CC BY
1П.А. Гуляшинов, инженер, e-mail: gulpasha@mail.ru П.Л. Палеев, канд. техн. наук А.Н. Гуляшинов, канд. техн. наук, доц.
БИП СО РАН, г. Улан-Удэ
УДК 622.7.755
УДАЛЕНИЕ МЫШЬЯКА ПРИ ОБЖИГЕ СКОРОДИТСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ В АТМОСФЕРЕ ВОДЯНОГО ПАРА
В современных условиях в связи с истощением запасов россыпного золота в переработку приходится вовлекать труднообогатимые руды. К таким рудам относятся золото-кварц-мышьяковистые (скородитовые). Они содержат тонковкрапленное и дисперсное золото и до настоящего времени не разрабатывались. Обжиг скородитсодержащей руды в атмосфере перегретого водяного пара с серосодержащим агентом позволяет вывести мышьяк в малотоксичной сульфидной форме и повысить извлечение золота. Приведены результаты экспериментальных исследований процесса деарсенизации золотосодержащей скородитовой руды в атмосфере водяного пара. Показано, что при обжиге скородита с пиритом в атмосфере перегретого водяного пара происходит полное удаление мышьяка и серы из исходного материала в виде его сульфидов, а также вскрытие благородного металла. На основании полученных результатов возможно создание комбинированной экологобезопасной технологии переработки данного типа руд.
Ключевые слова: скородит, руда, пирит, обжиг, перегретый водяной пар.
P.A. Gulyashinov, Engineer P.L. Paleev, Cand. Sc. Engineering A.N. Gulyashinov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
ARSENIC REMOVAL WHEN FIRING SCORODITE CONTAINING ORE IN STEAM ATMOSPHERE
In modern conditions in connection with exhaustion of reserves ofplacer gold, it is necessary to involve refractory ores in processing. These ores are gold-quartz-arsenic (s^rodite). They contain finely disseminated and dispersed gold and have not yet been developed. Firing of scorodite containing ore in an atmosphere of superheated water from the sulfur-containing agents allows to remove arsenic in a small and toxic sulphidic form and to increase gold extraction. The results of pilot studies of dearsenization process of gold-bearing skorodite ore are given in the atmosphere of water vapor. It is shown that when firing a skorodite with pyrites in the atmosphere ofsuperheated water vapor there is a full removal ofarsenic and sulfur from initial material in the form of its sulfides, and also opening ofprecious metal. On the basis of the received results, creation of a combination of ecologically safe technologies for processing of this type of ore is possible.
Key words: s^rodite, ore, pyrite, roasting, superheated steam.
Введение
Анализ литературных данных показал, что проблема комплексной переработки упорных руд с тонковкрапленным золотом является актуальной. Это связано с ухудшением качества рудного сырья, а также с резко возросшими требованиями к комплексному использованию сырья и к охране окружающей среды. Данный тип руд характеризуется сложным вещественным составом. К таким рудам относятся золото-кварц-мышьяковистые (скородитовые). Они содержат тонковкрапленное золото и до настоящего времени не разрабатывались.
В Забайкалье имеются большие запасы руд, содержащих тонкое и дисперсное золото. Золото в этих рудах находится в тесной ассоциации со скородитом. Данные руды представляют собой крупный сырьевой источник получения золота. В качестве исходного материала для проведения исследований использовали пробу окисленной руды Козловского месторождения (Забайкальский край, Калгинский район (рис. 1)). По данным пробирного анализа, в исследуемой пробе руды содержание золота составляет 16,9 г/т.
Рис. 1. Микрошлив руды Козловского месторождения
Экспериментальная часть
Существующие способы подготовки мышьяксодержащих концентратов к цианированию с использованием окислительного обжига не соответствуют современным требованиям по охране окружающей среды в связи с образованием высокотоксичного триоксида мышьяка, большого пылеуноса, кроме того, эти способы имеют ряд недостатков:
- сложное технологическое оборудование;
- использование в качестве сульфидизатора чистого пирита, дорогостоящей элементарной серы;
- недостаточное вскрытие скородита;
- неполное удаление мышьяка;
- отвальные материалы, которые при хранении растворяются и загрязняют окружающую среду [1].
Известен способ сульфидизирующего обжига золото-мышьяксодержащей руды с пиритом в условиях избытка серы, ограниченного доступа кислорода и с добавлением углеродсо-держащего материала. Недостатками способа являются необходимость применения сложного вакуум-термического оборудования и использование для создания восстановительной среды углеродсодержащего материала.
Перспективным для вскрытия золота и удаления мышьяка из руд и концентратов в сульфидной форме является обжиг скородитсодержащих руд в атмосфере перегретого водяного пара с серосодержащим агентом. Процесс сопровождается декрипитацией минералов, что значительно улучшает дальнейшее выделение золота.
Данный метод отвечает требованиям экологии и безопасности технологического процесса. Малотоксичный сульфид мышьяка можно получить в компактном виде, он обладает низкой растворимостью в воде, не требует особых условий хранения и относится к веществам 4-го класса опасности [2].
Исследования по обжигу скородитсодержащей руды с сульфидизатором были проведены на модернизированной лабораторной установке (рис. 2). Установка состоит из четырех основных узлов - электропечи, парогенератора, реактора и поглотителей газов. Температура в печах измеряется термопарами типа ХА и регулируется микропроцессорным электронным терморегулятором МПРТ-22, который был внедрен для автоматизации процесса обжига.
Установка работает следующим образом: при достижении требуемой температуры в реакторе и парогенераторе в установку подается вода. После промывания всей системы парами воды в реактор загружается определенная навеска шихты. Так как в реакторе избыточное давление паровой смеси несколько выше (до 1-2 %) атмосферного, попадание в реактор кислорода воздуха исключается.
Рис. 2. Схема лабораторной установки для изучения процесса обжига в атмосфере перегретого водяного пара: 1 - ротаметр; 2 - электропечи; 3 - парогенератор;
4 - реактор; 5 - поглотители газов
Для нахождения оптимальных режимов деарсенизации использовалась матрица планирования эксперимента [3], по которой варьировались такие параметры, как температура (х1), продолжительность процесса (х2) и расход сульфидизатора (хэ). Были получены следующее зависимости: степень деарсенизации от температуры и от времени (рис. 3, 4).
100
£
§
к
и
о %
и
И
н
и
80
60
40
20
500
550
600 650 700
Температура, °С
750
800
Рис. 3. Зависимость степени деарсенизации от температуры
1
100
Рис. 4. Зависимость степени деарсенизации от времени
На основании проведенных экспериментов оптимальными условиями процесса являются: температура 700-750 оС, продолжительность обжига 20-25 мин. Соотношение скородит-содержащая руда : пиритный концентрат 3:1 [4].
Фазовые составы образующихся твердых продуктов реакций определяли на рентгеновском дифрактометре D8 ADVANCE фирмы «Bruker AXS». Расшифровка данных рентгенофа-зового анализа показала, что мышьяк удаляется с газовой фазой в форме сульфида (AsS) и дисульфида (As2S2). Помимо дисульфида мышьяка идентифицируется фаза элементарной серы. Основными же продуктами обжига являются FeS, SiO2 и магнетит Fe3O4, фазы мышьяка не идентифицируются.
Исследования исходной руды и огарка проводились также на электронном растровом микроскопе JSM-6510LV JROL (Япония) с системой микроанализа INCA Energy 350, Oxford Instruments (Великобритания) в Центре коллективного пользования «Прогресс» ВСГУТУ. По результатам спектрального анализа, содержание мышьяка в исходной руде составляет 5,11 %, что отрицательно влияет на процесс цианирования. По данным спектрального анализа, в огарке мышьяк не обнаружен.
Для подтверждения полученных результатов спектрального и ренгенофазового анализов был проведен химический анализ, фотометрический с гипофосфитом натрия, по окраске коллоидного раствора. Степень деарсенизации составляет 99,9 %.
Вывод
Обжиг скородитсодержащей руды в атмосфере перегретого водяного пара показал возможность полного удаления мышьяка.
Определены оптимальные режимы обжига скородита в атмосфере перегретого водяного пара с пиритным концентратом, обеспечивающие максимальную возгонку и выделение мышьяка: температура 700-750 оС; продолжительность обжига 20-25 мин, соотношение скоро-дитсодержащая руда : пиритный концентрат (FeAsО4 : FeS2) 3:1.
Результаты проведенных исследований показывают возможность проведения сульфиди-зирующего обжига скородитсодержащей руды с выводом мышьяка в малотоксичной сульфидной форме и повышения извлечения золота из золото-кварц-мышьяковистых (скородитовых) руд, что дает предпосылки для создания комбинированной экологически безопасной технологии переработки данного типа руд.
Библиография
1. Истаев C.M. Сульфидирование мышьяксодержащих соединений и разработка способа вывода мышьяка из концентратов и промпродуктов цветной металлургии: дис. ... д-ра техн. наук. - Иркутск, 1992. - 397 с.
2. Исабаев С.М., Кузгибекова Х. Физико-химические основы гетерогенного взаимодействия в системах Fe - As - S, Со - As - S, Ni - As - S, Cu - As - S в неравновесных условиях сульфидирования // Цв. металлы. - 2002. - № 4.
3. Малышев В.П. Математическое планирование металлургического и химического эксперимента. - Алма-Ата: Наука, 1977. - 36 с.
4. Гуляшинов П.А., Палеев П.Л., Гуляшинов А.Н. Сульфидизирующий обжиг скородитсодержа-щей руды в атмосфере перегретого водяного пара // Научное обозрение. - 2015. - № 1. - С. 119-122.
Bibliography
1. Istaev S.M. The sulfidation of arsenic compounds and a method for the withdrawal of arsenic from concentrates and industrial products of nonferrous metallurgy: Diss. ... Dr. of Engineering Sciences. - Irkutsk, 1992. - 397 р.
2. Isabaev S.M., Kuzgibekova H. Physical and chemical bases of heterogeneous interaction in Fe systems - As - S, Co - As - S, Ni - As - S, Cu - As - S in nonequilibrium conditions of sulphidation // Col. metals. - 2002. - N 4.
3. Malyshev V.P. Mathematical planning of metallurgical and chemical experiment. - Alma-Ata: Nauka, 1977. - 36 p.
4. Gulyashinov P.A., Paleev P.L., Gulyashinov A.N. Sulfadiazine firing of scorodite-containing ore in the atmosphere of superheated steam // Science review. - 2015. - N 1. - Р. 119-122.
