Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов

Подождите немного. Документ загружается.

Наиболее простым и распространенным является ста-

ционарный шлюз, представляющий собой корытообразный

желоб прямоугольного сечения, установленный неподвиж-

но под углом к горизонту. На дно желоба уложено улавли-

вающее покрытие. Перерабатываемый материал в виде

Рис. 10. Опрокидывающийся шлюз

пульпы подается в верхний

конец шлюза и движется са-

мотеком по нему вниз. При

сполоске шлюза подачу исход-

ного материал прекращают, а

концентрат со дна шлюза смы-

вают сильной струей воды в

специальную емкость.

Сполоск — наиболее трудо-

емкая операция при обслужи-

вании шлюза. Поэтому часто

применяют опрокидывающие-

ся шлюзы (рис. 10), которые

во время споласкивания пово-

рачиваются вокруг своей про-

дольной оси, что облегчает

операцию сполоска.

На рис. 11 показан авто-

матический многодековый

шлюз. Специальный паузный

механизм периодически пере-

крывает поток пульпы, посту-

пающий в пульподелитель, направляя его на другие, па-

раллельно работающие шлюзы, одновременно поворачи-

вает деки и включает смывную воду. Происходит сполоск

шлюза, продолжающийся заданное время. После этого ме-

ханизм поворачивает деки в прежнее положение, включает

питание, и цикл повторяется. Этот шлюз прост в обслужи-

Рис. 11. Автоматический шлюз:

1 — деки шлюза; 2 — пульподели-

тель; 3 — насос; 4 — труба для

перелива; 5 — приемник для спо-

лоска

вании и имеет большую удельную производительность на

единицу занимаемой площади, чем стационарные шлюзы.

Для материалов, обогащение которых протекает с боль-

шим выходом концентрата (например, руды с высоким со-

держанием сульфидов или других тяжелых минералов)

целесообразно применять ленточные шлюзы непрерывного

действия (рис. 12), используемые также для доводки (пе-

речистки) концентратов, полученных на стационарных или

опрокидывающихся шлюзах.

Преимущество шлюзов по сравнению с отсадочными

машинами состоит в их способности улавливать более мел-

кое золото и низких капитальных затратах на установку.

Главный недостаток шлюзов заключается в трудоемкости

их эксплуатации и низкой производительности на единицу

площади [2—20 т/(м

-сут)].

Извлечение золота на концентрационных столах. Как

правило,черновые гравиоконцентраты подвергаются допол-

нительной доводке (перечистке). Для этой цели чаще все-

го используют концентрационные столы.

Обогащение (концентрация) на столах — это процесс

разделения минеральных частиц по плотности в тонком

.52

слое воды, текущей по слабонаклонной плоскости (деке),

совершающей возвратно-поступательное движение в гори-

зонтальной плоскости в направлении, перпендикулярном

направлению движения воды.

Дека концентрационного стола (рис. 13), применяемого

на отечественных золотоизвлекательных фабриках (ЗИФ),

обычно выполнена в виде трапеции или параллелограмма

(диагональная) и имеет регулируемый поперечный наклон.

На поверхности деки закрепляются продольные планки

(рифли). Высота каждой планки уменьшается по длине ее

в направлении к разгрузочной стороне стола. Вдоль длин-

ной верхней стороны деки укреплены загрузочная коробка

и распределительный желоб для воды. Во время работы

вода равномерным потоком течет поперек всей деки. Обо-

гащаемый материал в виде пульпы подается в загрузочную

коробку и через щель у днища коробки вытекает на плос-

кость деки.

Минеральные частицы, поступившие на стол, подверга-

ются воздействию сил, сообщаемых приводом, смывному

действию воды, текущей тонким слоем по уклону поперек

деки, и силы тяжести. Под действием силы тяжести части-

цы оседают на поверхности деки и под влиянием сотрясе-

ний деки в межрифлевом пространстве происходит рас-

слоение материала. Мелкие тяжелые частицы оказыва-

ются внизу, поверх них ложатся крупные тяжелые и

мелкие легкие частицы, а на самом верху — крупные

легкие.

При возвратно-поступательном движении деки стола

частицы короткими рывками перемещаются вдоль оси сто-

ла, т. е. вдоль желобков между рифлями и одновременно

увлекаются потоком воды поперек стола.

Крупные легкие частицы, находящиеся сверху, легче

смываются поперечным потоком воды вследствие их боль-

шого размера и меньшей защищенности нарифлением, чем

мелкие тяжелые частицы, находящиеся внизу. Кроме того,

по мере движения материала вдоль стола высота рифлей

становится все меньше, что способствует смыванию более

мелких легких частиц. В результате на столе образуется

веер из частиц разной плотности и крупности (рис. 14).

Напротив загрузочной коробки смываются наиболее тон-

кие (шламовые) частицы, не успевшие осесть на поверх-

ность деки. Далее образуется полоса легких крупных час-

тиц, затем полоса промежуточной плотности и, наконец,

полоса тяжелых частиц. Отдельные полосы веера собира-

ются в разные приемники.

Основными технологическими параметрами концентра-

ционных столов являются частота колебаний и ход деки,

угол наклона, тип нарифления, производительность, раз-

жижение питания, расход смывной воды.

По своим конструктивным особенностям концентраци-

онные столы характеризуются большим многообразием.

Питание

Тяжелая фракция

Промпродукт

Легкая фракция

(концентрат) (лвость/)

Рис. 14. Распределение продуктов на деке концент-

рационного стола

«Они отличаются формой и количеством дек, типом привод-

ного механизма и т. д.

Основным достоинством концентрационных столов яв-

ляется то, что они позволяют получать богатые концентра-

ты при высоком извлечении золота. Однако, поскольку

обогащение на столах осуществляется в тонком слое воды,

производительность этих аппаратов низкая. Поэтому на

золотоизвлекательных фабриках концентрационные столы

применяют только в качестве перечистных аппаратов, как

правило, для перечистки концентратов отсадочных машин.

Барабанные концентраторы и короткоконусные гидро-

циклоны. Барабанные концентраторы и короткоконусные

гидроциклоны применяют на ЗИФ для вывода свободного

золота в цикле измельчения.

Барабанный концентратор (рис. 15) представляет собой

полый цилиндр, внутренняя поверхность которого имеет

резиновое покрытие с нарифлениями высотой 2—4 мм. На-

правление нарифлений составляет угол 15° с образующей

цилиндра. Барабан устанавливается под углом 7—9° к го-

ризонту и вращается вокруг своей горизонтальной оси с

частотой вращения 2—6 об/мин. Внутри барабана помеще-

ны верхний и нижний оросители и желоб для концентрата.

Исходный материал в виде пульпы подается в верхний ко-

нец барабана. При движении материала вниз происходит

его расслаивание; для лучшего расслаивания подается до-

полнительно вода через нижний ороситель. Частицы золо-

та и других тяжелых минералов, опустившиеся на поверх-

ность барабана, захватываются нарифлениями и транспор-

тируются кверху, где смываются водой из верхнего

оросителя в желоб для концентрата. Легкие зерна пустой

породы выносятся потоком снизу барабана.

2 3 4

Рис. 15. Барабанный концентратор:

/ — привод; 2 — приемник пульпы; 3 — покрытие из рифленой резины; 4 — бара-

бан; 5, 5—верхний и нижний водораспределители; 7, в—желоба для концентра-

та и хвостов; 9— рама

Барабанный концентратор улавливает более тонкое

золото, чем отсадочная машина и отличается большей про-

изводительностью, чем шлюзы.

В СССР для гравитационного обогащения золотых руд

применяют гидроциклоны с большим углом у вершины

конуса, так называемые короткоконусные гидроциклоны

(рис. 16). В отличие от обычных остроконусных (класси-

фицирующих) гидроциклонов, в них пристеночный матери-

ал, двигаясь по стенкам конуса к разгрузочному отверстию

(как по наклонной плоскости), обогащается тяжелыми ча-

стицами. Производительность этих гидроциклонов по

Вид

сравнению с отсадочными машинами выше и при выходе

песков, равном выходу концентрата отсадки, они извле-

кают больше золота за счет улавливания мелких ча-

стиц.

Гравитационные концентра-

ты, получаемые при перера-

ботке коренных руд содержат

от 100 до 500 г/т золота. Эти

концентраты иногда переда-

ют на заводы цветной метал-

лургии (свинцовые или мед-

ные), где используются как

флюсующие добавки при плав-

ке или конвертировании. Зо-

лото и серебро при этом извле-

кают попутно с основным ме-

таллом. Но чаще всего грави-

оконцентраты перерабаты-

вают на самих ЗИФ. Для это-

го гравиоконцентраты либо

подвергают амальгамации

(см. ниже), либо после глубокой гравитационной перечист-

ки плавят с добавкой флюсов с получением конечного про-

дукта — чернового золота.

(

Рис. 16.

циклон

Короткоконусный гидро-

Глава VI

АМАЛЬГАМАЦИЯ ЗОЛОТЫХ РУД

И КОНЦЕНТРАТОВ

Амальгамацией называют процесс извлечения благород-

ных металлов из руд и концентратов при помощи жидкой

ртути. При амальгамации измельченный золотосодержа-

щий материал приводят в контакт со ртутью. Частички зо-

лота смачиваются ртутью и коллектируются в ней, образуя

амальгаму. Минералы вмещающей породы, цветные метал-

лы и железо не смачиваются ртутью и в амальгаму не пе-

реходят. Таким образом, в основе процесса лежит способ-

ность жидкой ртути селективно смачивать золото с об-

разованием амальгамы, которая вследствие своей боль-

шой плотности легко может быть отделена от пустой по-

роды.

§ I. Теоретические основы процесса

Процесс амальгамации состоит из двух последовательных

стадий: 1) смачивание золота ртутью; 2) диффузия (взаи-

модействие) ртути в золото. Определяющей является пер-

вая стадия — смачивание золота ртутью. Чем лучше сма-

чивание, тем выше показатели амальгамации. Поскольку

амальгамацию проводят в водной среде, то в смачивании

золота ртутью участвуют три фазы — золото, ртуть и вода._

Известно, что граница раздела двух фаз обладает сво-

бодной поверхностной энергией (поверхностным натяже-

нием), величина которой оп-

ределяется природой соприка-

саюхцихся фаз. Чем больше

различие в полярности сопри-

касающихся фаз, тем выше по-

верхностная энергия. Мерой

полярности фазы могут слу-

жить такие ее свойства, как

'Нд/Аи

Рис. 17. Смачивание золота ртутью

Рис. 18. Влияние поляризации на поверхностное натяжение ртутн

диэлектрическая постоянная, дипольный момент молекул ж

другие молекулярные свойства фазы. Согласно второму за-

кону термодинамики, всякая межфазная поверхность стре-

мится к самопроизвольному сокращению для уменьшения

свободной энергии.

Смачивание золота ртутью определяется значением по-

верхностного натяжения на границе раздела фаз: золото—

вода (ан

о/Аи); золото — ртуть (a

/Au); ртуть — вода

(CTH

o/Hg). При нанесении капли ртути на золотую плас-

тинку, погруженную в воду (рис. 17), она будет растекать-

ся до тех пор, пока не наступит равновесие, определяемое

соотношением:

Vo/Au = V/Au +

O/Hg

COS0

откуда COS0 =

(

o/Au

- V/Au)4

o/Hr (

)

;

Угол 0, называемый равновесным краевым углом сма-

чивания, может служить критерием смачивания. Чем мень-

ше угол, тем лучше смачивание. При полном смачивании

он стремится к нулю, a cos 0 к единице.

Фундаментальные исследования процесса амальгама-

ции были проведены И. Н. Плаксиным. Эти работы пока-

зали, что смачиваемость золота ртутью определяется хи-

мическим составом золота и ртути, состоянием их поверх-

ности, потенциалом ртути.

Чистое золото смачивается ртутью лучше, чем золото,

содержащее примеси серебра и, особенно, примеси железа

и цветных металлов. Объясняется это тем, что примеси, со-

держащиеся в золоте, образуют оксидную пленку на его по-

верхности, которая и вызывает ухудшение смачиваемости.

При появлении оксидной пленки на поверхности золота

увеличивается поверхностное натяжение на границе золо-

то — ртуть и уменьшается на границе золото — вода, что,

как видно из выражения (37), увеличивает краевой угол

смачивания. Именно поэтому ртуть не смачивает неблаго-

родные металлы, так как они всегда покрыты оксидной

пленкой. Однако свежеобразованная, не успевшая окис-

литься поверхность этих металлов, смачивается ртутью так

же хорошо, как и чистое золото. Если, например, разло-

мать пластинку цинка, погруженную в ртуть, то поверх-

ность излома сразу же смачивается ртутью.

Химически чистая ртуть смачивает золото хуже, чем

ртуть, содержащая небольшие количества (до 0,1 %) дру-

гих металлов. Увеличение содержания цветных металлов

в ртути выше этого предела ухудшает смачиваемость. Ухуд-

шение смачиваемости в этом случае объясняется образо-

ванием на поверхности ртути окисленных пленок цветных

металлов. На смачиваемость золота ртутью влияет состоя-

ние поверхности золота. Свежеобнаженная поверхность зо-

лотин, вскрывшихся при измельчении сырья, смачивается

ртутью хорошо. При дальнейшем измельчении поверхность

золотин может покрыться слоем вкованных тонких частиц

сульфидов или минералов пустой породы, что резко ухуд-

шает смачивание и снижает результаты процесса амаль-

гамации. Поэтому эффективнее приводить золото в кон-

такт с ртутью сразу же в момент вскрытия.

Большое значение для смачиваемости золотых частиц

имеет состояние поверхности ртути, употребляемой для

амальгамации золота. Ртуть должна быть подвижной,

иметь свежую блестящую поверхность. Будучи механиче-

ски разбита на мелкие капли, она должна при контакте от-

дельных капель быстро сливаться в одну массу. Ртуть лег-

ко пемзующаяся, т. е. разбивающаяся на мелкие, не сое-

диняющиеся между собой капли, плохо смачивает золотые

частицы, легко выносится из цикла и теряется с хвостами

обработки. Пемзование ртути—образование устойчивых

некоалесцирующих капель (шариков) ртути — может быть-

вызвано попаданием в пульпу масел, углистых и графи-

тистых веществ, а также механическим воздействием дро-

бящей среды. Тонкоизмельченные сульфиды, а иногда си-

ликаты и кварц бронируют сферические частицы ртути и

препятствуют их контакту не только с золотыми частица-

ми, но и между собой. Для снижения пемзования необхо-

димо избегать переизмельчения амальгамируемого мате-

риала. На основании современной теории эмульсий с целью-

устранения бронирования капель ртути твердыми эмульга-

торами можно вводить реагенты, уменьшающие смачивае-

мость эмульгатора. Однако эта область еще недостаточно

исследована, и на практике оптимальный реагентный ре-

жим амальгамационного процесса подбирают опытным пу-

тем.

Известно, что поверхностное натяжение на границе ка-

кого-либо электрода и раствора зависит от потенциала

электрода. Наибольшее поверхностное натяжение наблю-

дается при потенциале электрода, соответствующем потен-

циалу нулевого заряда. Поляризация электрода в ту или

иную сторону приводит к снижению поверхностного натя-

жения (рис. 18). Следовательно, поляризация ртути позво-

ляет уменьшить поверхностное натяжение на границе

ртуть — вода, что улучшает смачиваемость золота ртутью-

[см. выражение (37)]. При катодной поляризации смачивае-

мость улучшается не только вследствие уменьшения по-

верхностного натяжения ртути, но и в результате некото-

рой активации поверхности золота. Выше указывалось, что-

окисленные пленки металлов примесей на золоте ухудша-

ют его смачиваемость ртутью. При катодной поляризации

ртути из раствора выделяется газообразный водород, ко-

торый уничтожает эти пленки, активирует поверхность w

улучшает смачивание золота.

Поляризация ртути позволяет амальгамировать и пла-

тину, которая в обычных условиях плохо смачивается

ртутью, так как ее поверхность всегда покрыта значитель-

ной пленкой сорбированного кислорода. В условиях же по-

ляризации эта пленка уничтожается выделяющимся во«-

дородом, и платина хорошо смачивается ртутью и легко

амальгамируется.