Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов

Подождите немного. Документ загружается.

3) освинцовывание цинка;

4) достаточная, но не чрезмерно высокая концентрация

растворов по цианиду и щелочи;

5) ведение процесса методом просачивания.

Весьма существенно и в большинстве случаев вредно

на процесс цементации влияют примеси, находящиеся в

цианистом растворе. Действие их сводится, в основном, к

образованию на поверхности цинка плотных пленок, за-

медляющих, а иногда и совсем прекращающих осаждение.

Присутствие в растворах щелочных сульфидов вызыва-

ет образование пленок сульфидов цинка и свинца, которые

покрывают поверхность цинка и препятствуют цементации

благородных металлов. Процесс осаждения резко ухудша-

ется, даже при небольших концентрациях мышьяка в рас-

творах. Причина отрицательного действия мышьяка —

образование на цинке изолирующих пленок арсената каль-

ция. Вредное влияние оказывает также коллоидная крем-

некислота, образующая в присутствии извести пленку

силиката кальция. Свинец, если он присутствует в раство-

ре в форме плюмбит-иона, также снижает активность цин-

ка, образуя на нем пленки плюмбита кальция. Медь, нахо-

дящаяся в цианистых растворах в виде аниона Си(СЫ)з

—

легко вытесняется цинком:

2Cu (CN)§~ + Zn = 2Cu + Zn (CN):;

+ 2CN~ (157)

и покрывает его поверхность. При значительной концент-

рации меди осаждение золота может полностью прекра-

титься. Во избежание этого иногда используют то, что

неосвинцованный цинк легко осаждает медь, тогда как

освинцованный — значительно хуже. Ввиду этого цианис-

тые растворы с высокой концентрацией меди вначале при-

водят в контакт с чистым цинком, осаждая при этом

большую часть меди, а затем — с освинцованным цинком,

осаждая золото. При небольшом содержании меди исполь-

зование освинцованного цинка позволяет избежать обра-

зования плотной пленки. В некоторых случаях во избежа-

ние накопления больших количеств меди в цианистых рас-

творах последние после осаждения из них благородных

металлов подвергают регенерации (гл. XI, § 4).

§ 2. Практика процесса

Растворы, поступающие на осаждение цинком, должны

быть абсолютно прозрачны, так как взвешенные частицы,

•оседая на поверхности цинка, предотвращают его контакт

171s

с раствором и препятствуют осаждению золота. Кроме то-

го, взвешенные частицы загрязняют золотой осадок, что

усложняет его последующую обработку. Поэтому золото-

содержащие растворы, выходящие из сгустителей и фильт-

ров и содержащие некоторое количество тонких взвешен-

ных частиц, подвергают осветлению.

Для осветления растворов применяют песковые фильт-

ры, рамные вакуум-фильтры, рамные фильтрпрессы, ме-

шочные фильтры и т. д.

Наиболее прост по устройству песковый фильтр. Он представляет

собой чан с ложным днищем (подобно перколяционным чанам), покры-

тым тканью, поверх которой насыпают слой песка толщиной около

30 см. Фильтруясь через слой песка, раствор освобождается от твердых

частиц. Периодически верхний слой песка заменяют свежим. Песковые

фильтры занимают большую площадь, требуют периодической чистки и

поэтому их применяют только на предприятиях небольшого масштаба.

На современных предприятиях наибольшее распространение для

осветления цианистых растворов получили рамные вакуум-фильтры. Они

состоят из вакуум-рам, устанавливаемых в чанах круглой формы.

Просачивание осветляемого раствора через рамы осуществляется с

помощью центробежного насоса, создающего разрежение 30—50 кПа.

Преимуществом этого осветлителя является высокая производительность

иа единицу занимаемой площади, простота конструкции и удобство в

работе.

В некоторых случаях для осветления растворов используют рамные

фильтрпрессы.

Помимо рамных вакуум-фильтров и рамных фильтрпрессов для освет-

ления цианистых растворов иногда применяют мешочные фильтры. Ме-

шочный осветлитель состоит из ряда цилиндрических мешков, сшитых

из фильтровальной ткани (150X1500 мм), в которых под давлением

20—50 кПа подают осветляемый раствор. Мешочные фильтры удобны,

в работе. Производительность их примерно равна производительности,

вакуум-рам.

Значительные трудности в работе осветлителей возникают в связи,

с засорением фильтровальных ткаией осадками карбоната и сульфата,

кальция и других соединений. Осадки забивают поры ткани, снижая,

скорость фильтрования, отлагаются в трубопроводах, желобах и других

частях аппаратуры. В последующей операции осаждения золота малора-

створимые соединения кальция засоряют фильтровальную ткань осади-

тельной установки, переходят в золотосодержащий осадок, затрудняя,

его дальнейшую обработку.

Засоренную ткань с осветлителей и фильтров периодически восста-

навливают обработкой разбавленной соляной кислотой. Однако эта-

операция малоэффективна и требует больших затрат рабочей силы и

дорогой соляной кислоты.

На некоторых зарубежных фабриках осаждение солей из цианистых.,

растворов в значительной степени предупреждают использованием раз-

личных реагентов, в первую очередь полифосфатов, таких как (NaP0

)

P40i3 и др., подавая их в цианистый раствор перед осветлением.

(1—3 г на 1 м

раствора). Применение этих реагентов сокращает коли-

чество осадков, отлагающихся в порах ткани, и делает осадки болеет

рыхлыми, что облегчает их удаление как механическими средствами,,

так и кислотной обработкой. В результате снижается расход фильтро-

172s

вальных тканей и кислоты и повышается качество золотосодержащих

осадков, получаемых при последующем осаждении золота цинком.

На золотоизвлекательных фабриках ЮАР для осветления растворов

применяют свечевые фильтры с фильтрующей поверхностью 38 и 48,5 м

Удельная производительность их по раствору ~60 м

/(м

-сут). Основ-

ное достоинство свечевых фильтров — простота разгрузки кека и воз-

можность полной автоматизации процесса. Свечевой фильтр (рис. 78)

представляет собой цилиндрический сосуд, разделенный перегородкой /

на верхнюю 2 и нижнюю 7 камеры. Фильтрующими элементами, распо-

Рис. 78. Свечевой фильтр

ложенными в иижией камере, являются перфорированные трубы 4 е

проволочной навивкой 5. Расстояние между витками проволоки 0,1 мм.

Перед началом подачи осветляемого раствора на фильтрующих элемен-

тах путем циркуляции через фильтр специально приготовленной суспен-

зии создается постель 6, играющая роль фильтровальной ткани. Для

приготовления суспензии используют какое-либо пористое и инертное к

цианистому раствору вещество, например, кизельгур или инфузорную

землю (мелкодисперсная осадочная порода, представляющая, в основ-

ном, водный кремнезем Si0

-H

0). Количество постели должно со-

ставлять примерно 0,75 кг на 1 м

фильтрующей поверхности. После

создания постели в нижнюю камеру фильтра через вентиль 10 подают

173s

под давлением осветляемый раствор. Твердые частицы задерживаются

на фильтрующих элементах, а осветленный раствор проходит внутрь

свечей и выводится из верхней камеры фильтра через вентиль 3. Кек

периодически по мере его накопления разгружают через отверстие 8,

подавая в верхнюю камеру сжатый воздух. Для сброса сжатого возду-

ха служит штуцер 11.

Из цианистых растворов золото осаждают с помощью

цинковой пыли. Этот способ применяют на большинстве

золотоизвлекательных предприятий, использующих циа-

нистый процесс; он заключается в том, что осветленный

золотосодержащий раствор подвергают деаэрации, смеши-

вают с цинковой пылью и уксуснокислым свинцом и

фильтруют для отделения золото-цинкового осадка при

Рис. 79. Цепь аппаратов для осаждения золота цинковой пылью с приме-

нением вакуум-рам

одновременном осаждении золота. Вследствие большой

поверхности освинцованной цинковой пыли процесс цемен-

тации протекает с высокой скоростью и полнотой, при

этом основная масса золота осаждается во время просачи-

вания раствора через слой кека, находящийся на поверх-

ности фильтра.

Фильтрование можно осуществлять на фильтрах раз-

личной конструкции: вакуум-рамах, фильтрпрессах, ме-

шочных или свечевых фильтрах. На отечественных пред-

приятиях распространены установки с вакуум-рамами.

Схема цепи аппаратов такой установки показана на

рис. 79.

Осветленные золотосодержащие растворы по трубе 6

поступают в чан 9. Подача раствора автоматически регу-

лируется поплавковым устройством, связанным с клапаном

7. По трубе 3 раствор поступает в вакуум-ресивер (деаэра-

174s

тор) 2, где с помощью вакуум-насоса 1 создается разреже-

ние 700—725 мм рт. ст.

Вакуум-ресивер (рис. 80) представляет собой полый

стальной цилиндр, в верхней части которого находится

решетка из деревянных брусьев. Падая сверху на эту ре-

Рис. 80. Вакуум-ресивер для деаэрации цианистых растворов:

1 — решетка из деревянных брусков; 2— поплавок; 3 — указатель уровня

раствора; 4 — указатель разрежения; 5 —труба к вакуум-насосу; 6 —

клапан

шетку, раствор разбивается на мелкие капли. Это способ-

ствует быстрому выделению растворенных газов под дей-

ствием разрежения, создаваемого вакуум-насосом. В ниж-

ней части ресивера предусмотрен поплавок, связанный'

рычагом 5 (см. рис. 79) с клапаном 4 в питающей трубе 3.

С помощью этого устройства в ресивере автоматически

поддерживается примерно постоянный уровень раствора

(~600 мм над дном).

175s

Концентрация кислорода в растворе, выходящем из ва-

куум-ресивера, составляет 0,5—1,0 мг/л. Деаэрация рас-

творов позволяет значительно снизить расход цинка, уве-

личить полноту и скорость осаждения золота, улучшить

качество золотых осадков.

Из ресивера обескислороженный раствор центробеж-

ным насосом 8 подается в смеситель 12. Во избежание

подсоса воздуха через сальники и обратного насыщения

раствора кислородом насос устанавливают в чане 9 освет-

ленного раствора. Подача раствора в смеситель регулиру-

ется поплавковым устройством, связанным с клапаном 10.

Иногда, чтобы избежать установки центробежного насоса,

вакуум-ресивер располагают примерно на 9 м выше сме-

сителя. Перепад высот компенсирует разность давлений

вне и внутри вакуум-ресивера, что позволяет осуществить

транспортировку раствора самотеком.

В смесителе раствор смешивается с цинковой пылью,

загружаемой питателем 11. Для подачи цинковой пыли

применяют различные по конструкции питатели: барабан-

ные, ленточные, шнековые, вибрационные. Из смесителя

золотосодержащий раствор поступает в осадительный чан

15 с вакуум-рамами 13. В центре осадительного чана уста-

новлена широкая труба, по оси которой расположен вал,

имеющий в нижней своей части пропеллер, а в средней —

чугунное лопастное колесо. Частота вращения вала

130 об/мин. В результате работы мешалок цинковая пыль

равномерно распределяется по всему объему чана.

Конструкции радиально расположенных вакуум-рам,

рамных вакуум-фильтров и осветлителей аналогичны.

С помощью гибких шлангов они присоединены к кольце-

вому трубопроводу

16,

который в свою очередь соединен

с центробежным насосом 17. Под действием разрежения

обеззолоченный раствор просасывается внутрь рам, а зо-

лотой шлам остается на поверхности фильтровальной тка-

ни в виде кека. Основное количество золота осаждается в

течение того небольшого времени, когда раствор просачи-

вается через слой цинковой пыли, находящейся на поверх-

ности фильтровальных рам.

Уровень раствора в осадительном чане должен быть

выше верхнего края вакуум-рам. С этой целью в осади-

тельном чане устанавливают специальный поплавковый

регулятор, выключающий насос 17 при опускании уровня

раствора ниже допустимого.

Во избежание обратного накислороживания раствора

его поверхность в смесителе и осадительном чане должна

176s

находиться в спокойном состоянии. С этой целью конец

трубы, питающий смеситель, погружен ниже уровня рас-

твора, а сам смеситель расположен на том же уровне, что

и осадительный чан. Для этой же цели над верхним кра-

ем центральной трубы осадительного чана устанавливают

дефлектор 14.

Цинковую пыль освинцовывают подачей раствора

уксусно- или азотнокислого свинца в смеситель или в

осветлительный чан. Количество свинцовых солей состав-

ляет примерно Ю % массы загружаемой цинковой пыли.

Разгрузку золото-цинкового осадка (сполоск аппарата)

выполняют периодически (обычно 2—3 раза в месяц). Для

этого останавливают погруженный насос 9 (см. рис. 79),

питатель цинковой пыли и мешалки осадительного чана.

Раствор из осадительного чана возможно полнее отфильт-

ровывают через вакуум-рамы, а затем останавливают на-

сос 16. После отстаивания оставшийся раствор сливают в

запасной чан. Вакуум-рамы отсоединяют от кольцевого

трубопровода, поднимают электротельфером и меняют на

них полотняные чехлы. Внутреннюю поверхность чана и

снятые с рам чехлы тщательно промывают, и золотой оса-

док, распульпованный водой, перекачивают в фильтр-

пресс, где его фильтруют и промывают. Обезвоженный

осадок передают на дальнейшую переработку. Иногда оса-

док снимают сильной струей воды без выемки вакуум-рам

из чана.

По окончании сполоска рамы опускают в осадительный

чан и присоединяют к кольцевому трубопроводу. Некото-

рое время через осадительный чан пропускают обеззоло-

ченный раствор, чтобы набрать на вакуум-рамах необхо-

димый слой цинковой пыли. Затем начинают подавать зо-

лотосодержащий раствор; при этом вначале загружают

повышенное количество цинковой пыли.

Установка для осаждения золота с собиранием осадка

на фильтрпрессе (рис. 81) в своих основных чертах подоб-

на описанной. Преимущество фильтрпресса в его компакт-

ности. Однако стоимость таких установок относительно

велика, и потому их применение ограничено.

В установке с собиранием осадка в мешочных фильтрах

суспензия, состоящая из цианистого раствора и цинковой

пыли, под небольшим давлением (~60 кПа) закачивает-

ся внутрь мешков из фильтровальной ткани, надетых на

патрубки подводящей трубы и погруженных в чан с обез-

золоченным раствором. Преимущество мешочных фильт-

ров в их простоте и удобстве съема осадков. Установки с

12—706

177

мешочными фильтрами используют при небольших и сред-

них масштабах производства.

На отечественных предприятиях для осаждения золота

цинковой пылью применяют осадительные установки про-

изводительностью 250, 500, 1200 и 2400 м

раствора в сут-

ки. В установках большой производительности (1200 и

Рис. 81. Цепь аппаратов для осаждения золота цинковой пылью с при-

менением фильтр-пресса:

1 — рамный осветлитель; 2 — вакуум-ресивер; 3 — вакуум-насос; 4 — цент-

робежный насос с гидравлическим затвором; 5 — питатель цинковой пы-

ли; 6 — смеситель; 7 — плунжерный насос; 8 — осаднтельный фильтр-пресс;

9 — чан обеззолоченного раствора

2400 м

/сут) используют рамные вакуум-фильтры, на уста-

новках малой производительности (250 и 500 м

/сут) — ме-

шочные. Характеристика осадительных установок дана в

табл. 11.

На золотоизвлекательных предприятиях ЮАР для от-

деления осадка от обеззолоченного раствора с успехом

применяют свечевые фильтры (см. гл. XI, § 2). Фильтру-

ющей средой является смесь кизельгура с цинковой пылью,

приготовляемая в отдельном чане и периодически исполь-

зуемая для создания фильтрующего слоя. Сполоск осуще-

ствляется при помощи сжатого воздуха и на него затра-

чивается несколько минут вместо 3—4 ч на рамных

фильтрах. Переходящий в осадок кизельгур играет при по-

следующей плавке роль кварцевого флюса. Основные пре-

имущества свечевых фильтров заключаются в отсутствии

сравнительно непрочных фильтровальных тканей, много-

кратном сокращении времени сполоска, меньшей затрате

рабочей силы, возможности автоматизации процесса осаж>

дения.

178s

Таблица 11. Характеристика установок для осаждения золота

цинковой пылью

Характеристика установки

Мешочные установки Рамные установки

Характеристика установки

одинарные

двойные

одинарные

двойные

Производительность, м

ут •

250 500

1200

2400

Осветлитель:

число рам

размер рам, мм

1500X1500

1500X3000

общая площадь, м

. . .

180 306

612

число чанов ......

1 2

размеры чана, м

1,8X1,8X2,15*

4X3,0

вместимость одного чана, м

5,5

2 по 5,5

2 по 30

4 по 30

Вакуум-ресивер:

5,5

2 по 5,5

размеры, мм

550X3000

1800X3600

объем, м

0,58

Осадительиый фильтр:

тип Мешочный

Рамный

число мешков или рам . . 48 96

размеры, мм

130X1500

1200X1940

общая площадь, м

. . . . 29

58 100

200

число чанов 1

2 1

размер чанов, м 1,5X1,5X1,2*

3,1X3,125

объем чана, м

.....

Количество центробежных на-

сосов, шт

Общая потребная мощность,

кВт

Общая масса металла (без ва-

куум-насоса, двигателя и труб),

13,2

т . 2,5 4,2 7,5

13,2

Занимаемая площадь, м

. .

80 200

350

Необходимый объем задания,

250

400 | 1600 2900

* Прямоугольные.

Из-за легкой окисляемости цинковой пыли в ней всегда

присутствует некоторое количество оксида. В высококаче-

ственной пыли должно быть не менее 95—97 % металли-

ческого цинка, а содержание класса +0,105 мм не должно

превышать 5 %. Имея большую удельную поверхность, та-

кая пыль осаждает золото с высокой скоростью и полно-

12*

179

той. Цинковую пыль транспортируют и хранят в плотно

закрывающейся таре.

При небольшом содержании золота в растворе расход

цинковой пыли составляет обычно 15—25 г на 1 т раство-

ра; в случае богатых растворов он повышается до 40—

50 г на 1 т раствора. Расход свинцовых солей составляет

примерно 10—30 % расхода пыли. Степень осаждения зо-

лота достигает 99,5—99,9 %, концентрация золота в обез-

золоченных растворах не превышает 0,02—0,03 г/м

§ 3. Обработка цианистых осадков

В результате осаждения благородных металлов цинковой

пылью получают цианистые осадки (шламы) с весьма

сложным вещественным составом. Наряду с золотом и се-

ребром в них содержится избыток металлического цинка,

металлический свинец, гидроксид и карбонат цинка, про-

стой цианид цинка, карбонат и сульфат кальция, соедине-

ния меди, железа, мышьяка, сурьмы, селена, теллура.

Кроме того, в небольших количествах в осадках присутст-

вуют оксиды кальция, алюминия, кремния и т. д. В осад-

ках накапливаются также такие элементы, содержание ко-

торых в исходной руде весьма невелико. Осаждаясь из

больших объемов цианистых растворов, эти элементы кон-

центрируются в шламах. Так, даже при очень низком со-

держании в исходной руде никеля, кобальта, вольфрама,

молибдена и др. заметные количества этих металлов могут

присутствовать в шламах.

Состав осадков зависит от состава цианистых раство-

ров и условий осаждения. Содержание золота, цинка, свин-

ца, меди в осадках колеблется в следующих пределах, %:

5— (30—35) Au, 20—60 Zn, (4—5) —(20—25) Pb, от деся-

тых долей процента до 20—30 Си. В осадках некоторых

фабрик содержится до 12 % селена.

Способ обработки осадков определяется их составом,

масштабом производства и рядом других факторов.

Наибольшее распространение получил способ, заключа-

ющийся в кислотной обработке осадка, прокалке (сушке)

и плавке его с получением золото-серебряного сплава. По

этому способу промытый и обезвоженный осадок поступа-

ет на выщелачивание 10—15 %-ным раствором H2SO4.

Цель этой операции — удаление основной массы цинка и

других кислоторастворимых соединений. Основными реак-

циями являются следующие:

180s