CC BY
312
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2014, том 57, №5_
МЕТАЛЛУРГИЯ
УДК 622.7/669.2.8.21.4
Ш.Р.Самихов, З.А.Зинченко
КИНЕТИКА ПРОЦЕССА ХЛОРИДОВОЗГОНКИ ЗОЛОТО-СОДЕРЖАЩЕГО КОНЦЕНТРАТА МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТАРОР
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 26.06.2013 г.)
Представлены результаты исследований по кинетике высоко-температурной хлоридовоз-гонки концентратов месторождения Тарор. Вычисленное значение энергии активации (73.568 кДж/моль) свидетельствует о протекании процесса в кинетической области.
Ключевые слова: кинетика - температура - энергия активации - хлоридовозгонка концентратов -руда - извлечение - месторождение.
В современной золотодобывающей промышленности характерна тенденция к увеличению добычи технологически упорных руд, при переработке которых существующими методами не удается достичь высокого извлечения золота. Одними из эффективных процессов переработки таких руд являются хлоридные методы с применением газообразного хлора или хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов.
Первоначальной стадией высокотемпературного хлорирования золота считается адсорбция элементарного хлора на поверхности золота, хотя температура процесса превышает температурный интервал (773 - 923 К), при котором не происходит адсорбция и вообще прекращается взаимодействие золота с хлором.
Адсорбция хлора на золоте при повышенных температурах происходит за счёт активизации поверхности металла, обусловленной изменением поверхностной структуры при его нагревании. Нагрев золота до температуры (973-1173 К) не приводит к значительному изменению поверхности металла. При более высокой температуре (1173-1373 К) поверхность золота приобретает сильно развитую зернистую и почковатую структуру. Такая поверхностная модификация структуры золота значительно повышает его каталитическую активность. Напротив, катализирующее действие золота проявляется в меньшей степени при температурах 973-1173 К. Таким образом, область температур хлорирования золота (973-1173 К) относится к менее катализируемой, а область более высоких температур (1173-1373 К) - к сильно катализируемой [1.2].
Нами был исследован процесс хлоридовозгонки золото-медно-мышьяксодержащих концентратов месторождения Тарор с применением хлорида натрия.
Солевое хлорирование золота осуществляется в условиях, когда образующиеся хлориды золота находятся в газообразном состоянии [3].
Адрес для корреспонденции: Самихов Шонавруз Рахимович, Зинченко Зинаида Алексеевна. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 229/2, Институт химии АН РТ. E-mail: samikhov72@mail.ru, mariya14@list. ru
Поэтому возможными реакциями хлорирования золота являются:
2Au(к) + 6№аС1(к) + 1^2^) ~ Аи2С1б(г) + 3Na2O(K). (1)
В концентратах, кроме золота, находятся различные минералы, которые оказывают определённое влияние на процесс хлорирования. В качестве примера приведены реакции с участием SiO2, Fe2Oз и с образованием димера трихлорида золота:
2Au(K) + 6№аС1(Ж) + 3SЮад + 1^2^ ~ А^О^) + 3Na2O ■ SiO2(K); (2)
2Au(к) + 6№С1(ж) + 3Fe2Oз(к) + 1.50ад ~ Аи2С1б(г) + 3Na2O ■ Fe2Oз(к)■ (3)
Характер кривой хлорирования металлического золота в зависимости от температуры резко отличается от кривой хлорирования природного сырья. Предполагается, что такое отличие обусловлено хлорированием золота хлорным железом, образующимся в процессе хлорирования природного материала. Поэтому возможны реакции хлорирования золота хлорным железом:
4Аи(к) + 2Fe2CI(ж) + 30ад ~ 2Аи2С1б(г) + 2Fe2OзW; (4)
4Аи(к) + 4FeCI(к) + 302(г) ~ 2Аи2С1б(г) + 2Fe2Oз(к); (5)
4Аи(К) + 4FeCIз(K) + 302(г) ~ 4АиС1з(г) + 2Fe2Oз(K). (6)
Анализ значений энергии Гиббса и её зависимости от температуры, а также констант равновесия свидетельствует о возможности глубокого протекания реакций хлорирования Си, 2п, № и их соединений при обеспечении необходимых условий (газовая фаза, температура, тип хлоринатора). В соответствии со значениями энергии Гиббса металлы по убыли сродства к С12 могут быть расположены в следующий ряд: Cu>Zn>Pb>Sn>Ni>Co>Fe>Au>Ag. Более вероятно при одинаковых условиях взаимодействие с С12 металлов, затем MeS и МеО.
Zn+Q2=ZnCl2 0°= - 83.3 ккал (7)
РЬ+С12=РЬС12 0°= - 75 ккал (8)
Fe+C12=FeQ2 0°= - 72.2 ккал (9)
2Fe+3a2=2FeC13 0°= - 5з.6 ккал (10)
2Ag+a2=2AgC1 0°= - 52.4 ккал (11)
2Аи+С12=2АиС1 0°= - 8.4 ккал (12)
2Аи+3С12=2АиС13 0°= - 7.7 ккал (13)
При хлоридовозгонке золота в кипящем слое образующееся хлорное золото удаляется из печи вместе с газовой фазой (воздух), вводимой в реакционное пространство. В дальнейшем паро-газовая фаза поступает на конденсацию в мокрые скруббера конденсаторы. При улавливании хлорида золота оно восстанавливается до металла хлористым железом, содержащемся в газовой фазе и выпадает в осадок в виде шлама. Это даёт возможность отделить извлечённое золото от других хлоридов, которые находятся в растворе. Растворы хлоридов хорошо отстаиваются и фильтруются, что имеет важное значение при операциях гидрометаллургической переработки хлоридных возгонов. Гидрометал-
лургическая схема переработки хлоридных возгонов позволяет регенерировать до 75% хлора в виде раствора хлористого натрия, снова поступающего в голову процесса - в узел приготовления шихты. Это в значительной мере обеспечивает экономичность данного метода.
Исследованию процесса хлоридовозгонки подвергался медный концентрат, полученный на обогатительной фабрике СП «Зеравшан» при переработке маломышьяковистой руды Тарорского месторождения текущей добычи.
Опыты по хлоридовозгонке проведены с шихтой, содержащей: золота 42.51-43.78 г/т с навесками материала 52-60 г ( концентрат 50 г, хлористый натрий 2-10 г) при температурах 600, 700, 800, 900, 1000°С в течение 0.5-2.5 часов ( табл.).
Результаты опытов показывают, что при температуре 600°С извлекается 58.7% золота. С повышением температуры процесса до 700-1000 °С извлечение золота резко увеличивается и составляет 89.2-95%. При температуре 1000°С увеличение продолжительности процесса до 2-х и более часов не влияет на извлечение золота и составляет 94.2%, в хвостах остается золота 3.47 г/т.
Для изучения и расчётов кинетических параметров процесса определялось извлечение золота в возгоны при каждой из изучаемых температур в интервалах времени 10-60 мин. На рис.1 представлены экспериментальные данные зависимости степени извлечения золота от времени при различных температурах хлоридовозгонки.
Рис.1. Зависимость степени извлечения золота от времени при различных температурах процесса хлоридовозгонки.
Как видно из рис.1, кинетические кривые при 600-700°С имеют практически прямолинейный характер, а при 800-1000°С вначале прямолинейный, затем - параболический характер.
Эти кинетические кривые хорошо описываются уравнением первого порядка Ерофеева-Колмогорова:
da dr
= к(1 - a)
(14)
где а - степень извлечения золота; т - время, мин.; к - константа скорости реакции, мин"1.
После математических преобразований уравнение (1) может быть представлено в виде:
18— = —. (15)
(1 -а) 2.303
Таблица 1
Извлечение золота при хлоридовозгонке Тарорского концентрата
№ п\п №С1 Загрузка Содержание золота в исходном Получено хвостов Извлечение Аи, % оС Длительность, мин.
выход Аи
г г г/т г г/т %
1 8 58 43.78 51.13 27.81 58.72 600 60
2 8 58 43.78 50.20 19.77 70.14 700 60
3 8 58 43.78 48.61 12.51 83.69 800 60
4 8 58 43.78 46.55 6.60 89.25 900 60
5 8 58 43.78 48.62 5.74 94.99 1000 60
6 8 58 43.78 49.21 25.18 51.20 1000 30
7 8 58 43.78 43.77 3.10 93.11 1000 60
8 6 58 43.78 43.92 3.64 93.70 1000 90
9 8 58 43.78 43.04 3.76 93.62 1000 120
10 8 58 43.78 42.40 3.47 94.21 1000 150
11 2 52 48.29 45.72 14.22 74.12 1000 60
12 4 54 47.60 42.61 14.06 76.69 1000 60
13 6 56 45.54 42.29 7.75 87.14 1000 60
14 8 58 43.78 42.21 3.53 94.13 1000 60
15 10 60 42.51 41.09 3.63 94.16 1000 60
На графике зависимости - от времени (рис.2.а) полученные прямые имеют отрица-
(1 -а)
тельный наклон, равный к/2.303. Исходя из этого, обработкой этих кривых были рассчитаны значения констант скоростей в исследуемом интервале температур.
Зависимость константы скорости реакции от температуры описывается уравнением Аррениу-
са:
Е
к = ко ■ е"
или
Е
18 к = 18 ко--, (16)
0 2.303ЯГ
где к - константа скорости реакции; к0 - предэкспоненциальный множитель; Е - кажущаяся энергия активации, кДж/моль; Я - универсальная газовая постоянная, Дж/мольград; Т - абсолютная температура, К.
На графике зависимости ^к от 1/Т (рис.2.б) почти все экспериментальные точки хорошо укладываются на прямую линию, по тангенсу угла наклона которой была определена эмпирическая энергия активации. Определены значения констант скорости реакции и энергии активации, которая
равна 73.568 кДж/моль, что свидетельствует о протекании процесса в кинетической области. Установлено, что константа скорости процесса растёт с увеличением температуры.
, 1
Рис. 2. Зависимости: а) щ-от времени; б) -^к от обратной абсолютной температуры.
1 -а
Поступило 26.06.2013 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко Л.С. Металлургия благородных металлов. - М.: МИСиС, 2005, кн.2, 392 с.
2. Зырянов М.Н., Батанова Г.И. - Цветная металлургия, 1987, №6, с. 70-73.
3. Макаров Э.В. Автореф. дисс... к.техн.н. - М., 1997.
Ш.Р.Самихов, З.А.Зинченко РАВАНДИ КИНЕТИКИИ ХЛОРБУГРОНКУНИИ КОНСЕНТРАТИ
ТИЛЛОДОРИ КОНИ ТАРОР
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Натичаи омузиши кинетикаи хлорбугронкунии консентрати кони Тарор дар хдрорати баланд оварда шудааст. Х,исоб карда шудааст, ки энергияи активатсия 73.568 кДж/мол буда, шах,одат аз он медихдд, ки чараён дар махдлли кинетикй мегузарад.
Калима^ои калиди: кинетика - %арорат - энергияи активатсия - бугронкунй бо хлориди натрий -консентрат - маъдани тиллодор - баромад - кони тиллодор.
Sh.R.Samikhov, Z.A.Zinchenko KINETICS OF THE CHLORIDE SUBLIMATION PROCESS OF TAROR'S DEPOSIT GOLD CONTAINING CONCENTRATE
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The results of the kinetics chloride sublimation process of Taror s deposit concentrates studies are presented. Computable calculated energy of activation (73.568 KD/mol) is indicative of process in kinetic area.
Key words: kinetic - temperature - energy of activation - chloride sublimation - concentrate - gold containing ores - extraction - dissolution.
