CC BY
181
УДК 669.21/.23.411
ПОИСК НОВЫХ РЕАГЕНТОВ-УСКОРИТЕЛЕЙ, ИНТЕНСИФИЦИРУЮЩИХ ПРОЦЕСС ЦИАНИРОВАНИЯ
А.В. Евдокимов1
ОАО "Иргиредмет"
664025, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 38.
Рассматривается метод ускорения процессов цианирования благородных металлов с использованием химических добавок. Изучен процесс растворения металлического золота в цианистых растворах в присутствии синтезированных реагентов-ускорителей; определены реагенты-ускорители, позволяющие интенсифицировать процесс растворения металлического золота в 2-4 раза. Табл. 2.
Ключевые слова: металлическое золото; реагент-ускоритель; «Leachwell»; «Leachaid»; удельная скорость растворения; цианирование; концентрация.
SEARCH FOR NEW REAGENT-ACCELERATORS INTENSIFYING THE PROCESS OF CYANIDATION A.V. Evdokimov
PC «Irgiredmet»
38 Gagarin Boulevard, Irkutsk, 664025.
The article deals with the acceleration method for the cyanidation processes of noble metals with the use of chemical additives. The author studies the dissolution process of metallic gold in cyanide solutions in the presence of synthesized reagent-accelerators. He determines reagent-accelerators able to intensify the dissolution process of metallic gold twice or 4 times .
Key words: metallic gold; reagent-accelerator; «Leachwell»; «Leachaid»; specific rate of dissolution; cyanidation; concentration.
В настоящее время большое внимание уделяется методу ускорения процессов цианирования благородных металлов с использованием химических добавок. Условно все реагенты, которые исследуют в качестве ускорителей цианирования, в зависимости от их природы можно разделить на неорганические и органические.
Неорганические ускорители. Неорганические ускорители деляться на окислители и соли тяжелых металлов.
Окислители. В качестве неорганических окислителей широко используют воздух или чистый кислород, пероксид водорода H2O2, перманганат калия KMnO4, персульфат аммония (NH4)2S2O4 и калия K2S2O4, бихромат калия K2Cr2O7, а также гипохлорит натрия NaOCI, имеющие окислительный потенциал выше чем -0,54 В. Использование кислорода позволяет увеличить скорость цианирования на 1,79% и уменьшить расход цианида натрия на 5% по сравнению с использованием пероксида водорода в качестве окислителя.
Эффективность применения кислорода подтверждена результатами исследований, полученными при цианировании гравиоконцентрата (с содержанием золота 20 кг/т) в аппаратах JnLine Leach Reactor. При концентрациях цианида и кислорода, равных 20 г/л и 15-20 мг/л соответственно, скорость растворения достигает 1 кг/ч Au на 1 т загрузки.
Эффективно проявили себя смеси H2O2, KMnO4, (NH4)2S2O4, K2Cr2O7, использование которых позволи-
ло увеличить количество извлеченного золота на 42,1%, сократить продолжительность процесса на ~17% с одновременным уменьшением расхода цианида натрия на 1,5 кг/т руды.
Соли тяжелых металлов. В качестве ускорителей процессов цианирования золота широко исследуются соли тяжелых металлов - свинца, висмута, таллия. Показано, что свинец и другие металлы образуют субмолекулярный слой на поверхности золота, смещая тем самым его потенциал в отрицательную область и препятствуя образованию пассивирующих пленок различной природы.
При исследовании цианирования медьсодержащих золотоносных руд было показано, что добавка нитрата свинца увеличивает степень извлечения золота до 98%, в то время как в отсутствие этого ускорителя извлекается менее 90%. Также снижается расход цианида, однако его оптимальный расход не может быть менее 1,85 кг/т.
В работе в качестве ускорителя процессов цианирования золота использованы соли одновалентного таллия в присутствии персульфата калия. Отмечено, что использование солей таллия эффективно в присутствии пероксида водорода и позволяет сократить время процесса с 48 до 16 ч. Аналогично отмечается трехкратное увеличение скорости цианирования в присутствии пероксида водорода и добавок небольшого количества солей таллия.
Растворение золота в щелочных цианидных растворах в присутствии гидроксильных производных
1Евдокимов Андрей Витальевич, аспирант, тел.: 89025432683, e-mail: [email protected] Evdokimov Andrey Vitalievich, postgraduate student, tel.: 89025432683, e-mail: evdokimov.87 @ mail.ru
висмута в различных условиях исследовано в работе. При отрицательных потенциалах ионы висмута ускоряют процесс, при положительных - полученные результаты оказались неоднозначными. Проведена сравнительная оценка активирующего влияния таллия, свинца и висмута на растворение золота в цианистых растворах. Показано, что интенсивность растворения золота увеличивается в ряду Т1 < РЬ < Б1.
Органические ускорители. Известен ряд органических ускорителей процессов цианирования драгоценных металлов.
Сообщается об увеличении интенсивности цианирования золота и серебра при переработке обедненных гранулированных рудных отвалов или вулканических руд в присутствии 10-50 г/т перколирующих промоторов - смеси эфира полипропиленгликоля (предпочтительно моноолеат с молекулярной массой ~400) - 2% и алкилфенолэтоксилата (предпочтительно но-нилфенол 6-этоксилат) - 10% в парафиновом масле с добавкой 4% октанола или другого спирта. Извлечение золота составляло 85,25% и серебра - 69,07% при оптимальном количестве промотора 30 мг/л против 75,23% и 60,30% соответственно в отсутствие добавок.
Описано изучение лимонной кислоты в качестве ускорителя цианирования. Отмечается уменьшение времени извлечения золота на 70% и уменьшение расхода цианида на 1/3 при использовании добавок лимонной кислоты.
Введение антрахинон-2-сульфокислоты не только регенерирует окисляющий агент, но и увеличивает скорость растворения золота в цианистых растворах. Результаты были получены при исследовании растворения вращающегося золотого диска.
Имеется сообщение о способности различных замещенных ароматических и гетероароматических систем ускорять процесс цианирования золота. В качестве таких соединений отмечаются тиофенол, пиридин, имидазол.
В практике переработки гравиоконцентратов широко применяют ускорители цианирования под торговым названием «1_еас11а1С», «1_еас1гое!1» и другие, представляющие собой смесь органических и неорганических солей натрия (93-99%), нитрата свинца (15%) и воды (до 5 %). Плотность этих реагентов составляет 1 г/см3, растворимость в воде - 35-40 г/л, их изготавливают в виде небольших гранул слабожелтого цвета, не имеющих запаха (1_еас1гое!1) или со слабым запахом карамели (1_еас1па1С) и стабильных до температуры 300 оС.
В условиях интенсивного цианирования (концентрация №ОЫ - 10-20 г/л, №ОН - 1-10 г/л), например, 1_еас1па1С позволяет повысить скорость растворения золота (в 2-2,5 раза) и степень его извлечения.
Реагенты-ускорители нетоксичны, их добавляют в раствор одноразово в начале цианирования. Их окислительное воздействие не основано на реакциях с участием кислорода, поэтому процесс можно проводить при повышенных температурах (50-65оС). Обычно используемые концентрации этих реагентов в циа-
нистом растворе составляют 0,6-0,9 г/л. Данные ускорители широко применяются при интенсивном цианировании гравиоконцентратов, проводимом в аппаратах «Acacia» либо «JnLine Leach Reactor» на ряде зарубежных предприятий и в Российской Федерации.
Таким образом, обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод, что в качестве химических ускорителей цианирования золота наиболее полно и подробно исследованы неорганические соединения и, в частности, нитрат свинца, который нашел промышленное применение. Это вызвано его доступностью, невысокой стоимостью и эффективностью. Из числа рассмотренных окислителей в практике переработки золотосодержащего сырья (руд и продуктов обогащения) используется кислород, позволяющий интенсифицировать процесс цианирования.
Органические реагенты-ускорители изучены лишь эпизодически на стадии лабораторных исследований, за исключением добавок «Leachwell» и «Leachaid». Последние применяются при цианировании гравиоконцентратов на действующих золотоизвлекательных предприятиях. Однако указанные реагенты довольно дороги и в настоящее время их поставляют в Россию только из-за рубежа. Поэтому поиск более дешевых и эффективных «ускорителей» золота взамен известных добавок «Leachwell» и «Leachaid» представляется весьма перспективным.
В ОАО "Иргиредмет" изучен процесс растворения металлического золота в цианистых растворах в присутствии реагентов-ускорителей. В качестве реагентов-ускорителей растворения золота было получено 49 образцов синтезированных соединений.
Эксперименты проводили с использованием золотого диска диаметром 1,0 см. Диск помещали на дно стеклянного стакана и заливали 100 мл раствора с концентрацией 10 г/л NaCN и 10 г/л NaOH. Загрузка соответствующего реагента составляла 25-100 мг. Состав выщелачивающего раствора аналогичен применяемому при интенсивном цианировании гравио-концентратов. Раствор перемешивали с помощью механической мешалки, вращающейся с постоянной скоростью - 60 об/мин. Расстояние от конца мешалки до диска постоянное и составляло 15 мм. Режим перемешивания обеспечивал постоянство величины диффузионного слоя во всех экспериментах. Продолжительность опыта составляла 0,5 ч. За этот период растворялось 2-4 мг золота, что обеспечивало достаточную точность взвешивания диска на весах «МС5 Captorocm». Перед взвешиванием диск после каждого опыта промывали водой, обрабатывали спиртом и сушили. Для контроля результатов взвешивания проводили анализ растворов на содержание золота атом-но-абсорбционным методом.
Для воспроизводимости результатов диск перед каждым опытом полировали, промывали спиртом и взвешивали. Расхождение результатов экспериментов по количеству растворенного золота не превышало допустимой ошибки анализа. На основании полученных данных рассчитывали скорость растворения золота по формуле (г/см2ч)
Таблица 1
Влияние реагентов-ускорителей на скорость растворения металлического золота
Шифр добавки Загрузка добавок, мг Количество растворившегося золота, г Скорость растворениях10-, г/см2хч
Без добавок - 0,00046 12
1 50 0,000246 6,3
2 50 0,000326 8,4
3 50 0,000633 16
4 50 0,000282 7,23
5 50 0,000243 6,23
6 50 0,000665 17,1
7 50 0,000678 17,3
8 50 0,000673 17,3
9 50 0,00138 35,4
10 50 0,00125 32,0
11 50 0,00094 24,0
12 50 0,000993 25,0
13 50 0,0038 97,0
14 50 0,000651 17,0
15 50 0,00112 29,0
16 50 0,00139 36,0
17 50 0,000634 16,0
18 50 0,000343 8,8
19 50 0,00055 14,0
20 50 0,000233 5,9
21 50 0,000859 11,0
22 50 0,000702 18
23 50 0,0019 49
24 50 0,000318 8,1
25 50 0,000369 9,4
26 50 0,000393 10
27 50 0,000145 3,7
28 50 0,001806 46
29 50 0,000345 8,8
1_еас1тое11 50 0,001 27,0
ЬеасИа1С 50 0,001 26,6
V =
О
т • 5
где О - количество растворенного золота, Г; Б - по-
2
верхность диска, см ; т- продолжительность опыта, ч.
Результаты исследований. Первоначально были выполнены опыты по растворению металлического золота цианистыми растворами при загрузке реагентов-ускорителей в объеме 50 мг. Результаты экспериментов представлены в табл. 1, Для сравнения приведены данные удельной скорости растворения золота без введения добавок и в присутствии ускорителей «1.еас1тое!!» и «1_еас11а1С».
Установлено, что наиболее эффективными реагентами «ускорителями цианирования» в данной серии экспериментов являются добавки 9, 10, 13, 16, 23, 28. В сравнении с «ускорителями», применяемыми в промышленной практике (1_еас1гое!1, 1_еас1па1С), указанные синтезированные соединения увеличивают скорость растворения золота в 1,2-3,7 раза. Для выбран-
ных реагентов было изучено влияние их загрузки на скорость растворения золота (табл. 2).
Данные, представленные в табл. 2, показывают, что оптимальной загрузкой для синтезированных реа-гентов-«ускорителей» является величина, соответствующая 50 мг, для «ускорителя» 1_еас1гое!1 - 100 мг. Причем для последнего скорость растворения золота при оптимальной загрузке существенно возрастает (до 53х10"4 г/см2 х ч) и испытанные добавки 9, 10 и 16 уступают химическому соединению «1_еас1гое!1», добавки 23 и 28 при оптимальной загрузке не уступают «1_еас1ше!1», реагент 13 позволяет интенсифицировать процесс в 1,8 раза при загрузке 50 мг по сравнению с 1_еас1тое11.
В сравнении с результатами опытов, выполненных без добавок, все испытанные добавки позволяют увеличить скорость растворения золота ~ в 2,8-3,0 раза, реагент 9 - в 7 раз.
Таким образом, применение реагентов-ускорителей является одним из эффективных путей
Таблица 2
Влияние загрузки реагентов на скорость растворения золота
Добавки Масса добавок, мг Количество растворившегося золота, г Скорость растворения х10"4 , г/см2хч
13 25 0,0034 88
50 0,0038 97
75 0,00195 50
100 0,00160 41
16 25 0,000589 15,1
50 0,00139 35,6
75 0,000725 19,3
100 0,000872 22,3
9 25 0,000577 14,7
50 0,00138 35,4
75 0,000571 14,6
100 0,000458 11,7
10 25 0,000517 13,2
50 0,00125 32,0
75 0,000446 11,4
100 0,00044 11,3
23 25 0,000891 22,8
50 0,0019 49,0
75 0,000369 9,5
100 0,00039 10,0
28 25 0,000824 21
50 0,001806 46
100 0,001374 35
1_еас1тое11 25 0,001 25,6
50 0,001 27,0
75 0,00137 35,2
100 0,00209 53,7
150 0,00138 35,4
Без добавок - 0,00046 12
по интенсификации процесса цианирования рудного сырья. На протяжении ряда лет для этих целей успешно используются неорганические соединения, такие как соли свинца, а также кислород. Однако их применение ускоряет процесс выщелачивания золота максимум в 1,5 раза. Применение органических соединений, таких как «1_еас1гое!1» и «1_еас11а1С», в гидрометаллургии золота позволяет ускорить процесс растворения золота в 2 раза. Однако данные реагенты достаточно дороги и поставляются из-за рубежа.
В связи с этим проведен синтез реагентов-ускорителей. Для оценки их эффективности были выполнены исследования по растворению металлического золота цианистыми растворами, в результате были определены реагенты-ускорители, позволяющие интенсифицировать процесс растворения металлического золота в 2-4 раза. Эти реагенты-ускорители рекомендованы для проведения исследований на продуктах обогащения.
