Устранение влияния ртути в процессах сорбции золота (окончание)

Барченков В.В.,
вед. технолог ЗАО «ИСС-МИНЕРАЛС»
Золотодобыча, №213, Август, 2016

Окончание

 

Наиболее перспективным и легкореализуемым вариантом очистки от ртути цианидных продуктивных растворов (ПР) является метод осаждения ртути в виде труднорастворимой соли — сульфида ртути HgS.

В институте ВНИИХТ в 2010 г. разработали в деталях технологию очистки продуктивных растворов от ртути [5] для одного из предприятий Забайкальского края.

Процесс осаждения ртути и последующего разделения твердой фазы (осадка) и раствора проводится в отдельном цикле, что предотвращает попадание ртути в основной процесс — сорбция золота из продуктивных растворов.

Наиболее широко распространенным в этом случае считается метод осаждения ртути сернистым натрием:

Hg2+ + Na2S → HgS↓ + 2Na+

Однако для сульфидного метода очистки ртутьсодержащих растворов характерны недостатки, которые снижают его эффективность, а именно:

-высокая степень дисперсности образующегося осадка сульфида ртути, который проходит через фильтр;

-возможность образования растворимого комплекса сульфида Na2HgS2 при избытке сернистого натрия.

Поэтому для устранения указанных недостатков подбираются соответствующие реагенты-осадители в определенном соотношении. Смешение реагента-осадителя (СаО+Na2S) с продуктивным цианистым раствором позволило выделить растворенную ртуть в виде труднорастворимого соединения — сульфида ртути HgS. В качестве серусодержащих реагентов-осадителей в данном случае используются так называемые известково-серные отвары (ИСО) — растворы элементарной серы Sэл. или сульфида натрия в известковом молоке Na2S•9Н2О, при смешении которых происходит следующая реакция:

Na2S + СаО + Н2О → CaS + 2NaOH

В этом случае осаждение ртути протекает по реакциям:

Hg(CN)42- + CaS → HgS↓ + Са2+ + 4CN-

Hg(CN)42- + Na2S → HgS↓ + 2Na+ + 4CN-

При избытке реагента-осадителя возможно перерастворение осадка HgS. Поэтому сульфидсодержащий реагент вводят в очищаемый ПР в виде водного раствора смеси сульфида натрия и оксида кальция при их массовом соотношении 4,4 на 900–1100 массовых частей раствора, что составляет 1–3 % от общего объема продуктивного раствора. При расходе реагента-осадителя в количестве менее 1 % от общего объема продуктивного раствора происходит неполное осаждение ртути, а при расходе реагента-осадителя в количестве более 3 % от объема продуктивного раствора имеет место перерасход реагентов.

Установлено, что обработку продуктивного раствора серусодержащим реагентом-осадителем необходимо проводить в течение 20–40 минут при активном перемешивании. При меньшем времени перемешивания не происходит полного образования и выпадения в осадок сульфида ртути. Продолжительность перемешивания продуктивного раствора с реагентом-осадителем более 40 минут приводит к перерасходу электроэнергии, увеличению объема аппаратов, в которых осуществляется процесс осаждения ртути.

Исследования ВНИИХТ показали, что очистка от ртути исходных цианидных продуктивных растворов с использованием реагентов-осадителей в виде известково-серных растворов (CaS) происходит в соотношении 4,4 с высокой эффективностью. При этом остаточная концентрация ртути в очищенном растворе составляет менее 0,01 мг/л. Технологическая схема очистки ПР от ртути показана на рис. 2.

 

Рис. 2. Технологическая схема очистки продуктивных растворов кучного выщелачивания (КВ) от ртути
Рис. 2. Технологическая схема очистки продуктивных растворов кучного выщелачивания (КВ) от ртути

 

Технологическая схема очистки от ртути продуктивного раствора сравнительно простая и состоит из двух основных и одной вспомогательной операций. Основными операциями являются осаждение сульфида ртути и отделение дисперсного осадка HgS от очищенного раствора. К вспомогательной операции относится приготовление растворов реагентов-осадителей, которые дозируют в продуктивный раствор. Для этого отдельные емкости с мешалками наполняют частью потока продуктивного раствора и загружают реагенты-осадители — сульфид натрия Na2S•9H2O и известь-пушонку СаО. В результате смешения реагентов с продуктивным раствором получают известково-серный отвар (ИСО).

Затем этот раствор дозируют в цепочку последовательных емкостей с мешалками, в которые поступает основной поток продуктивного раствора. Чтобы реакция осаждения сульфида ртути прошла успешно при активном перемешивании, время нахождения продуктивного раствора с реагентами-осадителями в цепочке реакторов должно составлять не менее 20–30 мин.

Далее очищенный раствор с осадком сульфида ртути либо фильтруют на керамическом фильтре, либо осветляют в тонкослойном сгустителе или в прудке. Осветленный раствор без осадка подают в процесс сорбции золота на активированный уголь.

Осадок сернистой ртути из-за его токсичности необходимо утилизировать. Обычно ртутьсодержащий осадок после фильтра, сгустителя или из прудка собирают и помещают в специальную бетонную емкость для захоронения. Технологический режим процесса осаждения ртути приведен в табл. 2.

 

Таблица 2. Технологический режим установки осаждения ртути

Технологические параметры

Расход в час

Расход в сутки

Производит. по продуктивному раствору, м3

125

3000

Содержание ртути в продуктивном растворе, г/м3

2,2

2,2

Расход продуктивного раствора для растворения реагентов-осадителей, м3

 

90

Расход извести-пушонки СаО на 25 м3 продуктивного раствора в одном реакторе, кг

25

90

Расход сернистого натрия Na2S•9Н2О на 25 м3 продуктивного раствора в одном реакторе, кг

110

396

Соотношение сульфида натрия к извести

4,4 ±0,1

4,4 ±0,1

Величина pH при смешении продуктивных растворов с реагентами-осадителями

10,5–11,0

-

Расход рабочего раствора реагентов для осаждения ртути, м3

3,75

90

Содержание твердого в растворе после процесса осаждения в первоначальный период пуска установки, кг/м3

0,1

-

Ожидаемое количество твердого осадка, кг/ч

12

288

Продолжительность перемешивания продуктивного раствора с реагентом-осадителем, мин

30

-

Извлечение ртути в осадок, %

98–99

-

Содержание ртути в осветленном продуктивном растворе мг/л

0,01

-

Удельный расход реагентов-осадителей (кг) на 1 м3 продуктивного раствора:

- сульфид натрия Na2S•9Н2О

 -известь-пушонка СаО

 

0,132

0,03

-

Удельный расход флокулянта Praestol 2530, кг/м3

0,005

-

 

Первое условие для обеспечения при данном режиме глубокой очистки продуктивного раствора КВ от ртути — четкое соблюдение массового соотношения при приготовлении растворов девятиводного сульфида натрия Na2S•9Н2О к извести-пушонке СаО равное 4,4. Рабочие растворы реагентов-осадителей приготавливаются в двух реакторах в режиме обеспечения непрерывной работы установки осаждения.

Вторым условием успешного проведения процесса является точная дозировка раствора реагентов и поддержание постоянного заданного расхода продуктивного раствора в реакторы смешения. Для этого необходимо на входных трубопроводах продуктивного раствора и реагентопроводах установить расходомеры. Для управления параметрами технологического процесса установку очистки ПР от ртути желательно компьютеризировать.

Процесс очистки ПР от ртути в обязательном порядке должен сопровождаться контролем содержания ртути в ПР — до и после очистки, насыщенного угля — до и после десорбции, анализом содержания ртути в катодном осадке. Если концентрация ртути в ПР будет ниже 2,2 мг/л, расход реагентов нужно уменьшать путем снижения дозировки ИСО в процесс очистки, сохраняя при этом заданное соотношение сульфида натрия к извести в ИСО.

По технологии очистки продуктивных растворов КВ от ртути, разработанной ВНИИХТ, в 2012–2013 гг. была спроектирована и построена на одном из предприятий КВ в Забайкальском крае установка производительностью 125 м3/ч. Проект выполнил Забайкальский филиал «ЗАО ТОМС Инжиниринг» (г. Чита). Проектная схема цепи аппаратов представлена на рис. 3.

 


 

Для приготовления известково-серного отвара (ИСО) предназначены два контактных чана КЧР 25А (поз. 6, 7) вместимостью 25 м3 каждый с дозировочными насосами (поз. 8-1..4).

В качестве реакторов осаждения ртути из ПР используются три контактных чана КЧР 25А (поз. 3), расположенных каскадно, так, чтобы раствор перетекал из чана в чан самотеком. Из последнего чана очищенный раствор с осадком поступает в зумпф (поз. 4), откуда насосом закачивается в два патронных керамических фильтра ПКФ-60 (поз. 9). Очищенный раствор из фильтров поступает в процесс сорбции, а отфильтрованный ртутьсодержащий осадок смывается в зумпф (поз. 10) и далее подается в фильтр-пресс (поз. 18), откуда отфильтрованный кек разгружается в контейнер и перевозится в специальный бетонный бункер захоронения (поз. 21).

При очистке от ртути в растворе образуется 0,1 кг/м3 взвесей, которые отфильтровываются и разгружаются при промывке фильтра. Состав сульфидного осадка после осаждения ртути (в расчете на сухой продукт) приведен в табл.3.

 

 Таблица 3. Химический состав ртутьсодержащего осадка

Массовая доля компонентов, %
Au

Ag

Hg

Cu

Zn

Fe

Ca

Si+Al

0,0015

0,007

0,17

0,26

3,6

0,11

41,2

54,65

 

Как видно из данных табл. 3, кроме ртути, из продуктивного раствора в осадок переходит 0,26 % меди и 3,6 % цинка, а также железо и кальций, что является дополнительным эффектом операции очистки, т.к. в этом случае раствор, поступающий на сорбцию, имеет более простой ионный состав, и скорость сорбции золота увеличивается.

В осадке присутствуют также золото в количестве 15 г/т и серебро 70 г/т (см. табл. 3). Это потери драгметаллов от операции, но в пересчете на переработанное количество ПР в сутки это составит: золото — 0,0014 г/м3, серебро — 0,0067г/м3. Такие потери можно считать незначительными, и на общем показателе извлечения они почти не сказываются.

Пробный кратковременный пуск установки в течение нескольких суток показал, что по предложенной технологии ртуть из раствора переходит в осадок на 96–98 %, однако при этом выявились недостатки в части фильтрации раствора с осадком. В связи с тем, что ртутьсодержащий осадок имеет тонкодисперсный характер, керамические патроны быстро забиваются осадком и прекращают фильтровать раствор, что вызывает частые остановки для промывки патронов и регенерации их солянокислым раствором. В связи с этим проектной производительности установки добиться не удалось, а вскоре по организационным причинам установка была остановлена.

Тем не менее, даже по кратковременной работе установки можно сделать некоторые выводы. В частности, для отделения осадка сульфида ртути, имеющего весьма тонкодисперсный характер, вряд ли нужно применять фильтры с керамическими патронами, пóры которых очень чувствительны к размеру частиц осадка. Для осветления продуктивного раствора после операции очистки целесообразнее применять либо тонкослойный сгуститель, либо просто подать раствор с осадком в прудок-осветлитель с большой площадью осаждения, интенсифицировав процесс осаждения добавлением флокулянта Praestol 2530, который рекомендует ВНИИХТ.

Установка по проекту рассчитана на очистку от ртути 50 % потока продуктивного раствора, что, по мнению автора, не может решить проблему повышения эффективности процесса сорбции, поскольку очищенный раствор, смешавшись с исходным, понизит только в 2 раза концентрацию ртути в объединенном растворе, поступившем в процесс сорбции на активированный уголь, и часть ртути при этом сорбируется на уголь и далее попадет в катодный осадок. В этом случае опять-таки нужно проводить демеркуризацию осадка.

Чтобы получить полный эффект от процесса очистки ПР в последующих циклах сорбции и десорбции и не проводить в конце процесса демеркуризацию катодного осадка, необходимо осаждать ртуть из всего объема продуктивного раствора.

Однако построенная в промышленном масштабе установка пока не работает, хотя до сих пор не получены заявленные технические показатели, отсутствуют данные о том, насколько улучшились процессы сорбции и десорбции угля. Поэтому следовало бы провести на установке промышленные испытания процесса очистки продуктивных растворов от ртути в течение более длительного времени; проверить осветление ПР в прудке-осветлителе; пропустить по отдельной нитке очищенные растворы через активированный уголь, а затем переработать насыщенный уголь в отделении десорбции и сплавить напрямую катодный осадок в слиток без обработки осадка азотной кислотой.

 После проведения промышленных испытаний установки необходимо определить основные технико-экономические показатели как процесса очистки от ртути, так и всей технологии переработки продуктивных растворов в цехе гидрометаллургии.

Описанные выше технологии очистки от ртути продуктов цианисто-сорбционного выщелачивания золотосодержащих руд имеют, по мнению автора, практическое значение, и при их использовании можно существенно повысить технологические показатели сорбции золота на активированный уголь и тем самым улучшить экономику всего технологического процесса.

 

Читать начало статьи

 

Литература

1. Патент на изобретение № 2460814 «Способ извлечения золота из цианидных растворов с присутствующей в них растворенной ртутью». Авторы: Доброскокин В.В., Овчаренко Е.В., Акимова И.Д. 10.09.2012 г.

2. G.J.McDougall, R.D.Hancock, M.G.Nicol «The mechanism of the adsorption of gold cyanide on activated carbon». — Joumal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, September 1980

3. Sandberg, R. G., et al. (1984) "Calcium Sulfide Precipitation of Mercury During Cyanide Leaching of Gold Ores," RI 8907 USBM.

4. Патент на изобретение № RU 2497963. Способ переработки золотосодержащих руд с примесью ртути. Авторы: Штода Л.И. (RU), Косарев Е.Е. (RU), Пеганов В.А. (RU) и др. 10.11.2013 г.

5. Разработка технологии очистки продуктов выщелачивания руд месторождения Савкино от ртути. Отчет о НИР ОАО ВНИИХТ, руководитель Шаталов В.В. 2010 г. Москва. 

 

Об авторе


-0+4
Просмотров статьи: 1987, комментариев: 3       

Комментарии, отзывы, предложения

Ерназар, 14.11.16 18:45:35 — Автору

Добрый вечер! Уточните содержание подаваемого сульфида натрия в продуктивный раствор, и расход сульфида натрия.

Автор, 15.11.16 15:45:08 — Еназар

Уважаемый Ерназар!

Запрашиваемые вами параметры указаны в таблице 2., где во второй строке снизу указан удельный расход сульфида натрия на 1 куб.м ПР - 0,132 кг, а содержание сульфида натрия в подаваемом в процесс рабочем растворе по 5-й строке сверху той же таблицы, которое равно 4,4 г/л или 4,4 куб.м

С уважением!

автор

Автор, 15.11.16 18:39:35 — Ерназар

Прошу извинить за то, что не указал размерность в последней цифре. Следует читать "4,4 г/л или 4,4 кг/куб.м"

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Устранение влияния ртути в процессах сорбции золота (окончание)»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "два прибавить 3":