Исследование кислотной технологии переработки богатых золотосодержащих концентратов «Золотой головки» Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 663.283.02

ИССЛЕДОВАНИЕ КИСЛОТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ БОГАТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ «ЗОЛОТОЙ ГОЛОВКИ»

© А.И. Карпухин1, С.С. Орлов2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

На двух пробах богатого гравитационного золотосодержащего концентрата - «золотой головки» - Холбинского рудника ОАО «Бурятзолото» проведены исследования по разработке новой гидрометаллургической технологии с применением азотнокислого выщелачивания исходной «золотой головки» и последующей плавкой полученного кека. В результате проведенных исследований для ОАО «Бурятзолото» предложено провести работу по испытанию и внедрению технологии переработки «золотой головки» с азотнокислым выщелачиванием. Внедрение данной технологии позволит исключить трудоемкие операции обжига и плавки со свинцом, а также выделение токсичных газов, сократить потери благородных металлов на 2-3% и снизить затраты на переработку в два раза. Ил. 1. Табл. 3. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: гравитационный золотосодержащий концентрат; «золотая головка»; обжиг; плавка; гидрометаллургия; азотная кислота; сульфиды; золото; серебро; сплав.

STUDIES OF ACID TREATMENT TECHNOLOGY FOR RICH GOLD GRAVITY CONCENTRATE PROCESSING A.I. Karpukhin, S.S. Orlov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Two samples of rich gold gravity concentrate - primary gold concentrate - from Kholbinsky mine of "BuryatZoloto" JSC have been studied in order to develop a new hydrometallurgical technology with the application of nitric acid leaching of original primary gold concentrate and subsequent melt of resulting cake. The conducted studies result in recommendations for "BuryatZoloto" JSC to initiate the work on testing and implementation of the processing technology with nitric acid leaching for primary gold concentrates. The introduction of this technology will allow to give up time-consuming operations of roasting and smelting with lead. It will also eliminate the release of toxic gases, decrease the losses of precious metals by 2-3%, and reduce processing costs in half. 1 figure. 3 tables. 3 sources.

Key words: gravity gold concentrate; primary gold concentrate; roasting; melt; hydrometallurgy; nitric acid; sulfides; gold; silver; alloy.

В процессе переработки золотосодержащих руд на золотоизвлекательных фабриках в цикле гравитационного обогащения получают богатый золотосодержащий концентрат, так называемую «золотую головку» (ЗГ), в который может извлекаться до 40% золота и серебра. В зависимости от состава перерабатываемой исходной руды данный гравитационный концентрат содержит: сульфиды (пирит, арсенопирит, галенит, сфалерит и т.п.), техногенный скрап (металлическое железо, свинец, медь) и оксиды железа, кремния, алюминия - до 50%. Массовая доля золота в ЗГ, как правило, составляет от 1 до 10%. Данный концентрат является весьма упорным для цианирования, поскольку золото сравнительно крупное и находится в тесной ассоциации с сульфидами и кварцем. С целью снижения потерь в процессе извлечения благородных металлов продукты с крупным и упорным золотом начинают выделять еще на стадии измельчения и на первой стадии гравитационного обогащения золотосодержащей руды, а после гравитационной доводки

перерабатывают в отдельном технологическом цикле [1; 2].

В настоящее время для переработки ЗГ используют технологию, основной операцией которой является окислительный обжиг концентрата при температуре 500-700°С. Полученный огарок затем плавят на свинцовый сплав (веркблей) и далее купелируют также при высокой температуре (850-900°С). Иногда огарок (с небольшим количеством цветных металлов) непосредственно плавят на золотосеребряный сплав. В целом технология с применением операции обжига характеризуется большой трудоемкостью, выделен и-ем токсичных газов серы, мышьяка и свинца, получением значительного количества золотосодержащих промпродуктов (пыли, шлаки, отработанные капели), из которых необходимо доизвлекать золото. Трудоемкость и получение золотосодержащих промпродуктов приводит к заметным технологическим и механическим потерям благородных металлов.

Для переработки богатых гравитационных упор-

1Карпухин Анатолий Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры металлургии цветных металлов, тел.: 89149451407, e-mail: a_karpuhin46@list.ru

Karpukhin Anatoly, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Metallurgy of Non-ferrous Metals, tel.: 89149451407, e-mail: a_karpuhin46@list.ru

2Орлов Сергей Сергеевич, аспирант, тел.: 89140028148, e-mail: se7enserega@yndex.ru Orlov Sergey, Postgraduate, tel.: 89140028148, e-mail: se7enserega@yndex.ru

ных золотосодержащих концентратов перспективной является кислотная технология, согласно которой исходный концентрат (ЗГ) обрабатывают раствором азотной кислоты, твердый осадок (кек) плавят. Данная технология дает возможность исключить трудоемкую операцию обжига, предотвратить выделение токсичных газов и сократить потери благородных металлов [3] .

Исследование по кислотной технологии проведены на двух пробах ЗГ рудника «Холбинский» ОАО «Бурятзолото». Минеральный состав проб представлен в табл. 1.

Массовые доли золота и серебра соответственно: в пробе № 1 - 14,52% и 3,76%; в пробе № 2 - 4,34% и 1,36%.

Характерная особенность проб ЗГ заключается в преобладании в них сульфидов и наличии техногенного скрапа, который является железомедным с преобладающим количеством меди. В первой пробе суль-

фидов - более 60%, причем 35% галенита. Во второй пробе преобладает пирит - более 80%. Такой гравитационный концентрат с достаточно сложным минеральным составом и наличием техногенного скрапа отличается повышенной упорностью, поэтому существующая на предприятии технология переработки ЗГ включает три трудоемкие операции: обжиг при 700-900°С (6 ч), плавку в рудотермической печи на веркблей и купелирование. Прямое извлечение благородных металлов в сплав не превышает 96%. Получаемые промпродукты (твердый продукт газоочистки, шлак, бой кирпича от печи и бой от капелей) возвращают в технологию переработки исходного сырья (как правило, на измельчение перед цианированием). Степень извлечения благородных металлов из этих пром-продуктов не определена.

Технологическая схема переработки ЗГ с применением азотнокислого выщелачивания (АКВ) представлена на рисунке.

Минеральный состав «золотой головки» рудника «Холбинский»

Таблица 1

Минералы Массовая доля, %

проба № 1 проба № 2

Кварц, карбонаты ед. зерна -

Пирит, лимонитизированный пирит 24,0 84,0

Пирротин 3,5 -

Галенит 35,0 6,0

Арсенопирит 0,7 ед. зёрн

Сфалерит 1,0 ед. зёрн

Халькопирит, блеклые руды 0,5 1,3

Антимонит ед. зерна -

Рутил, ильменорутил редкие зёрна -

Магнетит 1,0 -

Сульфид серебра, самородное серебро 5,0 ед. зёрн

Сфен, шеелит ед. зерна -

Техногенный скрап 16,0 3,3

Золото свободное, самородное, электриум 12,0 4,9

Магнетит - 0,5

Итого 100,0 100,0

Технологическая схема переработки «золотой головки», включающая азотнокислое выщелачивание и плавку кека

Азотная кислота является сильным окислителем и при взаимодействии с сульфидами образует водорастворимые соединения. Исключением является галенит, который разлагается с образованием нерастворимого сульфата свинца. Техногенный скрап, представленный в основном железом и медью, полностью переходит в раствор. После АКВ ЗГ получают раствор, содержащий большинство примесей, и твердый продукт, в котором концентрируются благородные металлы, нерастворимые оксиды (преимущественно оксиды кремния и железа) и сульфат свинца (свинец в окисленной форме). Образующийся в результате твердый продукт (кек) отделяют от раствора, сушат и плавят с получением золотосеребряного сплава.

В ходе выщелачивания в раствор может перейти некоторое количество серебра («10%). Для его извлечения после отделения кека в раствор вводят поваренную соль, и серебро выделяется из раствора в виде нерастворимого хлорида, который можно плавить как совместно с золотосодержащим кеком, так и отдельно, с получением технического серебра с массовой долей металла 98-99%.

Методика исследований по переработке ЗГ методом АКВ и плавки кека состояла в следующем:

- навеску ЗГ помещали в колбу для выщелачивания и заливали расчетное количество раствора азотной кислоты;

- выщелачивание проводили в течение 3-10 ч при механическом перемешивании и подогреве пульпы до температуры 60-65°С:

- после выщелачивания нерастворимый остаток (кек) отделяли от раствора фильтрацией, промывали водой и сушили;

- из раствора хлористым натрием осаждали кек хлорида серебра и объединяли его с золотосодержащим кеком;

- раствор анализировали на содержание металлов и обезвреживали введением извести;

- высушенный кек (или объединенные кеки нескольких опытов) шихтовали с расчетным количеством флюсов, загружали в шамотовый тигель и на 1 ч помещали в плавильную печь, разогретую до температуры 1250°С;

- после термической выдержки тигель извлекали из печи и охлаждали естественным путем;

- охлажденный тигель разбивали, отделяли сплав от шлака и полученные продукты анализировали на содержание благородных металлов (в случае необходимости проводили также анализ в сплаве на содержание металлов примесей).

Результаты опытов АКВ проб ЗГ и плавки полученных кеков приведены в табл. 2. Они показали:

1. Возможность для ОАО «Бурятзолото» исключить трудоемкие и высокотемпературные операции обжига, плавки на веркблей и купелирование, тем самым предотвратить выделение токсичных газов обжига и плавки со свинцом.

2. Повысить извлечение благородных металлов в слиток за счет существенного снижения (в два раза для пробы № 1 и в пять раз для пробы № 2) массы

проплавляемого продукта (кека), уменьшения количества шлаков и исключения промпродуктов: «боя» ка-пелей и кирпичей (ожидаемое повышение извлечения благородных металлов составит 2-3%).

3. В процессе АКВ ЗГ Холбинского рудника происходит выщелачивание серебра до 8%. Чтобы снизить извлечения серебра в раствор, предложены и разработаны условия АКВ с добавлением хлористого натрия в конце операции. При этом извлечение серебра в раствор снизилось почти в 30 раз (опыты № 8 и 9).

4. Значительное количество галенита в ЗГ приводит после АКВ к заметному переходу свинца в товарный золотосеребряный сплав, что снижает качество готового продукта. В процессе исследования определены условия и подобрана шихта для плавки кека, содержащего до 25% свинца, с получением золотосе-ребряного сплава с массовой долей суммы золота и серебра 96-99% (опыты № 8 и 9).

5. Проведенные исследования по АКВ ЗГ (проба № 2) подтвердили, что достаточно полное разложение пирита (более 97%) достигается при выщелачивании раствором азотной кислоты с массовой концентрацией 500-550 г/л. Это связано с тем, что пирит (более 90%) находится в сравнительно крупном классе (от -0,5 до +0,25 мм) и для его разложения требуются более жесткие условия (табл. 3).

Проведена технико-экономическая оценка предложенной гидрометаллургической технологии переработки ЗГ по сравнению с существующей на предприятии технологией с применением обжига. По данным Холбинского рудника, удельные затраты на 1 кг ЗГ (пробы № 1) для технологии с обжигом составляют 93,6 руб. Удельные же затраты технологии с АКВ той же пробы составляют 44,9 руб., т.е. затраты на переработку ЗГ по разработанной гидрометаллургической технологии снижаются в два раза.

Таким образом, авторами на двух пробах богатого гравитационного золотосодержащего концентрата(ЗГ) Холбинского рудника ОАО «Бурятзолото» проведены исследования по разработке новой гидрометаллургической технологии с применением АКВ исходной ЗГ и последующей плавкой полученного кека.

Определены условия выщелачивания упорного гравитационного концентрата (ЗГ), содержащего сульфиды (до 80%) и техногенный скрап (до 16%). Определены условия АКВ с минимальным растворением серебра. После АКВ получены кеки (твердые продукты) с большим (в 2-5 раз) содержанием благородных металлов, чем в исходных ЗГ. Разработаны условия плавки с получением сплавов с массовой долей суммы золота и серебра 96-99%.

Проведена технико-экономическая оценка предложенной гидрометаллургической технологии переработки ЗГ. По сравнению с существующей на предприятии технологией переработки ЗГ с применением обжига затраты на переработку ЗГ по разработанной гидрометаллургической технологии снижаются в два раза.

Результаты опытов азотнокислого выщелачивания «золотой головки» и плавки полученных кеков

Таблица 2

Выщелачивание Продукты выщелачивания Массовая доля в сплаве, % Извлечение в сплав, %

Номер опыта масса ЗГ, г массовая концентрация Н!\Юз, г/л Ж:Т продолжительность, масса кека,г объем раствора, массовая концентрация, мг/л извлечение в раствор, % Масса сплава, г Au Ад Au Ад Примечание Номер пробы

ч. л Au Ад Au Ад

1 25 190 10:1 3 15,8 0,27 0.01 200 менее 0,001 5,7

2 25 190 10:1 6 14,1 0,27 0.01 150 менее 0,001 4,2

3 25 190 10:1 3 13,8 0,27 0.01 100 менее 0,001 2,9 30.15* 72,05 18,46 99,75 98,42 В сплаве: Си-8,6% РЬ - 0,3% 1

4 25 380 5:1 4 12,6 0,15 0.01 200 менее 0,001 3,2

5 25 450 5:1 5 12,8 0,15 0.01 170 менее 0,001 2,7

6 25 450 5:1 6 12,5 0,15 0.01 180 менее 0,001 2,9

7 100 500 7:1 9 21,5 1,35 0,01 80 менее 0,001 7,9 6,11 70,5 21,8 99,93 98,0 -

8 102 550 7:1 8 22,3 1,2 н/о 1,8 менее 0,001 0,15 6,01" 73,54 22,66 99,85 98,2 Эксперименталь- 2

9 101,5 550 7:1 10 21,1 1,1 0,01 0,7 менее 0,001 0,05 5,76" 76,39 23,44 99,90 97,80 ная шихта

го m

о

ч

^

тз —1 н

ю

со

'оо от

ю о

* Сплав, полученный после плавки объединенных высушенных кеков опытов № 1-6 с применением известной (стандартной) шихты (сода, бура, кварц).

** Сплавы, полученные с применением экспериментальной шихты. В процессе выщелачивания ЗГ в опытах № 8 и 9 добавляли хлористый натрий для снижения растворения серебра.

Таблица 3

Степень разложения пирита при азотнокислом выщелачивании «золотой головки» пробы № 2

Массовая концентрация HNO3, г/л Условия проведения азотнокислого выщелачивания* Степень разложения сульфида, %

продолжительность, ч Ж:Т температура, °С

350 5 7:1 60-70 86,3

400 6 7:1 60-70 91,7

500 7 7:1 60-70 97,5

* Массовая доля кека от исходной навески ЗГ составила 17-27%.

В результате проведенных исследований для цом, выделение токсичных газов, а также сократить

ОАО «Бурятзолото» предложено провести работу по потери благородных металлов (на 2-3%) и снизить

испытанию и внедрению технологии переработки ЗГ с затраты на переработку.

АКВ. Внедрение данной технологии позволит исклю- Статья поступила 14.02.2014 г. чить трудоемкие операции обжига и плавки со свин-

Библиографический список

1. Металлургия благородных металлов: учебник. В 2 кн. Кн. ровано в Государственном реестре изобретений 13.04.1993) 1 / Ю.А. Котляр [и др.]. М.: Издательский дом «Руда и Ме- - прототип.

таллы», 2005. 432 с. 3. № 2457263 пат. РФ, МКИ С 22 В 11/00. Способ переработ-

2. № 1649815 пат. РФ, МКИ С22В 11/02. Способ извлечения ки сульфидных концентратов, содержащих благородные благородных металлов из гравитационных концентратов / металлы / А.И. Карпухин. Заявл. 01.04.2011; опубл. С.В. Баликов, Н.А. Дубинин, А.П. Манохин. Заявл. 11.10.1989 27.07.2012. Бюл. № 21.

(авт. св. СССР переоформлено на патент РФ и зарегистри-

УДК 621.357

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ХРОМИРОВАНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОЛИТА С ДОБАВКОЙ ИОНОВ ОЛОВА

© Б.Н. Михайлов1, Р.В. Михайлов2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

При использовании для хромирования электролитов с добавками ионов олова достигнуты высокие технологические характеристики процесса, снижены энергозатраты и удельный расход сырья. Данный способ хромирования дает возможность получать покрытия с более высокими физико-механическими и эксплуатационными показателями, что позволяет уменьшить толщину покрытия без сокращения срока службы изделия, и является более «чистым» в экологическом плане благодаря снижению количества выбросов токсикантов в окружающую среду. Ил. 9. Библиогр. 7 назв.

Ключевые слова: хром; гальваника; покрытия; характеристики; экология; ресурсосбережение.

STUDYING ELECTROLYTIC CHROME PLATING WITH TIN IONS ADDITIVES B.N. Mikhailov, R.V. Mikhailov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The use of chrome plating electrolytes with tin ions additives results in achieving high technological characteristics of the process, the reduced energy consumption and lower specific consumption of raw materials. The method of chrome plating allows to obtain coatings with higher physico-mechanical and performance indices, therefore the coating thickness can be reduced without compromising product service life. The method is more environmentally-friendly due to the decreased release of toxicants in the environment. 9 figures. 7 sources.

Key words: chromium; electroplating; coatings; characteristics; ecology; resource-saving.

1Михайлов Борис Николаевич, кандидат технических наук, профессор кафедры химической технологии неорганических веществ и материалов, тел.: (3952) 405497, 89643564499, e-mail: bornik39@mail.ru

Mikhailov Boris, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Chemical Technology of Inorganic Substances and Materials, tel.: (3952) 405497, 89643564499, e-mail: bornik39@mail.ru

2Михайлов Роман Владимирович, аспирант, тел.: (3952) 405497, 89501025821, e-mail: romanirk2009@mail.ru Mikhailov Roman, Postgraduate, tel.: (3952) 405497, 89501025821, e-mail: romanirk2009@mail.ru