Результат интеллектуальной деятельности: Способ переработки золотосодержащего сурьмяного концентрата и линия для его осуществления

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности, к металлургии золота и сурьмы. Au-Sb руды широко распространены в России и СНГ. Применение пирометаллургией может привести к достижению более высоких технологических показателей.

Известен пирометаллургический способ получения сурьмы из Au-Sb концентрата, который предусматривает возгонку сурьмы с получением триоксида сурьмы, или в случае необходимости получения металлической сурьмы. Из донного остатка печи возгонки (сурьмянистого золотосодержащего сплава (СЗСС) изготавливают электроды, которые направляются на электролиз с выделением катодной сурьмы, а образующий в процессе электролиза шлам благородных металлов растворяют, и из раствора выделяется золото.

[Сурьма / Под ред. С.М. Мельникова. М.: Металлургия 1977. - 536 С.]. В книге не приводится подробное описание технологии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является разделение сурьмы от золота из штуфных концентратов в автогенном режиме с целью увеличения удельной производительности, снижения потерь золота с триоксидом сурьмы, улучшения минералогического состава триоксида сурьмы с преобладанием сенармонтита [Мызенков Ф.А., Ушаков А.К., Тарасов А.В., Пащенко Г.Г. «Создание в России современной технологии переработки отечественных золото - сурьмяных руд. » Цветные металлы. 1997. №1. С. 26- 30 (прототип)].

Недостатки технического решения: предлагаемая технология используется только для штуфных концентратов, наличие высокого содержание золота в Sb2O3 приводит к потерям его, высокая крупность частиц в Sb2O3. Трудно в условиях Крайнего Севера использовать в качестве топлива газ, а также не эффективно применение для возгонки сурьмы барботера.

Технической задачей изобретения является повышение селективного извлечения золота и сурьмы в самостоятельные товарные продукты, снижение общих технологических затрат уменьшение содержания сурьмы в шлаках и создание эффективной линии для переработки Au-Sb концентратов.

Указанное решение достигли тем, что плавку концентрата осуществляют в смеси с штуфным концентратом при соотношении 1:0.5 в руднотермической печи (РТП), мощностью 2500 кВа, при дифференцированной загрузки осадителя - чугунной стружки, при загрузке шихты на штейн загружают 70% стружки от общего количества, при загрузке на металл - 30%. Возгонку сурьмы осуществляют в сократительных отражательных печах с силитовыми нагревателями с размером пода 0,8 м × 3,0 м. Силитовые нагреватели расположены в 3 секции по 8 силитов, секции параллельно, силиты в секции последовательно. Преобразуют триоксид сурьмы в сенармонтит, при этом возгоны закаляют в закалочной печи шириной - 0,2 м, длиной - 0,4 м, и высотой - 0,25 м, до получения сенармонтита с 99,0 до 99,3-99,5%, резким охлаждением газового потока с 900°С до 300°С.

Из сурьмянистого золотосодержащего сплава изготавливают электроды для электролиза в сульфат-аммиакат - фторидном кислом электролите, вес которых определяется производительностью ванн.

Концентрат растворяют соляной кислотой в присутствии перекиси водорода, а сорбцию золота осуществляют на углеродном волокне.

Растворы после сорбции золота нейтрализуют щелочью для получения триоксида сурьмы ромбической сингонии.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана линия переработки золото - сурьмяного концентрата, на фиг. 2 представлена схема переработки Au-Sb₂S₃ концентрата.

Линия переработки золото-сурьмяного концентрата содержит:

- бункер узла шихтоподготовки - 1,

- сборочный конвейер - 2,

- расходный бункер рудно-термической печи - 3,

- загрузочный конвейер - 4,

- рудно-термическая печь - 5,

- шлак - 5.1,

- штейн - 5.2,

- черновая сурьма - 5.3

- технологические газы - 5.4,

- циклон - 6,

- стальной газоход - 7,

- мостовой кран - 8,

- отражательная рафинировочная печь -9,

- чугунные изложницы - 9.1,

- механический конвейер - 9.2),

- металлические поддоны - 9.3,

- воздух для охлаждения газов - 10,

- рукавные фильтры - 11,

- дымосос - 12,

- выбросная труба - 13,

- автомашина - 14,

- электропечь - 16,

- аноды - 16.1,

- электролизные ванны - 16.2,

- реактор - 16.3,

- насос - 16.4,

- нутч-фильтр - 16.5,

- емкость - 16.6,

- индукционная печь - 16.7,

- слитки - 16.8,

- газоход - 17,

- фильтры - 18,

- система шнековых транспортеров - 18.1,

- мягкие контейнеры типа Биг-Бег - 19,

- дымосос - 20,

- дымосос - 21

- выбросная труба - 22.

Линия переработки золото-сурьмяного концентрата работает следующим образом.

Для подготовки сырья к плавке, концентраты и необходимые реагенты загружают в бункеры узла шихтоподготовки - 1. Каждый бункер предназначен для конкретного компонента шихты. Управление узла шихтоподготовки осуществляется, по заданному технологом алгоритму, с центрального интерфейса.

Расчетное количество сырья и реагентов (концентрат, сода кальцинированная, стружка чугунная, уголь каменный, известняк, рафинировочные шлаки) с бункеров через питатели - весоизмерители выгружается на сборочный конвейер - 2, где происходит смешивание исходных компонентов. Со сборочного конвейера шихта поступает в расходный бункер рудно-термической печи - 3. Далее по загрузочному конвейеру - 4 шихта со скоростью 5-6 т/час загружается в рудно-термическую печь - 5. Загрузка и плавление шихты происходят одновременно.

В результате осадительно-восстановительной плавки в рудно-термической печи - 5 образуются шлак - 5.1, штейн - 5.2, черновая сурьма - 5.3 и технологические газы - 5.4. Шлаки являются отвальными и направляются на хранение и утилизацию на специальные площадки. Штейны, в зависимости от содержания сурьмы, возвращаются в оборот, либо на хранение в отвалах. Технологические газы проходят очистку от пыли в циклоне - 6, в рукавных фильтрах - 11 и дымососом - 12 отводятся через выбросную трубу - 13.

Черновая сурьма выпускается из рудно-термической печи в жаропрочные чугунные ковши и с помощью двухгакового металлургического мостового крана - 8 в жидком виде перемещается к отражательной рафинировочной печи - 9 и заливается до полного заполнения печи. В отражательной рафинировочной печи осуществляют очистку металла от примесей мышьяка и железа. Необходимые реагенты подают в печь через загрузочное окно в боковой стене печи. Продуктами рафинирования черновой сурьмы являются рафинировочные шлаки, отрафинированная сурьма Cy1, содержащая благородные металлы и технологические газы. Рафинировочные шлаки скачивают гребком в чугунные изложницы - 9.1 и после остывания, направляют на переработку осадительно-восстановительной плавкой в рудно-термической печи. Технологические газы по стальному газоходу - 7 после очистки в рукавных фильтрах - 11, дымососом - 12 удаляются в атмосферу через выбросную трубу - 13. Металлическая сурьма Cy1 разливается в чугунные изложницы, размещенные на механическом конвейере - 9.2. После остывания слитки сурьмы складываются на металлические поддоны - 9.3 и на автомашине - 14 через весовую перевозят на участок получения триоксида сурьмы и сурьмянистый золотосодержащий сплав (СЗСС).

На участке получения триоксида сурьмы поддоны с металлической сурьмой Су-1 с помощью кран-балки - 15 разгружаются у электропечи - 16. Металл загружается в предварительно разогретую до температуры 900°С электропечь - 16. После набора рабочего уровня в печи, с помощью дымососа - 20, над зеркалом расплава протягивается атмосферный воздух, сурьма окисляется до триоксида, газовый поток с триоксидом сурьмы выносится из печи и по стальному газоходу - 17 поступает на улавливание триоксида в рукавные фильтры - 18. Уловленный триоксид сурьмы по системе шнековых транспортеров - 18.1 разгружается в мягкие контейнера типа Биг-Бег - 19. Очищенные газы дымососом 21 через выбросную трубу - 22 выбрасываются в атмосферу.

Сурьмянистый золотосодержащий сплав (СЗСС) по мере накопления в нем расчетного количества золота, из электропечи - 16 разливается в аноды - 16.1 и направляется на получение золота в цех электролитического рафинирования сурьмяных анодов.

Аноды размещаются в электролизные ванны - 16.2 и проводят электролиз с растворимым сурьмяным анодом. Продуктами электролитического рафинирования анодов являются катодная сурьма, очищенная от примесей благородных металлов, оборотный электролит и золотосодержащий шлам.

Катодная сурьма направляется на огневое рафинирование и получение марочной сурьмы СУ 0, СУ00. Шлам подвергают гидрохимической доводке (ГХД) в реакторе - 16.3, пульпу после ГХД насосом - 16.4 подают на фильтрацию на нутч-фильтр - 16.5. Фильтрат направляют в оборот.

Золотосодержащий кек собирают в емкость - 16.6 и после предварительной просушки, переплавляют с флюсами в индукционной печи - 16.7, полученное лигатурное золото разливают в слитки - 16.8. Шлак плавки направляют в оборот.

Способ реализуется следующим образом.

Плавку концентрата осуществляют в смеси с штуфным концентратом при соотношении 1:0.5 в руднотермической печи (РТП), мощностью 2500 кВа, при дифференцированной загрузкой осадителя - чугунной стружки, при загрузке шихты на штейн загружают 70% стружки от общего количества, при загрузке шихты на металл - 30% стружки. Возгонку сурьмы осуществляют в сократительных отражательных печах с силитовыми нагревателями с размером пода 0,8 м × 3,0 м. Силитовые нагреватели располагают в 3 секции по 8 силитов, секции расположены параллельно, а силиты в секции последовательно. Преобразуют триоксид сурьмы в сенармонтит, при этом возгоны закаляют в закалочной печи шириной - 0,2 м, длиной - 0,4 м, и высотой - 0,25 м, до получения сенармонтита с 99,0 до 99,3-99,5%, резким охлаждением газового потока с 900°С до 300°С.

Из сурьмянистого золотосодержащего сплава изготавливают электроды для электролиза в сульфат-аммиакат-фторидном кислом электролите, вес которых определяется производительностью ванн. Концентрат растворяют соляной кислотой в присутствии перекиси водорода, а сорбцию золота осуществляют на углеродном волокне.

Растворы после сорбции золота нейтрализуют щелочью для получения триоксида сурьмы ромбической сингонии.

Для реализации способа используют следующие операции

1. Использование руднотермических печей (РТП) и возможность регулирование процесса на получение штейна или металла.

2. Использование шихты из смеси флотоконцентрата и штуфного концентрата с целью снижения содержание сурьмы в шлаках.

3. Регулирование минералогического состава триоксида сурьмы с получением преимущественно сенамортита.

Линия переработки золото - сурьмяного концентрата с целью разделение сурьмы от золота включает:

1. Рудно-термическая печь (РТП) мощностью 2500 кВа и отражательные печи с силитовыми нагревателями и их оптимальное расположение.

2. Отражательная печь для рафинирования с удалением примесей.

3. Закалочную камеру с оптимальными размерами

4. Изменении размеров окно загрузки металла в определенном интервале и регулировка скорости потока не выше 5 м/с.

5. Аппаратуры для рассева триоксида сурьмы.

6. Линия для очистки возгонов в рукавных фильтрах.

Использовали Au-Sb концентрат с содержанием Sb 60% и Au 20 г/т. Штуфной концентрат- с содержанием Sb 30% и Au 40 г/т.

Описание способа.

Смесь флотационного и штуфного золото-сурьмяного концентратов, пыль оборотной электроплавки и пыль рафинирования, измельченный шлак в присутствии железной стружки, извести и угля подвергали осадительно-восстановительной плавки в рудно-термической печи (РТП). Газы направлялись в циклон, рукавные фильтры и затем выбрасывались в атмосферу. Материал циклона и рукавных фильтров возвращался в РТП.

В предлагаемом техническом решении содержание сурьмы в условно отвальных штейнах РТП (рудно-термической печи) было не более 1-2%, в отвальных шлаках РТП - не более 0,5% - это достигалось дифференцированной загрузкой осадителя - чугунной стружки. При загрузке шихты на штейн загружалось 70% стружки от общего количества, при загрузке на металл - 30%.

На фиг. 2 представлена схема переработки Au-Sb₂S₃ концентрата. Низкое содержание сурьмы в шлаках достигли за счет введения в шихту помимо флотоконцентрата, штуфного концентрата при соотношении 1:0.5 для увеличения в шлаковой системе SiO2*CaO*Na2O доли SiO2 до 45-50-%. Это решение существенно снижает растворимость окислов сурьмы в шлаках.

Удаление примесей при рафинировании осуществляли окисью кремния, серой, сульфит натрием и едким натром.

Скорость охлаждения газов на выходе из печи в закалочной камере регулировали в зависимости от температуры окружающего воздуха, что позволяет получать преимущественно кристаллы кубической сингонии в сенармонтите с 99,0 до 99,3-99,5% в продукт, необходимый для присадки в специальные сорта пластмасс с резким охлаждением газового потока с 900°С до 300°С.

До температуры 570+-10° триоксид сурьмы сохраняет кубическую решетку при дальнейшем повышении температуры структура решетки переходит в ромбическую

Зависимость давления насыщенного пара от температуры соответствует для Sb2O3 кубической сингонии уравнению:

LgP=12,195-10357/Т;

для Sb2O3 ромбической сингонии:

LgP=11,318-9625/T

Давление насыщенного пара триоксида сурьмы при 574°С 1 мм рт.ст.

Использовали электропечь на силитовых нагревателях, конструкция и способ нагрева предусматривает возможность осуществлять процесс окисления и возгонки сурьмы в плавном режиме без применения газового нагрева.

Линия переработки золото-сурьмяного концентрата для разделения сурьмы от золота включает:

- В РТП загружали брикеты из шихты для уменьшения пылеуноса

- отражательную печь для рафинирования. - четыре сократительные отражательные печи с силитовыми нагревателями с размером пода 0,8 м × 3,0 м

- силитовые нагреватели расположены в 3 секции по 8 силитов, секции параллельно, силиты в секции последовательно.

- окно загрузки металла, одновременно служит для потока кислорода воздуха, размеры окна 0,25 м × 0, 35 м

- закалочную камеру, размером: ширина - 0,2 м, длина - 0,4 м, высота - 0,25 м для преобразования триоксида сурьмы в сенармонтит.

- скорость потока не выше 5 м/с, что позволяло снизить содержание Au до следов

- получить Sb2O3 крупность частиц ниже - 1,4 мкм

- рукавные фильтры из ткани нитрон, работающие при температуре до t=120°C

- повышение извлечение золота в ССЗС за счет уменьшения уноса золота, что приводит к снижению золота в триоксиде сурьмы до уровня следов;

- продолжительность процесса в течение 35 дней для получения сурьмянистого золотосодержащего сплава с содержанием золота не ниже 10 кг/т.

- быстро расходуемые силитовые нагреватели заменили ТЭНами с нержавеющим корпусом. При этом создали регулированную подачу воздуха сверху-вниз через блок ТЭНов на поверхность зеркала расплава. Блок ТЭНов также регулировали по температуре выходящего из печи потока с триоксидом сурьмы. Изменили конструкцию верхней части печи, так что ТЭНы позволяли нагреть при пуске печь до 700°С, что достаточно для старта экзотермического процесса окисления сурьмы.

Другим вариантом извлечения золота из сурьмянистого золотосодержащего сплава осуществляли после растворения его в соляной кислоте в присутствии перекиси водорода.

]. Для растворения ССЗС применяли бинарный раствор из HCl и пергидроля водорода при отношении Т: HCl:H2O2=1:10-30:4-10 при продолжительности 10-20 мин при комнатной температуре.

Извлекали Au путем сорбцией золота на активированное углеродное волокно - волокно - Бусофит Т-055. Полученные результаты показаны в таблице 1.

Примечание:

ПР - продуктивный раствор; MP - маточный раствор;

основной уголь типа WSC-207C GR;

волокно - активированное углеродное волокно Бусофит Т-055.

Статическая обменная емкость в том же растворе по золоту - 48,8 мг/г.

Емкость Au 48,8 мг/г извлечение 99,92%. Насыщенное золотом волокно шихтовки с флюсами и направляли на плавку для получения лигатурного золота.

Растворы после сорбции Au нейтрализовали щелочью для получения триоксида сурьмы ромбической сингонии:

SbCl3+NaOH=SbOCl+NaCl+HCl

2SbOCl+NaOH=Sb2O3+NaCl+HCl

Данный триоксид сурьмы ромбической сингонии является конечным продуктом.

Техническим результатом является повышение селективного извлечения золота и сурьмы в самостоятельные товарные продукты, снижение затрат и создания эффективного устройства для возгона сурьмы, и линии для переработки Au-Sb концентратов.

Сопоставительный анализ известных технических решений, в т.ч. способе выбранного в качестве прототипа, и предлагаемого изобретения позволяли сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного технического решения при переработке золото - сурьмяного концентрата даст возможность получить лигатурное золото, сурьму в виде триоксида и металлической.