Изобретение относится к области металлургии благородных металлов (БМ).
Широко распространенным методом извлечения золота и серебра из руд и концентратов БМ является выщелачивание материалов в растворе цианида натрия. Последующая переработка продукционных цианистых растворов осуществляется с выделением из растворов и концентрированием золота и серебра в определенном концентрате и плавке концентрата на получение целевого сплава золота лигатурного в слитках.
Известен способ получения сплава золота лигатурного при переработке цианистых растворов, который принят за прототип, как наиболее близкое к заявляемому техническое решение /1/.
По известному способу исходный цианистый раствор, содержащий золото и серебро, подвергают цементационной обработке порошком металлического цинка, при этом совместно с цинком в раствор подается уксусно-кислый свинец — Рb(Н3С202)2, повышающий скорость цементации. Восстановленные золото и серебро отделяют от раствора фильтрацией через фильтрующую среду, сформированную путем предварительной подачи на фильтрующее устройство специального фильтрообразующего реагента — кизельгура (диатомита).
ЛИГАТУРНАЯ ПЛАВКА НА СВИНЦОВЫЙ КОЛЛЕКТОР
Снятый затем с фильтра осадок наряду с золотом и серебром содержит избыток металлического цинка, оксиды и соли цинка, меди и свинца, а также кремнезем и окись алюминия, введенные с кизельгуром. Цинковый осадок затем выщелачивают в растворе серной кислоты для удаления основной доли примесей цветных металлов и отфильтровывают от сульфатного раствора. Обогащенный по БМ нерастворимый остаток (н. о.) цинкового осадка подвергают термообработке при температуре 120-700 o С с целью полного удаления воды, разложения солей и окисления оставшихся примесных цветных металлов. Огарок н.о. цинкового осадка затем шихтуют с бурой, содой, кварцевым песком, фторидом кальция и плавят на получение целевого сплава золота лигатурного и шлака.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение извлечения благородных металлов в цинковый осадок в процессе фильтрации раствора после цементации и увеличение содержания золота и серебра в получаемом сплаве золота лигатурного. Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в снижении остаточного содержания золота и серебра в цианистом растворе после фильтрации и увеличении степени селекции благородных и цветных металлов при плавке.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения сплава золота лигатурного, включающем цементационную обработку цианистого раствора порошком металлического цинка с добавкой уксусно-кислого свинца и фильтрацию обработанного раствора через фильтрующую среду с получением цементационного осадка, выщелачивание его в растворе серной кислоты с получением нерастворимого остатка, его отделение от раствора, термообработку при температуре 120-170 o С с получением огарка и плавку огарка в смеси с бурой с получением сплава золота лигатурного и шлака, согласно изобретению, в качестве фильтрующей среды используют цеолит, взятый в количестве 5-15% от массы вводимого цинка, нерастворимый остаток перед термообработкой смешивают с цеолитом при расходе цеолита 5-10% от массы нерастворимого остатка и в шихту на плавку огарка дополнительно вводят цеолит и оксид кальция. При этом огарок нерастворимого остатка, буру, оксид кальция и цеолит смешивают при следующем соотношении компонентов в смеси, маc.%: Бура — 25-30 Оксид кальция — 2-3 Цеолит — 10-14 Огарок нерастворимого остатка — Остальное Отличием предлагаемого технического решения от прототипа является состав фильтрующей среды при фильтрации цианистого раствора после цементационной обработки, состав смеси на термообработку нерастворимого остатка и состав смеси на плавку огарка нерастворимого остатка.
Золотые волоски — это много золота! Золото из микросборок (микросхем) 211 серии!
Использование цеолитов в трех операциях заявляемого способа основывается на специфических физико-химических свойствах этих минералов.
Природные минералы группы цеолитов являются водными алюмосиликатами, главными образом кальция и натрия, например Гейландит — (Са, Na2)[AlSi3O8] 5H2O. Кристаллическая структура цеолитов состоит из каркасов алюмо-кремнекислородных тетраэдров с широкими полостными каналами, при этом молекулы воды слабо связаны с открытой жесткой кристаллической основой. Рыхлая канальная структура придает цеолитам качества эффективных фильтрообразующих реагентов, обеспечивающих высокую степень и скорость разделения жидкой и твердой фаз в процессе фильтрации.
Термообработка нерастворимого остатка в смеси с цеолитом позволяет повысить степень окисления примесных цветных металлов — цинка, меди, свинца и увеличить степень их ошлакования при плавке огарка. В процессе термообработки протекает дегидратация и вспучивание цеолитов, что существенно увеличивает газопроникаемость смеси и создает более благоприятные условия для доступа кислорода воздуха к частицам концентрата БМ и окисления примесных цветных металлов.
Заявляемый предел расхода цеолита на операции цементационной обработки цианистых растворов составляет 5-15% от массы расходуемого цинка, выбран на основании проведенных испытаний и обеспечивает оптимальную скорость и качество фильтрации, связанных с толщиной формирующегося фильтрующего слоя. При расходе цеолита менее 5% возможен проскок мелкодисперсных частиц золота через тонкий фильтрующий слой, а при расходе более 15% замедляется скорость фильтрации из-за увеличенной толщины слоя.
Расход цеолита на термообработку нерастворимого остатка, равный 5-10% от массы н. о., обеспечивает требуемую степень окисления примесных цветных металлов. Увеличение расхода цеолита не улучшает степень окисления металлов, но снижает производительность обжигового оборудования по перерабатываемому концентрату.
Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного составом фильтрующей среды в операции фильтрации цианистого раствора после цементационной обработки и составом смесей на операциях термообработки нерастворимого остатка и плавки огарка н. о. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень» проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в уровень техники.
Примеры использования заявляемого способа и способа-прототипа Для сравнительной проверки известного и заявляемого способов использовали продукционный цианистый раствор, полученный методом перколяционного выщелачивания раствором цианида натрия золотосеребряных гравиоконцентратов на полупромышленной установке в стандартных условиях. Продукционный раствор содержал, мг/л: золота 32; серебра 10 и меди 16.
Заявляемый способ В качестве реагента на операциях использовали природный минерал группы цеолитов — Гейландит, измельченный до крупности класса менее 0,1 мм. Исходный цианистый раствор для опыта взяли в объеме 500 л. Цементационную обработку раствора провели на установке типа Мерилл-Кроу в стандартных условиях, фильтрацию — на вакумном нутч-фильтре с площадью фильтрации 400 см 2 . Цинковую пыль массой 410 г смешали с 15,0 г уксусно-кислого свинца.
Полученная смесь дозированно вводилась в раствор в процессе цементации. Перед операцией фильтрации на ложное днище нутч-фильтра, заправленного фильтровальной тканью, подали смесь, содержащую 2 л воды и 50 г цеолита, и отфильтровали ее. Через подготовленный таким образом фильтрующий слой нутч-фильтра осуществили операцию фильтрации обработанного цианистого раствора. В результате операций цементации и фильтрации получили 500 л отработанного раствора и 218,0 г цементационного осадка.
Кислотное выщелачивание осадка провели в растворе 10% серной кислоты в лабораторном реакторе с термостатированием и механическим перемешиванием при температуре 60-65 o С, Т:Ж=1:4. Продолжительность выщелачивания составила 2 ч. По окончании операции нерастворимый остаток отфильтровали и отмыли на нутч-фильтре. Масса нерастворимого остатка составила 107,0 г. Полученный н. о. смешали с 8,0 г порошка цеолита, смесь загрузили в фарфоровую лодочку, поместили в камерную электрическую печь сопротивления и выдержали при температуре 600-650 o С в течение 2 ч. По окончании термообработки лодочку извлекли из печи, охладили и отделили огарок. Масса огарка составила 92,0 г.
Плавку огарка вели в шахтной электрической печи сопротивления. Огарок смешали с бурой (44,8 г), оксидом кальция (4,0 г) и цеолитом (19,2 г). Шихту загрузили в шамотовый тигель и выдержали в печи при температуре 1250 o С в течение 1 ч. По окончании плавки тигель извлекли из печи, охладили и отделили шлак и слиток сплава золота лигатурного. Выход шлака составил 113,5 г, сплава золота лигатурного — 21,5 г. В таблице 1 приведены данные атомно-абсорбционного, химического и пробирного анализов по химическому составу продуктов, полученных по схеме заявляемого способа.
Способ — прототип Приготовили смесь, содержащую 410 г цинковой пыли, 15,0 г уксусно-кислого свинца. Данной смесью провели цементационную обработку 500 л исходного цианистого раствора по такой же методике, как в примере испытания заявляемого способа. Фильтрующий слой на нутч-фильтре подготовили путем фильтрации смеси 2 л воды и 50 г кизельгура в порошке класса крупностью менее 0,1 мм. По окончании операций получили 500 л отработанного цианистого раствора и 207,0 г цементационного осадка.
Операцию кислотного выщелачивания цементационного осадка провели по тем же условиям, как и в заявляемом способе. Масса полученного нерастворимого остатка составила 123,0 г. Н.О. загрузили в фарфоровую лодочку и выдержали в электрической печи при 600-650 o С в течение 2 ч. Масса огарка составила 102,8 г.
Приготовили шихту, содержащую, г: огарка 102,8; карбоната натрия 50,0; буры 50,0; кварцевого песка 10,0 и фторида кальция 10,0. Шихту проплавили по той же методике, как и при испытании способа-прототипа. Выход шлака составил 155,8 г, сплава золота лигатурного 22,6 г. В таблице 2 приведены данные атомно-абсорбционного, химического и пробирного анализов по химическому составу продуктов, полученных по схеме способа-прототипа.
Использование цеолитов в заявляемом способе позволяет также в сравнении с известным сократить удельные материальные затраты на плавку огарка за счет снижения количества расходуемых флюсов и исключения дорогостоящих карбоната натрия и фторида кальция из шихтового расписания.
Для доказательства критерия «промышленное применение» следует указать, что заявленный способ планируется к полупромышленным испытаниям в ОАО «Ир-гиредмет».
Источники информации 1. Маслецкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф., и др. Металлургия благородных металлов. — М.: Металлургия, 1987. — С.171-188. прототип.
1. Способ получения сплава золота лигатурного, включающий цементационную обработку цианистого раствора порошком металлического цинка с добавкой уксуснокислого свинца и фильтрацию обработанного раствора через фильтрующую среду с получением цементационного осадка, выщелачивание его в растворе серной кислоты с получением нерастворимого остатка, его отделение от раствора, термообработку при температуре 120-700С с получением огарка и плавку огарка в смеси с бурой с получением сплава золота лигатурного и шлака, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей среды используют цеолит в количестве 5-15% от массы вводимого цинка, нерастворимый остаток перед термообработкой смешивают с цеолитом при расходе цеолита 5-10% от массы нерастворимого остатка и в шихту на плавку огарка дополнительно вводят цеолит и оксид кальция.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что огарок нерастворимого остатка, буру, оксид кальция и цеолит смешивают при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:
Оксид кальция 2-3
Огарок нерастворимого остатка Остальное
Источник: findpatent.ru
Технология повышения качества золотосодержащего сырья, отправляемого на аффинажные заводы
Проблема качества золотосодержащего сырья, которое предприятия-поставщики отправляют на аффинажные заводы, весьма актуальна. Конечной продукцией большинства золотодобывающих предприятий является золото лигатурное, к которому аффинажные заводы предъявляют весьма жесткие требования. Оно должно соответствовать ТУ–117-2-7-75. В табл. 1 представлены технические требования на золото лигатурное.
Чем больше примесей содержится в золотосодержащем сырье, тем с большим количеством проблем сталкиваются как предприятия-поставщики, так и аффинажные заводы.
Проблема 1. От качества сырья существенно зависит стоимость аффинажных услуг
Проблема 2. Производство приемной плавки на аффинажном заводе
Проблема 3. Возникновение аффинажной разницы
В некоторых случаях возникают расхождения в данных предприятия-поставщика и аффинажных заводов по количеству химически чистого драгоценного металла в партии сырья более установленного норматива, оговоренного в договорах на переработку. Разрешение данных споров производится путем проведения арбитражного анализа контрольных проб. Арбитражный анализ выполняется по согласованию сторон в аналитических лабораториях, имеющих соответственную аккредитацию и аттестованных на проведение данных видов работ. Проведение арбитражного анализа увеличивает затраты предприятий, а также задерживает сроки отгрузки готовой продукции.
Проблема 4. Представительное опробование у предприятия-производителя
Проблема представительного опробования золота лигатурного на золотодобывающих предприятиях стоит весьма остро. Чем ниже массовая доля благородных металлов в золоте лигатурном, тем более тщательными должны быть пробоотбор и пробоподготовка проб к анализу. При расхождении результатов параллельного определения содержания благородных металлов в пробе многие существующие методики рекомендуют выяснять причины этого расхождения, но не указывают, где и каким образом. Все это ложится на плечи золотодобывающих предприятий и заставляет их пользоваться услугами консалтинговых фирм или научно-исследовательских институтов, но зачастую проблемы так и остаются до конца не разрешенными.
В целях исключения подобных проблем золотодобывающие предприятия занимаются поиском решений по приведению катодных осадков золота и золота лигатурного в соответствии с ТУ, а также разработкой технологии извлечения примесей из золотосодержащего сырья. Данная технология должна соответствовать следующим требованиям:
1) затраты на производство должны быть минимальными;
2) данная технология должна максимально удалять примеси из золотосодержащего сырья.
Одним из способов получения золота лигатурного с минимальным количеством примесей является обработка катодных осадков растворами кислот перед поступлением на плавку. Удаление таких примесей как медь, цинк, свинец, железо, идет весьма интенсивно; масса катодных осадков снижается весьма значительно, что способствует сокращению количества плавок, экономии флюсов, электроэнергии. В случае, если основной примесью в катодных осадках является медь, то растворы после кислотной обработки можно использовать в качестве исходных для получения цементационной меди на железную стружку, затем эту медь реализовывать на медеплавильные заводы. Данная технология не требует значительных капитальных вложений и может способствовать получению экономической прибыли для золотодобывающих предприятий.
Эта методика была исследована на одном из предприятий в Амурской области. Катодные осадки, получаемые на предприятии, содержат большое количество примесей. Состав осадков представлен в табл. 2.
Для повышения качества катодных осадков представлена технология их обработки соляной кислотой для перевода в раствор основных примесей, таких как Cu, Pb, Zn, Fe. Параметры проведения: концентрация HСl в растворе — 371 г/дм 3 , отношение Ж:Т = 3:1, время выщелачивания — 2 ч.
Состав катодного осадка после его обработки соляной кислотой представлен в табл. 3.
Извлечение примесей в раствор представлено в табл. 4.
Химический состав раствора представлен в табл. 5.
В табл. 7 представлен состав цементационной меди.
Таблица 1. Технические требования на золото лигатурное
Химический состав, массовая доля, %
Источник: zolotodb.ru
Как рассчитать количество лигатуры в сплаве? Примеры как получить нужный сплав и пробу.
Примеры расчета шихты. Расчет шихты производится для выхода на нужную, установленную, пробу драгоценных металлов. При этом в соответствии с необходимостью могут быть случаи как повышения, так и понижения пробы.
1. Необходимо сплав определенной массы и пробы сплавить с другим сплавом для получения слитка установленной пробы.
- а) Какое количество лома золота 750° необходимо сплавить со 100 г лома золота 56°, чтобы получить сплав 583°?100(583°-560°)/(750°-583°) = 100*23°/167°= 13,77 г. Следовательно, для получения сплава золота 583° к имеющемуся лому золота 56° массой 100 г нужно добавить 13,77 г золота 750°.
- б) Какое количество лома серебра 916° необходимо сплавить с 50 г лома серебра 84°, чтобы получить сплав 875°?50(875°-840°)/(916°-875°) = 50*35°/41° = 42,68 г. Для получения сплава серебра 875° к имеющемуся лому серебра 84° массой 50 г необходимо добавить 42,68 г серебра 916°.
- в) Какое количество чистого золота 999,9° необходимо сплавить со 100 г лома золота 375°, чтобы получить сплав 500°?100(500°-375°)/( 1000°-500°)-100*125°/500° = 25 г. Для получения сплава золота 500° к имеющемуся лому золота 375° массой 100 г необходимо добавить 25 г чистого золота 999,9° (для упрощения расчета чистое золото принято за 1000).
2. Необходимо понизить имеющийся сплав до установленной пробы.
- а) Каким количеством сплава лома золота 500° необходимо долегировать 40 г сплава лома золота 958°, чтобы получить сплав 583°? 40(958°-583°)/(583°-500°) = 40*375/83° = 180,72 г. Для получения сплава колота 583° к имеющемуся лому золота 958° массой 40 г нужно добавить 180,72 г лома золота 500°.
- б) Каким количеством сплава лома золота 56° необходимо долегировать 50 г лома золота 900°, чтобы получить сплав 750°? 50(900°-750°)/(750°-560°) = 50*150°/190° = 39,47 г. Для получения сплава золота 750° к имеющемуся лому золота 900° массой 50 г нужно добавить 39,47 г лома золота 56°.
- в) Каким количеством сплава лома серебра 800° необходимо долегировать 30 г чистого серебра 999,9°, чтобы получить сплав 875°? 30(1000°-875°)/(875°-800°)-30*125°/75° = 50 г. Для получения сплава серебра 875° к имеющемуся чистому серебру 999,9° массой 30 г необходимо добавить 50 г лома серебра 800° (для упрощения расчета чистое серебро принято за 1000°).
3. Необходимо получить конкретное количество сплава установленной пробы из нескольких сплавов различных проб.
- а) Какое количество лома золота 750° и 500° надо сплавить, чтобы получить 100 г сплава 583°? 100 (583°-500°)/(750°-500°) = 100*83°/250° = 33,2 г. Для получения сплава золота 583° массой 100 г необходимо сплавить 33,2 г лома золота 750° и 66,8 г лома золота 500°.
- б) Какое количество лома золота 958° и 53° надо сплавить, чтобы получить 50 г сплава 750°?50(750°-560°)/(958°-560°) = 50*190°/398° = 23,87 г;50-23,87 = 26,13 г. Для получения сплава золота 750° массой 50 г необходимо сплавить 23,87 г лома золота 958° и 26,13 г лома золота 56°.
- в) Какое количество лома серебра 916° и 750° надо сплавить, чтобы получить 40 г сплава 800°?40(800°-750°)/(916°-750°) = 40*50°/166° = 12,05 г; 40-12,05 = 27,95 г. Для получения сплава серебра 800° массой 401 г необходимо сплавить 12,05 г лома серебра 916° и 27,95 г лома серебра 750°.
4. Необходимо понизить пробу сплава и получить конкретное количество сплава установленной пробы с применением легирующих материалов.
- а) Каким количеством лигатуры (серебро и медь) необходимо долегировать лом золота 750° массой 100 г, чтобы получить сплав золота 583°? 100(750°-583°)/583° = 100*167°/583° = 28,64 г. Для получения сплава золота 583° из лома золота 750° массой 100 г необходимо к этому лому 750’° добавить 28,64 г лигатуры. Соотношение серебра и меди в составе лигатуры зависит от желаемого цвета сплава золота.
- б) Каким количеством лигатуры меди и цинка необходимо долегировать лом серебра 960° массой 60 г, чтобы получить сплав серебра 916°? 60(960°-916°)/916° = 60*44°/916° = 2,88 г. Для получения сплава серебра 916° из лома серебра 960° массой 60 г необходимо к этому лому добавить 2,88 г лигатуры. Соотношение меди и цинка зависит от желаемых прочностных характеристик сплава.
5. Необходимо сплавить несколько слитков различных проб с целью получения одного слитка установленной пробы.
а) Какое количество лигатуры нужно добавить, чтобы из нескольких слитков различных проб получить сплав золота 500°?
Каждый слиток условно переводим в чистое золото:
- 20 г золота 900° = 18,0 г чистого золота
- 30 г золота 583° = 17,49 г чистого золота
- 20 г золота 56° = 11,2 г чистого золота
- 40 г золота 375° = 15,0 г чистого золота
Итого: 110 г слитка = 61,69 г чистого золота.
Определяем среднюю пробу общего слитка золота массой 110 г: 61,69*1000/110 = 560,82°.
Затем полученный слиток золота 560,82° массой 110 г необходимо легировать для получения сплава 500°. 110(560,82°-500°)/500° = 110*60,82°/500° = 13,38 г.
Для получения единого слитка золота 500° из указанных выше слитков к общему их сплаву массой 110 г необходимо добавить 13,38 г лигатуры. Общая масса слитка золота 500° будет составлять без учета потерь на угар при плавке 110+13,38 = 123,38 г.
б) Какое количество чистого серебра нужно добавить, чтобы из нескольких слитков различных проб получить сплав серебра 875°?
Каждый слиток условно переводим в чистое серебро:
- 40 г серебра 750° = 30 г чистого серебра
- 30 г серебра 800° = 24,0 г чистого серебра
- 20 г серебра 84° = 16,8 г чистого серебра
- 10 г серебра 916° = 9,16 г чистого серебра
- 10 г серебра 960° = 19,6 г чистого серебра
Итого: 110 г слитка = 89,56 г чистого серебра.
Определяем среднюю пробу общего слитка серебра массой 110 г: 89,56*1000°/110 = 814,18°.
Затем полученный слиток серебра 814,18° массой 110 г необходимо повысить до установленной 875° добавлением чистого серебра 999,9° (для упрощения расчетов чистое серебро принимаем за 1000°). 110(875°-814,18°)/(1000°-875°) = 110*60,82°/125° = 53,52 г.
Для получения единого слитка серебра 875° из указанных выше слитков к общему их сплаву массой 110 г необходимо добавить 53,52 г чистого серебра 999,9°. Общая масса слитка серебра 875° будет составлять без учета потерь на угар при плавке 110+53,52 = 163,52 г.
6. Необходимо из чистого драгоценного металла получить сплав определенной массы и установленной пробы.
- а) Какое количество чистого золота 999,9° нужно использовать, чтобы получить 80 г сплава золота 375°? 80*375°/1000° = 30 г. Для получения сплава золота 375° массой 80 г нужно использовать 30 г чистого золота 999,9° (для упрощения расчетов чистое золото принимаем за 1000°).
- б) Какое количество чистого серебра 999,9° нужно использовать, чтобы получить 80 г сплава серебра 960°? 80*960°/1000° = 76,8 г. Для получения сплава серебра 960° массой 80 г нужно использовать 76,8 г чистого серебра 999,9° (для упрощения расчетов чистое серебро принимаем за 1000°).
Источник: typicaljeweler.com