Перфильева Н.С. Металлургия благородных металлов
Подождите немного. Документ загружается.
81
S =1÷15 м
2
.
V = 500 м
3
.
Продукты сорбционного выщелачивания
Поступает:
Руда:
С
Au
=5÷ 10 г/т;
Ж:Т=1:1 (2:1);
крупность -0,150 мм; -0,074 мм.
Выходит:
1. Обеззолоченная пульпа:
-твердая фаза 0.1÷0.2 (0.3) г/т;
-жидкая фаза 0.01 ÷ 0.02мг/л (г/м
3
);
2. Насыщенная смола:
- 5 ÷ 15 (20) мг
Au
/г
смолы
;
- 60 ÷ 80 (100) мг
примесей
/г
смолы
..
Обеззолоченная пульпа поступает на контрольное грохочение для
улавливания случайно проскочившей смолы, далее на обезвреживание и в
отвал. Насыщенная смола поступает на регенерацию.
Регенерация смолы
Цель данной операции:
1. Bыделить со смолы Au в богатый раствор;
2. Удалить из смолы примеси, восстановив ее сорбционные свойства.
Регенерированная смола:
С
Au
< 0.1÷0.3 мг/г;
∑С
прим.
< 1÷3 мг/г.
Десорбция смолы ведется методом элюирования, т.е. вымыванием
ионов Au и примесей со смолы различными растворами.
Для десорбции Au используют раствор тиомочевины в H
2
SO
4
(или
HCl).
С
Thio
= 60-80 г/л;
С
H2SO4
= 30 г/л;
Thio= CS(NH
2
)
2
.
При этом протекают следующие реакции:
R[Au(CN)
2
] + Thio + H
2
SO
4
= [Au(ThiO)
2
]
2
+
SO
4
+ 2HCN +R
2
SO
4
;
Процесс ускоряется при ↑t, поэтому ведут при t=50÷60°C.
82
Данный метод не избирателен. Кроме Au десорбируются Ag и Cu.
Поэтому Cu должна быть удалена ранее.
Для удаления Cu и Fe используют крепкие цианистые растворы:
раствор: NaCN + NaOH.
50 г/л
R
2
[Cu(CN)
3
] + 2NaCN + NaOH = Na
2
[Cu(CN)
3
] + 2RCN;
R
4
[Fe(CN)
6
] + 4NaCN = Na
4
[Fe(CN)
6
] + 4RCN.
Для десорбции Ni, Zn - смолу обрабатывают раствором H
2
SO
4
.
Для более полного удаления из смолы Zn, SiO
2
, Al
2
O
3
, а также CN,
CNS
-
, SO
3
2-
, SO
4
2-
, S
2
O
3
2-
смолу обрабатывают растворами щелочи. При этом
смола переходит в ROH форму и используется снова в цикле сорбции.
Схема регенерации смолы. Рисунок 45.
Отмывка от ионов, песков ведется на отсадочной машине, все
остальные операции в регенерационных колоннах. Отходящие газы
улавливаются для регенерации NaCN. Первые порции раствора не содержат
золота,т.е. десорбция золота не идет. Лишь по истечении некоторого времени
обработки появляется золото. Процесс десорбции описывается кривой
элюирования. Рисунок 46.
На большинстве фабрик регенерация смолы ведется в регенерационных
колоннах типа КДС (“колонна движущегося слоя”). Для промывки и
десорбции ионов используется один тип колонн, различающийся только
наличием подогревающего устройства к теплоизоляции. Для кислых сред
колонна выполняется изTi.
Для цианистых , щелочных, водных сред - из стали (ст. 3).
Д = 100 ÷ 1000 мм ;
Н = 1 ÷ 6(10)м ;
Н : Д = 10(20):1 ;
ω
раствора
= 0.5 ÷ 1 м/час (3 ÷ 4 м/ч) - линейная скорость движения
раствора.
(
)
[
]
( )
[ ]
↑++=+
↑++=+
HCNSORNiSOSOHCNNiR
HCNSORZnSOSOHCNZnR
42
42
4244242
4244242
83
Рис. 45.
Насыщенная смола
(С
Au
= 5-12 мг/г; при =80 мг/г)
∑
Отмывка от илов (песков)
(на отсадные машины)
Промывочная вода
в оборот
Смола
Десорбция Cu, Fe
(t=50-60 C)
Раствор NaCN,
NaOH
0
Цианистый раствор
(Cu, Fe)(элюат)
В оборот на
цианирование
Смола
Н
2
О
Омывка от
NaCN
Смола
Промывочная
вода
Десорбция Zn, Ni
(t=50-60 C)
Раствор H
2
SO
4
Смола
Сернокислый
раствор(элюат)(Zn,Ni )
Газы (HCN) на
улавливание
раствором NaOH
Сорбция ThiO
Раствор Thio в
H
2
SO
4
Смола
На
нейтрализацию
Сернокислый
раствор
На
нейтрализацию
Раствор Thio в
H
2
SO
4
Десорбция Au
t=50-60 C
Газы (HCN) на
улавливание
раствором NaOH
Золотосодержащий элюат
(С
Au
=0,5-2,0г/л)
Смола
Н
2
О
Отмывка от Thio
Смола
Промывочные
воды
На
нейтрализацию
Обработка NaOH
Регенерированная смола
Щелочной раствор
(Zn, SiO
2
, CN-, CNS-)
Отмывка Н
2
О
Регенерированная смола
На сорбционное
выщелачивание
(C
Au
=0,1-0,3 мг/г)
(С
пр
=2-5 мг/г)
На извлечение
Au
Раствор Thio в
H
2
SO
4
84
Рис.46.
Длительность регенерации смолы около 200 часов, на десорбцию Au
расходуется 70÷80 часов.
Аппаратура для регенерации. Рисунок 47.
Десорбция Au
Сорбция
ThiO на
смоле
С
Au
растввора
V раствора/Vсмолы
85
Рис. 47.
Элюирующий раствор
Газы
Смола Смола
Смола
Змеевик для нагрева
Теплоизоляция
Элюирующий раствор
Сжатый воздух
86
Полунепрерывный режим
Периодически по спец. графику включается аэролифт. Время
пребывания смолы в 1 колонне около 15 ч. На некоторых фабриках
применяются другие типы колонн, типа пульсационных. Рисунок 48.
Схема цепи аппаратов. Рис.48.
Каждая операция ведется в специальной колонне.
Например, для цианистой обработки устанавливается - 3 колонны;
Для отмывки –2;
Для кислотной обработки -3;
Для сорбции Thio –2;
Для десорбции Au – 5 и т.д.
На каждой операции движение смолы и раствора противоточное.
Смола передвигается от первой колонны к последней с помощью
промежуточных аэролифта, а растворы перекачиваются из колонны в
колонну с помощью промежуточных аэролифтов вместо центробежных
насосов.
Например, для десорбции Au схема цепи аппаратов выглядит так.
Рисунок 49.
Раствор
Раствор
Смола
Сжатый воздух
Гидрозатвердитель
Приемный бункер
Смола
87
Рис. 49.
Рис.50. Промежуточный аэролиф.
Смола
Смола
Раствоp
р
Раствор Au
Thi
o , H
2
SO
4
Сжатый
воздух
Раствор
Воздух
Раствор в
регенерационную
колонну
88
Выделение золота из тиомочевинного элюата
Thio (элюат), или товарный регенерат содержит Au в форме:
[Au(Thio)
2
]
2
SO
4
; C
Au
=0.5÷2 г/л.
В такой же форме Ag:
[Ag(Thio)
2
]
2
SO
4
.
В качестве примесей:
[Cu(Thio)
3
]SO
4
;
[Zn(Thio)
4
]SO
4
;
[Fe(Thio)
4
]SO
4
.;
Кроме того, свободную Thio, H
2
SO
4
, H
2
O.
Для выделения Au могут быть использованы разные методы:
1. Цементация Zn, Pb, Al;
Сейчас не находит применение, т.к. низкое качество получаемых
осадков.
2. Гидролитическое осаждение Au. Характеризуется низким
качеством осадка и невысоким извлечением Au.
3. Электролитическое извлечение Au из раствора.
Проба Au 980÷990;
E
Au
= 98% и более.
Электролитическое выделение Au из тиомочевинного элюата
Электрохимическую ячейку для выделения Au можно представить:
А(Pt) [Au(Thio)
2
]
+
, K(Ti,C) [Ag(Thio)
2
]
+
Thio, H
+
, SO
4
2-
,
H
2
O, примеси,
[Cu(Thio)
3
]
2+
и др.
На аноде – окисление наиболее электроотрицательных элементов .
На катоде – наиболее электроположительных.
Рассмотрим электродные потенциалы наших элементов :
ϕ
0
Au/Au(Thio)2
+
= +0,38 (B); ϕ
0
Ag/Ag(Thio)2
+
= +0,023 (B);
ϕ
0
Cu/Cu(Thio)4
3+
= -0,12 (B); ϕ
0
Zn/Zn(Thio)2
2+
= -0,78 (B).
Отсюда видно, что на катоде протекают следующие процессы :
89
[Au(Thio)
2
]
+
+ e → Au + 2Thio;
[Ag(Thio)
2
]
+
+ e → Ag + 2Thio.
2H
+
+ 2e → H
2
– степень развития реакции высока из-за высокой
концентрации H
2
SO
4
.
Поэтому η
к
=10-20%.
На аноде возможно протекание 2-х реакций:
1. 2H
2
O = 4H
+
+ O
2
+ 4e;
2. Окисление Thio:
2CS(NH
2
)
2
– 2e → CS
2
(NH
2
)
2
(NH)
2
+ 2H
+
формамидиндисульфид
S CNNH
2
Цианамид
Этот процесс происходит при повышенной плотности тока и является
вредным, так как:
1. Происходит потери Тhio ;
2. Образуется элементарная сера, загрязняющая катодное Аu;
3. Bозможно обратное растворение золота с катода.
Поэтому на практике принимают все меры для предотвращения на
аноде окисления Thio. Это достигается разделением катодного и анодного
пространства с помощью ионитовой мембраны.
Использование в качестве анолита просто раствора H
2
SO
4
, в качестве
католита – золото содержащий элюат (Au(Thio)
2
+
).
Могут использоваться либо катионитовые, либо анионитовые
мембраны (пластины из ионообменных смол). Рисунок. 51.
90
Рис.51.
Исследованиями установлено, что выделение Au лимитируется величиной
предельного тока, т.е. процесс ограничивается диффузией [Au(Thio)
2
]
+
к
поверхности катода. Рисунок 52.
Рис. 52.
Пути интенсификации :
1. Увеличение интенсивности перемешивания;
2. Повышение температуры ;
3.Увеличение катодной поверхности.
Анионитовая мембрана
Католит
: [Au(Thio)
2
]
2
SO
4
,
H
2
SO
4
, Thio, H
2
O
Анолит: H
2
SO
4
,H
2
O
H
2
SO
4
H
+
SO
4
2
-
ThiO
Au
H
2
H
2
Au
O
2
O
2
H
+
Регенерация H
2
SO
4
Регенерация ThiO
Катионитовая мембрана
Католит
: [Au(Thio)
2
]
2
SO
4
,
H
2
SO
4
, Thio, H
2
O
Анолит:
H
2
SO
4
,H
2
O
H
+
SO
4
2
-
ThiO
Au
H
2
H
2
Au
O
2
O
2
H
+
H
+
H
+
SO
4
2
-
ThiO