Описанные ниже технологии очистки от ртути продуктов цианисто-сорбционного выщелачивания золотосодержащих руд имеют, по мнению автора, практическое значение. Их использование может существенно повысить технологические показатели сорбции золота на активированный уголь и тем самым улучшить экономику всего технологического процесса.
В некоторых золотосодержащих рудах присутствуют сопутствующие металлы, в частности ртуть, которая является вредной примесью в цианисто-сорбционных процессах извлечения золота. В золотосодержащих рудах самым распространенным ртутным минералом является киноварь HgS (сульфид ртути). Но ртуть в рудах может присутствовать в самородном виде и в виде оксидов HgO. Много ртути содержится в лежалых хвостах фабрик, работавших по амальгамационно-цианистой технологии.
В цианидных растворах поведение ртути определяется прежде всего концентрацией свободного цианид-иона CNˉ. Растворение исходных ртутных минералов в цианидных растворах c образованием двухзарядных цианистых комплексов ртути протекает по следующим реакциям:
2HgS + 10NaCN + O2 + 2H2O = 2Na2Hg(CN)4 + + 2NaCNS + 4NaOH
2Hg + 8NaCN + O2 + 2H2O = 2Na2Hg(CN)4 + 4NaOH
HgO + 4NaCN + 2H2O = Na2Hg(CN)4 + 2NaOH
Растворение ртути в цианидных растворах характеризуется следующими специфическими особенностями:
- при концентрации цианида CNˉ менее 0,5 г/л ртуть почти не растворяется, тогда как при концентрации цианида CNˉ ≥ 5 г/л извлечение ртути в раствор достигает 90 %;
- при средних концентрациях цианида от 0,5 до 1,0 г/л ртуть также взаимодействует с цианидом, но при этом образуются в основном однозарядные цианистые комплексы [Hg(CN)3]1- и даже нейтральные комплексы [Hg(CN)2]0;
- двухзарядный цианистый комплекс [Hg(CN)4]2-, как было установлено исследованиями, образуется, если в растворе имеется избыток свободных ионов CNˉ и содержание их составляет более 1 г/л.
Если в руде имеется металлическая ртуть, то золото растворяется значительно быстрее, чем ртуть, и высокая скорость растворения золота, по-видимому, обусловлена образованием гальванической пары золото-ртуть (величины стандартных потенциалов золота и ртути в цианидных растворах составляют соответственно -0,543 В и -0,373 В).
Щелочность цианистого раствора влияет на скорость растворения ртути так же, как и на скорость растворения золота: при высокой щелочности (pH > 11,5) растворение ртути заметно замедляется.
Установлено, что в сорбционных процессах с использованием активированного угля преобладает сорбция малозарядных цианистых комплексов ртути, указанных выше. При этом выяснилось, что однозарядный комплексный анион [Hg(CN)3]1- и нейтральный комплекс [Hg(CN)2]0 имеют более сильное сродство к активированному углю, чем двухзарядный [Hg(CN)4]2-, который сорбируется на уголь в незначительной степени. Известно также [2, 3], что нейтральный комплекс ртути Hg(CN)20 в процессе сорбции заметно конкурирует напрямую с однозарядным анионом золота Au(CN)21- зa адсорбционные места на поверхности активированного угля и даже вытесняет некоторое количество уже адсорбированного золота из фазы насыщенного угля.
В чем сказывается вредное влияние ртути в цианисто-сорбционных процессах?
Во-первых, на растворение ртути расходуется цианид, предназначенный для растворения золота и серебра, т.е. за счет ртути увеличивается расход дорогостоящего реагента.
Во-вторых, в процессе сорбции ртуть является дополнительной нагрузкой на сорбент, увеличивая расход активированного угля и реагентов, используемых при его регенерации. При этом цианистые комплексы ртути занимают активные группы в угле и этим самым снижают как скорость процесса сорбции, так и рабочую емкость сорбента.
В-третьих, ртуть так же хорошо десорбируется с угля, как и золото. При электролизе раствора товарного элюата ртуть вместе с золотом выделяется в катодный осадок в количестве 8–10 % от массы осадка. В этом случае ртуть необходимо удалять из катодного осадка либо методом отгонки (дистилляции) в специальных ретортных печах, либо очищать катодный осадок от ртути растворами азотной кислоты перед плавкой катодного осадка на слитки чернового золота (сплав Доре). Операция очистки катодного осадка от ртути небезопасна и является источником аэрозолей и повышенной токсичности в производственных помещениях.
Во ВНИИХТ запатентовано два способа устранения влияния ртути на цианисто-сорбционный процесс извлечения.
Первый способ [1] состоит в предотвращении попадания ртути в основной цикл выделения золота из насыщенного активированного угля и, таким образом, в процессе десорбции золота получают товарный элюат, не содержащий ртуть. В этом случае ртуть удаляется перед десорбцией золота с насыщенного угля путем обработки угля щелочно-цианистым раствором при обычной температуре. Эта операция называется «холодная десорбция» ртути.
Второй способ [4] предусматривает цианистое выщелачивание золота и ртути из руды с последующей очисткой золотосодержащего раствора введением сульфидсодержащего реагента, который, взаимодействуя только с растворенной ртутью, образует нерастворимый сульфидный осадок ртути.
Первый способ целесообразно применять, когда осуществляется сорбционное цианирование пульпы при концентрации свободного цианида в пределах 0,5–1,0 г/л, и растворенные золото и ртуть совместно извлекаются сорбентом. В этом случае используется «холодная десорбция» насыщенного угля, при которой ртуть выводится из основного процесса в отдельный цианистый элюат.
Вторая технология очистки от ртути применяется в основном для продуктивных золотосодержащих растворов, получаемых при кучном выщелачивании золота. По второму способу ртуть выводят из основного процесса до операции сорбции золота из растворов.
Опишем подробно каждый способ устранения влияния ртути на сорбционный процесс.
Поскольку в сорбционных процессах с использованием активированного угля с концентрацией свободного цианид-иона в пределах 0,5–1,0 г/л преобладает сорбция низших комплексов ртути однозарядного [Hg(CN)3]1- и нейтрального [Hg(CN)2]0, имеющих сильное сродство к активированному углю, обработка насыщенного угля более концентрированными растворами цианида натрия (15–20 г/л) приводит к образованию двухзарядного комплекса [Hg(CN)4]2-, который не удерживается углем и переходит в элюат, т.е. происходит селективная десорбция ртути.
В лабораторных исследованиях холодной десорбции, проведенных во ВНИИХТ на реальном насыщенном угле [5], использовали десорбирующий раствор, содержащий 20 г/л NaCN+2,5 г/л NaOH, при комнатной температуре. Расход десорбирующего раствора составил 10 об/об угля. При этом получены результаты, приведенные в табл. 1.
Таблица 1. Показатели «холодной» десорбции ртути из насыщенного угля
|
п/п |
Наименование продуктов |
Компоненты |
|
| золото |
ртуть |
||
| 1 |
Насыщенный исходный уголь мг/г |
5,6 |
7,5 |
| 2 |
Содержание в элюате, мг/л |
0,2 |
334,2 |
| 3 |
Уголь после десорбции ртути, мг/г |
5,6 |
0,25 |
| 4 |
Степень очистки угля от ртути, % |
|
96,7 |
| 5 |
Количество золота в элюате, % от исходного в угле |
0,07 |
|
Результаты лабораторных исследований процесса десорбции ртути показали высокую эффективность извлечения (очистки) ртути из насыщенного золотосодержащего активированного угля при весьма низком уровне потерь золота (0,07 %) в элюате.
Технологическая схема холодной десорбции показана на рис. 1.
Рис. 1. Технологическая схема холодной десорбции ртути из насыщенного угля
Исходный насыщенный активированный уголь помещается в безнапорную десорбционную колонну, через которую пропускают снизу вверх десорбирующий раствор, содержащий 20 г/л NaCN+2,5 г/л NaOH, в динамических условиях со скоростью 1 об/об угля в час при температуре 18–20° С.
Исследованиями установлено, что при продолжительности десорбции 8 ч остаточное содержание ртути в угле составляет 0,006 мг/г (извлечение Hg в раствор — 99,92 %), при продолжительности 10 ч остаточное содержание в угле Hg — 0,001 мг/г (извлечение — 99,99 %). Оптимальное время холодной десорбции (8 или 10 ч) принимают, если при прямой плавке катодного осадка в полученном слитке сплава Доре содержание ртути не превысит установленную ТУ норму.
После окончания процесса в колонну подают воду в количестве 2 об/об угля, которой вытесняют оставшийся цианистый раствор и отмывают уголь от остатков цианида. После этого уголь направляют в операции десорбции золота и регенерации.
Элюаты (десорбаты) селективной десорбции ртути (слив колонны) поступают на операцию очистки от ртути путем добавления раствора реагентов-осадителей, содержащий 1 г/л CaO + 4,35 г/л Na2S9H2О, который переводит ртуть в труднорастворимый осадок сульфида ртути. Осадок от раствора отделяют фильтрацией. Очищенные от ртути растворы доукрепляют по NaCN и NaOH и возвращают в процесс селективной десорбции ртути.
Как показали исследования, наиболее эффективной концентрацией NaCN в десорбирующем растворе является 15–20 г/л и щелочи NaOH 3–5 г/л. При таком реагентном режиме извлечение ртути из активированного угля составляет 99,9 %. Увеличивать концентрацию NaCN более 20 г/л нецелесообразно. Расход цианида ориентировочно составляет 0,2 кг/т угля при условии регенерации сливного раствора.
Недостатком холодной десорбции является содержание в элюате порядка 0,2 мг/л золота. При регенерации элюата и использовании его после подкрепления по цианиду и щелочи золото в нем является постоянной циркуляционной величиной. Аппаратурно процесс холодной десорбции оформляется просто, без применения кислотостойких материалов. Поскольку линейная скорость прохождения раствора через слой угля в колонне не превышает 5 м/ч, десорбирующий раствор (элюент) можно подавать в угольную колонну самотеком из напорной емкости.
Холодная десорбция ртути из насыщенного золотом угля позволяет значительно увеличить скорость десорбции золота и предотвращает попадание ртути в катодный осадок, за счет чего исключается сложная и трудоемкая операция по очистке катодного осадка от ртути азотной кислотой.
При использовании технологии «холодной десорбции» проявляется положительный сопутствующий эффект — вместе с ртутью из насыщенного угля частично десорбируются медь и цинк в виде двухзарядных цианистых комплексов, которые при последующей регенерации десорбата от ртути переходят вместе с сульфидом ртути в осадок. Таким образом уголь дополнительно очищается от цветных металлов, которые в основной операции десорбции и электролиза золота не попадают в катодный осадок, за счет чего увеличивается скорость процесса десорбции, а в электролизере можно больше осадить драгметаллов до съемки катодного осадка.
Читать далее, окончание статьи
-0+2
Комментарии, отзывы, предложения
Chihara, 27.06.20 14:59:15 — Автору
Какой всё-же эффективный сорбент вы применили бы на сегодняшний день? Речь идёт об объёмах сорбируемого комплекса (Au-Hg) от 10 тонн
ИИИ, 06.07.20 08:10:17 — Chihara, 27.06.20
А вы бы статью до конца дочитали. В конце статьи сноска есть на продолжение.
Петрович, 26.10.16 09:26:25
Для хвостов старых фабрик статья важная, хотя позже амальгамацию на руде сменило цианирование. Больше ртуть применяли на россыпях, у нас почти до 90-х годов. Вылили ее за советское время несчетное количество.