СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА ЗОЛОТА ЛИГАТУРНОГО

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов (БМ).

Широко распространенным методом извлечения золота и серебра из руд и концентратов БМ является выщелачивание материалов в растворе цианида натрия. Последующая переработка продукционных цианистых растворов осуществляется с выделением из растворов и концентрированием золота и серебра в определенном концентрате и плавке концентрата на получение целевого сплава золота лигатурного в слитках.

Известен способ получения сплава золота лигатурного при переработке цианистых растворов, который принят за прототип, как наиболее близкое к заявляемому техническое решение /1/.

По известному способу исходный цианистый раствор, содержащий золото и серебро, подвергают цементационной обработке порошком металлического цинка, при этом совместно с цинком в раствор подается уксусно-кислый свинец - Рb(Н₃С₂0₂)₂, повышающий скорость цементации. Восстановленные золото и серебро отделяют от раствора фильтрацией через фильтрующую среду, сформированную путем предварительной подачи на фильтрующее устройство специального фильтрообразующего реагента - кизельгура (диатомита). Снятый затем с фильтра осадок наряду с золотом и серебром содержит избыток металлического цинка, оксиды и соли цинка, меди и свинца, а также кремнезем и окись алюминия, введенные с кизельгуром. Цинковый осадок затем выщелачивают в растворе серной кислоты для удаления основной доли примесей цветных металлов и отфильтровывают от сульфатного раствора. Обогащенный по БМ нерастворимый остаток (н. о.) цинкового осадка подвергают термообработке при температуре 120-700^oС с целью полного удаления воды, разложения солей и окисления оставшихся примесных цветных металлов. Огарок н.о. цинкового осадка затем шихтуют с бурой, содой, кварцевым песком, фторидом кальция и плавят на получение целевого сплава золота лигатурного и шлака.

Недостатками известного способа являются недостаточно полная концентрация восстановленного золота и серебра в цинковом осадке в процессе фильтрации и относительно высокое содержание цветных металлов - меди, цинка, свинца в целевом сплаве золота лигатурного.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение извлечения благородных металлов в цинковый осадок в процессе фильтрации раствора после цементации и увеличение содержания золота и серебра в получаемом сплаве золота лигатурного. Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в снижении остаточного содержания золота и серебра в цианистом растворе после фильтрации и увеличении степени селекции благородных и цветных металлов при плавке.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения сплава золота лигатурного, включающем цементационную обработку цианистого раствора порошком металлического цинка с добавкой уксусно-кислого свинца и фильтрацию обработанного раствора через фильтрующую среду с получением цементационного осадка, выщелачивание его в растворе серной кислоты с получением нерастворимого остатка, его отделение от раствора, термообработку при температуре 120-170^oС с получением огарка и плавку огарка в смеси с бурой с получением сплава золота лигатурного и шлака, согласно изобретению, в качестве фильтрующей среды используют цеолит, взятый в количестве 5-15% от массы вводимого цинка, нерастворимый остаток перед термообработкой смешивают с цеолитом при расходе цеолита 5-10% от массы нерастворимого остатка и в шихту на плавку огарка дополнительно вводят цеолит и оксид кальция. При этом огарок нерастворимого остатка, буру, оксид кальция и цеолит смешивают при следующем соотношении компонентов в смеси, маc.%:
Бура - 25-30
Оксид кальция - 2-3
Цеолит - 10-14
Огарок нерастворимого остатка - Остальное
Отличием предлагаемого технического решения от прототипа является состав фильтрующей среды при фильтрации цианистого раствора после цементационной обработки, состав смеси на термообработку нерастворимого остатка и состав смеси на плавку огарка нерастворимого остатка.

Использование цеолитов в трех операциях заявляемого способа основывается на специфических физико-химических свойствах этих минералов.

Природные минералы группы цеолитов являются водными алюмосиликатами, главными образом кальция и натрия, например Гейландит - (Са, Na₂)•[AlSi₃O₈] •5H₂O. Кристаллическая структура цеолитов состоит из каркасов алюмо-кремнекислородных тетраэдров с широкими полостными каналами, при этом молекулы воды слабо связаны с открытой жесткой кристаллической основой. Рыхлая канальная структура придает цеолитам качества эффективных фильтрообразующих реагентов, обеспечивающих высокую степень и скорость разделения жидкой и твердой фаз в процессе фильтрации.

Используемый в известном способе кизельгур (диатомит) также обладает большой губчатой пористостью, содержит от 62 до 97% кремнезема (SiO₂) и в качестве основных примесей глинистые минералы. Но, как показали специальные исследования, степень отделения от раствора ультрамелких дисперсных частиц твердого, крупностью менее 0,1 мкм при фильтрации у цеолитов выше, чем у кизельгура, вследствие особенностей кристаллической структуры. Таким образом, применение цеолитов в операции фильтрации цианистых растворов после цементационной обработки позволяет улавливать на фильтрующем слое ультрадисперсные частицы восстановленных золота и серебра, чего не обеспечивает известный фильтрообразующий кремнеземистый реагент кизельгур (диатомит). В результате, при прочих равных условиях, на данной операции снижается остаточное содержание БМ в растворе и возрастает их извлечение в цементационный осадок.

Термообработка нерастворимого остатка в смеси с цеолитом позволяет повысить степень окисления примесных цветных металлов - цинка, меди, свинца и увеличить степень их ошлакования при плавке огарка. В процессе термообработки протекает дегидратация и вспучивание цеолитов, что существенно увеличивает газопроникаемость смеси и создает более благоприятные условия для доступа кислорода воздуха к частицам концентрата БМ и окисления примесных цветных металлов.

При плавке огарка цеолит используется как флюс с высоким содержанием кремнезема (50-60%), а также оксидов кальция и натрия (до 15-18%). Плавка огарка ведется на шлак на основе легкоплавкой системы SiO₂ (30%) - В₂О₃ (30%) - Na₂O (20%) - CaO (20%). Подобный шлак имеет относительно невысокую температуру плавления, на уровне 900-1000^oС и весьма эффективно шлакует оксиды цинка, свинца и меди.

Заявляемый предел расхода цеолита на операции цементационной обработки цианистых растворов составляет 5-15% от массы расходуемого цинка, выбран на основании проведенных испытаний и обеспечивает оптимальную скорость и качество фильтрации, связанных с толщиной формирующегося фильтрующего слоя. При расходе цеолита менее 5% возможен проскок мелкодисперсных частиц золота через тонкий фильтрующий слой, а при расходе более 15% замедляется скорость фильтрации из-за увеличенной толщины слоя.

Расход цеолита на термообработку нерастворимого остатка, равный 5-10% от массы н. о., обеспечивает требуемую степень окисления примесных цветных металлов. Увеличение расхода цеолита не улучшает степень окисления металлов, но снижает производительность обжигового оборудования по перерабатываемому концентрату.

Состав шихты на плавку огарка в заявляемом способе обеспечивает высокую степень извлечения золота и серебра в целевой сплав и селекции их от цинка, свинца и меди при относительно невысоких температурах плавки 1200-1250^oС. Содержание флюсов в шихте выше заявляемых пределов является перерасходом без улучшения показателей процесса, а ниже заметно повышает температуру плавления шлака и остаточное содержание в нем благородных металлов.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного составом фильтрующей среды в операции фильтрации цианистого раствора после цементационной обработки и составом смесей на операциях термообработки нерастворимого остатка и плавки огарка н. о. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в уровень техники.

Заявляемый способ получения сплава золота лигатурного соответствует требованию "изобретательского уровня", так как обеспечивает более высокое извлечение благородных металлов из цианистого раствора в целевой цинковый осадок и более высокое содержание золота и серебра в получаемом сплаве золота лигатурного, что не следует явным образом из известного уровня техники.

Примеры использования заявляемого способа и способа-прототипа
Для сравнительной проверки известного и заявляемого способов использовали продукционный цианистый раствор, полученный методом перколяционного выщелачивания раствором цианида натрия золотосеребряных гравиоконцентратов на полупромышленной установке в стандартных условиях. Продукционный раствор содержал, мг/л: золота 32; серебра 10 и меди 16.

Заявляемый способ
В качестве реагента на операциях использовали природный минерал группы цеолитов - Гейландит, измельченный до крупности класса менее 0,1 мм. Исходный цианистый раствор для опыта взяли в объеме 500 л. Цементационную обработку раствора провели на установке типа Мерилл-Кроу в стандартных условиях, фильтрацию - на вакумном нутч-фильтре с площадью фильтрации 400 см². Цинковую пыль массой 410 г смешали с 15,0 г уксусно-кислого свинца. Полученная смесь дозированно вводилась в раствор в процессе цементации. Перед операцией фильтрации на ложное днище нутч-фильтра, заправленного фильтровальной тканью, подали смесь, содержащую 2 л воды и 50 г цеолита, и отфильтровали ее. Через подготовленный таким образом фильтрующий слой нутч-фильтра осуществили операцию фильтрации обработанного цианистого раствора. В результате операций цементации и фильтрации получили 500 л отработанного раствора и 218,0 г цементационного осадка.

Кислотное выщелачивание осадка провели в растворе 10% серной кислоты в лабораторном реакторе с термостатированием и механическим перемешиванием при температуре 60-65^oС, Т:Ж=1:4. Продолжительность выщелачивания составила 2 ч. По окончании операции нерастворимый остаток отфильтровали и отмыли на нутч-фильтре. Масса нерастворимого остатка составила 107,0 г. Полученный н. о. смешали с 8,0 г порошка цеолита, смесь загрузили в фарфоровую лодочку, поместили в камерную электрическую печь сопротивления и выдержали при температуре 600-650^oС в течение 2 ч. По окончании термообработки лодочку извлекли из печи, охладили и отделили огарок. Масса огарка составила 92,0 г.

Плавку огарка вели в шахтной электрической печи сопротивления. Огарок смешали с бурой (44,8 г), оксидом кальция (4,0 г) и цеолитом (19,2 г). Шихту загрузили в шамотовый тигель и выдержали в печи при температуре 1250^oС в течение 1 ч. По окончании плавки тигель извлекли из печи, охладили и отделили шлак и слиток сплава золота лигатурного. Выход шлака составил 113,5 г, сплава золота лигатурного - 21,5 г. В таблице 1 приведены данные атомно-абсорбционного, химического и пробирного анализов по химическому составу продуктов, полученных по схеме заявляемого способа.

Способ - прототип
Приготовили смесь, содержащую 410 г цинковой пыли, 15,0 г уксусно-кислого свинца. Данной смесью провели цементационную обработку 500 л исходного цианистого раствора по такой же методике, как в примере испытания заявляемого способа. Фильтрующий слой на нутч-фильтре подготовили путем фильтрации смеси 2 л воды и 50 г кизельгура в порошке класса крупностью менее 0,1 мм. По окончании операций получили 500 л отработанного цианистого раствора и 207,0 г цементационного осадка.

Операцию кислотного выщелачивания цементационного осадка провели по тем же условиям, как и в заявляемом способе. Масса полученного нерастворимого остатка составила 123,0 г. Н.О. загрузили в фарфоровую лодочку и выдержали в электрической печи при 600-650^oС в течение 2 ч. Масса огарка составила 102,8 г.

Приготовили шихту, содержащую, г: огарка 102,8; карбоната натрия 50,0; буры 50,0; кварцевого песка 10,0 и фторида кальция 10,0. Шихту проплавили по той же методике, как и при испытании способа-прототипа. Выход шлака составил 155,8 г, сплава золота лигатурного 22,6 г. В таблице 2 приведены данные атомно-абсорбционного, химического и пробирного анализов по химическому составу продуктов, полученных по схеме способа-прототипа.

Сравнение полученных результатов показывает, что использование заявляемого способа позволяет снизить остаточное содержание благородных металлов в отработанных цианистых растворах при цементации: золота с 0,03 до 0,01 мг/л и серебра с 0,07 до 0,05 мг/л. Вследствие более эффективного окисления цветных металлов при термообработке нерастворимого остатка, а также использования более оптимального состава шихты полученный заявляемым способом сплав золота лигатурного содержит золота и серебра в сумме 97,15%, что на 4,93% выше, чем в сплаве, полученном по способу-прототипу.

Использование цеолитов в заявляемом способе позволяет также в сравнении с известным сократить удельные материальные затраты на плавку огарка за счет снижения количества расходуемых флюсов и исключения дорогостоящих карбоната натрия и фторида кальция из шихтового расписания.

Для доказательства критерия "промышленное применение" следует указать, что заявленный способ планируется к полупромышленным испытаниям в ОАО "Ир-гиредмет".

Источники информации
1. Маслецкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф., и др. Металлургия благородных металлов. - М.: Металлургия, 1987. - С.171-188. прототип.