Выбор, обоснование и расчет технологии цианирования руд м. Мурунтау

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Навоийский горно-металлургический комбинат

Навоийский Государственный Горный институт

Химико-металлургический факультет

Кафедра «Металлургии и обогащения»

Пояснительная записка к выпускной работе

«Выбор, обоснование и расчёт технологии цианирования руд м. Мурунтау»

Выпускница: Нурназаров С.И.

Руководитель: асс. Эгамов Р.И.

Зав. кафедрой: доц. Аскаров М.А.

Навои - 2005 год

Задание

1. Тема работы: «Выбор обоснование и расчёт технологии цианирования руд м. Мурунтау»

2. Срок сдачи студентом законченной работы

3. Исходные данные к работе Q = 12.5 млн т. /год; SiO2 - 67.4; AI2O3 - 13.9; CaO - 2.25; MgO - 2,46; Fe2О3 - 2.4; FeO - 0.24; FeS2 - 1.6; Feмет - 0,08; FeAsS - 0,08; CuFeS2 - 0,3; Cu2S - 0,04; Cu2O -0,035; ZnO -0,01; NiO -0,0018; Прочие - 9.187.

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) ВВЕДЕНИЕ; ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ: Свойства благородных металлов; Руды и минералы благородных металлов; Исторические этапы и современное производство золота и серебра; Применение золота и серебра; Географо-экономические сведения о месторождении Мурунтау; Переработка золотосодержащих руд методом сорбционного выщелачивания; ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ: Технологическая схема сорбционного выщелачивания золтосодержащих руд м Мурунтау; Описание технологической схемы; Характеристика месторождения Мурунтау; Материальный баланс выщелачивания руды цианистым раствором; Выбор основного оборудования; ЭКОЛОГИЯ; ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ; ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ; Литература.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей) Технологическая схема - 1 шт; Основное оборудование - 1 шт; Схема цепи аппаратов - 1 шт; План и разрез цеха - 1 шт.; Основные технико-экономические показатели - 1 шт.

Содержание

Введение

I. Теоретическая часть

I.1 Свойства золота и серебра

I.2 Руды и минералы золота и серебра

I.3 Исторические этапы и современное состояние

производства золото и серебра

I.4 Применения золота и серебра

I.5 Географо-экономические сведения о месторождении Мурунтау

I.6 Переработка золотосодержащих руд методом сорбционного выщелачивания

II. Техническая часть

II.1 Технологическая схема сорбционного выщелачивания золотосодержащих руд м. Мурунтау

II.2 Описание технологической схемы

II.3 Характеристика месторождения Мурунтау

III. Экология

IV. Охрана труда и техника безопасности

V. Экономическая часть

Введение

Во всём мире дорожают добыча руд и получение из них благородных металлов, в частности золота и серебра. К основным причинам этой тенденции относятся следующие:

- уменьшение запасов руд благородных металлов, увеличение затрат на добычу и производство этих металлов;

- расширение национальных и международных усилий по стабилизации и контролю цен на сырьевые ресурсы;

- необходимость обходиться собственными источниками сырья, особенно стратегическими;

- выполнение международных и государственных требований по охране окружающей среды, в связи с чем удаление и захоронение отходов становятся всё более затруднительными;

- быстрое увеличение цен на источники сырья и энергии, что делает рецикл отработанных продуктов и оборудования более эффективным, чем использование первичного сырья.

Следует отметить, что постоянно расширяется использование благородных металлов во многих областях науки и техники благодаря их уникальным физико-химическим свойствам. Особая роль благородных металлов обусловлена также их высокой ценой и влиянием на финансовую систему и внешние экономические связи.

Экономический потенциал страны, развитие производительных сил, наше сегодняшнее благосостояние и благополучение будущих поколений во многом зависят от минерально - сырьевой базы, масштабов добычи и переработки полезных ископаемых.

В настоящее время в Узбекистане выявлено более 2,7 тысяч месторождений и перспективных рудопроявлений различных полезных ископаемых, включающих около 100 видов минерального сырья, из которых более 60 уже вовлечены в производство. Разведено более 900 месторождений, в которых подтвержденные запасы оцениваются в 970 млрд. долларов США. При этом следует отметить, что общий минерально-сырьевой потенциал оценивается более чем в 3,3 триллиона долларов США. По ряду важных полезных ископаемых, таких как золото, уран, медь, вольфрам, калийные соли, фосфориты, каолины. Узбекистан по подтвержденным запасам и перспективным рудам занимает ведущие места не только в СНГ, но и во всем мире. Так, по запасам золота республика занимает 4 место в мире, а по уровню его добычи - 8 место. По запасам меди - 10-11 место, урана - 7-8 место.

В настоящее время при переработке золотосодержащих руд на ЗИФ применяются в большинстве случаев комбинированные технологические схемы, включающие в себя обогатительные, гидрометаллургические и пирометаллургические процессы. Для извлечения из золотосодержащих руд мелкого золота наиболее широко применяется гидрометаллургический процесс в основном сорбционное выщелачивание. Традиционный фильтрационно-декантационный процесс цианирования пульп имеет ряд недостатков, создающих трудности в его использовании. Разработка технологии извлечения благородных металлов из кварцевых золотосодержащих руд и концентратов с применением ионообменных смол при сорбционном выщелачивании одно из важнейших достижений гидрометаллургии.

Особенность этой технологии обусловлена четкостью извлечения золота в раствор методом цианирования. Но как и у всех технологий, у сорбционного выщелачивания есть и свои недостатки. Одним, из которых является токсичность цианидов. Поэтому отходы процесса сорбционного цианирования обязательно должны обезвреживать от цианидов и других вредных примесей.

В Узбекистане главным источником кварцевой золотосодержащей руды является рудник «Мурунтау». Так, как добыча руды на карьере «Мурунтау» осуществляется уже несколько лет и себестоимость получения золота постепенно повышается стоит задача усовершенствовать технологию извлечения. Этого можно достичь используя технические и технологические достижения науки. В данной выпускной работе подробно описаны технология извлечения золота из золотосодержащих руд м. Мурунтау методом сорбционного выщелачивания.

I. Теоретическая часть

I.1 Свойства благородных металлов

Золото и серебро - металлы соответственно желтого и белого цвета. Они имеют гранецентрированную кубическую решетку, отличаются исключительной ковкостью и тягучестью. Тепло - и электропроводность обоих металлов весьма высоки: серебро в этом отношении превосходит все другие металлы, золото уступает лишь меди и серебру. Близость размеров кристаллических решеток обоих металлов позволяет получать их сплавы в виде непрерывного ряда твердых растворов.

Важнейшие физические свойства золота и серебра приведены в табл. I.1.1.

Таблица I.1.1.

Важнейшие физическое свойства золота и серебра.

№	Свойства	Au	Ag
1	Атомный номер	79	47
2	Атомная масса	196,967	107,868
3	Плотность (при 200С), г/см3	19,32	10,49
4	Тип кристаллической решетки	Гранецентрированная кубическая
5	Атомный радиус, нм	0,144	0,144
6	Температура плавления, 0С	1064,4	960,5
7	Температура кипения, 0С	2880	2200
8	Теплоемкость (при 250С), Дж/(моль·К)	25,2	25,4
9	Теплота плавления, кДж/моль	12,5	11,3
10	Теплота кипения, кДж/моль	368	285
11	Теплопроводность (при 250С), Вт/м·К	315	433
12	Удельное электросопротивление (при 250С), мкОм · см	2,42	1,61
13	Твердость по Моосу (алмаз=10)	2,5	2,7

Отличительной особенностью этих элементов является склонность к комплексообразованию и легкость восстановления большинства их соединений до металлов.

Химические свойства золота. Золото - благородный металл. Низкая химическая активность является важным и характерным свойством этого металла. На воздухе, даже в присутствии влаги золото практически не изменяется.

Золото соединяется с галогенами, причем с бромом процесс идет уже при комнатой температуре, а с фтором, хлором, йодом - при нагревании.

Электродный потенциал золота в водных растворах весьма высок:

АuAu+ + е, o = +1,88B; (I.1.1)

АuAu3+ + 3е, o = +1,58B. (I.1.2)

Поэтому золото не растворяется ни в щелочах, ни в таких кислотах, как серная, азотная, соляная, плавиковая, а также органических. Золото легко растворяется в царской водке, насыщенной хлором соляной кислоте, в водных растворах цианидов щелочных и щелочноземельных металлов в присутствии кислорода.

В своих химических соединения золото может иметь степень окисления +1 и +3. Все соединения золота относительно непрочны и легко восстанавливаются до металла, далее простым прокаливанием.

Интерес представляет весьма прочный цианидный комплекс Au(CN)2-. Комплексные цианистые соли натрия, калия и кальция являются хорошо растворимыми соединениями и могут быть получены растворением металлического золота в водном растворе соответствующего цианида при доступе кислорода воздуха:

4Au + 8NaCN + O2 + 2Н2O = 4NaAu(CN)2 + 4NaOH. (I.1.3)

Эта реакция лежит в основе процесса цианирования - наиболее распространенного метода извлечения золота из коренных руд.

В кислой среде при нагревании анион Au(CN)2- разрушается с образованием нерастворимого в воде цианида золота AuCN:

Au(CN)2- + Н+ = AuCN + НCN (I.1.4)

Цианид золота - довольно прочное соединение. Оно не разлагается ни водой, ни разбавленных кислотами, но легко растворяется в присутствии цианидов щелочных металлов, давая соответствующие комплексные соли:

AuCN + CN- = Au(CN)2-. (I.1.5)

Для гидрометаллургии золота значительный интерес представляет тиомочевинный комплекс золота AuCS(NН2)2+. Он может быть получен растворением металлического золота в кислом водном растворе тиомочевины в присутствии ионов Fe(III):

Au + 2CS(NН2)2 + Fe3+ = AuCS(NН2)22+ + Fe2+ (I.1.6)

Тиомочевинный комплекс, в отличии от рассмотренных выше, является катионным. На этом основано применение тиомочевины для десорбции золота с анионообменных смол.

Химическая свойства серебра. По своей химической активности серебра занимает промежуточное положение между золотом и медью. С кислородом серебро непосредственно не соединяется, но в расплавленном состоянии растворяет около 20 объемов кислорода на один объем металла. В твердом серебре растворимость кислорода мала, поэтому при затвердеванием расплавленного серебра происходит выделение растворенного в нем кислорода, сопровождающееся иногда разбрызгиванием металла. С водородом, азотом и углеродом серебро непосредственно не взаимодействует. Фосфор действует на серебро лишь при температуре красного каления с образованием фосфидов. При нагревании с серой серебро легко образует сульфид Ag2S. При воздействии сероводорода поверхность серебра покрывается черной пленкой Ag2S. Серебро взаимодействует также со свободным хлором, бромом и йодом с образованием соответствующих галогенидов.

Эти процессы медленно протекают, даже при нагревании и под воздействием света. Электродный потенциал серебра в водных растворах высок

Ag Ag+ + е, 0 = +0,799 В. (I.1.7)

Однако серебро растворяется в кислотах, являющихся достаточно сильными окислителями, например, в азотной и концентрированной серной. Подобно золоту, серебро легко взаимодействует с царской водкой и насыщенной хлором соляной кислотой, но при этом оно остается в нерастворимом остатке вследствие образования малорастворимого хлорида AgCl. Такие различия в поведении золота и серебра часто используют для разделения этих металлов. В подавляющем большинстве своих соединений серебро имеет степень окисления (+1). Соединения с более высокой степенью окисления серебра (+2 и +3) сравнительно малочисленны и практического значения не имеют.

Из соединений серебра большое практическое значение имеют нитрат и сульфат серебра. Нитрат серебра AgNO3 получают действием азотной кислоты на металлическое серебро:

3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O (I.1.8)

Нитрат серебра - технически наиболее важное соединение этого металла. Эта соль служит исходным продуктом для приготовления остальных соединений серебра. Водный раствор AgNO3 используют в качестве электролита при электролитическом рафинировании серебра.

Сульфат серебра Ag2SO4 может быть получен растворением металлического серебра в горячей концентрированной серной кислоте:

2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O (I.1.9)

Сульфид серебра Ag2S - наиболее трудно растворимая соль этого металла. Он выпадает в виде черного осадка при пропускании сероводорода через растворы солей серебра. Образование Ag2S происходит также при действии H2S на металлического серебро в присутствии влаги и кислорода воздуха:

4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O (I.1.10)

В цианистых растворах Ag2S растворяется, а с разбавленными минералами кислотами не взаимодействует. Также металлическое серебро растворяется в растворе соответствующего цианида при доступе кислорода воздуха:

4Ag + 8CN- + O2 + 2H2O = 4Ag(CN)2- + 4OH- (I.1.11)

Эта реакция лежит в основе процесса цианирования.

Как и золото, серебро растворяется в водных растворах тиомочевины в присутствии солей Fe(III), образуя комплексные катионы Ag CS(NH2)22+.

I.2 Руды и минералы благородных металлов

Золотосодержащие руды по вещественному составу характеризуются большим разнообразием. В некоторых рудах более 90% по массе составляет кварц, в других наряду с кварцем преобладающими минералами являются оксиды железа (до 29%), карбонаты (до 20-30%) и т.д. В технологическом отношении важнейшими признаками, определяющими характер золотосодержащих руд, являются:

- наличие в рудах наряду с золотом других ценных компонентов, имеющих промышленное содержание;

- содержание в рудах окисленных минералов по сравнению с сульфидными, т.е. степень окисления руд;

- наличие в рудах, в первую очередь крупных частиц.

По характеру полезных компонентов руды разделяются на золотые, золото-пиритные, золото-мышьяковые, золото-серебрянные, золото-медные, золото-сурьмяные, и золото-полиметаллические.

Руды, содержащие не менее 60% кварца и не более 12% глинозёма, часто используют в качестве флюсов на пирометаллургических заводах. Такие руды называются золото-кварцевыми, так как в них промышленную ценность представляют оба компонента - золото и кварц.

По степени окисления руды подразделяют на первичные (сульфидные), частично окисленные (смешанные) и окисленные.

Золото - весьма редкий элемент, его клерк составляет 5.10-7 %, т.е. 5 мг/т. Большие абсолютные количества золота содержаться в морской воде, из-за малой концентрации (10-3-101мг/м3) извлечение золота из морской воды пока нерентабельно.

Месторождения золота делят на коренные (рудные) и рассыпные.

В зависимости от условий образования и состава гидротермальных растворов образуются месторождения золота кварцевых руд, где золото ассоциировано с кварцем, или золото-кварцево-сульфидных руд, в которых око ассоциировано как с кварцем, так и с сульфидами. Возможна также преимущественная ассоциация золота с сульфидами. Наконец, встречаются сплошные сульфидные руды золота, часто одновременно являющиеся и рудами цветных металлов.

Особый тип месторождений золота составляют так называемые золотоносные конгломераты. К этому типу относится крупнейшее в мире месторождение золота Витватерсранд (ЮАР). Конгломераты сложены из кварцевых галек, прочно сцементированных мелкозернистым кварцем с примесью других минералов; золото находится в цементе.

Извлечения золота из россыпных руд значительно проще и дешевле, чем из коренных. Россыпи как правило, залегают на небольших глубинах. Это позволяет разрабатывать их наиболее открытым способом. Золотимы в россыпных рудах находятся в свободном состоянии, что позволяет извлекать металл простыми и высокопроизводительными способами. В итоге добыча и обработка песков россыпных месторождений обходится в десятки раз дешевле, чем коренных руд. Поэтому россыпные месторождения разрабатывают, даже при очень низком содержании в них золота, вплоть до 0,1 г/т. Вследствии своей химической инертности золото находится в рудах почти исключительно в виде самородного металла.

Реже оно входит в состав некоторых минералов, часть из которых приведена ниже табл.I.2.1.

Таблица 1.2.1.

МИНЕРАЛ	ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, %
Золото	Au (70 - 100), Ag (следы - 30), Fe (0 - 1), Cu (0 - 1,4)
Электрум	Au (57 - 70), Ag (30 - 43), Fe (0 -1), Cu (0 - 1,4)
Кюстелит	Au (20 - 28), Ag (72 - 80)
Серебро	Au (0-0,8), Ag (98 - 100), Fe (0 - 0,1), Cu (0 -0,01), Hg (0 - 1,1)
Медистое золото	Au (74,3 - 80,1), Ag (2,3 - 20), Cu (9 - 20,4), Bi (0 - 0,26)
Порпецит	Au (85,98), Ag (4,17), Cu (0,1), Pb (8,2 - 11,6)
Мольдонит	Au (64,5), Bi (35,5)
Золотые амальгамы	Au (34,2 - 41,6), Ag (0 - 5), Hg (57,4 - 61), Pt (0 - 0,1)
Платинистое золото	Au (86), Ag (3), Pt (10,5)
Иридистое золото	Au (62,1), Ag (2,1), Fe (0,6), Cu (0,6), Pb (следы), Pt (3,8), Ir (30)
Родистое золото	Au (88,4), Rh (11,6)

Из всех известных минеральных форм золота основное промышленное значение имеет самородное золото. Остальные минералы встречаются редко.

В рудах самородное золото находится в виде разнообразных, обычно неправильных по форме выделений: крючковатых, проволочных, прожилковых, губчатых, чешуйчатых, зернообразных и т.д. Крупность частиц самородного золота изменяется в широком диапазоне - от мельчайших частиц до гигантских самородков.

Крупность золота - одно из его важнейших технологических свойств. Исходя из поведения золота в последующих технологических операциях, принято различать крупное (+70 мкм), мелкое (-70+1 мкм) и тонкодисперсное (-1 мкм) золото. Последнее обычно характерно для сульфидных руд.

Как и золота, серебро встречается в природе в самородном состоянии. Однако значительно чаще оно находится в рудах в форме минералов, представляющих собой химические соединения, что обусловлено большей химической активностью этого металла по сравнению с золотом.

Известно свыше 60 минералов серебра, которые можно разделить на следующие основные группы:

1) самородное серебро и природные сплавы серебра с золотом (костелит, электрум);

2) сульфиды, например, аргентит Ag2S, шромейерит AgCuS;

3) сульфосоли, например, пираргират Ag3SbS3, прустит Ag3AsS3, стефанит Ag5SbS4 и другие;

4) антимониты и арсениды. Например, дискразит Ag3Sb;

5) теллуриды и селениды:гессит Ag2Te, наумманит Ag2Se, петцит Ag3AuTe2 и другие;

6) галоиды и сульфаты: кераргирит AgCl, аргентоярозит AgFe3(OH)6(SO4)2 и другие.

Наиболее важными минералами серебра, имеющими промышленное значение, является самородное золото в природных сплавах и самородное серебро, аргентит, прустит, кераргирит.

I.3 Исторические этапы и современное состояние производства золота и серебра

Очень долгое время, почти до конца XVIII в., считалось, что существует всего 7 металлов: золото, серебро, ртуть, медь, железо, олово, свинец. Золото и серебро, не изменяющиеся при действии воздуха, влаги и высокой температуры, получили название совершенных, благородных металлов. Прочие же металлы, которые под действием воды и воздуха теряют металлический блеск, покрываясь налетом, а после прокаливания превращаются в рыхлые, порошкообразные «земли» или «окалины» (оксиды), были названы несовершенными, неблагородными.

Такое деление металлов нередко применяется и в наши дни, но с тем отличием, что к двум благородным металлам древнего мира и средневековья - золоту и серебру - на рубеже XVIII и XIX вв. прибавились платина и четыре ее спутника: родий, палладий, осмий, иридий. Рутений, пятый спутник платины, был открыт только в 1844 г.

Благородные металлы очень мало распространены в природе.

В природе благородные металлы встречаются почти всегда в свободном (самородном) состоянии. Некоторое исключение составляет серебро, которое находится в природе и в виде самородков, и в виде соединений, имеющих значение как рудные минералы (серебряный блеск, или аргентит Ag2S, роговое серебро, или кераргирит AgCl, и др.).

История благородных металлов - одна из самых интересных глав истории материальной культуры. По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который человечество начало использовать для изготовления украшений, предметов домашнего обихода и религиозного культа. Золотые изделия были найдены в культурных слоях эпохи неолита (V-IV тысячелетия до н.э.).

И в древности, и в средние века основными областями применения золота и серебра были ювелирное дело и изготовление монет. При этом недобросовестные люди, как ремесленники, так и лица, стоявшие у власти, прибегали к обману, не гнушались сплавлением драгоценных металлов с более дешевыми - золота с серебром или медью, серебра с медью. Хорошо известен рассказ древнегреческого писателя Плутарха о том, как сиракузский царь Гиерон II поручил Архимеду узнать, нет ли примеси серебра в золотой короне, изготовленной по заказу царя.

Ученый, пользуясь открытым им законом, взвесил корону сначала на воздухе, а затем в воде и вычислил ее плотность. Она оказалась меньше, чем у чистого золота. Так был разоблачен корыстный ювелир.

Способ испытания золотых и серебряных изделий (особенно монет) на чистоту был известен уже в глубокой древности. Он состоял в сплавлении пробы металла со свинцом и затем в окислительном обжиге жидкого сплава в сосуде из пористого материала (костной золы). При этом свинец и другие неблагородные металлы окислялись. Расплавленная смесь оксида свинца PbO с другими оксидами всасывалась пористым материалом, а благородный металл оставался неокисленным. Зная массу взятой пробы и массу выделенного из него «королька» золота или серебра, определяли содержание благородного металла в пробе.

Совершенно очевидно, что Архимед не мог воспользоваться этим приемом для разрешения заданного ему вопроса; к тому же Гиерон II запретил повреждать корону. А пробирных игл в то время в Древней Греции не было, как не были известны и способы разделения золота и серебра.

Серебра также было известно человеку в глубокой древности. Самые ранние разработки серебра велись в восточной части Малой Азии в IV тысяче летим до и.э. Позднее серебренные месторождения разрабатывали в Армении и Бактерии. Около 500 лет до и.э. начали разработку серебренно-свинцовых руд в Греции. В более позднее время (XIII-XX вв) серебро добывали в Трансильвании (Румыния) и Богелие (Чехия).

В 1848 г. богатейшие рассыпные месторождения золота были открыты в Калифорнии (США), а в 1851 г в Австралии. В Неваде (США) были обнаружены большие запасы серебренных руд. Однако уже через несколько лет в золотодобывающей промышленности наступает депрессия вследствии истощения богатых золотых россыпей. В этот период начинают вводить технические усовершенствования. Резкий и длительный подъем золотодобычи начался в 90-е годы прошлого столетия, когда в Южной Африке открыли и начали эксплуатацию крупнейшего в мире месторождения коренных золотосодержащих руд - Витватерсранд, до сих пор дающее большую часть мировой добычи золота. Примерно тогда же были открыты богатые россыпные месторождения на Юконе (Канада) и Аляске (США). Максимальный уровень добычи золота достигла в 1966-1970 гг, когда ежегодно добывали примерно 1300 т. этого металла. Производство серебра начиная с конца прошлого столетия, росло в основном за счет извлечения этого металла из свинцово-цинковых, медных и других руд, при переработке которых серебро извлекается попутно.

В настоящее время одними из самых крупных золотодобывающих стран является США, Австралия, Россия, Казахстан, страны Южной Африки, Узбекистан и другие.

На территории Узбекистана обнаружены около 40 месторождений благородных металлов. Основные запасы месторождения золота сосредоточены в собственно золото-рудных месторождениях центральных Кызылкумов и по подтвержденным запасам республика выходит на четвертое место в мире. Сырьевой базой золотодобычи крупнейшего Зарафшанского золотоизвлекательного комплекса является открытый в 1958 г. геологами Ю.Н. Хромышкиным и П.В.Мордвинцивым и разрабатываемое 1967 г. открытым горным способом месторождение «Мурунтау», а также ряд других перспективных средних и мелких месторождений такие как Мютенбей, Бесопантау, Триада, Балпантау, Кокпатас, Амантайтау и другие.

К числу мировых гигантов можно отнести месторождение Мурунтау самое крупное из известных на Евроазиатском контингенте с высоким содержанием золота в руде. За многие годы эксплуатации на борту карьера «Мурунтау» были отсортированы и заскладированы большие объемы минерализованной руды с за балансовым для заводского передела. Сегодня они вовлечены в переработку с привлечением новейших технологий при участии американской компании Ньюмонт Майнинг Корпорейшин.

I.4 Применения золота и серебра

Благородные металлы	Валюта Ювелирные изделия Контакты ЭВМ
	Медицина
	Катализаторы
	Кино-фотопленка
	Аппаратура для космоса
	Лабораторная посуда

Прежде всего, золото остается материалом, хранящемся в государственных резервах и частном накоплении, что связано с его высокой мобильностью и ликвидностью, т.с. способностью служить абсолютным покупательным и платежным средством. Золото очень технологично из него легко изготовить сверхтонкую фольгу и микронную проволоку, оно хорошо паяется и сваривается под давлением, золотые покрытия легко наносятся на металлы и керамику. Золото полностью отражает инфракрасные лучи, в сплавах обладает каталитической активностью. Такая совокупностью полезных свойств золота является причиной его широкого использования в важнейших отраслях современной технике: электронике, технике связи, космической и авиационной технике, ядерной энергетике и т.д.

Золото и его сплавы широко применяют для изготовления контактов в слаботочной технике. В виде тонких покрытий на стекле, керамике, кварце золото широко используют в электронных устройствах полупроводниковых элементах, микросхемах для передачи электрического тока. Ценными свойствами обладают припои на основе золота. Они могут смачивать самые различные материалы, имеют высокую коррозионную стойкость, технологичность, обеспечивают большую прочность и жаропрочность паянных соединений. Припои на основе золота использует также для пайки наиболее ответственных узлов ядерных энергетических установок, самолетных и ракетных двигателей, космической аппаратуры и т.д.

Золото и его сплавы употребляют для изготовления прецизионных потенциометров, термопар, термометров сопротивления. Благодаря высокой отражательной способности по отношению к инфракрасным лучам, покрытия золотом используют для защиты космических аппаратов от солнечной радиации.

Значительное количество золота потребляет стоматология: коронки и зубные протезы изготавливают из сплавов золота с серебром, медью, никелем, платиной, цинком. Соединение золота входят в состав некоторых медицинских препаратов, используемых для лечения ряда заболеваний.

Традиционным и самым крупным потребителем золота является ювелирная промышленность. Ювелирные изделия изготавливают не из чистого золота, а из его сплавов с другими металлами значительно превосходящие золото по механической прочности и стойкости. В настоящее время для этого служат сплавы Au-Ag-Cu, которые содержать добавки цинка, никеля, кобальта, палладия.

Подобно золоту серебро обладает замечательными техническими свойствами, благодаря которым его широко применяют в промышленности. Серебро и теплопроводностью, сочетающейся с низкой химической активностью, пластичностью, большой отражательной способностью. Весьма цинками свойствами обладают некоторые соединения серебра.

В отличии от золота, серебро в основном расходуют на чисто технические цели. Важнейшей сферой потребления серебра является производство светочувствительных материалов для кино- и фото промышленности. Расход серебра на производство кино- и фотоматериалов неуклонно возрастает, однако, не смотри на все усилия ученых, полноценных заменителей серебра для этих целей пока не найдено.

Крупной областью применения серебра является электротехника и электроника, где высокая электропроводность серебра в сочетании с химической стойкостью предопределили широкое использование его для изготовления контактов проводников.

Значительное количество серебра расходуется на изготовление припаев для пайки различных металлов и сплавов. Серебренные припои дают прочные и пластичные спаи, противостоящие ударом и вибрации.

Стойкость к окислению обусловило широкое применение серебряных припаев в авиационной и космической технике.

Миниатюрные батареи, содержащие хлорид серебра использует в электронных наручных часах, кинокамерах, калькуляторах.

Из сплавов серебра с кадмием и индием изготавливают регулирующие стержни в ядерной технике. Серебро также применяют для производства антифрикционных сплавов. Давно известны бактерицидные свойства серебра, благодаря которым этот металл применяют в установках обеззараживания питьевой воды.

Традиционной сферой применение серебра является производство украшений, столовой посуды, памятных медалей, предметов коллекционирования. Каталитические свойства серебра и его соединений необходимы в современной химии при получении ряда веществ.

I.5 Географо-экономические сведения о месторождении Мурунтау

Месторождение расположено в центральной части Кызылкумов, у южного подножия гряды Мурунтау. Административно оно принадлежит Тамдынскому району Навоийской области.

Ближайшие населенные пункты: город Зарафшан (в 35 км. к северу), город Уч-кудук (в 120 км.к северо-западу), город Навои (в 210 км.к югу), поселок Тамдыбулак (40 км.к северу).

Рельеф района месторождения химико-грядовый. С севера от месторождения выделяется горный массив Тамды-Тау, самая высокая от метка которого составляет +936,0 м. Климат жаркий резко континентальный сухой.

Зима - малоснежная, со средней температурой-120С, минимальная температура-340С. Лето продолжительное, средняя температура июля 28-300С. Количество осадков 150-200 мм в год. Характерны сильные ветры северного, северо-восточного направлений. Растительность скудная представлена преимущественно травами и кустарниковыми растениями. Связь с другими городами осуществляется автомобильным, железнодорожным и авиатранспортом.

Энергоснабжение осуществляется от государственных линий электропередачи, а водоснабжение промышленных предприятий по капитальному водоводу река Амударья-Зарафшан. Город Зарафшан является основными источником трудовых ресурсов рудника.

Сейсмичность района - 6-7 баллов по школе Рихтера.

Могут быть три варианта расположения обогатительной фабрике по отношению к месторождению полезного ископаемого и к заводу -потребителю концентратов при месторождении между месторождениями и заводом, при заводе.

По транспортным расходам наиболее обогатительной фабрике при месторождении, особенно в тех случаях, когда выход концентрата не велик. При обогащении богатых полезных ископаемых с большим выходом концентрата более выгодно расположить обогатительную фабрику при заводе по следующим причинам: тарифы на перевозку руды; при перевозке мелких концентратов потери ценного компонента в пути увеличиваются по сравнению с потерями при перевозке руды; возможно, уменьшить емкости бункеров и складов для готовых концентратов; иногда можно отказаться от сушки концентратов или только подсушивать их.

При административном транспортном объединении обогатительной фабрики с рудником или заводом сокращаются расходы и затраты на организацию водоснабжения, электроснабжения и ремонта оборудования.

Если рудник находится высоко над источником водоснабжения, то может оказаться выгоднее расположить обогатительную фабрику не на руднике, а у источника водоснабжения, с тем, чтобы не поднимать большое количество воды на незначительную высоту. Удаление и размещение мокрых, мелких хвостов наиболее дешево обходится в тех случаях, когда по условиям рельефа можно их транспортировать самотекам, а предназначенная под хвостохранилищ впадина позволяет создать хвостовой бассейн достаточной емкости.

При расположении обогатительной фабрики на наклонной площадке возможно в большей мере использовать самотечный транспорт и тем самым уменьшить капитальные затраты и эксплуатационные расходы, однако стоимость фабричных зданий при этом возрастет.

Обогатительные фабрики с самотечным транспортом продуктов обогащения наиболее экономично располагать на площадке, допускающей дешевую доставку руды в верхнюю первичную операцию и самотечное движение продуктов через все последующие операции обработки.

Для удешевления строительства размеры территории обогатительной фабрики принимаются минимально необходимые с учетом рациональной плотности застройки и блокировки зданий.

Площадка должна иметь хотя бы минимальный уклон 0,004 градусов, иначе она будет заболачиваться поверхностными водами. Грунты ее должны допускать строительство зданий и сооружений без устройства дорогостоящих оснований.

По возможности площадка должна располагаться в близи населенного пункта и существующих сетей энерго-водоснабжения.

I.6 Переработка золотосодержащих руд методом сорбционного выщелачивания

Особенности золотосодержащих руд. Технологические схемы переработки золотых руд отличаются большим разнообразием. Выбор той или иной схемы зависит от многих факторов, из которых главными являются характер золота в руде, его крупность; вещественный состав руды; характер минералов, с которыми ассоциировано золото и другие.

Конечной продукцией золотоизвлекательных предприятий является черновое золото или богатые золотосодержащие осадки. Дальнейшая переработка во многих предприятиях осуществляется на специализированных аффинажных заводах с получением золота и серебра высокой чистоты.

Подготовка руд к металлургической переработке. В настоящее время золото и серебро извлекают с помощью гидрометаллургических процессов, либо с применением комбинированных схем, в которых большую роль играют приемы обогащения различными методами. Так как добытая руда представляет собой крупные куски, то ее прежде всего дробят.

Дробление. Поступающие на обогатительные и металлургические предприятия горные породы представлены кусками различной крупности, в которых ценные минералы и пустая порода тесно срослись друг с другом в монолитную массу. Для вскрытия минералов и механического их отделения друг от друга породу необходимо раздробить. Степень дробления - это отношение размера наиболее больших кусков руды к размеру кусков продукта дробления. Дробление кусковых материалов обычно ведут в нескольких стадий с использованием дробилок различных типов. Общая характеристика стадий дробления приведена в таблице I.6.1.

Таблица I.6.1.

Характеристика стадий дробления

Стадия	Размер кусков, мм, в	К	Основные применяемые агрегаты
	питании	продукте
Крупное	300-1500	100-300	3-6	Щековые, конусные, ударные дробилки
Среднее	100-300	10-50	3-8	Щековые, конусные дробилки
Мелкое	10-50	3-10	3-8	Короткоконусные, валковые дробилки

При дроблении куски породы разделяются на части. Преодоление внутренних сил сцепления частиц монолитной породы достигается раздавливанием, раскалыванием, ударом, истиранием, или сочетанием этих способов. С целью увеличения пропускной способности дробильных установок, уменьшения износа рабочих частей дробилок и экономии электроэнергии на их привод дробление проводят в несколько стадий. При этом стремятся реализовать принцип «не дробить ничего лишнего», т.е. перед каждой стадией дробления проводят отсев мелочи, что предотвращает её бессмысленное пропускание через дробилки.

Выбор метода дробления и типа дробилок зависит от физико- механических свойств крупности и требуемой крупности конечного продукта. На обогатительных фабриках и металлургических заводах для дробления руд и других кусковых материалов наиболее часто применяют щековые, конусные, валковые и молотковые дробилки (рис. I.6.1.).



а) б)

в)

Рис. I.6.1. а) Дробилка ККД с неподвижной осью; б) однороторная и двух роторная валковая дробилка; в) двухроторная ударная дробилка.

Дробленный материал поступает на измельчения.

При измельчении уменьшается крупность дробленого продукта и частично или полностью раскрывается поверхность золота. В большинстве случаев процесс измельчения проводится в две стадии. Процесс дробления и измельчения считаются наиболее энергоёмкими процессами и потребляют около 50% всей энергии расходуемого на переработку руды. При измельчении в основном используются мельницы ММС 70-23, МШЦ 32-45, МШЦ 45-60, МШЦ 36-55, МШЦ 55-60, МШЦ 36-50 (рис.I.6.2.). Для сокращения энергозатрат проводят процесс грохочения и классификации.



а) б)

Рис. I.6.2. а) мельница ММС 70-23; б) мельница МШЦ 45-60

В схемах обработки золотых руд значительное место занимают операции классификации измельченного материала по крупности. В технологии обогащения руд сортировку материалов по крупности проводят грохочением или гидравлической классификацией.

Получение материала с определённой крупностью частиц требует проведения обязательной гранулометрической сортировки поступающего на измельчение материала или уже измельчённого продукта. В технологии обогащения руд сортировку материалов по крупности проводят грохочением или гидравлической классификацией.

Грохочением называется процесс разделения сыпучих материалов с размером частиц крупнее 1-2 мм на классы крупности просеиванием через одно или несколько сит. Материал, поступивший на грохочение, называется исходным, оставшийся на сите - надрешётным (верхним) продуктом, а прошедший через отверстия сит - подрешётным (нижним). Эффективность грохочения выражается отношением массы подрешётного продукта к общей массе нижнего класса в исходном материале.

Грохоты бывают неподвижные (рис. I.6.3.а) и подвижные (рис. I.6.3.б). Колосники 3 стянуты болтами 2 в решетку при помощи дистанционных прокладок. Основной рабочей частью любого грохота является решёта.

Щели между колосниками принимают 50мм и больше в зависимости от размера просеиваемого материала. В исключительных случаях щель оставляют в пределах 25--30 мм. Для грохочения руд угол наклона к горизонту принимают в 40--50. Для глинистых, липких материалов неподвижные колосниковые грохоты непригодны, так как щели быстро замазываются.

Основные параметры грохота: ширина и длина колосниковой решетки. Наименьшая ширина грохота должна быть не менее трех размеров наибольших кусков материала. Длину обычно принимают в пределах 1,5--2 ширины грохота.

Эти грохоты отличаются чрезвычайно простой конструкцией, допускают разгрузку автомашин, шахтных скипов и железнодорожных вагонов непосредственно на колосниковую решетку, надежны и просты в эксплуатации. Изготовляют их обычно на предприятиях из самых разнообразных материалов: старых рельсов, балок и др.

Рис.I.6.3. Колосниковые грохоты:

а) Неподвижный; б) Консольный вибрирующий

Недостатки грохота -- очень низкое качество грохочения, непригодность для работы на глинистых материалах и большая высота (перепад) установки. Поэтому используют их преимущественно для отделения из потока материала мелкой фракции. Эффективность грохочения на колосниковых грохотах не превышает 60-70%.

Классификацию на обогатительных фабриках осуществляют преимущественно в водной среде. Процесс классификации представляет собой разделение мелкозернистых материалов крупностью не более 8--10 мм на две фракции: тонкую (слив) и крупную (пески). Наиболее широкое распространение классификация получила на обогатительных фабриках для отделения готового продукта, вышедшего из мельницы, от не доизмельченного материала. Машины и аппараты, в которых происходит классификация материалов, называются классификаторами (рис. I.6.4.).

Рис. I.6.4. Односпиральный классификатор

По принципу действия их разделяют на механические и гидравлические. В механических конструкциях материал разделяется и перемещается под одновременным воздействием восходящего водяного потока и непрерывно движущегося механизма. В гидравлических классификаторах разделение происходит под действием восходящих потоков и центробежной силы.

Продуктами классификации являются слив и пески. Все аппараты для классификации делятся на механические классификаторы различных конструкций и гидроциклоны.

Методы обогащения золотосодержащих руд. Благородные металлы характеризуется высокой плотностью, намного превышающей плотность минералов вмещенной породы. Поэтому для извлечения самородных благородных металлов из руд эффективны гравитационные процессы.

В современной практике извлечения золота из руд месторождений применяют следующие аппараты для гравитационного обогащения: отсадочные машины (рис I.6.5.), шлюзы с мягким покрытием, концентрационные столы, барабанные концентраторы.

Рис.I.6.5. Схемы отсадочных машин: а) поршневая; б) диафрагмовая; в) с подвижным решётом; г) пульсирующая.

Отсадка основана на использовании разницы в скоростях падения минеральных частиц различной массы в вертикальной струе воды. Обогащение более мелкого золота эти способом неэффективно. Разделение минеральных частиц на концентрационных столах и шлюзах происходит за счет особенностей движения зерен в потоке воды, движущемся по наклонной плоскости (рис.I.6.6.).

Рис. I.6.6. Концентрационный стол.

Особенность флотации как метода извлечения золота - это возможность извлечь в концентрат золото не только свободное, но и находящееся в теской ассоциации с сульфидами. При флотационном обогащении золотосодержащих руд одновременно происходит флотация сульфидных минералов и свободного самородного золота. При флотации золота и золотосодержащих сульфидов применяют в качестве собирателя ксантогенаты. Флотацию проводят при рН=7,5-8,5, используя в качестве регулятора среды соду. Вспенивателями служат сосновое масло, реагенты Т-66. Для повышения извлечения золота иногда применяют активаторы, в качестве активатора применяют медный купорос.

Схемы и режимы флотационного обогащения золотосодержащих руд зависит от вещественного состава и отличаются большим разнообразием.

Сгущение - следующий после измельчения этап обработки пульпы. Оно состоит в частичном обезвоживании пульпы отстаиванием - оседанием твердых частиц на дно чана - сгустителя и сливом осветленного раствора. Осевший материал имеет отношение Ж:Т-1:1. на процесс сгущения влияют следующие факторы:

гранулометрический состав твердого в пульпе - тонкие частицы осаждаются медленнее;

минералогический состав - трудно сгущаются глинистые породы типа каолина;

температура - с повышением температуры снижается вязкость жидкой фазы пульпы и усиливается действие применяемых реагентов, что в итоге увеличивает скорость сгущения.

Для улучшения отстаивания необходимо укрепить частицы в агрегаты. Агрегация может быть достигнута коагуляцией или флокуляцией.

В качестве коагулянта используется известь, которая при цианирования выполняет роль защитной щелочи. Для флокуляции в пульпу вводят полимер, молекулы которого адсорбируются на активных участках одновременно нескольких частиц, связывая их с помощью образующихся «мостиков» в крупные агрегаты. В отечественной практике для флокуляции пульп широкое применение нашел полиакрипамид (ПАА). Сгущение пульп осуществляют в сгустителях. Пульпу подают в центр аппарата. Осевший уплотнённый осадок перемешается гребками к разгрузочному отверстию в центре сгустителя, откуда откачивается насосом к месту назначения. Осветлённый раствор поднимается вверх и сливается через край сгустителя в кольцевой желоб и далее в соответствующий сборник. Скорости поступления пульпы и слива регулируют таким образом, чтобы слив из сгустителя был практически прозрачным.

В процессе отстаивания пульпа проходит две главные фазы: отстаивание твёрдых частиц и осветление раствора и уплотнение или сжатие осадка, фаза отстаивания характеризуется такой плотностью пульпы, при которой частицы свободно осаждаются под действием силы тяжести с постепенно уменьшающейся скоростью до тех пор, пока не будет достигнута критическая точка, на которой заканчивается осаждения и начинается уплотнения осадка. Фаза уплотнения или сжатия осадка характеризуется настолько тесным расположением частиц, что они собственно не осаждаются, а сжимаются, причём жидкость заключённая в осадке, выжимается и выходит по образующимся каналам в выше расположенные слои более жидкой пульпы. На переход сгущения в фазу уплотнения указывает резкое замедление скорости отстаивание и образование каналов чистого раствора в сгущённом продукте. В сгущаемом продукте, разгружаемом из сгустителя, содержание твёрдого составляет обычно 40-50%, т.е. 1.5- (1:1).

Фильтрация - это процесс обезвоживания влажных материалов, поступающих обычно после сгущения, путем отдаления воды от твердых частиц с помощью пористой фильтруемой перегородки, проницаемой только для жидкой фазы. Процесс фильтрации состоит из двух основных стадий: фильтрации и просушки осадка.

Гравитационная обогащение и амальгамация позволяют извлекать из руд только относительно крупное золото. А основным методом извлечения мелкого золота является процесс цианирования. Сущность этого процесса заключается в том, что измельченный рудный материал, содержащий золото, приводится в соприкосновение с раствором цианида натрия, под действием которого золото из руды переходит в раствор. В присутствии кислорода растворение протекает по следующей реакции:

2Au+4NaCN+O2+2H2O = 2NaAu(CN)2+2NaOH+H2O. (I.6.1.)

Из этого уравнения видно, это золото переходит в раствор в форме дицианаурата натрия, который в растворе диссонирует на ионы:

NaAu(CN)2 Na+[Au(CN)2]-. (I.6.2.)

Таким образом, золото в растворе находится в составе комплексного цианид-аниона (Au(CN)2)-.

Скорость цианирования и полнота извлечения золота в раствор зависит от многих факторов, один из основных - содержание в растворе кислорода. Необходимо насыщение жидкой фазы воздухом, в котором содержится кислород. С этой целью применяют интенсивное перемешивание пульпы сжатым воздухом. Существенное влияние на скорость процесса цианирования оказывает концентрация NaCN. С повышением температуры скорость растворения золота возрастает. Но процесс цианирования проводится при температуре 19-350С.

Сорбция золота ионитами. Ионитами называют нерастворимые твердые высоко молекулярные вещества, которые вследствие наличия в них ионогенных групп (активных групп), способных поглощать из растворов электролитов положительно или отрицательно заряженные ионы в обмен на эквивалентное количество других ионов, имеющих заряд того же знака.

Ионообменными свойствами обладают очень многие и искусственные соединения. Практическое значение имеют иониты на основе синтетических смол ионообменные смолы. Ионообменные смолы получают в виде гранул правильной сферической формы размером от 0,5 до 3 мм.

Одна из наиболее важных характеристик ионита его обменная емкость, т.с. количество ионов, которое может быть поглощено единицей массы ионита. Различают полную, равновесную, рабочую обменные емкости.

На наших золотоизвлекательных предприятиях наибольшее применение получило смола -АМ-2Б макропористой структуры.

За последние 35-40 лет успешно внедряется в производство новое направление в технологии цианистого процесса - так называемое сорбционное цианирования.

Особенностью этого метода является совмещение процессов выщелачивания золота и серебра и сорбции их на загруженные в пульпу сорбенты с последующем отделением от пульпу сорбента, насыщенного золотом и серебром, десорбцией благородных металлов и регенерацией сорбента. Процесс сорбционного выщелачивания протекает по следующей реакции:

ROH+Au(CN)-2 = RAu(CN)2+OH- (I.6.3.)

Сорбционное выщелачивания осуществляется с применением двух видов сорбента: 1)синтетических ионообменных смол-ионитов; 2) активированных углей.

Первый способ предполагает извлечение золота из руды обычными приемами цианирования и осаждение золота из цианистого раствора осуществляется сорбцией его ионообменной смолой.

Второй способ состоит в том, что в контакт с ионообменной смолой приводит не осветленный золотосодержащий раствор, а непосредственно пульпу в процесс цианирования. Растворяясь в цианистом растворе, благородные металлы переходит в жидкую фазу пульпу и одновременно, сорбируется ионитом. Вследствии совмещения операций выщелачивания и сорбции этот процесс называется сорбционным выщелачивание.

После окончания выщелачивания и сорбции смолу отделяют, а обеззолоченную пульпу направляют в отвал. Пульпу пропускают через грохот, размеры которого больше, чем рудных частиц, т.е.размеры ячейки и меньше, размера частиц ионита.

Насыщенный золотом ионит регенерируют десорбцией золота и примесей и вновь направляют на сорбционное выщелачивание. В результате исследований и производственной работы установлено, его сорбционное выщелачивание ведет к значительному ускорению процесса растворения золота и сокращение производительности цианирования в 2-3 раза. При совмещении процессов выщелачивание и сорбции растворенного золота скорость процесса цианирования возросла в 3 раза, при этом потери золота с хвостами снизились с 1-1,2 до 0,8 г/т.

Сорбция из пульпы позволяет устранить из технологической схемы золотоизвлекательного предприятия громоздкую и дорогостоящую операцию фильтрации и промывка пульпы после цианирования.

Осаждение золота из осветленных растворов древесным углем использовалось на некоторых золотоизвлекательных фабриках в самом начале развития цианистого процесса. В дальнейшем он был почти полностью вытеснен более эффективным осадителем-цинком.

В последние годы интерес к применению углей для сорбции золота из осветленных растворов снова возрос в связи с использованием более качественных активированных углей. В основном используют специальные сорта крупнозернистых (0,6-2,0мм) активированных углей, более прочных в отношении разрушения их при перемешивании рудных пульп. Крупнозернистый насыщенный уголь отделяют от пульпы грохочением. Дальнейшая переработка насыщенного угля производится десорбцией золота и серебра с помощью различных растворителей, чем достигается регенерация угля и возможность повторного использования его в сорбционном процессе.

Насыщенные аниониты подвергаются процессу регенерации с целью десорбции сорбированных анионов и восстановления их сорбционной активности для оборотного использования в процесс сорбции. Десорбция со смолы сорбированных соединений производится элюированием растворами соответствующих реагентов.

В ряде отечественных и зарубежных исследований установлено, что эффективное элюирование аниона [Au(CN)2]- с анионитов достигается растворами роданистых солей - KSCN, NaSCN. Для полной и быстрой десорбции золота можно использовать щелочные концентрированные растворы NH4SCN - 3-5 (228-380 г/л) с содержанием NaOH от 10 до 25 г/л.

Смола при этом переходит в роданистую форму. Использование смолы в этой форме при сорбции нецелесообразно. Вследствии этого возникает необходимость десорбции роданит-иона со смолы и перевод её в другую форму. Наиболее эффективным десорбентом является слабокислые растворы тиомочевины. Элюирующая способность тиомочевины объясняется комплексообразованием. При взаимодействии с [Au(CN)2]- в кислой среде вытесняет цианид-ион и связывает золото посредством пары свободных электронов в катионный комплекс Au[SC(NH2)2]2+, который не способен удерживаться анионитом. Смола при этом переходит в хлор или сульфат форму, а освободившиеся ионы CN- связываются в HCN.