Перфильева Н.С. Металлургия благородных металлов
Подождите немного. Документ загружается.
91
Перемешивание oсуществляется:
1. Н
2
;
2. Принудительным движением элемента по катодной камере.
Температура: до 40÷50
0
С.
Увеличение катодной поверхности достигается двумя путями:
1. Использование пластинчатых электродов, выполненных из Ti ;
2. Использование волокнистых углеграфитовых материалов
(углеродистый ватин);
- толщина нитей 5 ÷10мкм;
-удельная поверхность 1кг ватина до 300 м
2
(0,2 ÷ 0,3м
2
/г).
Устройство электролизной ванны
Электролизер представляет собой Ti -ящик размерами: 935 х 1220 х
805 мм .Рисунок 53.
В электролизер помещено 10 катодных и 11 анодных камер.
Размеры катодов: 254 х 374 х 2 мм. S
эф
= 30 ÷ 40 м
2
.
Токоподвод
Подача анолита
Вывод анолита
Анолит
Католит
Вывод католита
Подача католита
92
Рис. 54. Анионитовая мембрана
SO
4
2
-
O
2
H
+
H
2
SO
4
Pt
-
сетка
Анолит
Волокнистый
углеродистый материал
ThiO
Au
SO
4
2
-
SO
4
2
-
Au
Винил пластовая
решетка
Винил
пластовая сетка
Токоподводящая
сетка (
Ti
)
Католит
Рис. 53. Катионитовая мембрана
93
Рис.55. Анодная камера
Катоды перед выпуском промывают в электролизере водой,
пропускают снизу сжатый воздух (для просушивания) и затем только
вынимают.
Разгрузка золото содержащих катодов осуществляется периодически
по мере накопления золота на углеродистом ватине.
Катоды вынимают из ванны, ставят на Ti – поддон, открывают крышки,
стряхивают углеграфитный ватин, ставят новый ватин и устанавливают в
электролизную ванну. В полученном осадке содержится 2-4% углерода. 1 кг
углерода может осадить 50 кг золота. Для удаления углерода полученный
катодный осадок прокаливают при t = 600÷850
0
С в электрической печи.
Получают катодное золота пробы 990÷998. Это конечная операция
технологии сорбционного выщелачивания таких руд.
Технология сорбционного выщелачивания кроме исключения операции
фильтрации, кроме повышения извлечения золота позволяет получать металл
высокого качества.
Данная технология имеет и ряд недостатков:
1. Длительность процесса (большая величина незавершенного
производства);
2. Сложность, громоздкость схемы;
3. Высокая стоимость смол.
Поэтому данную технологию применяют только для отдельных видов
руд.
Свежий элюат Au- содержащий
Элюат Au-
содержащий
Католит
Анолит
Раствор H
2
SO
4
H
2
O
A K A K A
94
Сорбция на активированных углях
Сорбентом служит активированный уголь:
- сферической формы 0.3 ÷ 4 мм;
- цилиндрической формы.
Активированный уголь получают из древесины, бурого угля,
каменного угля из скорлупы орехов (кокосовых). У нас в стране до
последнего времени не было налажено производства прочных
активированных углей.
Их получают термической обработкой без доступа воздуха для
удаления воды, смол. Затем проводят активацию, которая достигается
обработкой сырца либо СО
2
либо водяным паром Н
2
О.
50% C C + CO
2
= 2CO
выгорает: C + H
2
O = CO + H
2
Образуются зерна угля с сильно развитой поверхностью. Может
вестись термохимическая обработка солями:CaCO
3
,Na
2
CO
3
, FeCl
3
и др.
Природа сорбции до сих пор не установлена.
Особенности углеродистых сорбентов
Углеродистый сорбент отличается:
1. Высокой избирательностью сорбции по отношению к золоту и
серебру.
Практически не сорбирует цветные металлы (значит не нужна
смежная схема регенерации);
2. Низкая емкость по отношению к золоту :
ОЕ = 1÷5 мг/г (max 2 ÷ 8 мг/г);
углей по Au
3. Низкая механическая прочность, следовательно высокие потери;
4. Расход углей 100 ÷ 200 г/т руды;
5. Более низкая стоимость по сравнению со смолами.
Области применения активированных углей
1. Извлечение золота из растворов кучного выщелачивания.
Растворы бедны по золоту, содержат много примесей. Уголь, как правило,
сжигается, получается золотой осадок. Рисунок 56.
95
Рис. 56.
2. Извлечение золота и серебра из растворов по переработке Pb-Zn
руд обогатительных фабрик;
3. Извлечение золота, серебра из растворов хвостахранилищ ЗИФ;
4. Использование активированных углей для извлечения золота и
серебра из технологии сорбционного выщелачивания “уголь в пульпе”.
Для шламистых руд используют с осторожностью из-за
возможности забивания пор сорбента .
Технология анологичнa технологии сорбционного выщелачивания с
использованием ионитов:
-предварительное выщелачивание;
-сорбционное выщелачивание (4-5 колонн);
- регенерация.
Регенерация насыщенных углей ведется по схеме, включающей:
- oбработку раствором :
0,1-0,2% NaCN и 1-2% NaOH
a) t=20
0
С Т= 5 ÷ 3 суток;
b) t=130
0
C (в автоклаве) Т=10 ÷ 12 ч.
[Au(CN)
2
]
-
à на выделение золота
- рециркуляция угля.
CaCO
3
, смоляные вещества, масла, примеси удаляют раствором HCl и
прокалкой без доступа воздуха в трубчатой вращающейся печи. Получают
регенерированный уголь. Из цианистого раствора золото выделяют
электролизом. Применяют электролизеры цилиндрической формы с катодом
из стальной ваты. Рисунок 57.
Раствор
Сорбционные колонны
Раствор
Золотосодержащий
уголь
96
Рис. 57.
Полученный катодный осадок Fe-Au(Ag) подвергается переплавке с
добавкой окислителя (селитра) и образованием шлака (сода и бура).
Получают сплав золота пробы 900 и выше.
Недостаток технологии: высокие потери угля.
Обезвреживание сточных вод ЗИФ
Для переработки 1 т руды на фабриках расходуется:
- 0,2 – 1,5 кг/т NaCN;
- 0,5 – 1,3 кг/т каустической соды;
- 0,3 – 0,9 кг/т H
2
SO
4
;
- 0,2 – 0,5 кг/т Thio;
- 3,0 – 9,0 кг/т извести, ртути и другие реагенты.
Поэтому сточные воды фабрик содержат токсичные элементы,
основным из которых является CN
—
, а также CNS
—
, Hg, As и
некоторые др. Поэтому продукты обработки, выбрасываемых в отвал
(хвосты сорбционного выщелачивания, обеззолоченные растворы после
цементации золота, кеки фильтрации пульп цианирования и др.) должны
быть обезврежены до ПДК.
Содержание токсичных веществ в продуктах и ПДК на них могут
колебаться в следующих пределах. В таблице 3 приведены содержания
токсичных веществ в продуктах и ПДК на них.
K
A
Электролит
97
Таблица 3.
Для рыбно – хозяйственных нужд
Для хозяйственных нужд
C ж.ф , мг/л ПДК, мг/л
CN
—
CNS
—
Cl
—
(акт.)
As
Pb
Fe
Cu
Thio
Hg
32-570
13-420
100-500
0,1-4,0
0,5-200
0,01-6,0
0,1-6,0
0,1-0,5
0,1-0,05
0,1-0
0-0
0,05-0,01
0,1-0,1
0,5-0,25
1,0-0,1
0,03-0
0,015-0,001
Цианид, может находится в следующих соединениях:
1.Простые, растворимые, токсичные соединения NaCN, KCN,
HCN
2.Комплексные растворимые, токсичные соединения:
[Cu(CN)
3
]
2—
, [Zn(CN)
4
]
2—
3. Растворимые нетоксичные соединения:
[Fe(CN)
6
]
4—
и [Fe(CN)
6
]
3—
Эти соединения в кислой среде, например под действием желудочного
сока разлагается на: FeCl
3
, NaCN, HCN- токсичные соединения.
4. нерастворимые, нетоксичные простые цианиды Cu(CN)
2
и Fe(CN)
2
в кислой среде также разлагаются с образованием токсичных
соединений.
5. комплексное нерастворимое соединение Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3
.
Ион [Fe(CN)
6
]
4-
под действием О
2
в водной среде переходит в
[Fe(CN)
6
]
3-
+ OH
-
. Далее ион гидрализует :
[Fe(CN)
6
]
3-
+ Н
2
О Fe(OH)
3
+ HCN
Роданиды могут находиться в форме:
- NaCNS;
- комплексных соединений.
98
Методы обезвреживания
1. Hейтрализация цианистых растворов с отгонкой образующихся
HCN и последующим улавливанием ее щелочным раствором.
Исходная пульпа (рН=10 ÷ 11) подкисляется H
2
SO
4
до рН=2,5 ÷ 2,8.
При этом под действием H
2
SO
4
:
NaCN + H
2
SO
4
= HCN ↑ + Na
2
SO
4
происходит разложение простых и некоторых комплексных
соединений:
[Zn(CN)
4
]
2-
+ H
2
SO
4
HCN↑ +ZnSO
4
НСN удаляется в газовую фазу, улавливается NaOH , происходит
регенерация NaCN (достоинство метода).
Недостатки: не регенерируется значительная часть комплексных
соединений, поэтому очистки до ПДК не происходит.
2. Oбработка цианистой пульпы сульфатом Fe(II) (солью Мора).
Преследуется цель: связать простые, растворимые токсичные
соединения в нетоксичные растворимые или нерастворим
ые соединения:
Fe(CN)
6
]
3-
, [Fe(CN)
6
]
4-
, Fe(CN)
2
.
Недостатки:
- очистки до ПДК нет ;
- не разрушаются CNS
–
;
- возможен переход нетоксичных соединений снова в токсичные.
3. Oкислительные методы;
Суть их основана на обработке цианистой пульпы окислителями,
которые окисляют все группы цианистых соединений и роданидов,
разрушают при этом CN
–
, переводя его в безвредные CO
3
2-
, NH
4
+
или N
2
.
Очистка этими методами ведется до ПДК.
Действующим методом в этой группе является:
a) Xлорный метод;
В качестве окислителя используют NaClO, Ca(ClO)
2
, CaOCl
2
или Cl
2
.
CN
-
+ ClO
-
= CNO
-
+ Cl
-
;
хлорат- ион цианат- ион
CNO
-
+2H
2
O = CO
3
2-
+ NH
4
+
;
CNS
-
+4ClO + 2OH
-
= CNO
-
+ 4Cl
-
+ SO
4
2-
+ H
2
O;
[Cu(CN)
3
]
2−
+ 7ClO
−
+ 2OH
−
+ H
2
O = 2Cu(OH)
2
+ 6CNO
−
+ 7Cl
−
.
99
Обезвреживание с помощью жидкого хлора ведется по следующей схеме:
Рисунок 58.
Достоинства:
- очистка до ПДК.
Недостатки:
- использование токсичного хлор-газа;
- дорогой метод ;
- образующийся Cl
-
, что приводит к “засаливанию” воды.
Рис.57.
б) Метод озонирования
Считается перспективным.
В качестве окислителя используется озон : О
3
=О
2
+ О
Он образуется при воздействии электрического разряда на воздух (или
кислород):
CN
−
+ O = CNO
−
CNO
−
+ H
2
O = CO
3
2−
+ NH
4
+
и т.д.
Испаритель
Эжектор
Раствор
Ca
(
OH
)
2
CaOCl
2
Раствор
Ж Cl
2
Пульпа
Ящичный
смеситель
Раствор
CaOCl
2
Обезврежанная
пульпа в
хвостохранилище
n = 2 ÷ 3; τ = 15 ÷ 20 мин.
100
Очистка ведется до ПДК, но не нужны ни какие дополнительные
реагенты и не образуется побочных продуктов.
Недостаток: высокая стоимость электроэнергии необходимой для
получения озона.
в) Анодное окисление
Заключается в пропускании раствора через электролизер с
нерастворимыми анодами и катодами. Метод применяют для пульп с
высокой концентрацией CN
−
.
На аноде:
CN
−
+ 2OH
−
= CNO
−
+ 2H
2
O +2e;
[Cu(CN)
3
]
2−
+ 8OH
−
= Cu(OH)
2
+ 3CNO
−
+ 3H
2
O
−
+7e;
CNS
−
+ 10OH
−
= CNO
−
+ SO
4
2−
+ 5H
2
O +8e
2CNO
−
+ 4OH
−
= 2CO
2
+ N
2
+ 2H
2
O +6e
Недостатки: высокий расход электроэнергии.
Известны и другие методы (сорбции на анионитах, экстракция ), не
вышедшие из стадии лабораторных исследований.
Очистка от As
Используют метод очистки, основанный на высокой сорбционной
способности гидроксидов Fe(OH)
3
по отношению ко многим соединениям
As, Se,Te. Если на фабрике используют хлорный метод очистки, то в хвостах
содержится некоторое количество ClO
−
в виде гиппохлорита. Для его
нейтрализации вводят FeSO
4
, который является эффективным сорбентомAs.
ClO
−
+ FeSO
4
Fe
2
(SO
4
)
3
Fe(OH)
3
↓,
Очистка идет до ПДК.
Очистка от Hg
Метод основан на малой растворимости в водных средах сульфида Hg
(HgS↓↓). Для образования этого соединения вводят сульфид Na:
Na
2
S + HgCl
2
= HgS + 2NaCl (Пр=10
−50
)
Очистка идет до ПДК.
!!! Oбезвреживаниe сточных вод является обязательным, но
неокончательным решением вопросов охраны окружающей среды.
гидролиз