Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра: Обогащения полезных ископаемых

Реферат

Обогащение золотосодержащих руд

Выполнила: студент гр. Мт-12-2 /Крекнина Ю.С./

Проверил: доцент /Кусков В.Б./

Санкт-Петербург

2014



Оглавление

Введение

Общие сведенья о золоте

Сырье для получения золота

Аффинаж благородных металлов

Гравитационное обогащение золотосодержащих руд

Цианирование золотосодержащих руд

Осаждение золота из цианистых растворов

Применение золота

Вывод

Список литературы



Введение

Источниками получения металлического золота являются:

· собственно золотосодержащие руды;

· полиметаллические золотосвинцово-цинковые и платиномедно-никелевые сульфидные руды;

· вторичное сырье - промышленный и бытовой золотосодержащий лом и отходы.

Золотосодержащие месторождения разделяются на два вида:

· россыпные, в которых золото присутствует в свободном виде среди обломочных рыхлых отложений (песков);

· коренные, которые содержат золото в свободном или связанном состоянии в твердых кристаллических породах.

В полиметаллических рудах носителями золота служат многие сульфидные минералы, особенно такие, как пирит, халькопирит и галенит.

Золотосодержащие руды - это вкрапленные породы, содержащие вкрапления металлического золота, его селенидов и теллуридов в различных горных породах, чаще всего в кварце или сульфидах.

Золотые руды коренного типа залегают в массивах горных пород первичного происхождения преимущественно в виде жил. В результате вторичных геологических превращений (выветривание) рудные массивы превращаются в россыпи, в которых золотины в значительной степени отделены от сопутствующих минералов.

По содержанию полезных компонентов золотосодержащие руды подразделяются следующим образом:

· золотые;

· золотопиритные;

· золотомышьяковые;

· золотосеребряные;

· золотомедные;

· золотосурьмяные;

· золотоурановые;

· золотополиметаллические, содержащие, кроме золота, еще два и более промышленных компонентов (медь, свинец, цинк, серебро, пирит, барит и др.);

· золотокварцевые, если в руде содержится не менее 60 % кварца и не более 12 % глинозема. В такой руде промышленную ценность представляют оба компонента - золото и кварц - и она может быть использована в качестве флюса на пирометаллургических заводах.

По степени окисления руды бывают:

· первичные (сульфидные), имеющие наибольшее промышленное значение и содержащие до 80-90 % сульфидов металлов;

· окисленные. В них содержатся в основном оксиды железа, а также оксиды других металлов. К ним относятся также шламистые и глинистые руды;

· частично окисленные (смешанные), содержащие наряду с сульфидными окисленные минералы железа и других металлов.

По крупности частиц золото можно разделить на следующие технологические виды:

1. очень крупное - размер золотин 1-5 мм; золотины крупнее 5 мм называют самородками. Извлекается методами гравитационного обогащения;

2. крупное - частицы крупнее 0,1 мм (? 100 мкм), до 1 мм, сравнительно легко освобождающиеся при измельчении от связи с рудными минералами (свободное золото) и извлекаемые методом гравитационного обогащения;

3. мелкое - размер вкраплений от 0,1 до 0,001 мм (от 100 до 1 мкм) - при измельчении частично освобождается, частично остается в сростках с минералами; свободное золото хорошо флотируется и быстро растворяется при цианировании, но трудно извлекается гравитационным обогащением; мелкое золото в сростках хорошо извлекается цианированием, а при флотации извлекается вместе с вмещающими минералами;

4. тонкодисперсное - размер частиц меньше 0,001 мм;

5. субмикроскопическое - размер частиц меньше 0,1 мкм - ведет себя аналогично тонкодисперсному золоту.



Общие сведенья о золоте

Золото известно и используется человеком с глубокой древности. Оно относится к благородным металлам.

Благородные металлы по сравнению с другими металлами имеют более высокую химическую устойчивость в различных средах и в первую очередь в отношении образования кислородных соединений. Несмотря на малое распространение в природе и сравнительно высокую стоимость, благородные металлы и их сплавы находят широкое применение в современной технике и быту. Это связано с большим разнообразием их физико-химических и механических свойств.

Золото является сравнительно легкоплавкими металлами. Ему свойственна высокая пластичность. Золото занимает третье место по теплопроводности и электропроводности, уступая серебру и меди.

Для благородных металлов характерна высокая стойкость по отношению к химическим реактивам, которая, однако, проявляется по-разному. Золото относится к устойчивым.

Золото растворяется только в царской водке (смесь азотной и соляной кислот в объемном соотношении 1:3) и в растворах цианидов. По отношению к сильным щелочам золото устойчиво. Все его химические соединения легко восстанавливаются до металла.

Сырье для получения золота

Источниками получения металлического золота являются собственно золотые руды, полиметаллические сульфидные руды и вторичное сырье - промышленный и бытовой золотосодержащий лом и отходы.

Попутное извлечение золота и других благородных металлов при пирометаллургической переработке полиметаллических руд тяжелых цветных металлов имеет исключительно важное, а для некоторых благородных металлов главенствующее значение в общем балансе их производства.

Золотосодержащие месторождения делятся на два вида: россыпные, в которых золото присутствует в свободном виде среди обломочных рыхлых отложений (песков), и коренные, которые содержат золото в свободном или связанном состоянии в твердых кристаллических породах. В полиметаллических рудах носителями золота служат многие сульфидные минералы, особенно такие, как пирит, халькопирит и галенит.

Основная масса золота в природе находится в виде самородков (золотин), различных по размерам, форме и составу. Самый крупный самородок золота был найден в Чили и имел массу 154 кг. Подавляющая часть золотин присутствует в рудах в виде частиц мельче 0,5- 1,0 мм.

Самородное золото состоит из сплава и соединений его с серебром, медью, железом, теллуром, селеном, а иногда с висмутом, платиной, иридием и родием. Содержание золота в природных золотинах обычно составляет 750- 800 проб.

Форма золотин очень разнообразна: они могут быть пластинчатыми, округлыми или палочковидными.

Только два вида минералов золота представляют химические соединения - теллуриды и селениды золота. Наиболее распространен калаверит AuTe2.

Золотосодержащие руды - это вкрапленные породы, содержащие вкрапления металлического золота, его селенидов и теллуридов в различных горных породах, чаще всего в кварце или сульфидах. Золотые руды коренного типа залегают в массивах горных пород первичного происхождения преимущественно в виде жил. В результате вторичных геологических превращений (выветривания) рудные массивы превращаются в россыпи, в которых золотины в значительной мере отделены от сопутствующих минералов.

Содержание золота в рудах колеблется в широких пределах, оставаясь при этом сравнительно низким. По этой причине содержание благородных металлов в рудах обычно выражают в граммах металла на тонну рудной массы.

Современный рентабельный минимум содержания золота в россыпных рудах, разрабатываемых открытым способом, составляет 0,1-0,15 г/т, что связано с простотой и дешевизной разработки россыпей. Для коренных месторождений в зависимости от состава руды и характера ее залегания рентабельный минимум находится в пределах 3- 5 г/т.

Обычно золотосодержащие руды содержат 5 - 15 г/т золота; редко в богатых месторождениях его содержание доходит до сотен граммов на 1 т.

С давних времен для выделения самородного золота применяют методы гравитационного обогащения, основанные на значительном различии плотностей природных сплавов золота (около 17000 кг/м3) и вмещающей породы (2600 -5000 кг/м3). В современной промышленной практике гравитацию используют как способ предварительного обогащения руд.

Другой очень старый способ извлечения самородного золота из руды - амальгамация - основан на способности золота, подобно многим металлам, давать сплавы с ртутью - амальгамы. В результате избирательного растворения и окатывания частиц металла золото извлекается из рудной пульпы. После ряда последовательных операций (промывки амальгамы, отжимки и отгонки ртути) получают черновое золото, которое переплавляют в слитки, а ртуть регенерируют.

При амальгамации золотых руд легче всего амальгамируется золото, медленнее - серебро и платина, а неблагородные металлы (медь, цинк, железо, алюминий) при наличии на их поверхности оксидных пленок практически не амальгамируются.

В зависимости от метода подготовки руды к амальгамации различают внутреннюю, когда процессы измельчения и взаимодействия с ртутью совмещены и проводятся в одном аппарате, и внешнюю или наружную амальгамацию, проводимую после предварительного измельчения.

Амальгамация и обработка амальгамы опасны для здоровья обслуживающего персонала вследствие повышенной токсичности ртути и ее паров. Поэтому процесс амальгамации применяют крайне редко в качестве предварительной операции.

В настоящее время основным способом извлечения золота из руд является цианирование, которое получило промышленное применение во второй половине XIX в. в результате научных разработок выдающегося русского ученого П.Р.Багратиона.

Сущность метода цианирования заключается в растворении золота в растворах цианидов щелочных и щелочно-земельных элементов с образованием комплексных цианидов, например:

2Au + 4 KCN + H2O + 0,502 = 2KAu(CN)2 + 2КОН.

Необходимый для реакции кислород поступает из воздуха. Основная масса пустой породы с цианистыми растворами не реагирует и после выщелачивания ее отделяют фильтрованием.

Из раствора золото осаждают цементацией более электроотрицательным металлом, обычным цинком:

2KAU(CN)2 + Zn = K2Zn(CN)4 + 2Au.

В качестве подготовительной операции перед цианированием можно использовать и флотацию. При флотационном обогащении руды в пенный продукт переводят непосредственно золотины или золотосодержащие сульфиды. Это позволяет перевести в концентрат даже очень мелкое золото и серебро.

Анализируя изложенные сведения о возможных способах извлечения золота из руд, можно сделать заключение, что основным способом переработки золотосодержащих руд является цианирование, а вспомогательными - гравитация, амальгамация и флотация, которые фактически являются операциями обогащения.

Комбинирование этих методов с учетом особенностей поступившего в переработку рудного сырья позволяет выбрать наиболее эффективную технологию извлечения золота. По этим технологиям вначале методами гравитации выделяют наиболее крупные эолотины в виде гравитационного концентрата, а остальное золото извлекают либо простым цианированием, либо сорбционным выщелачиванием.Черновое золото - продукт первичной переработки руд, а также некоторые другие богатые полупродукты отправляют на аффинажные заводы для разделения благородных металлов и их рафинирования.

Аффинаж благородных металлов

золото сырье руда цианирование

Аффинаж - металлургическая технология очистки благородных металлов от примесей и разделения их друг от друга.

На аффинажные заводы поступают гравитационные концентраты самородного золота, цинковые осадки цианистого процесса, шлиховое золото из амальгам, металл Доре, полученный из шламов электролитического рафинирования меди и цинковой пены процесса рафинирования свинца, различный бытовой и промышленный лом, отходы и другие материалы.

Состав золотосодержащих материалов, поступающих на аффинаж, очень сложен и непостоянен. В них кроме золота, могут присутствовать серебро, медь, свинец, сурьма, мышьяк, олово, висмут и другие примеси, а в ряде случаев и металлы платиновой группы. Все примеси неблагородных металлов в таких материалах называют лигатурой. Содержание примесей колеблется в очень широких пределах - от долей пробы до 200... 600 проб. Для опробования отдельных партий поступивших материалов (как правило, от одного поставщика) проводят приемную плавку.

Возможны несколько методов аффинажа золотосодержащих материалов. Простейшим из них является их плавка с продувкой расплава газообразным хлором непосредственно в плавильной печи с целью перевода образующихся при этом хлоридов в наводимый шлак или в возгоны. После удаления из сплава лигатурных примесей и серебра расплав золота чистотой до 997 пробы разливают в слитки и в случае необходимости подвергают электролитическому рафинированию. Шлаки и другие отходы процесса хлорирования для извлечения золота и использования других ценных компонентов требуют сложной гидрометаллургической переработки, из-за чего такой способ аффинажа в настоящее время применяется редко.

Наиболее совершенным методом аффинажа золота является электролиз. При этом сплавы, содержащие более 700 и менее 300 проб золота, перерабатывают отдельно по различным технологиям. Аффинаж сплавов с преобладающим содержанием серебра (< 300 проб золота) требует двустадийного электролиза: сначала при анодном растворении сплава на катоде осаждают чистое серебро, а золото переводят в шлам. Затем полученный шлам переплавляют и вновь подвергают электролизу с катодным осаждением чистого золота.

Золотой шлам после переплавки отливают в аноды, массой по 2-3 кг и направляют на электролитический аффинаж. Перед переплавкой золотой шлам обрабатывают азотной кислотой для растворения остатков серебра, селена и теллура. Кроме шламов для приготовления анодов поступают и другие сплавы золота с содержанием серебра < 200 проб. Золотые аноды в основном загрязнены серебром и платиновыми металлами.

Основными процессами электролиза золота являются его анодное растворение, перенос катионов золота через электролит к катоду и образование катодного осадка.

Гравитационное обогащение золотосодержащих руд

Для выделения наиболее крупного золота из кварцевых золотосодержащих руд успешно используют гравитационные методы. Иногда гравитационный концентрат или хвосты гравитации дорабатывают амальгамацией.

Для гравитационного обогащения применяют отсадочные машины, концентрационные столы, шлюзы, гидравлические ловушки и другое оборудование. Гравитация является также основой технологической схемы извлечения золота из россыпных руд с помощью шлюзовых драг.

Шлюзы, очень распространенные в золотоизвлекательной промышленности аппараты, представляют собой наклонную плоскость с продольными бортами, по которой тонким слоем сливается пульпа измельченной руды или песков россыпного месторождения. При движении по наклонной плоскости пульпа расслаивается - более тяжелые частицы концентрируются в нижней части потока, а более легкие смываются и уносятся верхними его слоями.

Для повышения эффективности работы шлюзов их рабочую поверхность устилают мягкими ворсистыми или шероховатыми покрытиями. В качестве таких покрытий применяют парусину, вельвет, войлок, груботканые ковры, рифленую резину, кардерой (ворсисторубчатую прочную хлопчатобумажную ткань) и др.

На современных золотоизвлекательных фабриках применяют стационарные, вибрационные, опрокидывающиеся, автоматические многодечные, винтовые (с вертикально расположенным спиральным желобом) шлюзы и др. Размеры рабочих плоскостей шлюзов могут варьировать в следующих пределах: длина 1,5-6 м, ширина 1-2м, уклон 13-18е. Наиболее совершенными являются многодечные автоматические шлюзы.

Автоматические многодечные шлюзы содержат от 5 до 40 дек, представляющих собой широкие желоба длиной 1,5-1,8 м и шириной 0,9-1,3м, которые расположены в несколько ярусов друг над другом под углом до 9° к горизонту. Пульпа равномерно распределяется по всем декам. Оптимальная продолжительность подачи пульпы устанавливается опытным путем и составляет от 4 до 35 мин. По окончании промывки порции пульпы деки автоматически поворачиваются и устанавливаются с уклоном в противоположную сторону. В это время на деки подается вода для смыва концентрата. После смыва концентрата в течение 1 мин деки автоматически возвращаются в рабочее положение и цикл работы повторяется.

В результате гравитационного обогащения россыпных руд получают первичные концентраты - серые шлихи. Они обычно бедны золотом. Для их доводки применяют повторное обогащение на шлюзах, отсадочных машинах или концентрационных столах. Шлиховое золото для дальнейшей переработки отправляют на аффинажные заводы.

Извлечение золота гравитационным методом в зависимости от вида перерабатываемого сырья и его особенностей колеблется от 25 до 75 %.

Цианирование золотосодержащих руд

Реакция растворения золота в слабых растворах цианистых солей в присутствии кислорода, открытая П.Р.Багратионом, в сравнительно короткий срок нашла практическое осуществление.

Цианирование с конца XIX в. является основным способом переработки золотосодержащих руд и концентратов. В настоящее время метод цианирования технологически и аппаратурно оформился в один из наиболее механизированных и совершенных гидрометаллургических процессов.

Цианирование имеет большие преимущества перед гравитационным извлечением золота, особенно его мелких природных включений, которые часто не могут быть вскрыты даже при тонком измельчении и теряются в потоке пульпы. Раствор же цианида по трещинам и порам зерен способен просачиваться к мелким золотинам и растворять их.

Однако если применять только цианирование, то вследствие медленного растворения крупных частиц часть золота не успеет раствориться. Поэтому наибольшее извлечение золота может быть получено только сочетанием цианирования с предварительным гравитационным выделением крупных золотин. Вредное влияние на процесс цианирования сульфидов устраняют их предварительным отделением флотацией или проведением окислительного обжига исходного сырья.

Растворение золота может происходить только при наличии в водном растворе кислорода, а конечным продуктом взаимодеиствия является анионный цианидный комплекс золота. Из многочисленных солей цианистоводородной кислоты для растворения золота наиболее пригодны соли щелочных и щелочноземельных металлов. В начале промышленного внедрения процесса цианирования использовали цианистый калий KCN, который позднее был полностью заменен более дешевым цианистым натрием NaCN. В последнее время для этих целей начали применять также цианистый кальций Ca(CN)2, выпускаемый в виде сплава с другими солями (цианплав). Он более дешев даже по сравнению с цианистым натрием, но его расход по сравнению с NaCN выше почти в 2 раза.

Осаждение золота из цианистых растворов

Растворы после цианирования, отделенные от кека и содержащие избыточный цианид, щелочь и кислород, поступают на осаждение золота.

Для осаждения золота из цианистых растворов можно использовать цементацию более электроотрицательными металлами (цинком или алюминием), сорбцию активированным углем или синтетическими смолами и электролиз. Широко распространена в промышленной практике цементация золота цинком.

Цинк для цементации золота может применяться в виде стружки или пыли. В настоящее время осаждение цинковой стружкой встречается только на небольших, преимущественно сезонно работающих установках. В промышленной практике основным цементирующим реагентом является цинковая пыль с высокой реакционной активностью, с крупностью частиц менее 0,01 мм, содержащая не более 3 % ZnO.

Осаждение золота из цианистых растворов цинковой пылью проводят на вакуумно-осадительных установках, обеспечивающих предварительное обескислороживание растворов.

Аппарат для обескислороживания (вакуум-ресивер) представляет собой цилиндрический бак вместимостью до 1 м3, заполненный внутри насадкой из деревянных реек и соединенный с вакуум- насосом. Осветленный раствор подается в аппарат сверху и растекается по большой поверхности насадки. Под действием вакуума он быстро отдает растворенные газы и собирается в нижней части ресивера.

Выводной патрубок вакуум-ресивера соединен с центробежным насосом, который для предупреждения подсосов воздуха погружен в цианистый водород. Обескислороженный раствор насосом перекачивается в бак-смеситель, куда непрерывно с помощью питателя подают цинковую пыль. Днище бака-смесителя соединено трубопроводом с цилиндрическим чаном, в котором установлен рамный вакуум-фильтр с радиальным расположением рам.

Каждая рама вакуум-фильтра соединена через кольцевой коллектор с центробежным насосом, обеспечивающим просасывание раствора через фильтровальную поверхность. Для предупреждения расслаивания пульпы во время фильтрования в центре чана установлена тихоходная пропеллерная мешалка.

Установлено, что наиболее быстрое осаждение золота цинком протекает не во время его вмешивания в раствор в чане-смесителе, а при фильтровании, когда раствор просачивается через слой осевшей на фильтрующей поверхности цинковой пыли.

Установки для осаждения золота цинковой пылью работают периодически. Комплект рам 2-3 раза в месяц извлекают из чана и осадок смывают струей воды. В случае необходимости заменяют фильтровальную ткань.

Осадки, полученные при обработке цианистых растворов цинковой пылью, кроме золота и серебра, содержат значительное количество таких примесей, как селен, цинк, медь, теллур, свинец и др. Сырые осадки содержат, %: Au + Ag 5-30; Zn 30- 50.

Обычно для удаления цинка и некоторых других примесей применяют сернокислотную обработку в чанах с механическим перемешиванием с последующей промывкой и сушкой осадка. В обработанных осадках присутствуют до 20- 40 % Au, до 30 % Ag и 4-7 % Zn.

В отечественной золотоизвлекательной промышленности практикуется централизованная переработка осадков, получаемых на золотодобывающих предприятиях, для извлечения из них золота, серебра и других ценных спутников. Продуктами такой переработки являются сплавы с содержанием золота в пределах 500 и серебра - от 100 до 300 проб, которые в дальнейшем подвергают аффинажу.

Многие недостатки цианистого процесса - малая интенсивность, многостадийность, применение токсичных растворов в больших объемах и громоздкого оборудования - в значительной степени устраняются в новых процессах, основанных на применении ионообменых смол.

Один из вариантов сорбционной технологии предусматривает совмещение процесса выщелачивания золотосодержащих руд и полупродуктов цианидом с процессом сорбции растворенного золота анионитом (ионообменной смолой).

Сорбционное выщелачивание ведут по противопоточной схеме в батарее пачуков особого устройства, где золото в виде комплексного иона Au(CN)2 тут же поглощается смолой. Частицы смолы по мере их насыщения благородными металлами утяжеляются и 6 опускаются в нижнюю часть аппарата и с помощью аэролифта транспортируются в следующий пачук. Пульпа проходит Последовательно 7 аппаратов; противоточно пульпе перемещается смола. Из последнего пачука пульпа направляется на обезвреживание (отделение цианистых растворов) и далее в отвал. Насыщенную золотом смолу выдают из головного аппарата и направляют на десорбцию золота, которую можно проводить химическим путем (тиомочевиной) или электролизом (электроэлюированием). Электролиз ведут в электролизных ваннах особой конструкции с графитовыми анодами и титановыми катодами в растворе тиомочевины. Золото осаждается на катоде. Катодный осадок переплавляют и направляют на аффинаж.

В сорбционной технологии извлечения золота по сравнению с обычным цианированием полностью устраняются процессы обезвоживания пульп сгущением и фильтрацией, промывки кеков, стадия осаждения золота цинком и др.

Перспективным направлением дальнейшего совершенствования гидрометаллургии золота является замена цианистых растворов растворителями на основе тиокарбамида (тиомочевины).

Применение золота

Широкое применение благородных металлов и сплавов в современной технике и быту связано в первую очередь с такими свойствами, как химическая и коррозионная стойкость, высокие электро- и теплопроводность, способность к катализу, специфические магнитные свойства, высокая отражательная способность, термоэлектрические свойства и др.

Из благородных металлов и сплавов изготавливают припои, электроконтакты, термосопротивления, термопары, фильеры для искусственного волокна, постоянные магниты, нагреватели для лабораторных печей, химическую посуду, антикоррозионные покрытия на других металлах, медицинский инструмент, катализаторы, зубные протезы, ювелирные, наградные и другие изделия промышленного и бытового назначения.

Золото, сохраняя с давних времен функции денежного эквивалента, в чистом виде применяется в относительно небольших количествах в медицине, для золочения и изготовления разрывных контактов. Основную часть золота используют в виде сплавов. Наибольшее распространение золотые сплавы имеют в ювелирной технике. К ювелирным сплавам золота относятся его сплавы с медью и серебром, а также с добавками платины, палладия, цинка, олова и др. В зубопротезной практике применяют сплавы золота с медью, серебром, платиной, кадмием и цинком.

Состав сплавов золота (серебра, платины) с другими металлами часто характеризуют пробой, которая выражается числом частей благородного металла в 1000 частях (по массе) сплава. Так для ювелирных золотых сплавов характерны пробы 375 (37,5 % Au), 583, 750 и 958.

Золотые сплавы находят применение и в ряде современных областей техники -- космической, ядер ной, ракетной, вычислительной, электронной и др.



Вывод

Процесс обогащения представляет собой единую систему, в которой отдельные элементы являются взаимосвязанными. Добиться высоких результатов можно только с учетом системного подхода, при котором учитывается взаимодействие элементов системы, то есть в данном случае полный комплекс процессов.

«Чисто» гравитационные схемы обогащения золоторудного сырья могут быть применимы на небольших по масштабам предприятиях, осваивающих так называемые «малые» месторождения. Строительство развитых комплексов с комбинированной обогатительно-металлургической технологией, обеспечивающих более высокое извлечение золота из руды, на малых месторождениях представляется экономически нецелесообразным, так как небольшое количество золота не может окупить строительства дорогостоящей фабрики.

Кроме повышения (как правило, на 2-4% общего извлечения золота), это позволяет предотвратить или, по крайней мере, существенно снизить аккумуляцию золота в измельчительных и перемешивающих аппаратах.



Список литературы

1. Бочаров В.А., Абрютин Д.В. Технология золотосодержащих руд. Изд. Дом МИСиС, 2011

2. http://gold9999.info/stati/rudy-zolota-serebra-i-platinovyx-metallov.html

3. http://metal-mega.com/articles/metallurgiya-zolota

Размещено на Allbest.ru