Патент на изобретение №2168555

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БОГАТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ

(57) Реферат:

Группа изобретений относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использована для извлечения золота из богатых золотосодержащих концентратов выщелачиванием в цианидных растворах. Для повышения скорости растворения и степени извлечения золота при обработке золотосодержащего концентрата раствором цианида в атмосфере воздуха в аппарате с циркуляцией пульпы осуществляют подачу кислорода в высокодисперсном состоянии в количестве 10-25 л на 1 г золота исходного концентрата. При этом начинают процесс при подаче кислорода в 2,5-4 л на 1 м³ раствора в час, выщелачивают концентрат в течение 10-12 ч, затем увеличивают подачу кислорода в пульпу до расхода 5-10 л/м³ч и продолжают выщелачивать концентрат в течение 12-24 ч. Степень извлечения золота 95-97%. Устройство для выщелачивания, содержащее корпус, патрубки ввода и вывода раствора, патрубки загрузки и выпуска обрабатываемого материала, циркуляционный насос, дополнительно снабжено патрубком подачи кислорода, установленным на патрубке ввода раствора и перед циркуляционным насосом. 2 с.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Группа изобретений относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использована, в частности, для извлечения золота из богатых концентратов выщелачиванием в цианидных растворах.

Способ выщелачивания золота в присутствии воздуха и кислорода известен. В качестве прототипа взята работа “Металлургия благородных металлов”, изд. 2, под общей редакцией Л.В.Чугаева, с. 102-103, 1987. В данной работе изложен механизм растворения золота в цианистых растворах в атмосфере воздуха или кислорода, определены оптимальные концентрации цианида и кислорода в этих процессах. Рассмотрены варианты выщелачивания под давлением воздуха или кислорода, сделан вывод о диффузионном контроле химической реакции кислородом, находящимся в растворимой форме.

Известно устройство для проведения гидрометаллургических процессов типа пачука, конуса, перколятора. В качестве прототипа взято устройство (патент RU N 2062806 от 20.04.94, 27.06.96 Бюл. N 18), включающее корпус, патрубки ввода и вывода раствора, патрубки загрузки и выпуска обрабатываемого материала.

К недостаткам способа и устройства следует отнести высокие затраты, связанные с накислороживанием растворов при проведении процесса в атмосфере кислорода и низкую степень извлечения при выщелачивании в атмосфере воздуха.

Задачей является повышение скорости растворения и степени извлечения золота в процессах цианирования богатых золотосодержащих концентратов.

Это достигается тем, что при обработке богатого золотосодержащего концентрата раствором цианида в атмосфере воздуха в аппарате с циркуляцией пульпы осуществляют подачу кислорода в высокодисперсном состоянии в количестве 10-25 л на 1 г золота исходного концентрата, причем начинают процесс при подаче кислорода 2,5-4 л на 1 м³ раствора в час, а заканчивают выщелачивание при подаче кислорода 5-10 л на 1 м³ раствора в час.

Это достигается также тем, что устройство, включающее корпус, патрубки ввода и вывода раствора, патрубки загрузки и выпуска обрабатываемого материала, циркуляционный насос, отличается тем, что патрубок ввода раствора снабжен дополнительным патрубком подачи кислорода, установленным перед циркуляционным насосом.

Для выявления интервала концентраций цианида и растворенного кислорода в химическом процессе растворения золота, в котором реагенты обладали бы повышенной реакционноспособностью, была экспериментально построена диаграмма состояния системы Au – CN – O₂ – H₂O (Первая научно-техническая конференция, посвященная открытию горного института. ч. 1, ЧитГТУ, Чита, с. 39-43, 1998), представленная на фиг. 1. На этой диаграмме ниже кривой AC расположена область скоростей растворения золота в цианистых растворах, которые реализуются при атмосферном давлении и при концентрациях кислорода в растворе от 0 до 44 мг/л, то есть до насыщения раствора кислородом при парциальном давлении его, равном 1 атмосфере. Область повышенной реакционноспособности смеси реагентов по сравнению со скоростью растворения золота в атмосфере воздуха на диаграмме выделена штриховкой. Эти данные согласуются с данными прототипа (с. 89), так, точка A на диаграмме характеризует максимальную скорость растворения золота в цианистом растворе, насыщенном кислородом, при его парциальном давлении 1 атм. и концентрации цианида 6 моль/л. Реализация такого процесса в промышленных условиях связана с большими затратами на процесс накислороживания и по этой причине в аппаратах с циркуляцией пульпы не используется. Точка B на диаграмме характеризует максимальную скорость растворения золота при насыщении раствора кислородом из атмосферного воздуха. Этот вариант выщелачивания нашел применение на практике в связи с отсутствием затрат на кислород. Практическую значимость имеют технологические растворы с таким содержанием в них реагентов, при которых скорость растворения золота была бы высокой, а затраты на использование чистого кислорода были бы минимальными. Этой области соответствует заштрихованная часть диаграммы, в которой концентрация кислорода в растворе не превышает 25-30 мг/л. Из диаграммы видно, что в случае уменьшения концентрации цианида в растворе с 1,9 моль/л до 1,32 моль/л, но при увеличении концентрации растворимого кислорода в растворе с 8 до 25 мг/л скорость растворения золота увеличивается в 2 раза (точки B и K на диаграмме). Если учесть, что точке B на диаграмме соответствует скорость растворения золота в цианистом растворе и в атмосфере воздуха, то становится очевидным эффективность ограниченного накислороживания цианистых растворов.

Практика эксплуатации полупромышленных установок показала, что, после растворения 50% содержащегося в концентратах золота, извлечение этого благородного металла в раствор резко падает. Исходя из диаграммы реакционноспособности системы Au – CN^– – O₂ – H₂O рекомендуется в этих условиях проводить оптимизацию процесса растворения золота путем увеличения концентрации растворенного кислорода за счет подачи кислорода в высокодисперсном состоянии в пульпу, а именно: в первые 10-12 часов выщелачивания, когда в основном растворяется свободное и легко доступное золото, подачу кислорода проводить с минимальным расходом 2,5-4 л/м³ч (при этом достигается концентрация растворимого кислорода порядка 10-12 мг/л), а в заключительный этап выщелачивания увеличить расход кислорода до 5-10 л/м³ч (концентрация растворимого кислорода в растворе возрастает до 20-25 мг/л). Увеличение концентрации кислорода в растворе выше 25 мг/л приводит к резкому увеличению расхода кислорода на процесс накислороживания и незначительному увеличению скорости растворения золота и его извлечения.

Удельный расход кислорода зависит от формы нахождения золота в исходном концентрате. На практике встречаются случаи переработки на одной и той же ЗИФ одновременно силикатных, окисленных и сульфидных концентратов. Формы нахождения золота, даже если оно представлено одним типом руд, отличаются по своей вкрапленности, крупности, возможности нахождения в железных или марганцевых “рубашках”. В случае выщелачивания золота из концентратов, полученных из кварцевых и окисленных руд, удельный расход кислорода при степени извлечения золота 95-97% составлял порядка 10-15 л/г золота в концентрате. В случае переработки тонковкрапленных сульфидных руд эффект наблюдался при больших удельных расходах золота.

Работа способа
Работу способа проводят следующим образом: в атмосфере воздуха при нормальных условиях заполняют аппарат для выщелачивания водой, загружают в аппарат золотосодержащий концентрат, включают циркуляционный насос, вводят в раствор необходимое количество концентрированного раствора цианида натрия, включают источник кислорода, переводят кислород в высокодисперсное состояние, устанавливают подачу кислорода с расходом 2,5-4 л/мч, выщелачивают концентрат в течение 10-12 часов, увеличивают подачу кислорода в пульпу до расхода 5-10 л/м³ч, продолжают выщелачивать концентрат в течение 12-24 часов (общая продолжительность процесса достигает 24-36 часов). По достижении степени извлечения золота 95-97% прекращают процесс выщелачивания.

Пример 1. Объем раствора – 4 м³; количество перерабатываемого концентрата – 2 т; содержание золота в концентрате 50,4 г/т; концентрация цианида – 0,4%; продолжительность выщелачивания – 36 ч. Содержание золота в кеке выщелачивания 22,6 г/т. Извлечение золота в раствор – 55,1%.

Пример 2. Условия те же, что и в примере 1. Содержание золота в концентрате 115,8 г/т; подача кислорода в пульпу – 1 л/м³ч; содержание золота в кеке – 31,4 г/т; извлечение золота в раствор – 72,0%. Удельный расход кислорода – 1,2 л/г золота исходного концентрата.

Пример 3. Условия те же, что и в примере 1. Содержание золота в концентрате 112,2 г/т; подача кислорода в течение первых 12 часов – 2,5 л/м³ч; через 12 часов увеличили подачу кислорода до 10 л/м³ч. Содержание золота в кеке выщелачивания – 3,5 г/т. Извлечение золота в раствор – 97,0%; удельный расход кислорода составил 9 л/г золота исходного концентрата.

Другие примеры приводятся в таблице.

Устройство для выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов представлено на фиг. 2 и включает буферную емкость 1; циркуляционный насос 2; корпус 3; патрубки ввода 4 и вывода 5 раствора; патрубки загрузки 6 и выгрузки 7 обрабатываемого материала; источник кислорода с редуктором 8; расходомер с ограничителем расхода газа 9; патрубок для подачи кислорода в устройство 10
Очень важным фактором, определяющим эффективность работы устройства является высокая дисперсность кислорода, подаваемого на выщелачивание. Для этих целей могут быть использованы специальные аппараты с мешалкой, турбиной или другим активатором. В предлагаемом устройстве для этих целей используется циркуляционный пульповый насос производительностью свыше 70 м³/ч. Максимальное количество подаваемого газа согласно способу не превышает 10 литров на 1 м³ раствора в час – это составляет порядка 0,001 доли от расхода циркуляционного насоса и практически не нарушает сплошность потока жидкости. В насосе происходит мощная турбулизация потока жидкости, а присутствующие измельченные частицы твердой фазы усугубляют ее, таким образом, пульповый насос при определенных условиях может являться эффективным реактором для равномерного диспергирования и растворения относительно небольших количеств кислорода во всем объеме циркулируемого раствора. Чтобы исключить возможность случайного разрыва сплошности потока жидкости необходима автоматическая защита от подачи большого количества газа. В устройстве предусматривается применение расходомера газа с автоматическим ограничением расхода кислорода за счет перекрывания газового патрубка и включения звуковой сигнализации. Установка патрубка для подачи кислорода на патрубок подачи раствора перед циркуляционным насосом является наиболее простым и доступным вариантом решения проблемы накислороживания технологических растворов. В качестве источников кислорода могут быть использованы баллоны или специальные термосы с жидким кислородом емкостью от 1 до 8 м³.

Работа устройства
В режиме циркуляции пульпы открывается источник кислорода и регулируется подача его с помощью расходомера в патрубок, установленный в патрубок подачи раствора перед циркуляционным пульповым насосом.

Способ и устройство могут быть использованы на предприятиях с гидрометаллургическим циклом выщелачивания золота из золотосодержащих материалов с использованием конусов, пачуков, а также для подземного и кучного выщелачивания золота. Затраты на использование кислорода и устройства для накислороживания в случае обработки в конусах не превышают 0,5-1 рубля на 1 г извлекаемого золота.

Формула изобретения

1. Способ выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов, включающий обработку концентрата цианидом в атмосфере воздуха в аппарате с циркуляцией пульпы, отличающийся тем, что в процессе обработки осуществляют подачу кислорода в пульпу в высокодисперсном состоянии в количестве 10 – 25 л на 1 г золота исходного концентрата, причем начинают процесс при подаче кислорода 2,5 – 4 л/м³ ч, а заканчивают при подаче кислорода 5 – 10 л/м³ ч.

2. Устройство для выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов, включающее корпус, патрубки ввода и вывода раствора, патрубки загрузки и выпуска обрабатываемого материала, циркуляционный насос, отличающееся тем, что патрубок для ввода раствора снабжен дополнительным патрубком подачи кислорода, установленным перед циркуляционным насосом.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.01.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2003

Извещение опубликовано: 20.04.2003