Спосіб вилучення золота з індустріальних відходів та золотовмісних концентратів

Винахід відноситься до процесу вилучення золота з індустріальних відходів та золотовмісних концентратів, і може бути використаний в ювелірній промисловості для переробки скрапу, який утворюється під час полірування ювелірних виробів, а також в золотовидобувній промисловості для вилучення золота з гравітаційних концентратів, які містять 3 - 5% золота або більше. Різні види золотовмісних матеріалів суттєво відрізняються за структурою та хімічним складом. Цей факт передбачає різні способи вилучення золота, з урахуванням особливостей вихідної сировини. В наш час для вилучення золота із золотовмісної сировини широко застосовується спосіб гідрохлорування. Процес включає обробку вихідного матеріалу газоподібним хлором або хлоровмісним реагентом, який має у своєму складі "активний" хлор або виділяє його у водному середовищі. Тут і далі під "активним" хлором - [СІ]акт мається на увазі хлор, який виділяє у водному середовищі при pH = 4.0 в результаті реакції окислення еквівалентну кількість йоду з розчину йодиду калію. Кількість реагенту, яка необхідна для протікання реакції гідрохлорування, визначається вмістом активного хлору в його молекулі або кількістю [СІ]акт, який виділяється під час гідролізу однієї молекули хлоровмісної речовини. Кількість "активного" хлору у хлоровмісних сполуках може бути розрахована за такою формулою: [Cl]акт = (nМ : Мх) 100%, де n - кількість іонів гіпохлориту в молекулі хлоровмісної речовини або ж кількість гіпохлорит-іонів, які виділяються у водному середовищі під час гідролізу однієї молекули хлоровмісної речовини; M - молекулярна маса хлору; Мх - молекулярна маса хлоровмісної речовини. Відомий процес гідрохлорування піритних хвостів, отриманих після перепалу концентратів, який реалізують у печах з киплячим шаром. Процес був розроблений спеціалістами Барселонського університету. Цей процес базується на реакції селективного вилучення кольорових та благородних металів під час продувки газоподібного хлору в пульпу за стандартних температурі і тиску. Ступінь вилучення золота, досягнута в цьому процесі, складала до 90%. Процес гідрохлорування застосовують також на підприємствах США, де використовують CARMEN процес для попередньої обробки руди, яка містить вуглець, перед стадією цианування, а також для екстракції золота з багатих гравітаційних концентратів. Випробування були проведені в Колумбійському університеті. В якості золотовилужуючого агента застосовували хлорат натрію (М. Меретуков " Металлургия благородных металлов "1991, с.222). Застосування газоподібного хлору та інших хлоровмісних реагентів, які мають у своєму складі активний хлор або виділяють його у водному середовищі, не дозволяє, однак, контролювати кількість [СІ]акт, що необхідна для екстракції золота з вихідної сировини. З урахуванням сказаного в реакційній суміші може виникнути деякий дефіцит [Сl]акт, що призведе до зменшення кількості золота, яке екстрагується з вихідного матеріалу. У випадку надміру в системі [Сl]акт відбувається виділення отруйного газоподібного хлору в атмосферу, що веде до забруднення середовища і дуже небезпечно для оточуючих. Задачею даного винаходу є проведення процесу вилучення золота з індустріальних відходів та золотовмісних концентратів таким чином, щоб реагенти, які застосовують, та умови протікання процесу забезпечували можливість контролювання вмісту [Сl]акт в реакційній суміші, що зробило б можливим збільшення швидкості вилучення золота з вихідного матеріалу без негативного впливу на навколишнє середовище. Поставлена задача досягається тим, що у відомому процесі вилучення золота з індустріальних відходів та золотовмісних концентратів шляхом гідрохлорування, який включає вилучення золота під час обробки вихідної сировини хлоровмісним реагентом, який має у своєму складі [Сl]акт або ж виділяє його у водному середовищі, з наступним осадженням та відокремленням золота відомими способами, згідно винаходу, після змішування вихідного матеріалу з реагентом, який має у своєму складі [Сl]акт або виділяє його у водному середовищі, у вказану суміш поступово вводиться реагент або суміш реагентів, що дисоціюють на СІ - та Н+ іони, причому, реагент або суміш реагентів, що дисоціюють з утворенням Сl- та Н+ іонів, добавляють у вище вказану суміш протягом часу, який обчислюється за формулою: t= (1 + 0 .4m )k (2) , 1 .2 де: t - тривалість введення реагенту, або суміші реагентів, які дисоціюють у водному середовищі на СІ - та Н+ іони, год.; m - маса вихідного матеріалу, кг; k - коефіцієнт, який залежить від ступеню дисперсності золотих часток у вихідному матеріалі, 0.7 - 6.0. Цей процес дозволяє збільшити швидкість вилучення золота з вихідного матеріалу, не призводячи до погіршення екологічної ситуації. Це досягається завдяки належній послідовності введення компонентів в реакційну суміш, тривалості агітації, розрахованої, виходячи з умов протікання гетерогенної реакції, що в результаті призводить до високої швидкості вилучення золота з вихідного матеріалу та запобігає утворенню та виділенню в навколишнє середовище газоподібного хлору. В якості реагентів, які дисоціюють на СІ - та Н+ іони, бажано використовувати соляну кислоту, суміш гідросульфату лужного або лужноземельного металу з хлоридом лужного або лужноземельного металу або суміш мінеральної або органічної кислоти з хлоридом лужного або лужноземельного металу. Вказані реагенти у великій кількості випускаються промисловістю і легкодосяжні, що робить запропонований процес вилучення золота з індустріальних відходів та золотовмісних концентратів економічно вигідним. Рекомендоване вагове співвідношення між золотом у вихідній сировині та активним хлором у грамах дорівнює, відповідно: Au : [Сl]акт = 1 : (0.95 - 2.8) а відношення кількості молей СІ - та Н+ іонів до 1,0г золота, що міститься у вихідній сировині, дорівнює, відповідно: (Сl-): (Н+): Au =(0.015 - 0.085) : (0.025 - 0.085) : 1 Вказане співвідношення між кількістю золота, яке міститься у вихідній сировині, активним хлором та іонами СІ - та Н+ в реакційній суміші, сприяє досягненню максимального ступеня вилучення золота. Рекомендований коефіцієнт k у вище вказаній формулі для розрахунку тривалості часу t, повинен бути 0,7, якщо дисперсність золотих часток у вихідному матеріалі складає менше 0,045мм. Якщо ступінь дисперсності золотих часток у вихідному матеріалі знаходиться в межах 0,045 - 0,1мм, то коефіцієнт k дорівнює 1,0. Коефіцієнт k бажано вибрати рівним 1,7, якщо ступінь дисперсності золотих часток у вихідному матеріалі складає 0,10 - 0,15мм. Для дисперсності золотих часток в межах 0,15 - 0,25мм, коефіцієнт k дорівнює 2,5. Якщо дисперсність золотих часток дорівнює 0,25 - 0,50мм, коефіцієнт k належить збільшити до 3,5. Для золотих часток величиною 0,50 - 1,0мм потрібен коефіцієнт k = 4,7. Можлива переробка сировини, яка містить частки золота більшої дисперсності. При розмірах часток в межах 1,0 - 1,5мм коефіцієнт k досягає 6,0. Предмет винаходу буде більш зрозумілим з подальшого детального опису процесу. Спосіб вилучення золота, згідно винаходу, як це було раніше визначено, може бути реалізований з використанням різних типів вихідної сировини. Перед початком процесу вихідну сировину треба підготувати належним чином. У випадку використання в якості вихідної сировини гравітаційного концентрату з високим вмістом золота (10% і більше), який одержують при збагаченні руди на концентраційних столах, його необхідно спочатку подрібнити та (або) класифікувати. Як попередньо було визначено, в якості вихідного матеріалу в ювелірній промисловості використовують золотовмісний скрап (шліф), який утворюється під час полірування ювелірних виробів із сплавів благородних металів. Ці відходи являють собою пухку масу, до складу якої входять абразиви, що складаються з оксидів заліза та (або) хрому, корунд, наждак та ін. Ця суміш включає в себе також органічні речовини, такі як воски, парафіни, різноманітні полімери, шматочки тканин, паперу, тощо. Попередня обробка подібного матеріалу включає в себе обпалення спочатку при температурі від 250 до 350°С для попередження спалаху органічних складових с подальшим спалюванням при температурі від 750 до 800°С. Процес перепалу при такій температурі і в такому режимі гарантує повне видалення піролізного вуглецю, який може утворитися в матеріалі під час горіння. Більше того, у випадку присутності у вихідному матеріалі оксидів заліза (компонент полірувальних паст) перепал вказаного матеріалу при температурі в межах 750 - 800°С призводить до переходу оксидів заліза у важкорозчинний стан, що виключає утворення гідролізуючих сполук, які могли б ускладнити подальшу фільтрацію золотовмісного розчину. Для проведення випалювальних операцій вихідну сировину кладуть в кювети (деко) з нержавіючої сталі, розміщують їх в газовій або муфельній печі і підвищують поступово температуру від кімнатної до вказаної вище. Потім слідує природне охолодження. Після охолодження вилучають вміст кювет (дека), подрібнюють та просівають через сита з метою відокремлення випадкових металічних домішок, таких як залізні та мідні ошурки (стружка), шматки полірувальних дисків та ін. Вказані домішки можуть негативно вплинути на процес розчинення і вилучення золота, зокрема, збільшити витрати реагентів або зіпсувати фільтруючу систему. Після завершення попередньої обробки вихідного матеріалу, визначають вміст золота в ньому та ступінь дисперсності золотих часток, після чого приступають до операції вилучення золота. Вихідний матеріал, попередньо підготовлений, як описано вище, змішують з розчином хлоровмісного реагенту, який має в своєму складі активний хлор або ж виділяє його у водному середовищі. Змішування виконують в реакторі, який обладнаний розміщувачем (мішалка). Хлоровмісна речовина, що застосовується в якості реагенту, який має в своєму складі активний хлор або ж виділяє його у водному середовищі, являє собою сильний окислювач типу хлорату натрію, гіпохлориту натрію, калію або кальцію, трихлороізоцианурової кислоти або її натрієвої солі, органічних та неорганічних хлороамінів, тощо. Після змішування вказаних компонентів в реактор поступово вводять реагент або суміш реагентів, що дисоціюють у водному середовищі на іони СІ - та Н+. В якості реагенту, що дисоціює у водному середовищі на іони СІ - та Н+, використовують соляну кислоту. В якості суміші реагентів, що дисоціюють у водному середовищі на іони СІ - та Н+, використовують суміш бісульфату лужного або лужноземельного метала з хлоридом лужного або лужноземельного метала. Може бути використана також суміш мінеральної або органічної кислоти з хлоридом лужного або лужноземельного метала. Очевидно, що для такої мети підходить сірчана кислота, а серед органічних кислот можна вибрати уксусну кислоту. Для того, щоб створити у вказаному реакторі суміш потрібних для процесу іонів СІ - та Н+, вище вказані реагенти можуть бути попередньо змішані в окремій ємності. Ці ж реагенти можна подавати роздільно в реактор, де паралельно з процесом вилучення золота буде протікати дисоціація вище вказаних реагентів з утворенням іонів СІ - та Н+. Вище вказаний реагент або суміш реагентів, що дисоціюють на іони СІ - та Н+, поступово добавляють у вказаний реактор протягом часу, який визначається за формулою: t= (1 + 0 .4m)k , (2) 1. 2 де: t - тривалість введення реагенту, або суміші реагентів, які дисоціюють у водному середовищі на СІ - та Н+ іони, год.; m - маса вихідного матеріалу, кг; k - коефіцієнт, який залежить від ступеню дисперсності золотих часток у вихідному матеріалі, 0.7 - 6.0. Співвідношення між дисперсністю золотих часток у вихідному матеріалі та коефіцієнтом "k", розрахованим для конкретних величин ступеню дисперсності золотих часток, визначається з наведеної нижче таблиці. Таблиця № п/п Дисперсність золотих часток у вихідному матеріалі, мм 1 2 3 4 5 6 7 менше 0,045 0,045 - 0,10 0,10 - 0,15 0,15 - 0,25 0,25 - 0,50 0,50 - 1,0 1,0 - 1,5 Коефіцієнт ‘k’, розрахований для ступеню дисперсності золотих часток у вихідному матеріалі 0,7 1,0 1,7 2,5 3,5 4,7 6,0 Більш високі показники процесу досягаються в разі, коли вагові співвідношення між золотом у вихідній сировині і "активним " хлором (в грамах), рівні відповідно: Au : [ СІ ]акт. = 1: (0. 95 - 2. 8), і відношення кількості молей СІ - і Н+ іонів до 1,0г золота, що міститься в вихідній сировині, буде відповідно: (СІ - ): (Н+): Au = (0. 015 - 0. 085 ): (0. 025 - 0. 085) : 1. По закінченні введення в реактор розрахованої кількості реагенту або суміші реагентів, що дисоціюють на СІ та Н+ іони, вміст реактора продовжують перемішувати ще деякий час, а саме протягом 15 - 30 хвилин, після чого пропускають вміст реактора через фільтр з метою відділення золотовмісного розчину із наступним осадженням із нього золота за допомогою будь-якого відомого відновлюючого реагенту, про що далі буде сказано. В якості реагентів-відновників можуть бути використані гідросульфіти натрію або калію, а також гідрохлориди або гідросульфати гідразину або гідроксиламіну. Золото виділяється з розчину у вигляді світло-коричневого порошку, який промивають до нейтральної реакції середовища, а після цього висушують і плавлять на злиток. Чистота одержаного металу складає 99,99%. Після виділення золота мідь та інші метали залишаються в розчині. Мідь може бути виділена засобом цементації. Після відокремлення міді розчин може бути нейтралізований за допомогою вапна, а метали, що частково перейшли в розчин в процесі вилучення золота, випадають в осад у вигляді гідроксидів. Винахід далі ілюструється такими прикладами. Приклад 1. Спосіб вилучення золота згідно з винаходом був виконаний, як описано нижче. Відходи, що утворилися при виготовленні ювелірних виробів, були спершу обпалені, як було описано раніше, після чого обпалений матеріал був подрібнений та просіяний. Обробці було піддано 4,0кг відходів із вмістом в них золота 11,31 % і крупністю золотих часток менше 0,045мм. Зазначений вихідний матеріал був змішаний в ємності, обладнаній мішалкою, з 2300мл. розчину гіпохлориту натрію, що містив 430г. активного хлору, а також з розчином суміші реагентів NaCl i NaHSO4, що поступово вводили в ємність, яка містила вихідний матеріал і гіпохлорит. В зазначену ємність було додано 8000мл розчину, що містив 410г NaCl та 1357г NaHSO4, протягом 1,5 години (90хв.) при безперервному перемішуванні. Швидкість витрати реагентів склала біля 89мл./хв. Вагове співвідношення між золотом і активним хлором в грамах складало, відповідно: Au: [С1]акт = 1: 0.95, а відношення кількості молей СІ - та Н+ іонів до 1,0г золота у вихідному матеріалі складало: (СІ -) : (Н+): Au = 0.015 : 0.025 : 1. При цьому досягнуто ступінь вилучення золота 99.62%. Чистота золота у злитку склала 99.99%. Приклад 2. Спосіб вилучення золота згідно з винаходом був виконаний, як описано нижче. Відходи ювелірного виробництва були заздалегідь обпалені в описаному вище режимі, після чого обпалений матеріал був подрібнений і просіяний через сито. Обробці піддали 7.0кг відходів із вмістом золота 5.00% і крупністю золотих часток в межах 0.045 - 0.100мм. Зазначений вихідний матеріал змішали в ємності, обладнаній мішалкою, з 5500мл розчину гіпохлориту кальцію, що містив 980г активного хлору (використали суспензію реагенту у воді), а також з розчином соляної кислоти, що вводили поступово. При постійному перемішуванні в зазначену ємність було додано 2910мл розчину соляної кислоти з концентрацією НСl 32% протягом 3,17 години (190хв.). Швидкість подачі кислоти складала 15,3мл/хв. Вагове співвідношення між золотом і активним хлором в грамах дорівнювало, відповідно: Au : [Сl]акт = 1 : 2.8, а відношення кількості молей СІ -та Н+ іонів до 1.0г золота у вихідному матеріалі складало: (СІ -) : (Н+) : Au = 0. 085 : 0.085 : 1. При цьому ступінь вилучення золота дорівнювала 99.81%. Чистота золота у злитку складала 99.99 %. Приклад 3. Спосіб вилучення золота згідно з винаходом був виконаний, як описано нижче. Відходи ювелірного виробництва були піддані обпаленню, як описано раніше, після чого випалений матеріал подрібнили та просіяли. Обробці було піддано 5.0кг відходів із вмістом золота 7.2 і дисперсністю золотих часток в межах 0.045 0.100мм. Зазначений вихідний матеріал був змішаний в ємності, обладнаній мішалкою, із 3800мл розчину трихлороізоцианурової кислоти, що містила 530г активного хлору (використали суспензію реагенту у воді), із хлористим натрієм, що додали у вигляді сухої солі в цю ж ємність, а також з розчином гідросульфату натрію, що поступово вводили в ємність з вихідним матеріалом і сумішкою реагентів. У вказану ємність було додано 608г NaCl з подальшим введенням 7200мл розчину, що містив 1726г NaHSO4, протягом 2,5 годин (150хв.). Швидкість подачі розчину гідросульфата натрію складала 48,0мл/хв. Вагове співвідношення між золотом та активним хлором в грамах дорівнювало : Au: [Сl]акт = 1 : 1.47, а відношення кількості молей СІ - і H+ іонів до 1.0г золота у вихідному матеріалі склало: (СІ -) : (Н+) : Au = 0. 028: 0. 040 : 1. По завершенні процесу ступінь вилучення золота склала 99,53%. Чистота золота в одержаному злитку дорівнювала 99,99%. Приклад 4. Спосіб вилучення золота згідно з винаходом був виконаний, як описано нижче. Обробці було піддано 3,5кг гравітаційного концентрату, одержаного при збагачуванні золотовмісної руди одного із родовищ Узбекістану. Вміст золота в одержаному концентраті 21,62% при крупності часток в межах 0,5 – 1,0мм. Зазначений вихідний матеріал був змішаний в ємності, обладнаній мішалкою, із 6700мл розчину гіпохлориту натрію, що містив 1110г активного хлору, і з розчином соляної кислоти концентрацією 31,4%, що вводили поступово в ємність. При постійному перемішуванні в зазначену ємність було додано 3500мл соляної кислоти протягом 9,4 години (564хв.). При цьому швидкість подачі кислоти складала 6,2мл/хв. Вагове співвідношення між золотом і активним хлором в грамах було таким: Au: [Сl]акт = 1 : 1.47, а відношення кількості Сl- та Н+ іонів в молях до 1.0г золота в вихідному матеріалі складало: (СІ -): (Н+): Au = 0. 046 : 0. 046 : 1. Було досягнуто вилучення золота, рівне 98,7%. Чистота золота у злитку склала 99,99%. Приклад 5. Спосіб вилучення золота згідно з винаходом був виконаний, як описано нижче. Обробці було піддано 4.0 кг золотих відходів з вмістом золота 8,75% і крупністю золотих часток в межах 1,00 – 1,50мм. Зазначений вихідний матеріал був змішаний в ємності, обладнаній мішалкою, із 5500мл розчину гіпохлориту калію, що містив 980г активного хлора, та з концентрованою соляною кислотою, яку додавали в ємність поступово. Загалом за 13,0 годин (780хв.) при постійному перемішуванні в зазначену ємність було введено 2910мл соляної кислоти з концентрацією 32%. Швидкість подачі кислоти при цьому складала 3,7мл/хв. Вагове співвідношення між золотом і активним хлором в грамах складало: Au: [Сl]ак т = 1 : 2.8, а відношення між кількістю іонів СІ - та Н+ в молях до 1,0г золота в вихідному матеріалі дорівнювало: (СІ -) : (Н+) : Au = 0. 085 : 0. 085 : 1. Вилучення золота досягло 98,8%. Чистота золота в одержаному злитку склала 99,99%. Цілком очевидно, що тут приведені лише деякі характерні приклади реалізації способу, і що інші здійснення способу можливі в рамках описаного . винаходу без відхилення від меж, що заявляються.