Способ извлечения золота из золотосодержащего природного сырья
Владельцы патента RU 2471008:
Шпирт Михаил Яковлевич (RU)
Лавриненко Анатолий Афанасьевич (RU)
Рубан Анатолий Дмитриевич (RU)
Артемьев Борис Владимирович (RU)
Рашевский Владимир Валерьевич (RU)
Изобретение относится к способам извлечения золота из природного сырья. Золотосодержащее природное сырье сжигают в слоевых или циклонных агрегатах с возможностью образования в газообразных продуктах сжигания газообразных соединений золота. Затем газообразные продукты сжигания и содержащиеся в них твердые частицы пыли охлаждают до 200°C с введением газообразного аммиака или аммиачной воды в зависимости от процентного содержания серы в исходном сырье. В результате охлаждения газообразные соединения золота конденсируются на твердых частицах пыли, которые собирают сухим улавливанием, осуществляемым в рукавном фильтре. Природное сырье может быть предварительно гранулировано или брикетировано для снижения выхода твердых частиц пыли при сжигании. При этом сырье доводят до суммарной теплотворной способности не менее 9 МДж/кг смешением его с жидким, газообразным или твердым топливом. Обеспечивается более высокая концентрация золота в конечных продуктах и полнота улавливания золота. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится горному делу, а именно способам извлечения золота из природного сырья.
Известен способ извлечения золота из золотосодержащего природного органического сырья, включающий обжиг, улавливание возгонов дымовых газов и получение концентрата, в котором пропускают газы через воздушную трубу флотационной машины, заполненной водным раствором, содержащим реагент-собиратель и реагент-вспениватель, с получением концентрата в виде пенного продукта с высокой концентрацией золота, пригодного к дальнейшей промышленной обработке (патент РФ №2249054, опубл. 27.03.2005).
Недостатком указанного способа является то, что он не обеспечивает полноты извлечения золота, а содержание золота в конечных продуктах улавливания недостаточно для промышленного использования способа.
Известен способ извлечения золота из угля, включающий сжигание угля, подачу дымовых газов через емкость с промывным поглотительным раствором для поглощения возгонов золота и пропускание жидкости через сорбент, в котором после сжигания угля дымовые газы очищают, охлаждают, сжимают до 6 атм в ресивере и подают их через эжекторную форсунку в емкость в виде ресивер-реактора с кислым промывным поглотительным раствором при поддержании в нем давления 4 атм и распылении кислого промывного поглотительного раствора. Данный способ (патент РФ №2395597, опубл. 27.07.2010) принят в качестве прототипа.
Недостатком указанного способа также является то, что он не обеспечивает извлечение золота, достаточное для его промышленного использования.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа для извлечения золота из золотосодержащего природного сырья, которое бы обеспечивало более высокую концентрацию золота в конечных продуктах и полноту улавливания золота, что позволит более эффективно осуществить промышленное использование способа.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе извлечения золота из золотосодержащего природного сырья, включающем сжигание сырья, охлаждение газообразных продуктов сжигания и содержащихся в них твердых частиц пыли, согласно изобретению, сжигание сырья производят в слоевых или циклонных агрегатах с возможностью образования в газообразных продуктах сжигания газообразных соединений золота, охлаждение газообразных продуктов сжигания производят до 200°C для конденсации газообразных соединений золота на твердых частицах пыли, а твердые частицы пыли, обогащенные золотом, собирают сухим улавливанием.
В заявленном способе сухое улавливание твердых частиц, обогащенных золотом, осуществляют в рукавном фильтре, в газообразные продукты сжигания вводят газообразный аммиак или аммиачную воду.
В зависимости от вида применяемого сырья, сырье доводят до суммарной теплотворной способности не менее 9 МДж/кг путем смешения его с жидким, газообразным или твердым топливом.
Для снижения выхода твердых частиц пыли при сжигании сырье гранулируют или брикетируют.
В заявленном способе обоснование и оценка основных характеристик концентрата золота (содержания и извлечения золота из исходного сырья) могут быть получены расчетным и экспериментальным путем на основании данных выхода шлака при сжигании и содержания в нем золота.
При расчете принято, что величины степени обогащения золотом уловленных частиц пыли (Yf, отн.ед.) примерно* соответствуют значениям, полученным из соотношений:
где Cf, C0 - содержание золота в уловленных из газообразных продуктов сжигания твердых частиц пыли и в исходном сырье;
Ks - коэффициент шлакоулавливания топочного устройства;
As, Cs выход (мас.%) шлака, образующегося после сжигания исходного сырья или его смеси с твердым топливом и выводимого из топочного пространства при температуре ≥1000°C, и содержание золота в шлаке;
A0 - количество твердого остатка (зольность, мас.%), остающегося после сжигания исходного сырья или его смеси с твердым топливом при 815°C в стандартных условиях (ГОСТ-11022-95 (ИСО 1171:1997).
В соответствии с (2) и (3) максимальное извлечение золота в уловленных твердых частицах пыли, которые представляют его концентрат, направляемый на получение известными методами товарных соединений золота, достигается при минимизации величин Ks и Cs и степени улавливания твердых частиц пыли из газообразных продуктов сжигания не менее 98-99%.
Минимальные величины Cs достигаются при сжигании исходного сырья при температурах ≥1200°C. Наименьшие величины Ks=0,02-0,07 имеют место после пылевидного сжигания в топочных устройствах без образования расплавленного шлака, так называемое сухое шлакоудаление.
При использовании агрегатов, осуществляющих сжигание в кипящем слое, частицы перерабатываемого исходного сырья должны иметь диаметр от 2 до 10 мм и не расплавляться при выбранных температурах сжигания (900-1100°C) и величины Ks составляют 0,25-0,40.
При степени улавливания частиц пыли ≥98-99%. Реальные величины Yf и Uf будут несколько ниже рассчитанных по (1-3), так как содержание золота в неуловленных частицах пыли выше, чем в уловленных.
Очевидно, что затраты, связанные с переработкой уловленных твердых частиц пыли, будут тем ниже, чем выше будет в них содержание золота, т.е. больше достигаемые степени их обогащения (Yf). Величины Yf увеличиваются с ростом величин Ks (при значениях 0,01 AoCs/Co≤(0,1-0,25).
Увеличение величин Ks достигается без расплавления вещества частиц сжиганием их в слое или кипящем слое, которое может быть осуществлено соответственно для частиц диаметром 2-25 мм или 1,5-10 мм (Ks=0,65-0,8 или 0,3-0,5 соответственно).
При расплавлении вещества частиц сжигание осуществляется в топках, называемых с жидким шлакоудалением (Ks=0,15-0,3) или циклонных (Ks=0,7-0,95).
Согласно (1, 2) для получения Yf≥1,8-2,0 величины Ks должны быть ≥0,5. Следовательно, для исходного сырья с относительно низким содержанием золота наиболее перспективно его сжигание в слоевых или циклонных агрегатах. Конструктивно аппараты со слоевым сжиганием более просты и, следовательно, отличаются меньшей стоимостью, чем аппараты с циклонным сжиганием.
Многие типы золотосодержащего сырья (угольный шлам, отходы обогащения сульфидных и других руд) характеризуются высокой дисперсностью (диаметр частиц ≤0,2 мм) и для переработки их наиболее простым способом слоевого сжигания авторы рекомендуют их предварительно гранулировать или брикетировать.
Для достижения пирометрического уровня, обеспечивающего высокий выход (≥80%) газообразных соединений золота в зоне шлакообразования, и, следовательно, Cs≤0,2-0,25) необходимо, чтобы теплота сгорания перерабатываемого сырья (или его смеси с добавляемым топливом) составляла не менее 9 МДЖ/кг, что авторы достигают введением в случае необходимости дополнительного количества топлива (твердого, жидкого или газообразного).
Во избежание коррозии серной кислотой ткани рукавного фильтра, применяемого для улавливания твердых частиц пыли из охлажденных газообразных продуктов сжигания, необходимо введение аммиака или аммиачной воды. Количество реагентов и температуры их введения подбирают экспериментальным путем.
На практике экспериментальные определения Ks и Cs в соотношениях (1-3) более точны и проводятся с меньшими трудностями, чем Cf. Поэтому в приведенных ниже примерах «расчетные» величины показателей (таблица) основываются на экспериментальных величинах Cs и Ks.
Осуществление способа поясняется приведенными примерами.
Пример 1.
20 кг отходов обогащения сульфидных руд с крупностью <0,2 мм (Au - 0,5 мг/кг; S - 6,4%; SiO2 - 68,3%; содержание металлов в расчете на оксиды, мас.%: Fe2O3 - 8,1; Al2O3 - 12,8; CaO - 1,8; MgO - 0,6) гранулируют на тарельчатом грануляторе. Гранулы (крупностью 2-13 мм) сжигают в течение 2-х часов вместе с природным газом (5,2 нм3, теплота сгорания 33,1 МДж/нм3) в токе воздуха (52 нм3) при температуре 1160-1200°C. Газообразные продукты сжигания охлаждают, вводят аммиак и пропускают при 170°C через рукавный фильтр со стеклотканью со скоростью 1 м/мин·м2 и выбрасывают в атмосферу. Уловленные твердые частицы (концентрат золота) выгружают из рукавного фильтра, взвешивают и определяют в них содержание золота.
Шлак, выгружаемый в ходе опыта при ~1100°C в шлакоприемник, взвешивают и определяют в нем содержание серы и золота.
Полученные результаты:
Исходное сырье: 20 кг отходов обогащения сульфидных руд, в том числе:
Золото - 10,2 мг; Co - 0,51 мг/кг; минеральное вещество с соединениями серы - 18,34 Ao=91,7% (в том числе серы в виде сульфидов - 1,28 кг).
Собрано:
1. Шлак - 14,2 кг (Ks=0,774), в том числе: золото - 1,47 мг; Cs=0,104; минеральное вещество, не содержащее серу - 14,06 кг; сера в минеральном веществе 0 0,14 кг.
2. Сера в виде SO2 и SO3 - 1,02 кг.
3. Твердые частицы пыли из рукавного фильтра (концентрат золота) - 4,1 кг, в том числе: золото - 8,61 мг, т.е. Cf - 2,1 мг/кг.
Потери: золото - 0,12 мг или 1,2%;
сера - 0,08 кг или 6,2%
Пример 2.
Исходное сырье: (15 кг бурого угля Канско-Ачинского бассейна (состав золы, мас.%: SiO2 -31,0; Al2O3 - 13,0; Fe2O3 - 18,0; CaO - 33,0; MgO - 4,0; Na2O - 0,5; K2O - 0,7; TiO2 - 0,7) с размером частиц 0,3-15 мм, содержание золота - 0,2 мг/кг; Ao=11,6%; S=0,7%) сжигают в течение 2-х часов в токе воздуха (91,4 нм3) при температуре 1210-1200°C. Газообразные продукты сжигания охлаждают, пропускают при 170°C через рукавный фильтр со стеклотканью со скоростью 1 м /мин·м2 и выбрасывают в атмосферу. Уловленные твердые частицы (концентрат золота) выгружают из рукавного фильтра, взвешивают и определяют в них содержание золота.
Шлак, выгружаемый в ходе опыта при ~1000-1100°C в шлакоприемник, взвешивают и определяют в нем содержание золота.
Полученные результаты:
Исходное сырье: 15 кг, в том числе:
золото - 3 мг; Co - 0,2 мг/кг; минеральное вещество - 1,74 кг или Ao=11,6%.
Собрано:
1. Шлак - 1,10 кг, в том числе: золото - 0,2 мг или Cs=0,18 мг/кг; минеральное вещество - 1,1 кг; Ks=0,63.
2. Твердые частицы пыли из рукавного фильтра (концентрат золота) - 0,61 кг, в том числе: золото - 2,41 мг, т.е. Cf - 3,95 мг/кг.
Потери: золото - 0,39 мг или 13%;
минеральные вещества 0.03 кг или 1,7%
Пример 3.
К 15 кг бурого угля с размером частиц 0,3-15 мм, состава по примеру 2 добавилось 0,75 кг глины (химический состав остатка после обжига при 815°C (мас.%): выход твердого остатка - 87,5; SiO2 - 56,6; Al2O3 - 22,4; Fe2O3 - 6,4; CaO - 4,7; MgO - 2,6; Na2O - 1,9; K2O - 1,2; TiO2 - 0,9), смесь гранулировалась на дисковом грануляторе с получением гранул размера 2-15 мм. Полученные гранулы сжигались в токе воздуха (92,6 нм3) при температуре 1190-1200°C. Газообразные продукты сжигания охлаждались до температуры 180°C, пропускались через рукавный фильтр со скоростью ~1,1 м/мин·м2 и выбрасывались в атмосферу. Уловленные твердые частицы (концентрат золота) выгружали из рукавного фильтра, взвешивали и определяли в них содержание золота.
Шлак, выгружаемый в ходе опыта при ~1000-1100°C в шлакоприемник, взвешивали и определяли в нем содержание золота.
Полученные результаты:
Исходное сырье: 15,6 кг гранул из бурого угля с добавкой 5% глины, в том числе:
золото - 2,8 мг или Co - 0,18 мг/кг; минеральное вещество - 2,37 кг или Ao=15,2%.
Собрано:
Шлак - 1,92 кг, в том числе: золото - 0,306 мг или Cs=0,159 мг/кг; минеральное вещество - 1,91 кг; Ks=0,81.
Уловленные в рукавном фильтре твердые частицы (концентрат золота) - 0,38 кг, в том числе:
золото - 2,15 мг или Cf=5,66; минеральное вещество - 0,38 кг.
Итого получено:
минеральное вещество - 2,29 кг;
золото - 2,67 мг.
Потери:
минерального вещества - 0,08 кг или 3,4%;
золото - 0,344 мг или 12,3%.
Характеристики концентрата золота даны в таблице.
| Таблица | ||||||
| № примера | Степень обогащения золотом, отн.ед. | Степень извлечения золота, мас.% | Содержание золота, мг/кг | |||
| Эксперимент | Расчет | Эксперимент | Расчет | Эксперимент | Расчет | |
| 1 | 4,12 | 4,13 | 84,4 | 85,5 | 2,1 | 2,1 |
| 2 | 19,75 | 21,2 | 85 | 91,8 | 3,95 | 4,24 |
| 3 | 26,8 | 31,4 | 73,0 | 89,6 | 5,66 | 5,87 |
Сопоставление характеристик (по примерам 1-3) полученного концентрата золота по экспериментальным данным и расчетным по (1-3) данным на основе выхода шлака и содержания в нем золота, показанным в таблице, позволяет сделать следующие выводы:
1. Соотношения (1-3) могут использоваться для оценки основных характеристик концентрата золота (содержания и извлечения золота из исходного сырья) по данным выхода шлака и содержания в нем золота.
2. Гранулирование исходного сырья позволяет повысить степень обогащения исходного сырья (примеры 2 и 1).
Полученные данные подтверждают достижение технического эффекта в заявленном способе, по сравнению с прототипом, - обеспечение более высокой концентрации золота в конечных продуктах и полноты улавливания золота для более эффективного промышленного использования.
1. Способ извлечения золота из золотосодержащего природного сырья, включающий сжигание сырья, охлаждение газообразных продуктов сжигания и содержащихся в них твердых частиц пыли, отличающийся тем, что сжигание сырья производят в слоевых или циклонных агрегатах с возможностью образования в газообразных продуктах сжигания газообразных соединений золота, охлаждение газообразных продуктов сжигания производят до 200°C для конденсации газообразных соединений золота на твердых частицах пыли, а твердые частицы пыли, обогащенные золотом, собирают сухим улавливанием.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сухое улавливание твердых частиц, обогащенных золотом, осуществляют в рукавном фильтре.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в газообразные продукты сжигания после охлаждения вводят газообразный аммиак или аммиачную воду в зависимости от процентного содержания серы в исходном сырье.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье доводят до суммарной теплотворной способности не менее 9 МДж/кг смешением его с жидким, газообразным или твердым топливом.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье гранулируют или брикетируют для снижения выхода твердых частиц пыли при сжигании.
