автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и исследование технологии извлечения золота, серебра и висмута из промпродуктов обогащения сульфидных молибденовых руд

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО ИЗВЛЕЧЕНИЮ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ВИСМУТА ИЗ СЛОЖНЫХ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Извлечение золота и серебра.

1.1.1. Гидрометаллургические способы

1.1.2. Автоклавные способы

1.1.3. Бактериальное выщелачивание

1.1.4. Хлорирование.

1.1.5. Обжиг.

1.1.6. Другие способы.

1.2. Металлургия висмута.

1.2.1. Способы попутного получения висмута

1.2.2. Бактериальное выщелачивание.

1.2.3. Пирометаллургические способы.

1.2.4. Гидрометаллургические способы.

1.2.5. Комбинированные способы.

3. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ИЗВЛЕЧЕНИЮ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА.

ГЛАВА 3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВИСМУТА ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ СОЛЯНОКИСЛОТ-НЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ

ГЛАВА 4. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЗОЛОТА ИЗ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ.

Актуальность темы

При переработке сульфидных полиметаллических руд, содержащих наряду с традиционными цветными металлами благородные металлы и висмут, последние нередко концентрируются в отдельных промежуточных продуктах сложного состава. Извлечение указанных металлов с помощью традиционных технологий не позволяет выделить их достаточно полно.

В связи с указанным поиск технологий, позволяющих достичь высокой степени извлечения благородных металлов и висмута является актуальным.

В настоящей диссертационной работе исследованию подвергали промпродукт одной из обогатительных фабрик, перерабатывающих молибденовые руды.

Цель работы

Исследование сульфидных многокомпонентных промпродуктов обогащения молибденовых руд, относящихся к так называемым упорным материалам применительно к золоту и серебру, с целью разработки технологии извлечения из них благородных металлов и висмута.

Задачи исследования

Поиск реагентов для селективного извлечения золота, серебра и висмута из исследуемого материала.

Поиск технологий для извлечения висмута, золота и серебра.

Создание математических моделей процессов и оптимизация процессов на их основе.

Методы исследования

Математические методы планирования экспериментов. Обжиг, выщелачивание, фотоколориметрия, пробирный анализ.

Наиболее существенные научные результаты работы

1. На основе экспериментальных и теоретических исследований, проведенных с использованием математических методов планирования эксперимента, разработаны следующие математические модели в виде регрессионных уравнений: степень извлечения висмута из исходного промпродукта как функция концентрации соляной кислоты в растворе для' выщелачивания, температуры и времени; степень извлечения золота выщелачиванием из огарка после обжига обезвисмученного материала как функция времени и концентрации гипохлорита натрия и соляной кислоты в растворе;

2. Оптимальные параметры процессов выщелачивания, обеспечивающие максимальное извлечение висмута и золота в раствор.

3. Установлено, что смесь соляной кислоты с гипохлоритом натрия является более эффективным средством для выщелачивания золота, чем хлорирующий обжиг или хлорирование при взаимодействии газообразного хлора с водой. Это связано с образованием атомарного хлора при взаимодействии гипохлорита с соляной кислотой.

Практическая ценность Разработана технология извлечения висмута, золота и серебра из многокомпонентных сульфидных промпродуктов флотационного обогащения молибденовых руд, относящихся к разряду упорных в отношении золота и серебра.

Положения, выносимые на защиту

1. Технология извлечения золота, серебра и висмута из многокомпонентного сульфидного сырья.

2 Кинетические модели выщелачивания висмута из сульфидного сырья и золота из огарков.

Апробация работы

Положения диссертационной работы прошли апробацию на научно-технических конференциях СКГТУ (г. Владикавказ) в 2000-2002 г.г., а также в статьях, опубликованных в научных изданиях.

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 4 статьях.

Структура и объем работы

Диссертация на 83 стр машинописного текста состоит из введения,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ Выполнено экспериментально-теоретическое исследование и разработана технология извлечения благородных металлов и висмута из промпродуктов флотационного обогащения молибденовых руд. % Выполнен информационно-аналитический обзор состояния вопроса по извлечению золота, серебра и висмута из сульфидного многокомпонентного сырья. 3. Разработана технология извлечения висмута, золота и серебра из многокомпонентных сульфидных промпродуктов флотационного обогащения молибденовых руд, относящихся к разряду упорных в отношении золота и серебра. k. Установлено, что золото и серебро в сульфидах и кварце находится в тонко вкрапленном виде, недоступном для прямого извлечения выщелачиванием.

S- Наиболее эффективным способом для вскрытия благородных металлов оказался обжиг. Вместе с тем установлено, что при обжиге промпродукта происходят существенные потери висмута в газовую фазу (31 %). В связи с этим была предложена технологическая схема с предварительным солянокислотным выщелачиванием висмута, обжигом кека и выщелачиванием золота в растворе соляной кислоты с добавкой гипохлорита натрия, б. Установлено, что серебро распределяется между золотосодержащим раствором и кеком в отношении 30 к 70. Показано, что максимальное извлечение серебра из кека может быть достигнуто путем восстановительной плавки с глетом на веркблей. f. С использованием математических методов планирования эксперимента разработаны математические модели (регрессионные уравнения), связывающие извлечение висмута из исходного промпродукта в раствор с концентрацией соляной кислоты, температурой и временем, а также извлечение золота из кеков в раствор с концентрацией соляной кислоты, гипохлорита и временем.

В.Установлено, что смесь соляной кислоты с гипохлоритом натрия является более эффективным средством для выщелачивания золота, чем хлорирующий обжиг или хлорирование посредством взаимодействия газообразного хлора с водой. Это обстоятельство связано с образованием атомарного хлора при взаимодействии гипохлорита с соляной кислотой.

9 .Найдены оптимальные параметры процессов выщелачивания с максимальным извлечением висмута и золота в раствор. 10. Получены следующие показатели извлечения висмута, золота и серебра из промпродукта:

Извлечение висмута в раствор НС1 - 96,0 %

Извлечение золота в раствор HCl+NaOCl - 97,6 % Извлечение серебра в раствор HCl+NaOCl - 29,5 % Извлечение серебра в веркблей - 70,4 %

Потери: Bi - 4,0 % Au - 0,1 % Ag- 0,1 %

11 .Выход продуктов от массы исходного промпродукта, %:

Кек от выщелачивания Bi - 75,75 % Огарок - 63,16%

Кек от выщелачивания Au - 56,15 %.

12.Удельный расход реагентов, кг/т промпродукта:

НС1 на выщелачивание Bi - 137,3 НС1 на выщелачивание Au - 46,7 Раствор NaOCl - 97,6 л/т.

13. Стоимость извлеченных из 1 т исходного промпродукта Au, Ag и Bi (по ценам на май 2003 г) составила 10144 руб. при стоимости израсходованных НС1 и NaOCl 345 руб. на 1 т промпродукта.

1. Выделение золота из халькопиритного концентрата тиомочевиной. Leaching of gold from a chalcopyrite concentrate by thiourea, Deschenes G. Ghali E //Hydrometallurgy.- 1988.- 20,- № 2,- С 179-202 (англ.).

2. Выщелачивание золота и серебра из золотосодержащих концентратов и серебросодержащего комплексного пиритного сырья тиосульфатом аммония. Zhang, wenge, Ji Yuling, "Юсэ цзиныцу, Nonferrous Metals", 1987.- 39,- № 4.C 71-76

3. Развитие процесса амиачно-тиосульфатного выщелачивания золота и серебра из комплексных сульфидных концентратов /Ji Yuling, Zhang Wenge/Юсэ Цзиныцу.Nonferrous metals 1989 - 41,№ 3 - С. 67-71 - (кит).

4. Тиосульфатное выщелачивание золота из сульфидных отвальных продуктов. Thiosulfate leaching of gold from sulfide waster. Blok-Bolten A., Torma A.E.- W.-Berlin.- «Metall».- 1986,- 40 .-№ 7,- С 687-689.

5. Выщелачивание золота из упорных концентратов: бром против цианида. Reflectory concentrate gold leaching cyanide VS Bromine / Padgar A. // JOM, 1989-41, № 12- c. 37-41

6. Извлечение благородных металлов из упорных руд. Recovery of precious metal values from refractory ores. Пат. 5236492 США МКИ5 C22 В 3/00/Show Douglas R., Buter Larry S. ГМС Gold Co. № 921534; Заявл. 29.07.92 опубл. 17.08.93. НКИ 75/74

7. Способ извлечения золота из упорных руд. Gold recovery process. Kunter Richard S., Tumey John R., Homestake Hining Co. Пат 4578163, США Заявл. 03.12.84, № 677455, Опубл. 25.03.86. МКИ С 25 С 1/20, НКИ 204/110

8. Новый способ переработки упорных золото-серебрянных руд. New process for refractory ores. Mining J.,1985, 304, № 7812, 324-325

9. Способ извлечения золота с использованием автоклавов. Method for the recovery of gold using autoclaving: Пат. 4758718 США, МКИ C22 В 11/04 Bakshani Nandkumar, Yu Peter H., Fruport Muherals G. № 792025, Заявл. 28.10.85. Опубл. 19.04.88; НКИ 75/105

10. Бактериальное выщелачивание повышает извлечение золота из трудно вскрываемых руд. Bacteria leaching enhances recovery from refractory ores. Eng. anol Mining In., 1987,188, № 6, 67.

11. Кучное бактериальное выщелачивание упорных золотосодержащих руд и концентратов /Лодейщиков В.В., Бывальцев В.Я.//Цв. металлургия. 1994,- № 6 с. 10-13.

12. The Metallurgy of Gold. Rose Т.К.- London: Charles Griffin and Company, Limited,1915. 601p.

13. Мостович В.Я. Обработка золотосодержащих руд.- М,- Л.: Госиздат цветной и золотоплатиновой промышленности, 1932,- 132с.

14. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом./Лодейщиков В.В., Стахеев И.С., Василкова М.А. и др. /под ред. Лодейщикова В.В.//.- М.; Металлургия,1973. 288с.

15. Пути снижения расхода хлора в процессе хлорирования упорных золотосодержащих концентратов./ Зырянов М.Н., Хлебникова Г.А.//Известия вузов «Цвета. Металлургия», 1980, №2, 86-68.

16. Укрупненно-лабораторные испытания процесса хлоридовозгонки упорных золотосодержащих огарков во вращающейся трубчатой печи /Зырянов М.Н., Нивин А.П., Бавдик Н.В.//"Колыма", 1980, №1, 17-18.

17. Способ извлечения золота хлорированием. Chlorine extraction of gold.

18. Dunn Wenbell E., Пат. 4353740, США. Заявл. 11.09.88. № 301239, опубл. 12.10.82. МКИ С22 В 11/00, МКИ 75/83.

19. Извлечение золота из упорного золото-мышьякового концентрата / Байтенов Н.А., Садыков Н.Ж., Абылгазин Г. Б., Худайбергенов Г.Е., Алагузов А.Х., // Изв. вузов Цв. металлургия 1992 № 3- 4. - с.97-100.

20. Зырянов М.Н., Хлебникова Г.А. К термодинамике хлорирования металлического золота. Журнал Цветные металлы, 1972, № 6. 22 с.

21. Извлечение золота из упорного сульфоарсенидного концентрата./Масленицкий С.Н.//"Научные труды ленинградского горного института", 1975, вып.7 67-70.

22. Извлечение благородных металлов из упорных бедных руд. Recovery of precious metals from refractory low-grade ores. Kramer Marcy J.; A max Inc. Пат. 4731114, США. Заявл. 28.01.87. № 7581, опубл. 15.03.88. МКИ С22 В11/00 НКИ 75/118 R.

23. Обжиг упорных золотосодержащих концентратов на фабрике New Consort Roasting of refractory Au concentrates at New Consort./ Ferreiro P.M., Knof-Craige Boydell P.W.// Eng. and Mining J.-1989.-1990, № 12. c.26-30.

24. Переработка упорных золотосодержащих пиритов с использованием плавки на саморассыпающийся шлак / Мамибаев С.К., Быстров В.П., Индельбаум Г.В., Михлин Н.А.// Цв. мет.-1993 № 5- с.8-13.

25. Лодейщиков В.В. Извлечение золота из упорных руд и концентратов. -М.: Недра, 1968,- 204с.

26. Извлечение золота из пиритного концентрата цианированием. Свистунов Н.В., Македонова JI.H. "Изв. Вузов. Цв. металлургия" 1982, № 5, 55-57

27. Технология извлечения висмута из упорных мышьяксодержащих руд. //Китикова JI.A, Нестеров В.Г., Удалов Я.К., «Труды института Средазниипроект» 1979, № 23. с. 122-128.

28. Соловьева В.И., Хан О.А. Об электролитическом рафинировании висмутистого свинца в азотнокислом электролите. "Ж.прикл.хим.", 1962, 35, вып.2.

29. Алабышев А.Ф., Гельман Е.М. Электрохимическое разделение свинца и висмута в расплавленном электролите. "Цветные металлы", 1946, №2.

30. Способ отделения висмута от свинца: Пат. 2049158 Россия, МКИ6 с 25 с 1/18/ Смольков А.А., Медков М. А., Захаров Б.Н.; ПО Дальполиметалл. № 5065121/02; Заявл. 14.8.92; Опубл. 27.11.95, Бюл. № 23.

31. Висмут производство, свойства и применение /Ojebuoboh F.K./ YOM. - 1992. -44, №- 4 с.46-49.Анг.

32. Betterton I.O., Lebedeff J. Trans. Metallurg. Soc. AIME, 1936, v. 121, p.205.

33. Смирнов М.П., Кудряшова A.H. Способы обезвесмучивания свинца,1. ЦИИНЦМ, 1958.

34. Рожавский Г.С., Смирнов М.П. Цветные металлы, 1961, №6, с.13-72.

35. Иванов Г.П., Каганович С.Я. Производство и применение висмута в капиталистических странах. М., ЦИИИдветмет, 1963.

36. Кефилян Р.П. Изучение поведения висмута и молибдена при металлургической переработке медных концентратов. Труды НИГМИ, вып. 5. Ереван, 1965.

37. Смирнов В.И., Удалов Л.К. и др. Возгонка висмута при переработке медно-висмутовых концентратов в конвертере. «Бюлл. ЦИИНцветмет», 1967, № 2.

38. Способ извлечения висмута из руд. Соложенкин П.М., Яхонтова Л.К., Любавина Л.Л., Шоропова С.А., Исаев З.Я.; Ин-т химии им. В.И. Никитина. А.с. 1036781, СССР. Заявл. 07.04.82, №3420089/2202, опубл. в Б. И., 1983, №31. МКИ С 22 В 30/06

39. Бактериальное извлечение висмута из коллективных сульфидных концентратов /Иллювиева Г.В., Кесякова З.И.//Изв.вузов Цв. металлургия,-1989 №4 с.10-14.

40. Gmelins Hand, der anorganichen Chemie. Auf. №198. Berlin, 1927.

41. Окислительный обжиг сульфидного висмутсодержащего сырья в кипящем слое /Спевак А.Н., Коршунов Б.Г.; Моск. ин-т стали исплавов. -М., 1990. 12 с. - Библиогр.: 3 назв. - Рус.-ДЕП. в ЦНИИ цветмет экономики и информации 12.07.90, № 1931-цм90.

42. Особенности обжига бедного сульфидного висмутсодержащего сырья в кипящем слое / Спевак А.Н., Зак М.С., Коршунов Б.Г. //Цв. мет. 1989,- №-6.-с.51-54.-Рус.

43. Полывянный И.Р., Ананьев Н.И., Демченко Р.С. Извлечение висмута и редкоземельных металлов из промпродуктов и бедных висмутовых концентратов. «Металлургическая и химическая промышленность Казахстана», 1962, №3

44. Полывянный И.Р., Соколовский В.В. и др. Комплексная переработка бедных висмутистых и вольфрам-молибденсодержащих концентратов. Труды Ин-та металлургии и обогащения АНКазССР, 21, 1967.

45. Переработка сульфидных висмутсодержащих промпродуктов в вихревых камерах с противоположно закрученными потоками. Ипполитов Е.Г., Латкин А.С., Зубец В.Н., Давидович Р.Л., Юдаков А.А., Ким С.В. «Комплекс, использ. минерал, сырья», 1982, № 11, 18-21

46. Соколовский В.В., Полывянный И.Р. Исследование электроплавки висмутистых концентратов и промпродуктов. В сб.: «Производительные силы Южного Казахстана». Алма-Ата, «Наука» КазССР, 1966

47. Комплексная переработка висмут-молибденовых концентратов. Полыванный И.Р., Алагузов А.Х., Лата В.А. «Комплекс, использ. минерал, сырья», 1983, №8, 58-61

48. Плаксин И.А., Юхтанов Д.М., Гидрометаллургия. М., Металлургиздат, 1949.

49. Металлургия цветных металлов Центральной и Восточной Германии. М., Металлургиздат, 1947.

50. Сажин Н.П., Дулькина P.JI. Получение висмута из отходов от обогащения вольфрамовых руд. «Цветные металлы», 1941, №1.

51. Паулинг Г. Переработка сырой штейзы Шнееберского смешанного концентрата. Фрайберг, 1938.

52. Herbst F., Dommermuth K.L. "Ezbergbau und Metallhuttenwesen", 1959,XI, 12, s.591-598.

53. Чазова JI.А., Глазков E.H. Гидрометаллургическая переработка сульфидных медно-висмутовых концентратов. «Бюлл. ЦИНТИЦМ», 1965, №12

54. Глазков Е.Н., Овинцева С.А. и др. Переработка железо-висмутовых руд. «Бюлл. ЦИИНцветмет», 1966, №20.

55. Глазков Е.Н., Савичев Е.Н., Чазова Л.А., Гидрометаллургическая переработка медно-висмутовых концентратов. «Бюлл. ЦИИНцветмет», 1969, №20.

56. Чазова Л.А., Глазков Е.Н. Гидрометаллургическая переработка медно-висмутовых концентратов. «Бюлл. ЦИИНцветмет», 1965, №12.

57. Основы металлургии .Т. 5. М., «Металлургия», 1968.

58. Способ извлечения висмута. Рубцов Ю.И., Воросова И.А., Мельникова Ж.В.; Читин. политехи, ин-т. А. с. 996496, СССР. Заявл. 08.07.81, № 3317879/22-02, опубл. в Б.И., 1983, № 6. МКИ С 22 В 30/06.

59. Возможные пути совершенствования переработки висмутовыхматериалов /Батырбекова С.А., Полывянный И.Р., Чимбулатов Н.Г., Журавлева Г.М. // Комплекс, использ. минераль. сырья. 1988. - № 9. 6С. 85-87.-Рус.

60. Батырбекова С.А. Выщелачивание висмутсодержащих концентратов. Материалы Научной конференции молодых ученых АН КазССР. Алма-Ата, «Наука» КазССР, 1968.

61. Батырбекова С.А. Полыванный И.Р. и др. Гидрометаллургическая переработка бедных висмутовых концентратов. «Вестн.АНКазССР», 1971, №1.

62. Способ переработки висмутсодержащих концентратов: Пат. 2062803 Россия, МКИ С 22 В 11/00, 3/10 / Хмельницкая О.Д., Панченко А.Ф., Чернов В.К., Григорьева Т.Н.; АО «Иргиредмет», № 93053283; Заявл. 29.11.93; Опубл. 27.06.96, Бюл. № 18

63. Влияние форм нахождения висмута в исходном сырье на его извлечение в раствор. Батырбекова С.А., Ивакина Л.П., Полывянный И.Р., Чимбулатов Н.Г., Журавлева Г.М. «Комплекс, использ. минераль. сырья», 1983, № 9, 20-21.

64. Способ извлечения висмута из труднообогатимых руд, содержащих железо. Антипина А.А., Козловская З.А.; Ин-т геолог, наук им. К.И. Сатпаева А.с. 1386670, СССР. Заявл. 26.06.86, № 4131589/31-02, опубл. в Б.И., 1988, № 13. МКИ С 22 В 30/06.

65. Зырянов М.Н. Гидрометаллургическая переработка сульфидных промпродуктов. «Бюлл. ЦИИНцветмет», 1964, №9.

66. Гулевитская И.А. Гидрометаллургический способ комплексного извлечения висмута, вольфрама и молибдена из промпродуктов. «Бюлл. ЦИИНцветмет», 1967, №17.

67. М.Н.Зырянов, С.Б.Леонов. Хлоридная металлургия золота. М.: «СП

68. ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ», 1997. 288 с.

69. Металлургия висмута / И.Р.Полывянный, А.Д.Абланов, С.А.Батырбекова. Алма-Ата: Наука, 1973. - 186 с.

70. Металлургия благородных металлов. Учебник для вузов / Масленицкий И.Н., Чугаев JI.B., Борбат В.Ф. и др.-2-е изд. перераб. и доп. // Под ред. Л.В.Чугаева.- М.: Металлургия, 1987,- 432 с.

71. Лоскутов Ф.М., Цейдлер А.А. Расчеты по металлургии тяжелых цветных металлов,- 2-е изд., пересмотр, и доп.- М.: Металлургиздат, 1963,- 592 с.

72. Мостович В.Я. Пробирное искусство. Методы сухого пути.-3-е изд. допол.-М.:-Л.:-Свердловск, ГНТИ по черной и цветной металлургии, 1934.-146 с

73. Свистунов И.Ю. Извлечение благородных металлов и висмута из полиметаллических флотационных промпродуктов. Сборник научных трудов аспирантов. Владикавказ: Изд-во Терек СКГТУ. 2000. С. 69.

74. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. 304. с.

75. Свистунов И.Ю., Алкацев М.И. Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2002. №1. С.20-24.

76. Свистунов И.Ю., Алкацев М.И. Извлечение золота из сульфидных концентратов с использованием гипохлорита натрия // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2002. № 3. С.53-57.

77. М.Н.Зырянов, С.Б.Леонов. Хлоридная металлургия золота. М.: СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 1997.288 с.

78. РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКАq £ 8 ~ оъ о