автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Разработка технологии извлечения благородных металлов из пиритных концентратов с плавкой на саморассыпающийся шлак

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

московский

ордена октябрьской революции и ордена трудового красного знамени институт стали и сплавов

На правах рукописи Для служебного пользования

Экз, № 000021«

манабаева Сауле Кабдешевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПИРИТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ С ПЛАВКОЙ НА САМОРАССЫПАЮЩИЙСЯ ШЛАК

Специальность 05.16.03. — «Металлургия цветных и редких мегаллор»

№ 1103/010 дсп

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена на кафедре металлургии тяжелых цветных металлов Московского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени института стали и сплавов.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В. П. БЫСТРОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А. М. ОРЛОВ кандидат технических наук А. М. ПТИЦЫН

Ведущее предприятие: Производственное объединение «Каззолото»

Защита состоится «•/2 » М,(ЦШ1(1, 1993 года на заседании специализированного совета К-053.08.04. Московского института стали и сплавов по адресу: Крымский вал, дом 3.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 117049, Москва, Ленинский проспект, дом 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

■ Справки по телефону: 237-22-24.

Автореферат разослан « 5 » <р£$рСи(Л 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук,

профессор Л. С. СТРИЖКО

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Современная тенденция развития металлургии благородннх металлов характеризуется вовлечением в эксплуатации упорного сульфидного золотосодержащего сырья, в частности, пиритного. Практическое значение сырья этого типа недооценивалось ранее из-за сложности технологии извлечения благородннх мзталлов. Основной причиной трудностей переработки пиритных концентратов является тонкая, часто субмикроскопическая вкрапленность золота и серебра в рудных минералах. Предварительным измельчением достичь высокой степени вскрытия благородных металлов не удается, поэтому их извлечение при традиционном цианировании низкое.

Возможным способом переработки пиритных концентратов является цианирование после предварительного окислительного обжига; часто используется плавка совместно с медными или свинцовыми концентратами. Основными недостатками обоих способов является многостадйность и ограниченная производительность.

Актуальность работы заключается в разработке безотходной, экономичной технологии переработки упорных золотосодержащих пиритов.

Постановка задачи исследования,. Основываясь на опыте предшествующих исследований технологии переработки сульфидного золотосодержащего сыр>я на основе железа-в настоящей работе исходили из необходимости решения следующих задач: I.Получение высоких показателей изнечения благородных металлов; 2.Повышение комплексности использования полезных компонентов минерального сырья; 3.Исключение а технологической схемы многостадийного' гидрометаллургичеоко» передела; 4.Получение богатых золотосо-

держащих продуктов.

Для .эффективного решения задачи извлечения благородных металлов из сульфидного золотосодержащего сырья /пиригных концентратов, штейнов сократительной автогенной плавки пиритннх концентратов/ в настоящей работе предлагается новая технология, включающая предварительный окислительный обжиг, плавку на шлак, обладающий свойством саморассыпания и поел едущее выделение свободного укрупненного золота из рассыпавшихся пшеков известными методами - обогащением ( жвдкофазным коллек?ированием, например, свинцом)/рис.1/.

Окислительный обжиг - один из наиболее распространенных .методов вскрытия благородных металлов из сульфщрых минералов. При концентрациях серн в сырье более 35/£ окислительный обжиг на воздухе вдет автогенно, а образующийся при эхом диоксид серы обычно используют для производства серной кзелоты или элементарной серы.

Предложение плавки на саморассыиающийсл шлак связано с тем, что извлечение сульфидных или металлических включений из обычных силикатных шлаков ыетодаш обогащения - технически сложная задача. Твердость калеэо-евликатных ишаков в 2-3 раза выше твердости природных руд, а включение металлических взвесей или ликвационных образований сульфидов и металла, являющихся объектами обогащения, плохо вскрьгва>тся при дроблении и измельчении. Эти факторы ограничивавт ¡ереработку таких шлаков на обогатительных фабриках.

Плавка на кальциевые шлаки, обладающи« свойством саморассыпания при охлаждении вследствиипрершеения двух-кальциевого силиката /2СаО-ВШ3/, сопровождайте« увеличением

Рис.1 Технологическая схема переработки пиритного золотосодержащего сырья

объема, исключает энерго- и трудоемкие операции дробления и измельчения. Процесс извлечения благородных металлов из таких шлаков упрощается.

Целью настоящей работы является разработка основ технологии извлечения благородных металлов из пиритного-золотосодержащего сырья / концентратов, штейнов/, основным звеном которой будет плавка на саморассыпающийся шак.

В соответствии с предлагаемой технологической схемой в работе изучались:

- Механизм окисления природных пиритов. Поведение благородных металлов в процессе предварительного окислительного обжига.

,- Определение'особенностей самопроизвольного рассыпания шлаков,

раскрытие факторов, влияющих на полноту реализации полиморфного превращения двухкальциевого силиката из ^ в "Г- фазу.

Изучение структуры шлаков системы Ре-Са- 51-0.

- Исследование структуры серусодержащшс рассыпавшихся синтетических шлаков и шлаков, полученных плавкой огарков диригных концентратов с флюсами; установление поведения благородных металлов в процессе расплавления шихт и последующей кристаллизации шлаков.

- Обработка шлаков методами обогащения, коллектирование благородных металлов свинцом о целью демонстрации возможности извлечения благородных металлов из шаков, рассылавшихся в порошок.

Методы исследования. В лабораторных условиях проведен ряд экспериментов по изучению процессов окисления пиритных концентратов, плавки и формирования ишаков с определенными свойст-

ваш.

Изучение свойств, составов материалов /концентратов, огарков, шлаков, продуктов обогащения/ проводили с использованием комплекса современных методов анализа /рентгенофазового, атомно-сорбционного, микроскопического, ядерной гамма-резонансной спектроскопии, дериватографии/. Применение нескольких независимых методов исследований дало возмошюсть обоснованно судить о взаимосвязи состава и свойств продуктов различных процессов, образующихся в ходе экспериментов.

Гранулометрический состав рассыпавшихся шлаков определялся ситовым анализом.

Научная новизна диссертационной работы состоит в раскрытии механизма окисления природных пиритов и определения поведения благородных металлов в процессе предварительного окислительного обжига; установлении зависимости дисперсности рас- • сыпавшихся ииакоа от состава шихт, от минеральных кошонентов матрицы шлака, от условий ведения плавки и охлаждения шлаков; выявлении минералогической структуры рассыпавшихся синтетических илакоэ а шаиов плавки огарков пиритного сырья; определении поведения включений благвродниз металлов в процессе плавки шхт н кристаллизации шлаков-.

Практическая ценность работы состоит в том, чтЬ на основании проведенных исследований, показана возможность переработки золотосодержащих шгрнтов по технологии, основанной на использовании плавка на шлак, обладавший свойством саморассыпания в тонкий порошок.

Предлагаемая технологическая схема обеспечивает кошхлек-

сность использования полезных компонентов минерального сырья /производство серной кислоты или элементарной серы, сырья для получения стройматериалов, например, цемента/; исключает энерго- и трудоемкие операции дробления и измельчения шлака для извлечения ценных компонентов и многостадийный гвдрометаллурги-ческий передел. Предварительные результаты по обогащению рассыпавшихся шлаков показывают возможность извлечения благородных металлов из них в богатые золотосодержащие продукты.

Установлены основные технологические параметры ведения процессов и оптимальный состав шихт.

Работа включена в комплексную научно-техническую программу по разработке и внедрению эффективных способов извлечения благородных металлов из золотосодержащего сырья предприятий Республики Казахстан на 1992-95гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы две статьи, две статьи депонированы, получено положительное решение на заявку на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 155 наименований и приложений. Она изложена на 179 страницах машинописного текста, включая 42 рисунка и 16 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ .ДИССЕРТАЦИИ Характеристика исходных материалов В рассматриваемых ипритных концентратах при микроскопическом анализе с увеличением до *2000 свободного золота, золота вкрапленного в минералы-носители обнаружить не удалось. Термообработка исходных концентратов при 600 - 650°С в течение

трех часов без разложения сульфидов позволила выявить наличие металлических частиц в виде тонкой вкрапленности в минералах-носителях. Помимо тонкой вкрапленности золота и серебра, возможно образование ими твердых растворов в рудных минералах, а также нахождение их в свободном состоянии.

Основным золотосодержащим минералом одного из концентратов является наблюдаемый в полированных шлифах пирит, а второго - пирит, кварц, возможно, халькопирит и борнит, следовательно, первый концентрат можно охарактеризовать как сульфидный - пиритный, а второй-пиритно-кварцевый.

Установлено, что повышение степени десульфуризации и температуры обжига увеличивают степень вскрытия благородных металлов из огарков в раствор выщелачивания. Например, извлечение золота из неизмельченного и измельченного до крупности -0,074мм огарка пиритного концентрата /время выщелачивания 36 часов/ составило 76 и 79^ соответственно. Основной причиной недоизвлечения благородных металлов является депрессия их оксидами железа.

МЕХАНИЗМ ОКИСЛЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ПИРИТОВ

При анализе шлифов огарков выявлен послойный механизм окисления зерен пирита.

В продуктах обжига при 450-750°С неокислившихся частиц пирита не наблюдали. Огарок представлял робой частицы пирротина, покрытые слоями оксвдов - магнетита и гематита.

Пирит в первую очередь окисляется до пирротина. Поверхностный слой зерна пирротина отдает свою серу в газовую фазу, . а присутствие кислорода определяет окисление серы я поверхнорт-

них атомов железа до образования сплошной пленки оксида железа -магнетита. Дальнейшее протекание реакции окисления возможно только при наличие диффузии участников реакции окисления через слой магнетита. Рост окисного слоя происходит через пленку магнетита. Железо диффундирует через пленку оксида к кислороду газовой фазы. Если частица сульфида мала и внутри обогащена благородными металлами, то в этом случае дальнейшее окисление замедляется и происходит калсулирование включений благородных металлов плотной пленкой оксида. При наличии под первичной пленкой большого сульфидного ядра с возрастанием дефицита келеза, вследствие ухода его в оксиднув пленку, в слое сульфида происходит замедление роста оксидной пленки. С достижением определенной толщины пленки оксида и повышением под ним концентрации серы и, следовательно, давления пара серы и оксида серы, пленка разрывается. Одновременно с этим над слоем магнетита и в пирротине, обогащенном серой, образуется рыхлый гематит.

Мессбаузровский анализ свидетельствует о том, что в продуктах обкига присутствует главным образом гематит, в небольших количествах сохраняется пирротин нестехиометрического сос-, тава /с избытком серы/ и магнетит. Как отмечалось выше цианирование не позволяет полно выделить благородные металлы из таких огарков.

Дяя существенного укрупнения выделившихся в процессе окислительного обката отдельных металлических в сульфидных включений ив sepe» огарков предлагается проводить шгавку. Для облегчения последующего вскрытия этих включений в шлака разработана технология плавки са саморассыпающийся так.

- II -

ОСОБЕННОСТИ САМОРАССЫПАНИЯ ШЛАКОВ СИСТЕШ Ре-Са-51-0

Эффект самопроизвольного рассыпания кальциевых шлаков обусловлен полиморфизмом двухкальциевого силиката.

Число полиморфных модификаций и температуры полиморфных превращений двухкальциевого силиката в алаке по литературным источникам различаются, а в первую очередь это относится к температуре наиболее важного для саморассыпания перехода из высокотемпературной рг фазы в низкотемпературную объемную ~£-фазу.

Анализ дериватограмм плавок огарка и охлаждения шлаков показал, что изучаемый переход в шлаке не имеет постоянной температуры, что характерно для превращений типа монотроп-ных. При температуре 650± 20°С начинают выделяться первые кристаллы 2СаО-5102 . процесс завершается при температурах порядка 500-300°С в зависимости от объемного содержания у*- фазы двухкальциевого силиката.

Было изучено влияние различных факторов на размеры частиц рассыпавшихся илаков. Это ключевой вопрос в создании новой технологии, поскольку именно крупность зерен и дисперсия их размеров показывает возможность вскрытия включений и будут определять полноту извлечения благородных металлов из рассыпавшихся шлаков в ходе юс обогащения.

а/Влияние крупности зерен двухкальциевого силиката,

его объемного содержания на рассыпаемость шлака Можно представить элемент объема шлака как ячейку, состоящую нз двух слоев: один из которых двухкалыдаевый сшшшт, а второй вмещающая масса /связка/» Слой двухкальциевого сила^ ката в процессе полиморфного превращения стремится увеличить

о

- 12 -

свои линейные размеры. Этому мешает слой вмещающей кассы, поскольку между слоями предполагается адгезионный контакт. В результате полиморфного превращения в слое I, в слое 2 возникают растягивающие напряжения бр. Сплошность второго слоя будет нарушена трещинами если его относительная деформация превысит предельную растяжимость. Под последней понимается отношение предела прочности шлака на растяжение к модулю продольной упругости (бвр/Е).

Расстояние между трещинами Ь зависит от радиуса включения н его объемного содержания:

где ^-модуль сдвига вмещающей массы, кг/ым^; г0 - радиус зерна двухкальциевого силиката; Т - доля объема, занимаемого двухкальциевым силикатом в шлаковой системе; ьС - относительная деформация линейного размера зерна двухкальциевого силиката.

Растрескивание матрица илака произойдет, если отношение бвр/Е будет менбше, чемд£, Таким образом, следует ожидать, что явление саморассыпания, должно быть связано как с составом шлака, так и с характером кристаллизации.

б/Влияние отношения окиси кальция к двуокиси

кремния на полноту рассыпания шлаков Результаты ситового анализа рассыпавшихся шлаков в зависимости от основности ( СаО /¿¿02) представлены в таюлице I. Наиболее тонкое дробление илака, как видно из таблицы I, получено при содержании 510г10? и СоО 25-30?, а также при 510г

Таблица I

Гранулометрический состав рассыпавшихся шлаков при различных соотношениях СаО к 51С^/Тплавки 1300°с,яГохл. 5°С/мин/

& оп

Содержат^ Соот-! Результаты ситового анализа, % !ноше-!

! ! > » СаО !ние ! ! СаО к! ! 5£02 ! ! ! +1мы К-1+ ! ! 0,4) ! ! мм ! ! I (-0,4+! 0,125)! мм ! (-0,125+ 0,074) мм ! (-0,074+ ! 0) мм 1 |

I 10 15 1.5 шак не рассыпается

2 10 20 2,0 28,2 II. з 34,4 9,7 16,4

3 10 25 2,5 0,0 1,0 12,0 29,0 58,0

4 10 30 3,0 0,5 5,0 33,5 29,0 32,0

5 10 35 3,5 5,5 10,0 32,0 22,0 31,0

б 10 40 4,0 14,5 9,5 21,5 16,0 38,5

7 10 45 4,5 шлак не рассыпается

в 15 15 1,0 пиак не рассыпается

9 15 20 1.3 30,6 13,4 29,1 15,7

10 15 25 1,7 10,5 10,5 45,9 15,6 17,4

ii 15 30 2,0 8,3 13,1 33,6 12,3 32,7

12 15 35 2,3 3,0 2,0 20,0 ,21,0 54,0

13 15 40 2,7 13,1 15,8 43,0 12,5 . 15,6 ;

14 15 45 3,0 пиак не рассыпается

15 20 20 1.0 шлак не рассыпается

16 20 40 2,0 5,7 3,5 9,8 8,5 72,5

17 20- 45 2,3 2,1 2,7 10,0 9,4 75,8

18 20 50 2,5 шлак не рассыпается

- 14 -

15 и 20$, а СаО 35 и 45$ соответственно.

Основываясь на результатах измерения гранулометрического состава шлаков можно рекомендовать оптимальный состав шихты для плавки сырья различного состава.

При изучении влияния состава шлака на проявление саморассыпания было установлено, что увеличение содержания <й$азы двухкальциевого силиката сверх критического количества приводит к появлению вокруг его зерен в матрице шлака ореола трещин количество которых, как и следует из теоретического рассмотрения, тем больше, чем больше диаметр зерен двухкальциевого силиката.

в/Влияние скорости охлаждения на свойства шгаков системы Ре-Со-31-О

Поскольку характер кристаллизации шлаков и образование зародышей твердой фазы связано о переохлаждением расплава, изучали влияние скорости охлаждения на рассыпаемость ишаков с помсь щъю установки "БЕТАРАМ". Было установлено, что при достаточно высокой скорости охлаждения /более 8°С/мин/ явления саморассыпания не наблюдается вследствие стабилизации высокотемпературной фазы 2 Са0-&Ог . Это связано с тем, что пространственное перераспределение плотноупакованных ионов кислорода вследствие изменения поляризации ионов при полиморфном превращении происходит медленнее, чем снижение температуры и имеет место как бы закалка высокотемпературной фазы в результате уменьшения подвижности атомов при температуре ниже 300°С. Таким образом, для обеспечения полноты реализации_р~Тпревращения, кристаллизацию опаков необходимо вести со скоростью не более 8°С/мян. Дальнейшее уменьшение скорости охлаждения не оказыва-

от существенного влияния на изменение гранулометрического состава и степень вскрытия включений благородных металлов. г/Зависимость гранулометрического состава

илаков от температуры Для практического осуществления плавки на рассыпающиеся шлаки первостепенное значение имеет определение температурного режима.

Изучение влияния температуры плавки шихты при прочих равных условиях проведения экспериментов /соотношении £я0 к ЗЮг > скорости охлаждения/ на гранулометрический состав шлаков показало, что при температуре ниже 1300°С гомогенизация шлака недостаточна а вскрытие включений ухудшается.

Установлено, что плавку питы с целью получения наиболее тонкозернистых материалов надо вести при температурах 1300-1350°С.

д/Структура шлака системы Ре -Сй _ О Мессбауэровские исследования структуры шлаков проводились на спектрометре "Хеллииг", работающем в режиме переменной скорости, с использованием многоканального анализатора ЫТА -

■57

512М. Источником У- излучения служил Со в матрице хрокэ с вероятностью эффекта ^-0.70. Аппаратурная ширина линий, измеренная на нитропруссиде натрия, составляла 0,24 т/с. Измерения проводили на порошковых пробах при комнатной температуре.

Разложение спектров на составляющие проводили на ЭВМ. Калибровку шкалы скоростей производили по оС- железу.

ЯГР - спектры рассыпавшихся ¡маков представляют собой

суперпозицию двух квадрупольных дублетов и секстиплета, характерного для иагнятоупорядоченного состояния вещества. Один из дублетов спектров,если учесть пики и интенсивности при больших скоростях движения источника, соответствуют в большей мере ферритам кальция переменного состава Са*Ре^0|, . .Характер спект^ ров /одного из дублетов и секстиплета/ говорит о наличие в составе шлаков еще 'и двухкальциевого феррита 2СаО-Рег0,. Параметры второго дублета соответствуют•твердому раствору системы Ре25*Д' Са25£0^ или оливиноподобному силикату (Ре^Са,)^'^ При практически максимальном содержании оксида кальция /например, при 40$ СаО и 5£0г /, обеспечивающем рассыпания шлаков при охлаждении , спектра соответствуют еще и монокальциевому ферриту СаО• Рег0, I то подтверждается и результатами рентгенофазового анализа.

Процесс образования У-фазн из р-фпы 2Са.(Ь5Шг хорошо прослеживается при анализе структуры отдельной частицы о помощью микроскопа "Неофот-2": при полиморфном превращении фазы в у-фазу 2Сай-В10г с изменением удельного объема вдет не только процесс растрескивания матрицы шлака, но в двойникование.

Структура шлаков нерассыпавшихся вследствие избытка оксида кальция или быстрого охлаждения представлена в основном ларнитом //з- 2 СаО'5Юг/, в малых количествах присутствуют шен-нонит / У- 2 СаО- к ферриты кальция. При малых содержаниях оксида кальция попадаем в область преимущественной кристаллизации оливинов и вюстита.

Зависимость рассшаеиости шахов от основности, как > видно на рисунка 2, носат экстремальный характер в чей больше содержание в шлаке, тем меньше требуется добавлять СаО

Рис.2 Зависимость полноты рассыпания шлака от соотношения CaO/SíOt

о- Si02 •— SiOj х~ Si.C2

ш

15%-, 20%,

для обеспечения полноты реализациипревращения. Причина наличия экстремального характера рассыпаемости шлаков связана с перероздением одивиновой связки в двухкальциевый силикат и ослаблением ее из-за возникновения внутренних напряжений при_£' V превращении. Кроме того, с возрастанием основности шлаков предел прочности оливинов на раздавливание резко уменьшается. Возрастание осно&ности шлаков приводит в первую очередь к образованию ферритов кальция. Получение устойчивой фазы ферритов кальция сопрововдается изменением состава связки от преимущественно оливиновой к феррит кальциевой более прочной и способной при определенном соотношении стабилизировать^-фазу 2Са0-510г .

Сдвиг максимума разукрупнения шлаков в сторону повышен-• ной основности /2,3-2,5/ от основности близкой к 1,87 - отношению СаО к 5£0г в молекуле 2 СаО- 510г - вероятно, можно объяснить различной степенью участия железосодер; гщих составляющих в формировании шлака.

По результатам исследований структуры и особенностей саморассыпания шлаков системы РеД-Са0-5£0г показаны границы установленной в настоящей работе области саморассыпания шлаков /рис.3/.

Следует особо указать на то, что область саморассыпания не полностью совпадает о областью первичной кристаллизации двухкальциевого силиката, но и выходят из нее в область кристаллизации эвтектики. Это сввдетельотвуег о том, что не только первичные, но в вторичные в составе автектак кристаллы 2СаО-5Юг могут оказывать разрушающее воздействие на шлак при фазовом >• превращении.

- 19 -

Рис.3 Область саморассьгаания шлаков, отмеченная на системе Рв^-СаО'ЗЮг

ЮС СаО

е- полностью рассыпав3игайся пшак; о- частично рассыпавшийся ииак;

*- нерассылавшлйся влак.

ОСОБЕННОСТИ И СТРУКТУРА С ЕРУ СОДЕРЖАЩИХ РАССЫПАВШИХСЯ ИШАКОВ

При переработке пиритных концентратов /штейнов/ по предлагаемой технологии трудно достигнуть 100% десульфуриэациз п поэтому важное практическое значение имеет изучение влияния остаточной серн в илаке на саморассыпшпге.

Обнаружено положительное влияние сульфидной серы, которое заключается в том, что структураг гранулометрический состав рассыпавшихся шлаков, полученных плавкой шихты с содеряа-пжегл серы 1,7-3,02 не претерпевает существенных изменений с возрастанием скорости их охлаждения /табл.2/. Это существенно упрощает организацию выпуска илака после плавка н осуществление саморассыпания.

Установлено, что при содержании серы 1,7-3,0£ максимальная 'полнота рассыпания достигается при тех ге соотношениях СаО

к 510л, отмеченных для шлаков системы Ге~Са-3£-0 /табл.1/.

Таблица 2

Гранулометрический состав рассыпавшихся серусодержащкх шаков при различных скоростях охлаждения /Тплавки 1300°С/

т 0П(Наимено-!Содержа-!Условия! Результаты ситового анализа,£

¡вание !ние сульг» охлаждЫ__

! '.фидной ! ния !-

! !серы в ! !+1мм!(-1+ Г(-0.4+!ЮЛ2&»Н),074+

! !шихте! ! !0,4ШД$5) !0,074)! 0 ) мм

! ! ! ! ! мм ! мм ! мм !

I Синтетиче- 2,2 с пзчью

ский шах . 4-5°С/мин 0,1 6,7 45,0 11,8 36,3

2 -"- на воз-

духе 2,7 9,0 34,7 14,3 39,3

3 и ^ закалка 1.9 9,0 37,3 15,6 36,2

4 Шпак плавки огарка пиригного

концентрата 2,01 с печью 0,2 2,3 40,4 17,6 39,6

5 и на воз-

духе 2,5 6,3 34,9 16,3 40,0

6 и закалка 2,7 6,0 38,2 17,9 35,2

При содержании серы в шихте менее 1,7$ шлаки резко теря-

ют способность к саморассыпанию при быстром охлавдении. Стабилизация высокотемпературнойфазы 2СаО-5Ю2 , вероятно, обусловлена повышением прочности связки из-за совместной кристаллизации с ферритами кальция оксидов железа /в первую очередь вю-отита/ с образованием соединений типа Ре^^Са, Ре(.,0- Рег0,3.

При содержании серы более 3,0% количество образующихся ферритов кальция, положительно влияющих на растрескивание шла, ка,уманьилдтса г соответственно увеличивается содержание вюСти-

та, следовательно, прочность шаков возрастает.

Математическая обработка ЯГР - спектров серусодержащих рассыпавшихся шлаков, показала, что они представляют собой наложение квадрупольных дублетов и зеемановских "шестерок". Параметры секстиплетов соответствуют параметрам магнетита и пирротина, а основного дублета-кальцийсодержащим оливинам и ферритам кальция в большей мере переменного состава.

Характер спектров практически не меняется в зависимости от основности плака. Не обнаружено также изменение структуры пшака в различных по крупности фракциях после рассыпания. Интегральная ассиметрия квадрупольного дублета, проявляющаяся в большей мере в спектре самой мелкой фракции шлака /-0,074 мм/, может быть обусловлена как поликристалличностью образца, так и изменением характера заселенности различных кристаллографических позиций в подрешетке железа, в структуре оливина.

На рентгенограмме серусодержащего рассыпавшегося шлака помимо линий пирротина п магнетита, появляются и линии вюати-та, а также шеннонита и остаточного ларнита.

Особенностью серусодержащих рассыпавшихся шлаков, как и пшаков системы Ге-Са-Л-О , является наличие в двухкальциевом силикате мелкодисперсных выделений ферритов кальция и вюстита, что, возможно, способствует снижению их прочностных свойств. Таким образом, в самопроизвольно рассыпавшихся шлаках, четкой раздельной кристаллизации оксидной и силикатной составляющих не наблюдается. Оксиды меди, свинца и других металлов, скорее всего, также входят в структуру двухкалыщевого силиката в ваде. примесных вкраплений.

- 22 -

Помимо перечисленных фаз рассыпавшиеся шлаки плавки огарков пиритных концентратов содержат силикоферрит кальция /фазу 1/ типа андрадита 3 Са0-не20у35Ш2-

ПОВЕДЕНИЕ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ПРОЦЕССЕ ОБЖИГА, ШАВКИ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ШЛАКОВ

При изучении поведения благородных металлов а процессе окислительного обжига пиритных концентратов в отроком интервале температур /от 450°С до температур плавления благородных ' металлов/ отмечено, что частицы золота и серебра вскрываются из минералов-носителей.

При нагреве и расплавлении шихты процессы коагуляции и коалесценции металлических частиц протекают с более высокой скоростью, чем при обжиге.

Укрупнение металлических частиц при термообработке происходит за счет их отрешения к стабильному термодинамически устойчивому состоянию. Движущей силой укрупнения является межфазная энергия.

Установлено, что при обжиге вскрываются благородные металлы ассоциированные не только с сульфидами, но и внедренные

в кристаллы кварца.

В продуктах обжига частицы благородных металлов являются химически стойкими, инертными по отношению к другим компонента^.

При плавке включения благородных металлов укрупняются. Форш благородных металлов становится каплеобразной /сферической/. В процессе последующей кристаллизации шлаков, в результате протекания твердофазных превращений форма частиц благородных металлов существенно изменяется, становится неправильной.

Благородные металлы в рассыпавшихся шлаках наблюдаются главным ' образом с свободном состоянии.

ИЗВЛЕЧЕНИЕ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ШЛАКОВ

Благородные металлы из рассыпавшихся шлаков извлекали методами обогащения и коллектированием свинцом.

Гравитационное обогащение проводили на лабораторном концентрационном столе и достигли извлечения золота порядка 8185*.

Флотацию шлаков вели при разных расходах ксантогената и снижая рН раствора, Максимальное извлечение золота из ишаков флотацией /без перечисто^/ составило 815?.

Хвосты гравитации, с целью доизвдечения благородных металлов, можно подвергнуть флотационному обогащению.

Известно, что растворимости свинца в подобных шлаках в несколько раз ниже, чем в железо-силикатных. Поэтому рассмотрена возможность извлечения благородных металлов из кальциевых шаков коллектированием свинцом. Извлечение золота в свинец при отношении шлак/свинец равном 5/1 составило порядка 832.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ I. Для эффективного извлечения благородных металлов из упорных пиритных концентратов /штейнов автогенной сократительной плавки пиритных концентратов/ предлагается новая технология, включающая предварительный окислительный обжиг, плавку на шлак, обладающий свойством саморассыпания с последующим вы'. делением благородных металлов из рассыпавшихся шлаков известными методами.

2. Показан послойный механизм окисления зерен природных пири-тов при обжиге. Выявлено направление диффузии взаимодействующих компонентов и роста окисной пленки при окислении пирита. Рост магнетитового слоя происходит в сторону газовой фазы, железо диффундирует навстречу кислороду.

3. Процесс самопроизвольного рассыпания шлаков в тонкий порошок при кристаллизации обусловлен полиморфным превращением двухкальциевого силиката из высокотемпературной _]з-фазы в низкотемпературную объемную У'-фазу. Выявлено, что разрушающее воздействие на ишак оказывают не только первичные, но и вторичные в составе эвтектик кристаллы 2 Со.0'510г, Установлено, что полиморфное превращение двухкальциевого силиката из_^-ф>азы в тГ-фазу не имеет постоянной температуры. Первые 1фисталлн й^-фазы 2СаО- БсОг начинают выделяться при температуре 650±20°С. Процесс завершаемся при 500-300°С в зависимости от объемного содержания й^-фазы 2СаО-ЗЮг в шлаке.

4. Полнота рассыпания шлаков'зависит от соотношения окиси кальция к двуокиси кремния /основности/. Зависимость гранулометрического состава рассыпавшихся шлаков от основности косит экстремальный характер. Наибольшая дисперсность шлака имеет место при следующих содержаниях ВЮгъСаО ,%: 10 и 25-30;

■ 15 и 35; 20 и 45 соответственно. Сдвиг максимума дисперсности от основности близкой к 1,87 /отношению СаО к 510г в молекуле 2СаО-5сОг /, вероятно, объясняется различной степенью участия железосодержащих составляющих материала в формировании шлака.

Наличие экстремального характера рассматриваемой зависимости связано главным образом с перерождением преимущест-

- 25 -

венно оливиновоЯ связки в феррит-кальциевую более прочную и способную при определенном соотношении стабилизировать - фазу 2 СаО'$Ю2 .

5. Установлено, что для получения полностью рассыпавшихся шлаков плавки огарков пиритных концентратов с кальций- и крем-нийсодержащими флюсами, содержание сульфидной серн в шихте

должно находиться в'пределах Г,7-3,вне зависимости от условий охлавдения.

6. Особенностью структуры рассыпавшихся шлаков является наличие в двухкальциевом силикате мелкодисперсных выделений ферритов кальция и вюстита.

Структура серусодержащих рассыпавшихся шлаков представлена шеннонитом с остаточным ларнитом, ферритами кальция главным образом переменного состава, оливиноподобными силикатами, пирротином, магнетитом, вюститом, силикоферритом кальция /типа андрадига/.

7. Для получения наиболее тонких ишаков плавку необходимо вести при 1300-1350°С с целью полной гомогенизации расплава,

8. Установлено, что благородные металлы в процессе термообработки не только вскрываются из минералов-носителей /пирита,

кварца, халькопирита и т.д./, но и имеют тенденцию к укрупнению. Движущей силой укрупнения является меяфазная энергия.

Благородные металлы в рассыпавшихся шлаках наблюдаются главным образом в свободном состоянии.

Э. Показана возможность'извлечения благородных металлов из рассыпавшихся шлаков методами обогащения /извлечение золота 8'1-85%/ и коллектировалием свинцом /извлечение золота 83$/.

[©.Предлагаемая технология переработки золотосодержащих пиритов отличается тем, что комплексно используются минеральные сос-

тавляющие /сера сульфидов на производство серной кислоты или элементарной серы, силикаты на производство стройматериалов /; применяется имеющееся и широко используемое оборудование; сокращается число технологических стадий; уменьшаются знерго-и трудозатраты; создается возможность организации переравотки пиритных золотосодержащих концентратов непосредственно на зо-лотоизвлекательном предприятии.

. По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Быстров В.П., Манабаева С.К..(Разумовская Н.Н4. Миюхин H.A. Мессбауэровское исследование саморассыпающихся шлаков//Из-вестия вузов. Цветная металлургия! 1992. № I.

2. Быстров В.П., Манабаева С.К. Изучение особенностей саморассыпания шлаков системы fe20}-0oD'Si0r Деп. в ЦНШатоминформ /ДСП/. 1992. № РД-16530.

3. Манабаева O.K., Быстров В.П. К вопросу о структуре саморас-сшающюсся шлаков. Деп. в ЦНИИатоминформ /ДСП/. 1992. & РД-

4. Заявка й 5032213 /СНГ/, Способ переработки упорного сульфидного сырья. Доложит, решение от 13.03.92/.

5. Манабаева С.К., Быстрое В.П., Ивденбаум Г.В., Миклин H.A. Переработка упорных золотосодержащих пиритов с использованием шавки на саморассыпающийся шлак//Цветные металлы. 1993. /в печати/.

I653I.

Типография ЭОЗ МИСиС, ул. Орджоникидзе 8/9