Добыча золота из различных концентратов


СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение…………………………………………………………………………..3

1 Общая характеристика  золотосодержащих руд………………………………4

2 Методы переработки золотосодержащих  руд………………………………...7

2.1 Роль цианистого процесса  в технологии обогащения золотых  руд……7 

2.2 Извлечение золота из  руд, содержащих цианисиды и  другие химически активные примеси………………………………………………………………..11

2.3 Термическая пассивация  химических депрессоров золота  перед цианированием……………………………………………………………………13

2.4 Особенности флотационного  обогащения медистых руд………………13

2.5 Применение методов  гидрометаллургической селекции  при переработке медьсодержащих  золотых руд………………………………………………...…14 

3 Технологическая часть…………………………………………….…………..19

3.1 Металлургические расчеты………………………………………………..19

3.1.1 Расчёт  расхода цианистого  натрия и извести……………………....19

3.1.2 Определим массу и  состав растворов, выходящих из  аппаратов цианирования……………………………………………………………………..19

3.1.3 Определим остаточное  содержание золота в руде после  цианирования……………………………………………………………………...22

3.1.4 Составим материальный баланс операции цианирования 1 т руды.23

3.1.5 Произведем пересчет расхода NaCN и защитной щелочи…….……23

3.2 Выбор типа и расчет  необходимого количества аппаратов  для выщелачивания……………………………………………………………………24

3.2.1 Исходные данные……………………………………….……………..24

3.2.2 Определение часовой  производительности передела……………….24

3.2.3 Определение общего  рабочего объёма аппаратуры для  выщелачивания……………………………………………………………………24

3.2.4 Выбор типа агитатора…………………………………………………24

3.2.5 Определение числа  агитаторов……………………………………….24

4 Экология…………………………………………………………………………25

Список использованных источников…………………..………………………..26

 

 

 

 

 

Введение

 

 Проблема извлечения  благородных металлов из технологически упорных руд, не поддающихся обработке простыми (общепринятыми в промышленной практике) методами, является одной из наиболее важных в цветной металлургии. Особое значение она приобретает для России и стран СНГ, где ежегодно перерабатываются миллионы тонн упорных золотосодержащих руд и производятся многие тысячи тонн флотационных концентратов, реализация которых связана со значительными трудностями.

В решении проблемы упорных  руд золота и серебра в настоящее  время участвует большая группа специализированных научных центров  практически во всех странах мира, являющихся производителями благородных  металлов из рудного сырья (ЮАР, США, Бразилия, Канада, Австралия, Россия, Узбекистан, Казахстан, Япония, Зимбабве, Китай  и др.).

Анализ результатов проведённых  исследований (которыми охвачены практически  все известные в мире разновидности  золоторудного сырья), сопоставление  их с промышленным опытом извлечения золота из руд сложного вещественного  состава приводят к выводу о целесообразности выделения упорных золотосодержащих руд в отдельную категорию  минерального сырья и выработки  научно обоснованных критериев для  выбора рациональной технологии переработки.

В последние десятилетия разработаны и внедряются в промышленность новые технологические процессы, такие как гидрохимическое, автоклавное и бактериальное вскрытие золотосодержащих сульфидных руд и концентратов; бесцианидные способы гидрометаллургического извлечения золота и серебра; оригинальные и эффективные способы очистки промышленных сточных вод и газов от токсичных компонентов. Создан ряд конструкций технологического оборудования, предназначенного для извлечения благородных металлов из упорного сырья.

Усовершенствованны и традиционные способы металлургической переработки упорных золотосодержащих руд и концентратов: окислительный обжиг, сорбционное цианирование, различные варианты плавки и др.

Курсовая работа носит  в основном методологический характер. Её главное назначение – дать общее  представление о технологически упорных рудах золота как особой категории минерального сырья. В  данной курсовой сформулированы основные признаки и критерии технологической упорности золотых руд.

Также изложены научно-прикладные основы технологии извлечения золота из упорных руд. Рассмотрены основные пути решения экологических проблем, связанных с влиянием отходов  промышленного производства на окружающую среду.

 

 

 

  1. Общая характеристика золотосодержащих руд.


 

Значение благородных  металлов, и прежде всего – золота, в условиях современного промышленного  производства чрезвычайно велико. Об этом, в частности, свидетельствует тот факт, что в общей стоимости товарной продукции, добываемой из минерального сырья, золото занимает почётное пятое место, уступая по этому показателю лишь нефти, природному газу, углю и железным рудам и значительно опережая другие цветные металлы и алмазы [2].

Благодаря своим физико-химическим свойствам и способности к  миграции золота достаточно широко распространено в природе: оно присутствует как  в литосфере (земная кора, мантия земли), так и в гидросфере (морская  вода) и биосфере (растительный мир). Практически неисчерпаемым источником первичного золота являются воды мирового океана (минерализованная часть гидросферы), хранящие в себе миллионы тонн металла. По имеющимся статистическим сведениям  средняя концентрация золота в морской  воде оценивается величиной от 0,001 до 0,4 мг/т, достигая в отдельных участках (прибрежные воды США, Японии и других стран) 10-20 и даже 60 мг/м3. Это послужило основанием для постановки широких исследований по изучению генезиса и топографии распространения золота в морской воде и изысканию промышленных способов его извлечения. Можно предположить, что уже в нашем веке использование вод мирового океана с целью извлечения золота получит, наконец, практическое значение. А до этого времени основным и фактически единственным сырьевым источником получения золота остаются руды дислоцирующихся в земной коре коренных и россыпных месторождений [10].

Среднее содержание золота в земной коре (кларк золота) составляет 5∙10-7 %. Промышленные запасы золота в недрах велики, что при существенных масштабах золотодобычи (около 210 тыс. тонн золота в год) обеспечивает золотодобывающую промышленность сырьём в 20 - 30 лет. Приведённая выше цифра (запасы) является в достаточной степени условной, т.к. учитывает только запасы руд с промышленным содержанием золота (не менее 1 - 30 г/т в коренных рудах и 50 г/м3 – в песках россыпных месторождений [3]) и опирается на данные уже выполненных геологоразведочных работ, которыми охвачены далеко не все потенциальные месторождения золота [4].


Основная масса золота в мире (80 % запасов) представлена собственно золотыми рудами коренных месторождений; 18 % приходится на золотосодержащие руды цветных металлов (золото в которых  играет роль попутного ценного компонента) и 2 % - на руды россыпных месторождений (пески). Для Российской Федерации  эти цифры соответственно составляют 65,8 % и 27 %. В связи с более интенсивной  отработкой россыпей, доля запасов  золота в коренных рудах с каждым годом неуклонно возрастает. Особенно это характерно для отечественной  золотодобывающей промышленности [5], где интенсивность использования запасов собственных золотых руд в 5 раз, а золотосодержащих руд цветных металлов – в 18 раз ниже, чем золотосодержащих песков. В этой связи, в  целях недопущения общего спада производства золота в Российской Федерации, в 1993 г. разработана Федеральная программа развития золотодобывающей промышленности страны на период до 2000 года. Главной особенностью данной программы являлось ориентация на ускоренное освоение золоторудных (коренных) месторождений, с тем, чтобы в максимально короткие сроки ликвидировать имеющуюся диспропорцию между сырьевой базой и структурой золотодобычи рудного и россыпного золота. Программой предусматривалось построить 21 новое горно-обогатительное предприятие с суммарной годовой производительностью по руде 17,6 млн.т и реконструировать 7 действующих предприятий с суммарной мощностью 3,2 млн.т. В результате добыча рудного золота за счёт освоения новых месторождений к 2000 году увеличилась более, чем в 2,5 раза по сравнению с уровнем 1993г. (150 т).

Перспективы увеличения рудной золотодобычи в РФ в значительной мере связаны с вводом в строй  Ленского золоторудного комбината (Иркутская область), сырьевой базой  которого  является крупнейшее в  мире месторождение Сухой Лог.

Существенное значение в  плане роста рудной золотодобычи придаётся и освоению малых месторождений  рудного золота с использованием капитало- и энергосберегающих металлургических технологий, например, кучного цианистого выщелачивания.

Реализация намеченной программы  позволила приблизить объёмы добычи рудного золота в Российской Федерации к добыче металла из песков с последующим увеличением доли рудного золота в металлургическом балансе страны. Таким образом, золотосодержащие руды коренных месторождений становятся основным сырьевым источником добычи золота в стране, что, в частности, характерно для мировой золотодобывающей промышленности в целом.

Указанное обстоятельство обуславливает  особую значимость работ, связанных  с проблемой рационального использования  золоторудных месторождений, включая  и такой важный аспект проблемы, как извлечение золота и других сопутствующих  полезных компонентов из так называемых «упорных» руд, трудно поддающихся  обработке традиционными (для золотодобывающей промышленности) методами обогащения и металлургии.


Термин «упорные золотые  руды» (Refractory Gold Ores) существует уже много лет, однако и сегодня отсутствует единая точка зрения по вопросу о том, что же всё-таки следует подразумевать под технологической упорностью золоторудного сырья. В значительной степени это связано с тем что одна и та же золотая руда, проходя через ряд последовательных технологических операций, составляющих в совокупности схему её переработки, совершенно по-разному проявляет свои свойства, в частности, технологическую упорность, на каждом из указанных переделов. Так, например, руда, содержащая золото в тесной ассоциации с сульфидами (пиритом, арсенопиритом и др.), в принципе довольно легко подвергается флотационному обогащению. Наоборот, та же руда или получаемые из неё концентраты в случае переработки их цианированием или плавкой могут оказаться чрезвычайно упорными в технологическом отношении. Точно так же руда может быть легко цианируемой, но трудно поддающейся флотации, легко флотируемой, но трудно измельчаемой и т.д. Учитывая вышесказанное, необходимо оценивать технологическую упорность любой руды по поведению этой руды в каком-то одном, наиболее важном базовом технологическом переделе, определяющем итоговые показатели извлечения металла в конечную товарную продукцию обогатительно-металлургического цикла [1].

Проведённый анализ работы большой группы отечественных и  зарубежных предприятий, осуществляющих извлечение драгоценных металлов из рудного сырья, показал, что существенное влияние на определение базового передела в технологии обработки  золотосодержащих руд оказывает  ценностное соотношение в рудах  золота и других полезных компонентов.

Исходя из существующих требований комплексного использования сырья  и высокой товарной ценности золота как металла, к категории золотосодержащих, как правило, относят руды с очень  широким диапазоном концентраций Au: от сотых долей (попутная добыча) до 5-10 г/т и выше. При этом относительная ценность золота в рудах (qAu) может колебаться от 0,005-0,01 (0,5-1 %) до единицы (100 %). Совершенно очевидно, что подходить к таким рудам с одинаковой меркой при определении их технологических свойств и, в частности, их технологической упорности, было бы неправомочным. С этих позиций рекомендовано [6-8] подразделять все золотосодержащие руды, в зависимости от величины qAu, на 3 категории, именуемые технологическими классами [4,10]:

I – собственно золотые руды – PAu(n), золото в которых является главным, профилирующим компонентом (qAu> qn, где n – любой, кроме золота, ценный компонент руды), и при этом относительная ценность золота превышает величину 0,75;

II – комплексные золотые руды PAu,n , золото в которых остаётся профилирующим ценным компонентом (qAu> qn), однако относительная ценность его составляет менее 0,75;

III – золотосодержащие руды цветных металлов, золото в которых выполняет роль попутного ценного компонента (qAu< qn).

Сопутствующие золоту ценные компоненты предлагается разделить  на 2 группы. К первой отнесены: серебро, медь, свинец, цинк, сурьма, вольфрам, молибден, уран, олово и другие цветные металлы, которые, как правило, образуют в  рудах самостоятельные минеральные  ассоциации и могут быть выделены при обогащении в легко легкореализуемую товарную продукцию. Во вторую группу включены рассеянные элементы (селен, теллур и др.), железо, сера, марганец, мышьяк, барит, флюорит, кварц и прочие компоненты и минералы руды, вопрос об извлечении которых (за редким исключением) не может быть решён на ранней стадии исследований, т.е. до разработки детальной технологической схемы обогащения и выбора места строительства горно-обогатительного или металлургического предприятия. 


 

  1. Методы переработки золотосодержащих руд

 

    1.   Роль цианистого процесса в технологии обогащения золотых руд

 

Общая схема извлечения металлов из руды имеет вид (рис.2.1):

 

Руда Рисунок 2.1


Дробление, измельчение

 

Механическое  обогащение

 

Концентрат                                  Хвосты

 

Металлургическая  обработка           В отвал

 

                Хвосты                                        Черновой металл


 

                В отвал                                   Рафинирование (аффинаж)

 

                                   Конечная товарная

                                   продукция                                          Примеси

 

                                   В продажу                                          В оборот

 

Типовой процесс переработки  руды чётко подразделяется на 3 технологических передела [1]:

А) Механическое обогащение руды (гравитация, флотация, радиометрическая или магнитная сепарация и  т.д.), целью которого является получение  обогащённых по содержанию ценного  компонента продуктов – концентратов и отвальных хвостов, не требующих  дополнительной переработки. Данная цель, как правило, достигается без  применения процессов, нарушающих кристаллическую  решётку минералов, в связи, с чем извлекаемые ценные компоненты присутствуют в концентратах в той же минеральной форме, что и в исходной руде.

Б) Металлургическая переработка  рудных концентратов с использованием гидро- (выщелачивание ценных компонентов водными растворами кислот, щелочей, солей) и пирометаллургических (плавка) операций, результатом которых является получение черновых металлов.


В) Рафинирование черновых металлов (аффинаж) с целью очистки  их от посторонних примесей и получения  конечных товарных продуктов, удовлетворяющих  условиям рынка.

Опыт мировой золотодобывающей промышленности свидетельствует о  том, что плавка указанным материалов экономически оправдывается лишь в  том случае, когда эти материалы  содержат (причём в значительных количествах) медь, свинец, сурьму и другие металлы, способные выполнять при плавке роль «внутреннего» коллектора благородных  металлов, и кроме того, сами представляют определённую промышленную ценность. Отражением этой тенденции является существующая практика металлургической переработки медных и других концентратов, золото в которых присутствует в виде попутного ценного компонента и извлекается из концентратов в самостоятельную товарную продукцию на стадии рафинирования получаемых цветных металлов.

В принципе метод плавки может быть применён и для извлечения золота из некоторых категорий собственно золотых руд и концентратов, не содержащих другие цветные металлы. К их числу могут быть в первую очередь отнесены богатые гравитационные концентраты или огарки, для которых, наряду с классическими методами пирометаллургической обработки, представляет интерес вариант бесколлекторной  плавки непосредственно на черновое золото или золото-серебряный сплав. В случае расположения золотоизвлекательного  предприятия вблизи действующих  пирометаллургических заводов достаточно эффективным представляется также  использование золотых руд (концентратов) в качестве железосодержащих флюсов в медном производстве при условии, что эти руды (концентраты) по своему составу удовлетворяют техническим условиям на флюсы [1].

Особое место в мировой  золотодобывающей промышленности занимает процесс цианирования, основанный на способности металлического золота растворяться в слабых растворах  щелочных цианидов по реакции:

 

   2Au + 4NaCN + 1/2O2 + H2O = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH

 

Относительная селективность  растворителя (цианида), удачное сочетание  процессов растворения и осаждения  благородных металлов из цианистых  растворов (цементация цинковой пылью, сорбция на ионообменных смолах и  активированных углях и др.), простота аппаратурного оформления и другие преимущества цианирования делают его  весьма эффективным и производительным, обеспечивая возможность применения данной технологии не только к концентратам механического обогащения, но и к  рядовым золотым рудам и даже к хвостам обогащения, содержащим 1-2 г/т золота и ниже.

В настоящее время цианирование применяется при переработке 85 % золотых руд в мире [9].

К достоинствам цианистого процесса выщелачивания золота следует  отнести его экологичность.


Анализ современного состояния  техники и технологии цианирования золотых руд (концентратов), которым  охвачена деятельность большинства действующих предприятий, показал, что мировая золотодобывающая промышленность располагает большим количеством вариантов технологических схем и применением цианистого процесса (рис 2.2), которые в совокупности обеспечивают законченный цикл обработки руды на месте даже для технологически упорных руд, при достаточно высоком сквозном извлечении золота [1].

Классическая технология цианирования золотосодержащих руд (полный иловый процесс) включает в себя следующие  технологические операции [1]:

  1. Измельчение руды до крупности, обеспечивающей необходимую полноту вскрытия золота;
  2. Перемешивание измельчённой руды со щелочными цианистыми растворами в аппаратах-агитаторах механического, пневмомеханического и пневматического типа;
  3. Отделение золотосодержащих растворов от твёрдой части пульпы (сбрасываемой в отвал) методами сгущения и фильтрации;
  4. Осаждение золота из растворов цементацией на цинковой пыли;
  5. Обработка золотосодержащих осадков (выщелачивание кислотами, обжиг, плавка) с получением чернового металлического золота, направляемого на рафинировочные заводы;
  6. Химическая очистка сточных вод и хвостов гидрометаллургического процесса от токсичных цианистых соединений.

Необходимо ещё раз  подчеркнуть, что все перечисленные  выше операции сами по себе не обеспечивают получения товарной золотосодержащей продукции и выполняют, как правило, вспомогательную роль в схемах обработки  руд, дополняя и интенсифицируя цианистую  технологию извлечения металлов.

Заметное депрессирующее действие на золото при цианировании оказывают минералы и химические соединения меди, на растворение которых  расходуется от 2,3 до 3,4 кг NaCN на 1 кг меди, присутствующей в исходной руде (табл.1.1). При этом, большинство медьсодержащих минералов не проявляет при цианировании восстановительных свойств. Вместе с тем, установлено, что увеличение концентрации Cu в растворах может вызвать образование на поверхности золотых частиц вторичных химических плёнок, тормозящих процесс последующего растворения золота. Предполагают, что состав этих плёнок представлен комплексными соединениями типа AuCu(CN)2 и простым цианидом меди CuCN.

Руда


Измельчение

NaCN

Выведение свободного золота (гравитация)

             NaCN


Выщелачивание


 

                                                         Пульпа                         Сорбент

                                                                              (смола, актив. уголь)

Вариант «А»          Вариант «Б»       Вариант  «В»                       Вариант «Г»


Фильтрация             Противоточная           Сорбция               Сорбционное

(в 1 или 2 стадии)   отмывка                                                   выщелачивание

в сгустителях

(4-6 стадий

Кек   Au-фильтрат декантации) Пульпа

 

 

Au-раствор        Пульпа Отделение сорбента

 

 

Осветление                                    Насыщенный Пульпа

сорбент

                                   (смола, актив. уголь)

 Осаждение

     золота Реагенты

 

      Обеззолоченный     Au-осадок                      Регенерация

           раствор

 

     В оборот              Спецобработка             Au-раствор    Сорбент

 

Лигатурное               Электролиз     В цикл сорбции

золото

 

Реагенты         Катодное            Раствор

    золото

В оборот

 

 

              Обезвреживание 

 

              В хвостохранилище


Таблица 1.1 - Реакции растворения минералов меди в водных растворах цианида натрия

 

 

 

 

Минерал

 

Химическая формула

 

Реакция растворения в  цианистых растворах

 

Количество весовых частей NaCN, необходимых для растворения 1 весовой части меди, входящей в состав минерала

Самородная медь

Куприт

 

Мелаконит

 

Халькантит

 

Малахит

 

Азурит

 

Халькозин

 

Cu

 

Cu2O

 

CuO

 

CuSO4∙5H2O

 

CuCO3∙ Cu(OH)2

 

2CuCO3∙ Cu(OH)2

 

Cu2S

2Cu+6NaCN+1/2O2+H2O=

2Na2Cu(CN)3+NaOH

Cu2O+6NaCN+H2O=

2Na2Cu(CN)3+NaOH

2CuO+8NaCN+2H2O=

2Na2Cu(CN)3+(CN)2+4NaOH

2CuSO4+8NaCN=

2Na2Cu(CN)3+2Na2SO4+(CN)22CuCO3+8NaCN=

2Na2Cu(CN)3+2Na2CO3+(CN)2

2Cu(OH)2+8NaCN=

2Na2Cu(CN)3+4NaOH+(CN)2

2Cu2S+14NaCN+2H2O+O2=

2Na3Cu(CNS)(CN)3+

+2Na2Cu(CN)3+4NaOH

2,3

 

2,3

 

3,4

 

3,4

 

3,4

 

3,4

 

2,7


 

    1. Извлечение золота из руд, содержащих цианисиды и другие химически активные примеси.

 

Технологический тип «В» - это руды, цианирование которых  сопровождается химической депрессией золота минеральными компонентами –  примесями, проявляющими восстановительные  или «цианистые» свойства.

Результаты многочисленных исследований (в том числе выполненных  в институте «Иргиредмет») и существующая практика переработки рудного сырья  позволила выделить 4 принципиальных варианта извлечения золота из руд  технологического типа «В»:

  1. Непосредственное цианирование руды (концентрата) с соблюдением специальных условий, при которых химическая депрессия золота минеральными компонентами проявляется в минимальной степени.
  2. Цианирование руды (концентрата) после предварительный химической или термохимической подготовки рудного материала, имеющей целью перевод химических депрессоров в менее активную, а золота в более легко цианируемую форму.


  1. Выведение химически активных примесей до цианирования методами механического или химического обогащения с последующей переработкой получаемых продуктов в отдельном технологическом цикле.
  2. Гидрометаллургическая переработка руды (концентрата) с применением нецианистых растворителей золота.

 

Выбор наиболее рационального  варианта зависит от ряда факторов, в том числе: абсолютного содержания и химической активности минералов-примесей, характера ассоциации этих минералов с золотом, минеральной формы самого благородного металла в исходном сырье и т.д. Существенное значение при этом имеет  абсолютная и относительная ценность химического депрессора золота, обуславливающая целесообразность попутного извлечения в соответствующий товарный продукт. При низких концентрациях химических депрессоров в исходных рудах и концентратах чаще всего рекомендуются к использованию варианты 1, 2 и 4; в случае значительной ценности указанных компонентов (в данном случае меди) более предпочтителен вариант 3; при наличии «внутренних» химических депрессоров – варианты 2 и 4 и т.д. [10]

Современная золотодобывающая промышленность располагает рядом  методов и технологических приёмов, позволяющих осуществлять непосредственное цианирование золотосодержащих руд (концентратов) при наличии в них химически  активных минералов меди и других металлов. Возможности такого рода технологии определяются и величиной  депрессирующего влияния указанных  компонентов на процесс цианирования. Последняя в свою очередь характеризуется двумя признаками: «цианисидностью» и восстановительной способностью рудного материала, поступающего на гидрометаллургическую переработку.

Добыча золота из различных концентратов 📙 Курсовая → 🆔 73266

Добыча золота из различных концентратов 📙 Курсовая → 🆔 73266

Добыча золота из различных концентратов