Перфильева Н.С. Металлургия благородных металлов
Подождите немного. Документ загружается.
11
Солянокислая среда
При взаимодействии с газообразным Cl образуются летучие
соединения ПМ (хлориды):
AgCl, PtCl
2
, PtCl
4
, PdCl
2
, IrCl
4
, IrCl
3
, RuCl
3
, RhCl
3
, OsO
4
.
а) При (HCl + HNO
3
):
Au + 3HCl + HNO
3
H[AuCl
4
] + NO + H
2
O.
(NO2)
ϕ = 1.0B - легко восстанавливает H
2
O
2
.
Комплексные хлориды ПМ:
H
2
[ PdCl
3
]; H
2
[ PtCl
6
]; H
3
[ RhCl
6
]; H
2
[ IrCl
6
]; H
2
[ RuCl
6
]; OsO
4.
б) При жидкофазном хлорировании образуются аналогичные
соединения, например:
Pt + Cl
2
+ HCl H
2
[PtCl
6
];
(Cl
2
+H
2
O) = Cl
2 agcорбированный
;
Cl
2
+ H
2
O = HCl + HClO.
Комплексные хлориды служат основой аффинажа ПМ.
Натриевые соли, например: Na
2
[ PtCl
6
], - хорошо растворимы в воде.
При обработке этих солей хлористым аммонием NH
4
Cl образуются трудно-
растворимые соединения (трс):
Na
2
(PtCl
6
) + NH
4
Cl = (NH
4
)
2
(PtCl
6
)
Прокаливание соли позволяет получить металл.
Аммиачные системы
При обработке хлоридных растворов аммиаком образуются
аммиакаты благородных металлов:
12
AgCl + 2NH
4
OH [Ag
+
(NH
3
)
2
]Cl + H
2
O;
xpc
Na
2
(PdCl
4
) + 4NH
4
OH [Pd(NH
3
)
4
]Cl
2
+ H
2
O + 2NaCl
Аммиачные среды используют в аффинаже Pd и Ag.
Нитритные системы
Получают обработкой хлоридных систем, например:
Na
2
[PdCl
4
] + NaNO
2
= Na
2
[Pd(NO
2
)
4
] + NaCl.
Нитритные растворы используются в аффинаже спутников (Rh, Ir,
Ru).
Сульфидные системы
Сульфиды благородных металлов являются наиболее тpc. Их
получают обработкой, нитритных и других растворов Na
2
S, (NH
4
)
2
S или H
2
S.
Образуются простые сульфиды, например: PtS
2
,
PdS, Rh
2
S
3
и т.д.
ПР = 10
-50
÷ 10
-150
.
Гидроксиды ПМ
Получают обработкой хлоридных растворов едким натром. При
прокаливании гидроксиды превращаются в оксиды, которые неустойчивы
(при температуре выше 200
0
С они разлагаются).
Все благородные металлы можно окислить при сплавлении их с
перекисью натрия или бария до оксидов, которые в дальнейшем можно
растворить в HCl с переводом металлов в раствор.
Сплавы благородных металлов
Золото, серебро и платиновые металлы образуют сплавы со многими
металлами. Рассмотрим те из них, которые позволяют объяснить поведение
благородных металлов при пирометаллургической переработке собственных
руд, Cu-Ni, Pd и других руд.
13
Au и Ag
Благодаря близости атомных характеристик образуют непрерывный
ряд твердых растворов – замещения. Свойства сплавов меняются плавно от
одного металла к другому. Сплавы отличаются высокой звучностью,
пластичностью, электропроводностью и теплопроводностью. Благодаря
легкой сплавляемости в природе золотые частицы находятся как правило в
сплаве с Ag.
Рис. 1. Cu и Au
Сплавы на основе меди используются в ювелирной промышленности,
для изготовления монет. Добавка меди к золоту позволяет увеличить
способность сплава к истиранию. Часто ювелирные сплавы характеризуются
пробой. У нас в стране принята метрическая система проб. Под
метрической пробой понимают число единиц золота по массе в 1000 г
сплава.
Рис. 2. Au – Pb
Эта диаграмма состояния позволяет объяснить поведение золота при
свинцовой плавке и поведения золота при плавке на веркблей (Pb-Au) и
последующем купелировании сплава. Из диаграммы видно, что Au со Pb
образует химические соединения: AuPb
2
и Au
2
Pb, которые разлагаются
соответственно при температуре = 280
0
С, 425
0
С.
960
0
1063
0
Ag
Au
Au
Cu
14
Сплав имеет легкоплавкую эвтектику с температурой плавления
215
0
С, что соответствует примерно 13÷14% Pb.
Au-Ag-Hg
Эти сплавы позволяют объяснить физико-химические процессы
амальгамации золотых руд.
Руды и минералы Au, Ag.
Формы нахождения Au, Ag в рудах
По Au россыпные месторождения – вторичные, Oбразуются из
коренных, под действием внешних факторов (температура, выветривание). В
промышленности принята следующая классификация золотосодержащих
руд.
1. По геохимическим условиям образования:
- Коренные;
- Россыпные;
- Золотоносные конгломераты.
Основные месторождения – коренные. Промышленное содержание в
них 1÷5 г/м
3
промышленным содержанием считают 0,1 г/м
3
Au .
Конгломераты - богатые по золоту минералы, в которых содержится
уран.
2. По вещественному составу
(типу вмещающей породы):
- Кварцевые (окисленные);
- Кварцево-сульфидны;
(содержание сульфидов до (8÷10%).
- Сульфидные руды (полиметаллические Cu, Pb-Zn, Sb руды).
3. По технологическим свойствам:
- Простые;
- Упорные.
К категории простых относят руды, при цианировании которых
извлечение Au составляет 90 ÷ 95 % при измельчении до крупности класса –
0,074 мм (80 ÷ 90 %). Время цианирования 12÷36 часов. Расход цианида
0,6-1,1 кг/т руды. Извлечение золота при последующей цементации больше
95÷98%. Руды легко сгущаются и фильтруются.
Всем этим требованиям удовлетворяют только кварцевые руды, не
содержащие тонкодисперсного золота. Все остальные руды относят к
категории упорных.
В зависимости от типа упорности их делят на:
15
- шламистые (глинистые, окисленные) – трудность фильтрации и
повышенная сорбционная активность глин;
- медистые – присутствие в руде минералов меди, которые приводят к
снижению извлечения золота и увеличению расхода цианида;
- кварцевые руды с тонко вкрапленным золотом – необходимо тонкое
измельчение до класса – 0,043 мм 90%;
- мышьяковистые – присутствие минералов As
2
S
3
, FeAsS и др., что
приводит к снижению извлечения золота, расход цианида
увеличивается;
- сурьмянистые – тоже, что и мышьяковистые, только минералы
Sb
2
S
3
;
- углистые – присутствие углистых сланцев, что приводит к снижению
извлечения Au за счет сорбции растворенного золота.
Серебряные руды делятся на 2 типа:
1. Чисто серебряные.
2. Комплексные, серебро содержащие руды.
У нас в России руд типа 1 нет.
Серебро получают попутно при переработке свинцово-цинковых, медных,
медно-никелевых руд.
Формы нахождения Au
Золото в рудах находится в саморoдном состоянии. Основные
примеси: Ag, Cu, Fe, возможно присутствие As, Bi, Se, Te, Sb. Проба
самородного золота 750÷900. (в среднем по России 850). Известны различные
минералы самородного золота:
- Самородное золото (Ag ≤ 20÷30%, Fe, Cu <1.0%);
- Электрум (Ag 30 ÷ 50%, Fe, Cu < 1.0%);
- Медистое золото (Ag 2,3 ÷ 20%, Cu = 9÷20.4%);
- Платинистое золото;
- Палладистое золото;
- Амальгамы и др.
Химические соединения:
AuTe
2
- калаверит
AuAgTe
4
- сильванит
AuAgTe
2
- креннерит и др.
Геометрическая форма
Золото в рудах встречается в виде частиц неправильной формы.
Крупность частиц
Принято по крупности золото делить на следующие классы:
- самородки (более 4 г)
16
Плита Холтермана 1872 г. 205 кг, большой треугольник 1842 г. 36 кг;
- крупное золото (более 0,074 мм);
-мелкое золото (- 0,074 мм +0,005 мм);
- тонкодисперсное золото [- 0,005 + 0,001 мм (пыль)].
Kрупность золота – один из наиболее важных факторов, который
определяет метод переработки руд.
Связь с вмещающей породой
Различают:
- Золото свободное (крупное, мелкое);
- Золото в сростках (c сульфидами, c кварцем);
- Тонковкрапленное золото;
- Золото в рубашке;
Пробность
Au
Me
S
Au
SiO
2
Au
SiO
2
Au
Fe
3
O
4
Au
17
Присутствие примеси отрицательно сказывается на различных
процессах извлечение золота. Чем ниже проба, тем труднее переработка.
Если в руде много меди, ухудшается процесс амальгамации, если
много теллура – хуже идет цианирование.
Форма нахождение золота в рудах устанавливается рациональным
анализом.
Серебро присутствует в рудах, как в самородном состоянии, так и в
окисленной форме. Известно более 60 минералов серебра:
- Ag
2
S - аргентит;
- Ag
2
Te - гессит;
- Ag
2
Se - науманит;
- Ag
2
SbS
3
- пираргирит;
- AgCl - кераргирит;
и другие.
Компоновка технологических схем переработки
золотосодержащих руд.
Технологические схемы переработки золотых руд весьма
многообразны.
Выбор технологической схемы определяется:
1. Формой нахождения золота в рудах;
2. Типом вмещающей породы;
3.Типом ассоциации золота с вмещающейся породой;
4. Наличием других ценных составляющих;
5. Наличием примесей, усложняющих процесс, и др.
(производительность фабрики и т.д.).
Основные операции технологических схем:
-Вспомогательные (сортировка, дробление, грохочение,
измельчение, классификация);
- Обогатительные (гравитация, флотация, магнитная сепарация);
- Металлургические (цианирование, фильтрация, цементация, электролиз,
сорбция, обжиг, плавка и др.).
Компоновка этих операций дает технологическую схему. Рисунок 3.
18
свободное
гравитация гравитация
Au крупное
в рубашке
Au тонкодисперсное
в кварце в сульфидах
тонкое измель
чение,
цианирование
флотация, обжиг
цианирование
Au мелкое
свободное в сростках
с сульфид. с кварц.
цианированиефлотация,
обжиг (после-
дующее циани-
рование)
в рубашке
спец. методы
цианирование
Рис.3
Требования к схеме:
1. Выбранная схема должна обеспечить высокое извлечение
золота;
2. Комплексность использования сырья;
3. Минимальные, удельные, капитальные и эксплуатационные
затраты;
4. Обеспечивать нормальную экологическую обстановку района;
Конечная продукция фабрик:
1. Лигатурное черновое золото (золото 75÷95%);
2. Катодное золото (золото 75÷95%);
19
3. Золото – цинковые осадки (циан – шламы)(золото 5÷30%);
4. Флотационный концентрат (золото >120г/т);
5. Гравитационные концентрат (золото >120г/т).
Побочные продукты: вольфрамовые, сурьмяные, мышьяковистые
концентраты; гравий.
Особенности схем
На начальной стадии большие объемы производства, а на конечной
из-за высокой степени концентрирования (10
5÷
10
7
) лабораторный объем
производств.
Схемы переработки кварцевых руд
β - содержание;
α - выход.
Схема 1. Рисунок 4.
