Изобретение относится к металлургии тяжёлых и благородных цветных металлов, в частности к получению хлорид сурьмы с попутным выделением золота в самостоятельный товарный продукт. Предлагаемый способ относится к металлургии цветных металлов, в частности к металлургии сурьмы и золота.
Известны гидрометаллургические методы, которые могут применяться как для простых сурьмяных материалов, так и для сложных, содержащих любое количество металлов. Обычная промышленная гидрометаллургическая практика сурьмы требует двухэтапного процесса выщелачивания с последующим электроосаждением [1]. В действительности в гидрометаллургии сурьмы используются только две системы растворителей. Это щелочная сульфидная система и кислая хлоридная система, при этом преобладает щелочная сульфидная система. Основная масса золота концентрируется в нерастворимом остатка, откуда извлекается цианированием.
Известен способ переработки сульфидного никелевого сырья [2], способ включает шихтовку исходного сырья с хлоридами щелочных металлов (NaCl, KCl) и низкотемпературный обжиг при температуре 350-400°C в течение 1,5-2 ч. После обжига ведут выщелачивание огарка водой с переводом в раствор водорастворимых соединений меди и кобальта. В результате обжига не только медь и кобальт, но и никель переходят в водорастворимые сульфаты и хлориды.
В качестве прототипа выбран пирометаллургический способ переработки сурьмяных руд и концентратов, предусматривающие их получением черновой сурьмы [3]. Окислительний обжиг позволяет достаточно полно удалить сурьму из относительно бедных этим металлом комплексных руд, однако при переработке богатого сурьмой сырья возникают осложнения в связи с опасностью образования настыли в печах. В то же время при высокой температуре (1000-11000С) большое количество золота может перемешиватся с оксидами.
В качестве недостатками прототипа можно указать:
- высокая температура процесса прототипа более 10000С; иногда температуру процесса в зависимости от крупности исходного сырья поднимают до 1100-1200°С при таких температурах создаются условия для спекания шихты, что значительно осложняет проведение процесса, так как в трубчатых печах образуются настыли, а в печах кипящего слоя спеки;
-окислительный обжиг позволяет достаточно полно удалить сурьму из относительно бедных этим металлом комплексных руд, однако при переработке богатого сурьмой сырья возникают осложнения в связи с опасностью образования настыли в печах. Сурьма может быть удалена при обжиге с хлорированием.
Недостатками указанных способ является загрязнения окружающей среды, высокий расход дорогостоящих реагентов, недостаточное извлечение сурьмы (85-90%) и золота (75-80%).
В то же время при высокой температуре (1000-11000С) большое количество золота может перемешиватся с оксидами.
Пирометаллугический методы являются относительно дорогим и сопровожлаются выбросом сернистого газа в атмосферу.
Целью изобретения является разработка более рационального и оптимального способа извлечение сурьмы и золота.
Сущность изобретения заключается в том, что наиболее оптимальными условиями проведения процесса обжига сульфидно-сурьмяного концентрата, содержащего золота, позволяющие достичь максимальной степени извлечения сурьмы, являются: шихта составом (mконцентрата/mNaCl=4/2) необходимо нагреть до температуры 450оС в течение 120 минут.
Шихта сульфидно-сурьмяного концентрата, содержащего золота с хлоридом натрия, равномерно разместили в керамическую лодочку, а лодочку разместили в трубчатая печь Nabertherm RT 50-250/11/В410, часть полученного хлорида сурьмы (водорастворимую) направляют на процесс выщелачивания. Золото не реагирует с хлоридом натрия и полностью освобождается от сульфидных соединений. Сурьма с сульфидными соединениями полностью переходит в хлоридную форму. Золото остается в продуктах сгорания. В результате исследований установлено, что хлорид натрия не влияет на золото, присутствующее в концентрате, при температуре до 450оС.
Твёрдый продукт обжига растворяем с технический H2SO4 (ГОСТ 2184-2013) при условиях, обеспечивающих полное извлечение окисленных соединений сурьма в раствор: [H2SO4]–180 г/л, продолжительность – 2 ч, температура - 80 ºС, Т: Ж = 1:8, скорость вращения 400-450 об/мин. После процесса полученный кек и раствор анализировали. В результате исследований определены степень растворения сурьмы в растворе и оптимальная точка перехода процесса. Золото, химически неактивный металл, не растворяется в серной кислоте. Сурьма полностью растворяется, распадается на ионы и при полировке попадает в раствор. Наиболее большое количество золото остается в кеке. Полученный кек направляем на цианирование для производства золота. Отстоявшийся раствор направляем на электролиз сурьмы, для производства чистой металлической сурьмы.
Суть способа заключается в том, что при низкотемпературном хлорировании в присутствии натрий хлор достигаются следующие приемлемые результаты:
- достижение низкой температуры процесса обжига до 450-500 0С;
- достигается высокое извлечение основного продукта в виде нужного соединения, которые легко перерабатывается при дольнейщим производственом процессе вищилачивания;
- добавка хлорирующего реагента позволяет повысить извлечение золота при последующем цианировании огарка от 75 до 95—98% по сравнению с обычным окислительным обжигом.
- минимизации экологического ущерба достигается улетучиванием хлоридов которые легко удаляются и затем конденсируются. Хлориды, присутствующие в конденсированном состоянии, можно выщелачивать, чтобы отделить их от пустой породы. Вся сера в руде превращается в Na2SO4 и таким образом, исключаются дорогостоящие операции по очистке газа.
- применение дешевых местных минералов NaCl в процессе переработки сернисто-сурьмяных концентратов.
Принципиальная технологическая схема процесса хлорирующего обжига сульфидно-сурьмяного концентрата, содержащего золота приведена на Фиг 1.
Технология является экономичным способом с высокой производительностью, производится золотой осадок и направляется в процесс цианирования.
Методика эксперимента
Для определения оптимальных условий процесса хлорирующего обжига концентрата с
натрий хлор, проведены серии опытов при разных режимах:
(а) - при разных температурах обжига образца в интервале Т=250÷600оС (с шагом варьировании ΔТ=50оС), неизменности соотношение массы концентрата (m1, г) к массе хлорида кальция (m2, г), равное m1/m2= 4/2 и одинаковом времени (τ=120 мин.) выдержки шихты;
(б) - при изменении времени выдержки обжига образца (от 30 до 240 мин., с шагом Δτ=30 мин.), одинаковом температуре (Т=450оС) и постоянстве соотношении компонентов шихты (m1/m2=4/2);
(в) - при разных соотношениях компонентов шихты (m1/m2) и постоянстве температуры (Т=450оС) и времени выдержки (τ=120 мин.).
По достижению заданных условий эксперимента в систему поддаётся воздух со скоростью 1л/час. Парообразные продукты хлорирующего обжига концентрата - хлориды сурьмы конденсируются в конденсаторе, а серосодержащие газы абсорбируются в водном растворе NaOH в абсорберах. Условия проведения опытов при трёх режимах приведены в таблице 1. 1111111111111111111111111111111
Таблица 1
Условия проведения хлорирующего обжига сульфидно-сурьмяного концентрата: cостав шихты (г) - m1-масса концентрата, m2-масса натрий хлор
|
(а) - при разных
Температурах
|
(б) - при разных интервалах времени
|
(в) - при разных составах шихты
|
|
№
|
m1+m2
|
t, мин
|
Т,0С
|
№
|
m1+m2
|
t, мин
|
Т,0С
|
№
|
m1+m2
|
t,мин
|
Т,0С
|
|
1.1
|
4 +2
|
120
|
250
|
2.1
|
4 +2
|
30
|
450
|
3.1
|
4 + 0,25
|
120
|
450
|
|
1.2
|
4 +2
|
120
|
300
|
2.2
|
4 +2
|
60
|
450
|
3.2
|
4 + 0,5
|
120
|
450
|
|
1.3
|
4 +2
|
120
|
350
|
2.3
|
4 +2
|
90
|
450
|
3.3
|
4 + 1
|
120
|
450
|
|
1.4
|
4 +2
|
120
|
400
|
2.4
|
4 +2
|
120
|
450
|
3.4
|
4 +1,5
|
120
|
450
|
|
1.5
|
4 +2
|
120
|
450
|
2.5
|
4 +2
|
150
|
450
|
3.5
|
4 +2
|
120
|
450
|
|
1.6
|
4 +2
|
120
|
500
|
2.6
|
4 +2
|
180
|
450
|
3.6
|
4 +4
|
120
|
450
|
|
1.7
|
4 +2
|
120
|
550
|
2.7
|
4 +2
|
210
|
450
|
3.7
|
4 + 6
|
120
|
450
|
|
1.8
|
4 +2
|
120
|
600
|
2.8
|
4 +2
|
240
|
450
|
3.8
|
4 +8
|
120
|
450
|
Шихты сульфидных золотосодержащего сурьмянных концентратов с натрий хлор, равномерно размещённая в керамической лодочке, помещается в трубчатую печь Nabertherm RT 50-250/11/В410 проведен на установке (Фиг. 2). Печь позволяет проводить опыты при горизонтальном и вертикальном положениях до температуры 1100°С.
Спек выщелачивали в реакторе, погружённом в ультра термостат UTU2/82. Перемешивание осуществляли с помощью верхнеприводной мешалки Экрос ПЭ8100. Перемешивание жидкостей лопастными мешалками в колбах, стаканах, бутылях и других емкостях. С целью установления оптимальных точек параметров проведены эксперименты, и установлено, что температура процесса 800С, скорость вращения 400-450 об/мин, соотношение твердого вещества к жидкости 1:8, время τ=120 минут, концентрация [H2SO4]-180 г/л.
В результате процесса растворения сульфата сурьмы был получен [Sb2(SO4)3]. Для производства металлический сурьмы проводят процесс электролиза. Определена оптимальная точка перехода процесса.
В результате проведенного анализа и исследований определены оптимальные точки перехода процесса электролиза сурьмы.
Оптимальная точка плотности силы тока соответствует 259-А/м2 при этом извлечение α=83,79%.
Оптимальная точка от напряжения U=3,75 V, при этом извлечение составляет α=98,22%.
Оптимальная точка от температура Т=60 0С при этом извлечение α=83,79%.
Оптимальная точка от время t=120 мин, при этом извлечение составляет α=83,70%
Образовавшуюся катодную сурьму анализировали. Анализ проводился в РФА-DX-2800M. Результат анализа, проведенного на RFA-DX-2800M. (Фиг. 3).
По анализу было определено, что количество сурьмы составляет 98,53%. По маркировке сурьмы (ГОСТ 1089-73) чистота получаемой сурьмы близка к маркировке Су2 (Sb-98,8%).
Аналогом является способ предложенным ОАО Иргиредмет процесс обжига упорных руды осуществляется при высоких температурах около 1000-1100 °С, что является энергозатратным. Предложенный нами способ позволяет достичь тех же, даже превосходящих результатов, при низких температурах (Т=450оС).
Пример. В качестве исходного материала был использован сульфидный золотосодержащий сурьмяной концентрат. Шихта сульфидного золотосодержащего сурьмянного концентрата с натрий хлор (ХЧ, ГОСТ 4233-77), равномерно размещённа в керамическую лодочкеу помещается в трубчатую печь Nabertherm RT 50-250/11/В410 и обжиг проводят на улавливающей установке. Процесс обжига полученной смеси был проведен при следующих условиях:
- шихта состава m1/m2=4/2;
- необходимо нагреть до температуры Т=450оС;
- оптимальная точка от время t=120 мин;
Процесс выщелачивания был проведен при следующих условиях: температура процесса 800С, скорость вращения 400-450 об/мин, соотношение твердого вещества к жидкости 1:8, время τ=120 минут, концентрация [H2SO4]-180 г/л.
Таким образом, в сравнение с прототипом температура снижается существенно с 1100-1200°С до 450 оС. В прототипе при 1100-1200 °С образуется оксид сурьмы, который требует дальнейшей дополнительной переработки восстановления с углеродом при высоких температурах, высокий расход дорогостоящих реагентов, недостаточной высокое извлечение сурьмы (85-90%) и золота (75-80%). При предлагаемой нами технологии образуется водорастворимый хлорид сурьмы, что существенно снижает себестоимость сурьмы. Добавка хлорирующего реагента позволяет повысить извлечение золота при последующем цианировании огарка от 75 до 95—98% по сравнению с обычным окислительным обжигом.
