Плавка золотосодержащих концентратов

Николаев Ю.Л., Рыбкин С.Г.
ОАО «Иргиредмет»
Золотодобыча, №146, Январь, 2011

Концентраты, полученные при переработке первичного сырья и поступающие на пирометаллургическую обработку, условно делятся на четыре основные группы:

1.Продукты гидрометаллургической переработки золото- и серебросодержащих руд и концентратов.

2.Катодные и цементационные осадки; продукты гравитационного обогащения золотосодержащих руд.

3.«Золотые головки»;

4.Шлиховое золото и промпродукты доводки шлихов; продукты обогатительной переработки серебряных и комплексных серебросодержащих руд — гравитационные и флотационные концентраты.

Указанные продукты характеризуются разнообразным вещественным составом, содержанием драгоценных металлов и объемами производства. Нередко характер производства концентратов носит сезонный характер. Все это обуславливает различие технологических схем переработки концентратов, используемого оборудования, мощности плавильных установок.

Плавка катодных и цементационных осадков

Стандартная и наиболее распространенная технологическая схема переработки катодных и цементационных осадков, получаемых на золотоизвлекательных фабриках (ЗИФ), установках кучного выщелачивания (КВ), включает две основные операции:

- прокалку (или окислительный обжиг) при t = 400÷700 °С;

- последующую плавку на лигатурное золото.

В процессе обжига концентратов протекают полная дегидратация материала, окисление неблагородных металлов, разложение сульфидов и выгорание углерода.

В случаях, когда исходные цементационные осадки характеризуются весьма высоким содержанием цветных металлов, вводится дополнительная операция кислотного выщелачивания. Исходные осадки выщелачивают в растворе кислоты, преимущественно серной, с переводом в раствор основной доли меди, цинка и других неблагородных металлов. Отфильтрованные и отмытые осадки затем обжигают и плавят.

Для плавки преимущественно используется универсальная шихта, разработанная в ОАО «Иргиредмет», обеспечивающая получение богатого лигатурного золота и образование нейтрального легкоплавкого шлака с высокой растворимостью по оксидам железа и цветных металлов и позволяющая при плавке цементационных цинковых осадков отказаться от их предварительного кислотного выщелачивания.

Переработка «золотых головок»

«Золотые головки» характеризуются наиболее сложным и вариабельным химическим составом. В институте «Иргиредмет» и непосредственно на золотодобывающих предприятиях проводились исследования и испытания по разработке и промышленному освоению оптимальных вариантов технологии переработки этих продуктов.

Наибольшее распространение в промышленной практике получила технологическая схема «окислительный обжиг — плавка огарка». По указанной технологии перерабатывают «золотые головки», сульфидные компоненты которых в основном представлены сульфидами и сульфоарсенидами железа, преимущественно пиритом (FeS2) и арсенопиритом (FeAsS). При окислительном обжиге концентратов сера и мышьяк переходят в газовую фазу в виде летучих оксидов SO2, As2O3, которые улавливаются в системе пылегазоочистки. Огарки золотых головок с высоким содержанием оксида железа (Fe2O3) плавят с получением лигатурного золота и шлака.

Золотые головки с высоким содержанием сульфидов свинца, в основном галенита (PbS), перерабатывают по подобной схеме, но полученное при плавке огарков лигатурное золото подвергают купелированию. Продуктом технологии является высокопробное лигатурное золото. Дополнительной переплавкой капелей с восстановителем получают черновой свинец.

Для золотых головок с высоким содержанием сульфида сурьмы — антимонита (Sb2S3) разработана технология комплексной переработки с получением товарной металлической сурьмы. Технология включает выщелачивание концентрата сульфидно-щелочным раствором с последующим выделением из раствора сурьмы электролитическим методом. Как выщелачивания концентрата сушат и плавят с флюсами на лигатурное золото.

Промышленная практика показала, что существенными недостатками обжиговой технологии переработки сульфидно-мышьяковых концентратов являются относительно высокая задолженность золота с мышьяковистыми пылями и возгонами (до 0,1÷0,3%) и значительные затраты на захоронение арсенатов кальция и железа. В целях преодоления этих недостатков в Иргиредмете была разработана и испытана новая безобжиговая технология переработки сульфидно-мышьяковистых золото- и серебросодержащих концентратов. В сравнении с традиционной схемой она имеет ряд существенных преимуществ. В частности, улучшаются условия труда персонала, так как в процессе термообработки смеси «золотой головки» с реагентами не требуется перемешивания шихты, сокращаются затраты на создание системы пылегазоочистки передела плавки вследствие радикального снижения выделений диоксида серы, триоксида мышьяка и пыли в газовую фазу; сокращается задолженность золота и серебра в пылях, значительно снижаются затраты на захоронение мышьяковистых отходов, при этом осадок трисульфида мышьяка может являться ликвидным продуктом.

Плавка шлихового золота

Необходимость в освоении технологии плавки шлихового золота обусловлена нуждами золотодобывающих предприятий малого и среднего масштаба в доведении технологической схемы до логического завершения — получения в качестве товарного продукта компактного лигатурного золота. Опробование лигатурного золота в слитке позволяет осуществить точное определение содержания и учет драгметаллов и сводит к минимуму ощутимую отрицательную аффинажную разницу при проведении окончательных расчетов между аффинажными заводами и поставщиками.

Как правило, плавка стандартного доведенного шлихового золота с флюсами в нейтральном режиме не вызывает особых трудностей. Получаемые шлаки измельчают и направляют в схему доводки шлихов.

Отрицательное влияние на результаты плавки шлихового золота оказывают сульфиды железа и цветных металлов, иногда присутствующие в исходном продукте. Образующаяся при плавке штейновая фаза плотным слоем покрывает верхнюю плоскость слитка лигатурного золота, что осложняет отбор пробы и анализ сплава в целом. Удаление штейна со слитка механическим путем весьма трудоемко и сопряжено с потерями драгметаллов. Для плавки шлихового золота с примесями сульфидов разработан вариант технологии, при котором в состав шихты вводится сульфат натрия и углеродистый восстановитель. Образующийся в этом случае штейн легко удаляется со слитка смачиванием в воде. Слитки лигатурного золота получаются чистые, без посторонних включений. Штейн в виде порошка накапливают и перерабатывают известными способами. Данная технология внедрена Иргиредметом в 2003 г. на предприятии в Забайкалье.

Чрезвычайно мешает плавке шлихового золота присутствие в нем осмирида — природного сплава осмия с иридием. Массовая доля осмия в нем составляет в среднем 20÷40%, остальное — иридий. Характерной особенностью этого минерала является высокая температура плавления — 2700÷2800°С и ограниченная растворимость в золоте при температуре 1100÷1200° С. Присутствие осмирида в шлиховом золоте, даже на уровне 0,5÷1,0%, осложняет плавку шлихового золота по традиционной технологии.

В ОАО «Иргиредмет» разработана и испытана в полупромышленном масштабе технология плавки шлихового золота, содержащего осмирид, которая позволяет получать однородный по составу слиток лигатурного золота, содержащий в сумме менее 0,05% осмия и иридия. Испытания показали, что разработанная технология позволяет с высокой степенью селекции разделять золото от осмия и иридия, извлекаемых в ликвидный продукт.

Переработка серебросодержащих концентратов

С самого начала XXI века возник постоянно возрастающий интерес к разработке серебросодержащих полиметаллических руд, месторождения которых находятся в северо-восточном регионе России. При обогащении руд в товарные гравитационные и флотационные концентраты извлекаются серебро и золото, а попутно с ними — сульфиды железа и тяжелых цветных металлов, в первую очередь свинца.

Необходимость в создании эффективной технологии переработки сульфидных серебросодержащих концентратов была продиктована отсутствием в регионе металлургических предприятий, способных перерабатывать подобные концентраты по пирометаллургической схеме. Разработанная ОАО «Иргиредмет» пирометаллургическая технология позволяет экономически эффективно осуществлять переработку сульфидных свинцово-серебряных концентратов непосредственно в районе их производства в сравнительно малом масштабе, начиная с объемов на уровне 2050 т концентратов в сутки.

Аппаратурное оформление плавильных переделов

Несмотря на то, что пирометаллургическая переработка концентратов сводится преимущественно к проведению двух основных операций — термической обработки материала при температуре 200÷700°С (сушки, прокалки, обжига) и плавки материала на лигатурное золото при температуре 1150÷1250 °С, аппаратурное оформление и технологическая реализация процессов на каждом предприятии осуществляется индивидуально.

Для проведения сушки,  прокалки и обжига концентратов оптимальны камерные печи сопротивления.

Плавка концентратов драгоценных металлов имеет определенные особенности, вытекающие из задач минимизации безвозвратных потерь золота и серебра, получения богатого по драгметаллам слитка и шлака, с относительно низким остаточным содержанием драгметаллов в широком диапазоне производительности по проплаву. Перечисленные особенности предъявляют к плавильным установкам следующие основные требования:

-минимальное количество печных газов и возгонов, образующихся при разогреве и плавке шихты;

-минимальное количество отработанных огнеупорных материалов, пропитанных драгоценными металлами;

-эффективный подвод тепла к шихте и расплаву, отсутствие высокого градиента температур в реакционной зоне;

-благоприятные условия для отстаивания и разделения продуктов плавки;

-достаточная широта модельного ряда плавильных печей по производительности.

Многолетняя практика работы золотодобывающих предприятий и аффинажных заводов показала, что в наибольшей степени указанным требованиям отвечают высокочастотные индукционные тигельные плавильные установки, где тепловыделяющим элементом является материал графитсодержащего тигля и руднотермические печи (РТП), в которых тепло выделяется в слое шлака при прохождении через него электрического тока.

Индукционные печи эффективны для переработки наиболее богатых концентратов, таких как шлиховое золото, катодные осадки, огарки «золотых головок», суммарная массовая доля драгметаллов в которых выше 30%, при суточном проплаве до 10 кг. Необходимыми условиями их успешной эксплуатации являются должная квалификация персонала, качественное энергоснабжение с выдерживанием параметров по частоте и напряжению, наличие воды с низкой минерализацией для охлаждения, доступная связь с заводом-изготовителем для сервисного обслуживания печи, возможность приобретения качественных тиглей. Такие условия могут быть созданы практически только в условиях крупных золотоизвлекательных и обогатительных фабрик, находящихся вблизи от круглогодично функционирующих транспортных магистралей и имеющих устойчивое водо- и стабильное по частоте и напряжению электроснабжение.

Руднотермические печи наиболее эффективно применяют главным образом для плавки бедного сырья и в условиях минимального сервисного обслуживания. Их преимуществами являются:

-надежность конструкции,

-простота обслуживания,

-сравнительно невысокая стоимость и небольшие габариты,

-низкая стоимость обслуживания, так как плавка не требует тиглей и периодической замене подлежит только шамотный кирпич ванны,

-источниками электропитания служат серийные понижающие печные или сварочные трансформаторы переменного тока,

-предусмотрена возможность регулирования условий плавки (нейтральная, окислительная или восстановительная).

Перечисленные особенности руднотермических печей позволяют использовать их как на небольших россыпных предприятиях, добывающих десятки килограммов золота в год, так и в составе крупных ЗИФ с добычей золота, исчисляемой тоннами в год.

В настоящее время выпускается нескольких моделей печей разной конструкции и производительности, технические характеристики которых приведены в таблице.

Технические характеристики руднотермических печей


Наименование

Тип печи

З-3М

З-10M,
З-10МН

З-10М2

Рабочий объем ванны при
стандартном коэффициенте
заполнения (0,7), дм3


6,0


27,0


35,0

Количество лёток

1

1, 2

2

Рекомендуемая массовая доля
золота в исходном материале, %

Более 15,0

Более 5,0

Более 2,0

Продолжительность плавки
после прогрева на холостой
шихте, мин.


40-80


90-120


90-150

Масса слитка, кг

2-5

2-15

2-20

Габаритные размеры печи:
длина
ширина
высота


700
800
2000


2000
1100
2500


2300
1200
2500

Потребляемая мощность при
работе на максимальном
рабочем токе, кВт


15


30


40

Электропитание

Трансформатор
W=40 кВА
Iн=250-600 А
Uн=20-45 В

Трансформатор
W=80-100 кВА
Iн=400-700 А
Uн=12-90 В

Трансформатор
W=80-100 кВА
Iн=500-900 А
Uн=30-100 В

Количество плавок до замены
футеровки


20-60


10-30


15-30

Материал:
Футеровки ванны
Теплоизоляции подины

Кирпич:
хромомагнезитовый
шамотный

 

Чтобы оценить целесообразность плавки концентратов в ваших условиях и получить предварительную оценку необходимых капиталовложений, пришлите нам краткие сведения о концентрате, объемах переработки, условиях работы.

 

Лаборатория металлургии ОАО «Иргиредмет»

Факс: (3952) 33-08-33, тел./факс: (3952) 33-08-51

Тел.: (3952) 33-08-53 — зав. группой пирометаллургии Ю.Л. Николаев


-0+0
Просмотров статьи: 47909, комментариев: 43       

Комментарии, отзывы, предложения

Екатерина, 08.10.15 13:33:32 — спецам

Добрый день!

Подскажите, пожалуйста, каково воздействие на атмосферный воздух при плавке золотосодержащих концентратов в высокочастотных плавильных установках, например УПВ-5/0.6? Где можно ознакомиться с перечнем выбрасываемых загрязняющих веществ? Ekaterina.prof@mail.ru

Екатерине, 08.10.15 20:36:46

Всё зависит от состава концентрата, в основном это сера мышьяк свинец и цинк, а так же параметры плавки: нейтральная, окислительная, или восстановительная среда. В зависимости от этого одна часть примесей идёт в шлак или сплав , другая в газы.

Екатерина, 09.10.15 02:19:45 — спецам

Благодарю за ответ.

У нас предусмотрена возможность регулирования условий плавки (нейтральная, окислительная или восстановительная).

Шихта включает исходное шлиховое золото, соду и прокаленную обезвоженную буру. Расход флюсов составляет 1,5-3 % от массы шлихового золота. Массовое соотношение буры к соде в смеси флюсов обычно составляет 2:1.

Технические требования к конечному продукту - золото лигатурное (ТУ 117-2-7-75).

Если не затруднит, подскажите, состав выбросов при каждом виде плавки.

Может быть есть санитарно-эпидемиологическое заключение на установку в целом?

Екатерина, 09.10.15 05:32:11 — спецам

Добрый день!

Вношу уточнение - параметры плавки - нейтральная среда.

СНС, 13.10.15 12:55:45 — Екатерина, 9 октября 2015

Здравствуйте, Екатерина. Состав выбросов зависит от примесей к шлиховому золоту. По минералогическому составу шлиховых минералов можно сделать приближенную оценку, но у меня данных об этом нет. Может быть у вас в шлихах есть ртуть? Тогда плавка опасна.

Екатерина, 14.10.15 23:50:15 — спецам

Добрый день!

Технолог на словах говорит, что ртути нет, как и выбросов в целом, но документально подтвердить свои слова не может. Чтобы не было выбросов совсем, это из области фантастики. Мои поиски ничем не увенчались. Запрос у фирмы производителя санитарно-эпидемиологического заключения на плавильную установку тоже ничего не дал. Получается замкнутый круг.

Спасибо за ответы.

Сергей , 26.10.15 15:32:41 — спецам

Добрый день.

Подскажите плиз, каким способом корректно производить оценку содержания Au в старательском (добытым ручным способом на безбрежных африканских просторах) концентрате при наличии рентгено-флюорисцентного анализатора?

Банан, 26.10.15 15:36:28 — Сергею

До десятых долей процента можно добиться архимедовский методом. Говорю не агульно, сам многократно проделывал данную процедуру. Но к сожалению рентген не пригодится:)))

Сергей , 26.10.15 15:59:26 — Банану

Африканские старатели ещё те товарищи. Продать и обмануть синонимы. Америкосы вон и те, вольфрам золотом сверху покрыли и сотни тонн чистейшего золота на балансе ФРС показывают. А другого способа нет? Не хочется за вольфрам платить как за золото.

Б.Кавчик, 28.10.15 11:48:48 — Сергей , 26 октября 2015

В России тоже "тех товарищей" достаточно. Посмотрите Руководство по приемке вольноприносительского золота:

http://zolotodb.ru/news/10551

Сергей , 28.10.15 11:51:12 — Б.Кавчику

Большое спасибо.

Сергей , 28.10.15 12:31:16 — Б.Кавчику

Посмотрел, почитал. Склоняю голову в низком поклоне в знак благодарности. С таким руководством можно что-то пробовать, но опыт, сын ошибок трудных. А спецов, которые приобрели такого родственника;)) сложно найти, на практическое обучение?

Б.Кавчик, 05.11.15 07:36:34 — Сергей , 28 октября 2015

Специалистов по приемке золота сейчас надо искать в ломбардах. По-моему, там до сих пор некоторые работают с пробирными иглами и кислотами. Ломбардов много, наверное, найдете хорошего специалиста.

ДСН, 23.06.18 06:46:10 — авторам

Доброго времени суток, не подскажите что считается весьма высоким содержанием цветных металлов, для которых необходимо кислотное выщелачивание, есть ли какой то диапазон? Заранее спасибо!

Максим, 16.05.19 19:32:35 — Спецу

Здравствуйте Упала пробность слитка с 840 до740 в зг много свинца как вывести свинец без купиляции

Андрей, 24.10.19 13:33:25 — 1111111

Добрый день. Подскажите, пожалуйста, здесь было высказывание, что для плавки золота перед отправкой на аффинаж разрешение никакое не требуется. Собственно сам вопрос: А существуют ли какие-то комментарии правительства, которые подтверждают этот факт. У нас руководство не любит подходить к вопросу с позиции "что не запрещено, то разрешено". Заранее благодарен.

СНС, 24.10.19 15:44:21

Плавка ведется на многих предприятиях, значит, это делать можно. Если вашему руководству нужен документ, то напишите письмо в Иргиредмет - получите официальный ответ.

Андрей, 24.10.19 15:58:35 — СНС

Спасибо!

Владимир, 20.12.19 04:38:24 — спецам

Здравствуйте! Не можем определится с выбором печи, для сплава Доре, в исходном концентрате минимальное содержание золота от 2 до 7%, производительность 100-500 кг исходного материала в месяц. не поможете с выбором?

СНС, 20.12.19 07:53:57 — Владимир, 20.12.19

При содержании золота 2-7% руднотермическая печь для вас будет лучшим вариантом. Уточнить детали вам нужно у специалистов лаборатории. Напишите им: laboratoria7@mail.ru

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Плавка золотосодержащих концентратов»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "четыре прибавить 10":