ПОВЫШЕНИЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЕБРА НА СТАДИИ ЦИАНИДНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗА СЧЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИИ АВТОКЛАВИРОВАНИЯ
Конференция: LXXXIII Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»
Секция: Металлургия и материаловедение
LXXXIII Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»
ПОВЫШЕНИЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЕБРА НА СТАДИИ ЦИАНИДНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗА СЧЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИИ АВТОКЛАВИРОВАНИЯ
INCREASE OF SILVER RECOVERY AT THE CYANIDE LEACHING STAGE DUE TO ADDITIONAL CONDITIONING OF AUTOCLAVED SLURRY
Roman Vasiliev
Postgraduate student, Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, Russia, Saint-Petersburg
Аннотация. В данной работе представлены результаты лабораторных исследований по автоклавному окислительному выщелачиванию (АОВ) двух проб медных концентратов, содержащих серебро. Целью работы было повышение извлечения серебра на стадии цианидного выщелачивания за счет разрушения соединений, инкапсулирующих серебро, - аргентоярозитов, при помощи дополнительных этапов кондиционирования суспензии автоклавирования. Полученные результаты подтверждают эффективность применения данных операций.
Abstract. This paper presents the results of laboratory studies on autoclave oxidative leaching (POX) of two samples of copper concentrates containing silver. The objective of the work was to increase silver recovery at the cyanide leaching stage by destroying silver encapsulating compounds (argentojarosite) using additional autoclave slurry conditioning steps. The results obtained confirm the efficiency of these operations.
Ключевые слова: серебро, автоклавное окисление, ярозиты, цианидное выщелачивание, кондиционирование
Keywords: silver, autoclave oxidation, jarosite, cyanide leaching, conditioning
Актуальность работы обусловлена обострением проблемы переработки сырья с повышенным содержанием мышьяка [2]. Истощение легкодоступных месторождений приводит к необходимости вовлечения в производственный цикл бедных руд с высоким содержанием вредных примесей. Мышьяк, изначально присутствующий в минеральной составляющей сырья, имеет тенденцию к высвобождению в процессе последующей гидрометаллургической и пирометаллургической обработки, что создаёт риск его попадания в окружающую среду. [8]. В целях снижения негативного воздействия на окружающую среду необходимо применение таких технологических решений, которые обеспечивают трансформацию вредных примесей в устойчивые нетоксичные соединения. В современной промышленной практике наблюдается тенденция к существенному ужесточению экологических нормативов, регламентирующих качественный и количественный состав сырья, подлежащего технологической переработке [9].
Пирометаллургические методы переработки сырья применяются достаточно давно, хорошо изучены и широко распространены в мировой промышленности. Физико-химические процессы, протекающие при высоких температурах (от 800 °С до 3000 °С), обеспечивают высокую скорость протекания реакций, что в свою очередь позволяет достичь более высокой удельной производительности пирометаллургических аппаратов по сравнению с гидрометаллургическими процессами [1]. Однако постоянно повышающееся содержание вредных примесей в исходном сырье, например, мышьяка, может существенно усложнить процесс переработки, требуя внедрения дополнительных систем его удаления [4].
Автоклавное окисление относится к гидрометаллургическим методам и представляет собой перспективный способ переработки высокомышьяковистого медного серебросодержащего сырья [3]. Данная технология обладает рядом преимуществ, включая перевод вредных примесей в раствор, а затем осаждения в виде малорастворимых соединений. В частности, мышьяк может быть утилизирован в виде арсената железа – скородита [5]. Помимо этого, медь переходит в раствор автоклавирования с возможностью дальнейшего извлечения при помощи экстракции- электроэкстрации, а золото и серебро остаются в твердом остатке автоклавирования. Однако в процессе автоклавного окисления сульфидного сырья образуется малорастворимое соединение, аргентоярозит, которое инкапсулирует серебро и препятствует его извлечению на конечной стадии цианидного выщелачивания. Помимо аргентоярозита имеет место образование основного сульфата железа, который повышает расход оксида кальция и цианида натрия на последующих этапах нейтрализации-цианидного выщелачивания.
Образование аргентоярозита и основного сульфата железа протекает по следующим реакциям (реакция 1 и 2) [6]:
|
3Fe2(SO4)3 + 2Ag2SO4 + 12H2O ⇆ 2AgFe3(SO4)2(OH)6↓ + 6H2SO4 |
(1) |
|
Fe2(SO4)3 + 2H2O ⇆ Fe(OH)SO4↓ + H2SO4 |
(2) |
Для преодоления данной технологической проблемы представляется целесообразным внедрение дополнительных операций кондиционирования, включающих горячее кондиционирование и кипячение с известью [7].
Основная суть горячего кондиционирования состоит в том, что реакция образования основного сульфата железа при высоких температурах автоклавного выщелачивания обратима при снижении температуры процесса. В этой связи, после проведения окисления в автоклаве полученная суспензия охлаждается до 98 °С и выдерживается в течение 2-6 часов. В результате, в раствор переходит большая часть железа и мышьяка. После разделения жидкой и твердой фракций, раствор отправляется на осаждение железа и мышьяка, и затем на выделение меди. Твердый остаток отправляется на операцию кипячения с известью [10].
Смысл данной операции заключается в кипячении дисперсного твердого остатка с добавлением извести в течение определённого времени (2 ч). В результате происходит разрушение аргентоярозита и перевод серебра в форму, доступную для извлечения цианидным выщелачиванием (уравнение 3):
|
AgFe3(SO4)2(OH)6 тв + 2CaO + 6H2O → AgOH + 3Fe(OH)3 + +2CaSO4·2H2O↓ |
(3) |
Были проведены серии экспериментов по автоклавному окислительному выщелачиванию двух проб концентратов, имеющих следующий состав:
Таблица 1.
Химический состав медных концентратов
|
Содержание Проба |
Sсульф |
As |
Fe |
Cu |
Ag |
|
% |
% |
% |
% |
г/т |
|
|
Концентрат - 1 |
20,8 |
1,19 |
12,3 |
25,4 |
164 |
|
Концентрат - 2 |
26,2 |
1,71 |
20,1 |
23,0 |
277 |
Исходные пробы концентратов подвергались измельчению до требуемой фракции в шаровой мельнице, после чего осуществлялось автоклавное окислительное выщелачивание в титановом автоклаве при температуре 220 °С и парциальном давлении кислорода 0,7 МПа продолжительностью 1 час. Последующий этап включал проведение операции горячего кондиционирования в том же автоклаве со снижением температуры процесса до 98 °С в течение 6 часов. Разделение жидкой и твердой фаз производилось методом фильтрации на вакуум-фильтре. Полученный твердый осадок подвергался кипячению с добавлением извести в стеклянной емкости при температуре 95 °С и pH более 11 в течение 2 часов. Далее с осадком суспензии после фильтрации проводили цианидное выщелачивание в течение 24 часов при начальной концентрации NaCN 3 г/л. Все полученные растворы и твердые остатки были подвергнуты комплексному анализу на содержание меди, серебра, железа и мышьяка.
По результатам проведенных исследований были сделаны следующие выводы:
1. Применение автоклавного выщелачивания для данного типа сырья позволяет практически полностью окислить все сульфидные минералы. Требуемые показатели достигаются при температуре автоклавирования 220 °С в течение 1 часа. Извлечение меди в раствор и степень удаления сульфидной серы составляют более 99 %. В то же время, большее количество мышьяка и железа также переходит в раствор, после чего может быть осаждено путем добавления карбоната кальция.
2. Операции горячего кондиционирования позволяет уменьшить выход твердого продукта после фильтрования суспензии автоклавирования, а также существенно снизить расход оксида кальция и цианида натрия на последующих этапах переработки. Процесс рекомендуется проводить при температуре 98 °С в интервале от 2 до 6 часов;
3. Операция кипячения с известью совместно с горячим кондиционированием позволяет увеличить извлечение серебра при цианировании в несколько раз, вплоть до 95% (степень извлечения без дополнительных операций кондиционирования составляла менее 8% для каждого концентрата). Процесс рекомендуется проводить при температуре 95 °С в течение 2 часов;
