Способ выделения золота из золотосодержащего цинкового осадка

 

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано при аффинаже золота. Способ предусматривает выщелачивание золота из золотосодержащего цинкового осадка путем его хлорирования в воде до ОВП 1000-1100 мВ (ХСЭ), фильтрацию пульпы, восстановление золота тиосульфатом натрия при снижении ОВП фильтрата до 500-650 мВ и отделение осадка металлического золота. Способ позволяет быстро и безопасно перерабатывать сырье с высоким содержанием металлического цинка, снизить затраты и исключить взрывоопасность. Извлечение золота из золотосодержащего цинкового осадка в целевой продукт составляет около 99%.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано при аффинаже золота.

При получении аффинированного золота в переработку вовлекаются разные виды сырья, в том числе материалы, обладающие высокой химической активностью. Это их свойство осложняет процесс выделения золота. Примером такого сырья являются золотосодержащие цинковые осадки. Их высокая химическая активность обусловлена наличием металлического цинка.

Известен способ выделения золота из цинковых осадков, который основан на плавке материала с флюсами без предварительной химической обработки И. Н. Масленицкий, Л. В. Чугаев. Металлургия благородных металлов. М., "Металлургия", 1972, с. 197. Основной недостаток способа - при плавке образуются богатые по золоту шлаки.

Известен способ переработки золотосодержащих цинковых осадков, включающий выщелачивание материала в 30% соляной кислоте, отделение нерастворимого остатка и плавку его в присутствии флюсов. И.Н. Масленицкий, Л.В. Чугаев. Металлургия благородных металлов. М., "Металлургия", 1972, с. 198.

Недостатком способа является то, что при выщелачивании цинковых осадков в соляной кислоте выделяется водород и, как следствие, образуется взрывоопасная водородсодержащая газовая смесь.

Известен способ извлечения золота из бедных золотосодержащих цинковых осадков, включающий обработку материала раствором серной кислоты, хлорирование полученной пульпы газообразным хлором, отделение нерастворимого остатка и осаждение золота из раствора сернистым газом. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом. М., "Металлургия", 1973, с. 168. Способ принят в качестве прототипа.

Основным недостатком способа является то, что при сернокислотной обработке сырья, содержащего металлический цинк, выделяется водород и образуется взрывоопасная водородсодержащая газовая смесь.

Другим недостатком способа является высокая длительность процесса выщелачивания сырья. Растворение цинка протекает бурно, поэтому кислоту вводят медленно и небольшими порциями.

Кроме этого, для осаждения золота сернистым газом требуется специализированное оборудование и необходима очистка газовых выбросов от SO₂.

Техническим результатом является исключение образования взрывоопасных и ядовитых соединений, снижение затрат и длительности технологического цикла. Технический результат достигается способом извлечения золота из золотосодержащего цинкового осадка, включающим выщелачивание золота с пропусканием хлора, фильтрацию пульпы, восстановление золота с пропусканием хлора, фильтрацию пульпы, восстановление золота из фильтрата до элементарного состояния и отделение его от раствора, согласно изобретению выщелачивание золота ведут в воде при пропускании хлора до ОВП 1000-1100 мВ (ХСЭ), а восстановление из фильтрата осуществляют тиосульфатом натрия при снижении ОВП раствора до 500-650 мВ.

Выщелачивание золота из цинкового осадка ведут в присутствии хлора с целью извлечения его в раствор в виде хлоридного комплекса, удобного для последующей переработки. Для исключения образования водорода и его взрывоопасных и ядовитых соединений хлорирование материала осуществляют в воде. Металлический цинк, составляющий основу осадка, в воде окисляется хлором и переходит в раствор по реакции Zn + Cl₂ = ZnCl₂. (1) Аналогично ведут себя и другие неблагородные примеси, которые находятся в сырье в элементарном состоянии. Их выщелачивание заканчивается при достижении ОВП пульпы 550-600 мВ.

При дальнейшем повышении окислительно-восстановительного потенциала пульпы начинает растворяться золото 2Au + 6Cl₂ + 3H₂O = 2HAuCl₄ + 4HCl +1,5O₂ (2) С целью более полного его выщелачивания обработку хлором ведут до достижения устойчивого значения ОВП пульпы 1000-1100 мВ.

Соляная кислота, которая выделяется при растворении золота (2), не представляет опасности в плане образования водорода, так как появляется она уже после полного растворения металлов-примесей, способных вытеснять водород из кислот. Если в сырье присутствуют примеси в окисленных формах (оксиды, гидроксиды), то эта кислота расходуется на их растворение, например ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O (3) По окончании хлорирования пульпу фильтруют с целью отделения нерастворившегося остатка. Из полученного раствора золото осаждают путем восстановления его до элементарного состояния. Раствор имеет низкую кислотность, поэтому в таких средах эффективно и безопасно работают многие восстановители, например нитрит натрия, железо, серебро. Но предпочтительней использовать для этих целей тиосульфат натрия. Он дешевле, действует более селективно и сам не загрязняет осадок восстановленного золота.

Обработку раствора тиосульфатом натрия проводят до ОВП 500-650 мВ из следующих соображений: если окислительно-восстановительный потенциал раствора выше 650 мВ - низка степень извлечения золота в осадок, а если ОВП ниже 500 мВ, то получаются бедные по золоту осадки, так как в этих условиях уже идет интенсивное соосаждение примесей неблагородных элементов. Восстановление золота проводят кристаллическим тиосульфатом натрия или его водным раствором.

Предлагаемый способ извлечения золота испытан в лабораторных условиях. В качестве исходного сырья был выбран золотосодержащий цинковый осадок рудника "Коммунар". Из определяемых элементов он содержал, %: Au - 4,06; Zn - 41,0; Fe - 2,23; Pb - 5,23; Cu - 1,17. Доля металлического цинка от общего его содержания в материале составляла 70%.

Пример 1. Извлечение золота из золотосодержащего цинкового осадка с использованием предлагаемого способа.

Навеску материала 100 г распульповали в воде при соотношении Ж:Т = 3 и обработали хлором до устойчивого значения ОВП 1100 мВ. Расход хлора принимали равным 50 г/ч. Продолжительность хлорирования пульпы составила 60 мин. По окончании процесса нерастворившийся остаток отфильтровали, промыли на фильтре водой, высушили, взвесили. Основной раствор объединили с промывным и все продукты проанализировали.

Объединенного раствора получилось 360 мл. Он содержал, г/л: 11,14 Au; 88,84 Zn; 0,11 Cu; 0,02 Fe; 0,284 Pb. Извлечение в раствор составило, %: золота - 98,83; цинка - 78,0; железа - 0,32; меди - 3,4; свинца - 1,96.

В полученном растворе практически не было свободной кислоты (pH 2). Его нагрели и обработали 20% водным раствором тиосульфата натрия до ОВП 550 мВ. Время обработки составило 30 мин. Образовавшийся осадок отфильтровали, промыли, высушили, взвесили и проанализировали. В маточном растворе определили остаточное содержание золота.

Осадок восстановленного золота имел вес 4,05 г и содержал 99,06% золота. Извлечение его в этот продукт от общего запуска в переработку составило 98,82%. В обеззолоченном цинковом растворе концентрация золота была на уровне 0,001 г/л.

Остаток от выщелачивания сырья, выход которого был 47,7 г или 47,7% от массы исходного материала, содержал золота 0,1%. Основными его компонентами были оксид цинка, кремнезем, свинец. В аффинажном производстве такие бедные по благородным металлам промпродукты обычно направляют на пирометаллургическое обогащение.

С учетом времени нагрева и охлаждения растворов, фильтрации пульп, общая продолжительность процесса составила 3 часа. Все операции протекали спокойно и надежно контролировались. При выщелачивании сырья водород не выделялся.

Пример 2. Извлечение золота из золотосодержащего цинкового осадка с использованием известного способа-прототипа.

Навеску материала 100 г распульповали в воде при соотношении Ж:Т = 3 и обработали концентрированной серной кислотой до полноты выщелачивания кислоторастворимых компонентов. Окончание процесса определяли по прекращению газовыделения и ценообразования. Процесс протекал очень бурно, поэтому серную кислоту вводили небольшими порциями (по 1-2 мл) и каждую очередную порцию вводили после исчезновения пены на поверхности пульпы. Продолжительность процесса составила 6 ч. Серной кислоты было израсходовано 40 мл. При этом образовалось 9,9 л водорода, в отходящей парогазовой смеси ощущался сильный запах сероводорода.

Затем пульпу обработали хлором при 60^oC до устойчивого значения ОВП 1100 мВ. Расход хлора принимали равным 15 г/ч. Время хлорирования составило 60 мин. По окончании процесса отфильтровали нерастворившийся остаток, промыли его на фильтре водой, высушили, взвесили. Раствор и осадок проанализировали.

Выход раствора вместе с промывкой составил 400 мл. Он содержал, г/л: 10,11 Au; 102,09 Zn; 2,89 Cu; 4,55 Fe; 0,56 Pb. Извлечение их в раствор составило, %: золота - 99,56; цинка - 99,6; железа - 81,6; меди - 99,1; свинца - 4,3.

Нерастворимый остаток, выход которого был 17,9 г или 17,9% от массы исходной навески, содержал золота 0,1%. Основными его компонентами были кремнезем, свинец.

Полученный раствор обработали сернистым газом до полноты осаждения золота, пульпу прогрели для коагуляции осадка, отфильтровали восстановленное золото, промыли его, высушили, взвесили. Осадок и маточный раствор проанализировали. На осуществление этой операции было затрачено 1,5 ч.

Осадок имел вес 4,08 г и содержал 98,85% золота. Извлечение его в этот продукт составило 99,33%. Маточный раствор, по данным атомно-абсорбционного анализа, содержал 0,023 г/л золота.

Общая продолжительность процесса, с учетом времени охлаждения растворов, фильтрации пульп, составила 9 ч.

Из приведенных примеров видно, что оба способа обеспечивают высокое и практически одинаковое извлечение золота в богатый целевой продукт, но предлагаемый способ позволяет это сделать в три раза быстрее и с меньшими затратами. А самое главное его преимущество заключается в том, что при переработке золотосодержащего цинкового осадка водород не выделяется, а значит и не образуются взрывоопасные и ядовитые его соединения.

Формула изобретения

Способ извлечения золота из золотосодержащего цинкового осадка, включающий выщелачивание золота с пропусканием хлора, фильтрацию пульпы, восстановление золота из фильтрата до элементарного состояния и отделение его от раствора, отличающийся тем, что выщелачивание золота ведут в воде при пропускании хлора до ОВП 1000-1100 мВ (ХСЭ), а восстановление из фильтрата осуществляют тиосульфатом натрия при снижении ОВП раствора до 500-650 мВ.