочтительный вариант устройства по изобретению, хотя изобретение не ограничивается только им. Очевидно, что возможны различные изменения и модификации согласно сущности изобретения в пределах его объема, определяемого формулой изобретения.

Способ и устройство иллюстрируются следующими не ограничивающими себя примерами.

Пример 1. В кассету емкостью 3 куб. см загружают освинцованный цинковый порошок класса +0,001 мм - 2 мм. Кассету устанавливают в фильтрующее устройство и закрепляют. Фильтрующее устройство соединяют с аквариумной помпой. Устройство в сборе опускают в ванну со 100 л искусственного рассола 300 г/л морской соли с содержанием Аu в количестве 0,1 мг/л. В течение 24 часов помпа пропускает указанный рассол через фильтрующее устройство. Спустя 24 часа определяют остаточное содержание золота в рассоле и рассчитывают емкость цинкового порошка. При исходном содержании Au - 0,1 мг/л спустя 24 часа остаточное содержание золота составило - 0,03 мг/л. Емкость освинцованного цинкового порошка составила 1,2 г Au на 1 кг цинкового порошка.

Пример 2. В кассету емкостью 3 куб. см загружают освинцованный цинковый порошок класса +0,001 мм - 2 мм. Кассету устанавливают в фильтрующее устройство и закрепляют. Фильтрующее устройство соединяют с аквариумной помпой. Устройство в сборе опускают в ванну с 200 л искусственного раствора морской воды с содержанием Au - 0,025 мг/л. В течение 24 часов помпа пропускает указанный раствор через фильтрующее устройство. Спустя 24 часа определяют остаточное содержание золота в морской воде и рассчитывают емкость цинкового порошка. При исходном содержании Au - 0,025 мг/л спустя 24 часа остаточное содержание золота составило - 0,01 мг/л. Емкость освинцованного цинкового порошка составила 1,5 г Au на 1 кг цинкового порошка.

Пример 3. В кассету емкостью 6 куб. см загружают освинцованный цинковый порошок класса +0,001 мм - 2 мм. Кассету устанавливают в фильтрующее устройство и закрепляют. Фильтрующее устройство соединяют с аквариумной помпой. Устройство в сборе опускают в ванну с 200 л искусственного раствора геотермальной воды температурой 50-60°С с содержанием Au - 0,2 мг/л. В течение 24 часов помпа пропускает указанный раствор через фильтрующее устройство. Спустя 24 часа определяют остаточное содержание золота в искусственном растворе геотермальной воды и рассчитывают емкость цинкового порошка. При исходном содержании Au - 0,2 мг/л спустя 24 часа остаточное содержание золота составило - 0,05 мг/л. Емкость освинцованного цинкового порошка составила 2,48 г Au на 1 кг цинкового порошка.

Пример 4. В кассету емкостью 6 куб. см загружают порошок металлической сурьмы (Sb) класса +0,1 мм - 5 мм. Кассету устанавливают в фильтрующее устройство и закрепляют. Фильтрующее устройство соединяют с аквариумной помпой. Устройство в сборе опускают в ванну с 200 л искусственного раствора геотермальной воды температурой 50-60°С с содержанием Au - 0,2 мг/л. Спустя 24 часа определяют остаточное содержание золота в этой воде и рассчитывают емкость порошка металлической сурьмы. При исходном содержании Au - 0,2 мг/л спустя 24 часа остаточное содержание золота составило - 0,06 мг/л. Емкость порошка металлической сурьмы составила 2,31 г Au на 1 кг металлической сурьмы.

Предложенный способ может применяться для извлечения золота из осветленных растворов хвостохранилищ золотоизвлекательных заводов, рассолов калийного производства, геотермальных вод, вод соленых озер и морской воды. Предложенные способ и устройство извлечения золота из растворов с концентрацией менее 0,1 мг/л позволяет достичь высокой степени извлечения золота - более 90% в восстановленной форме из растворов в присутствии солей других металлов и при этом многократно увеличить скорость фильтрации золотосодержащих растворов.