Дәріс. Ерітіндіден алтынды бөлу және байытылған өнімдерді алу

Үйінді түрде еріту әдісімен алынған, құрамында алтыны бар циан ерітіндісінен асыл металдарды бөліп алудан бұрын оларды майда түйіршіктерден тұндырады (осветляют). Ол үшін вакуум – сүзгіштер, қойылдырғыштар, рамалы тұндырғышты қолданады. Тазаланған ерітінді құрамында қатты заттың үлесі 0,6-0,8 Т/м³ – тан артпауы керек.

Үйінді түрде еріту нәтижесінде құрамында 0,5-3 м²/л алтын және 10-20 мг/л күміс (кен құрамына байланысты) товарлы ерітінділер алады.

Ерітіндіден алтын және күміс бөлу үшін екі әдіс қолданады.

- мырыш шаңынан цементтеу және активтендірілген көмір немесе смоламен сорбциялау.

Асыл металдарды бөлу әдісін таңдау ең алдымен бастапқы кен характерімен анықталады.

Асыл металдар үлесі ерітіндіде жоғары болса мырыш шаңымен цементтеу қолданылады. Au төмен болған жағдайда – көмір немесе смола да сорбциялау қолданылады.

АҚШ-та К.В 40%-інде мырышта тұндыру, ал 60%- көмірмен сорбциялауды қолданады.

ТМД-де смола мен көмірді қолданады.

Цементация процесінде алып өнімдерді аффинажға жібереді, ал көмір немесе смолада сорбциялау алдын-ала жинау (концентрациялау) операциясы б.т. Асыл металмен байытылған ерітіндіден оларды цементация, тұндыру немесе электролиз әдісімен бөліп алынған өнімдерді афинаждауға жібереді.

Алтынды ерітіндіден цементациямен бөлу. Aлтын цементациямен бөлу мына реакциямен жүреді:

2NaAu(CN)₂+Zn=2Au+Na₂Zn(CN)₄

Күміс те жоғарыда көрсетілген реакция аналогиямен бөлінеді.

Мырыш шаңымен тұндыруға түсетін ерітіндіде 0,4-0,5 г/л кем емес Au, 0,03-0,05% төмен емес цианид (Na CN), сілті (СаО) 0,0012-0,02% және ерітін оттегі 0,2-2,0 мг/дм³ жоғары болулары керек.

Алтынды мырыш шаңымен тұндыру алдында, кейде күмісті алдын-ала күкіртті натрий немесе күкіртті сутекпен бөліп алады. Қышқылсыздандыру үшін де аэрацияның камераларды қолданады (разрядтау деңгейі 24,4 кПа). Асыл метал үлесі шағын болғанда (ерітіндіде): мырыш шанынан шығымы 1т ерітіндіге 15-25г. Ерітінді бай болса мырыш шығыны 1т ерітіндіге 40-50т көтеріледі. Теория жүзінде алтынды тұндыруға жұмсалатын мырыш шығыны 1г алтынға 0,192 г. Мырыш шанымен тұндыру кезінде Au бөліп алу дәрежесі жоғары болады.қолданған ерітіндіде алтын үлесі 1тоннаға 0,015г, бастапқы ерітіндідегі металдың үлесіне байланыссыз.

Кейде алтын тұндыру кезінде мырышпен бірге қорғасын нитратын береді (Рв(Nо₃)₂).

Циан ерітіндісінен мырыш шаны мен алтын тұндыру нәтижесінде алынған тұнба және шламдар құрамында мыс, Zn, Al, Se, күміс тағы басқа элеметтерден өзге 5-70% алтын бар. Бұл шламдарды сатылады немесе Доре қорытпасына өңдейді. Алтынды шлам ыстық әлсіз күкірт қышқылы ерітіндісімен сілтісіздендіреді. Сілтісіздендірудін ұзақтығы тұнбаның мөлшері мен қоспасының құрамына байланысты, орта есеппен 6 сағат.

Күкірт қышқылының шығыны 1кг тұнбаға 1-2кг. Кейіннен кекті кептіріп, флюспен араластырады (15 вес 4.бура, 8 вес 4 сода, 4 вес. % кварц құмы) және графитті тигельдерде қайнатып Доре қорытпасын алады.

Мырыш шаңынан басқа алтынды циан ерітіндісінен Au шаңымен және көміртекті ферромарганецпен тұндыруға болады.

Цементациялау әдісінің жетістіктері:

Кен шығыны төмен және шағын эксплуатациялық шығындар, ε жоғары.

Цементациялау процесінің кемшіліктері:

Ерітіндіні тұндыру алдында дайындау

Ерітіндідегі мышьяк, сурьма мысқа сезімділігі

Мырыш Zn шығымы жоғары, ол тұнбада асыл металдардың үлесін төмендетеді. Мырыш шаңынан басқа түйіршіктерді мырышты қолдану ұсынылған.

Активтендірілген көмірді қолданумен алтынды ерітіндіден бөлу.Активтендірілген көмірде алтын молекулярлы және ионды формаларда сорбциялана алады. Көмірдің сумен әрекетінен бетінде тотығу жүріп, гидрооксид пайда болып, содан кейін алмасу реакциясы жүреді.

:: C +2NaAu(CN)₂=::C +2N₂O₄

Көмір бетінде корбонат пайда болуы мүмкін, сонда алтын келесі реакциямен сорбцияланады:

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

Активтендірілген көмірмен сорбциялап, Au бөлу қарсы ағысты жүйелі каскадты орналасқан 3-5 колонкада жүреді. Бірінші колонкадан көмірді Au-ды десорбциялауға жібереді, оған екінші колонкадан шыққан көмірді салады, екіншіге үшіншіден, төртіншіге үшіншіден тағы солай солай.

Соңғы колонкаға «жаңа» көмір салады.

Колонкалар Ø 0,6м, биіктігі 3,6м немесе Ø 2,44м; биіктігі һ=1,8м.

Колонканың басқа түрлері де қолданылады.

Au ерітіндісінің берілу жылдамдығы көмір қабатынан өту кезінде «қайнау» қабаты п.б жоғары көтерілу ағыны қолданылады.

Колонкалардан тұратын қондырғылар қозғалмалы көмір көмір қабатымен жұмыс істейді. Бұл типті колонканың жетістігі: көп, шығындар төмен және сорбциялау кезінде тепе-теңдікке тез жету болып табылады. Ерітіндіні берген кезде көмір қабаты 60-70%-ке дейін өседі, сондықтанда колонканың 1,3 бөлігін сорбентпен толтырады. Ерітіндіні беру жылдамдығы колонка қимасының 1м²-не 10-18 дм³/с.

Көмірмен жалпы әрекеттесу уақыты 10 минут. Aлтынды көмірмен қанықтыру ыдысы, шикізат пен оны алу техналогиясына байланысты және ол 3-7кг/т (1-кесте).

Колонна мөлшерлеріне байланысты 60-тан 1300кг көмір салады. Алтынсызданған ерітіндіні соңғы колонкадан чанға жібереді, цианид пен улы (едний) натримен күштілеп, үймекті шаюға қайтарады. Көмірлің активтендірілген қоспаларға сезімділігі төмен, бірақ ақ кіріш, ксантогенат және күкіртті Na үлесі жоғары ортада алтын бойынша сыйымдылығы төмендейді.

1) Смоуки Вэлли (АҚШ) руднигінде құрамында 0,6-0,9г/м³ алтын бар КВ ерітіндісі каскадтан өтеді. Ол ашық типті Ø4м биіктігі 2,7м 5 колоннадан тұрады. әр колоннаға 4т цилиндр пішінді (0,5×1,4 мм) активтендірілген көмір салады. Оның алтын бойынша сыйымдылығы 6,2кг/т. Күн сайын колоннадан 1 тоннаға жуық көмір шығады. Көмірді кондинцирлеу және эмоирлеу операциясына жібереді.

«Гоулфирз МАйменг» фирмасының «ОРтиз» руднигінде (АҚШ) сорбциялау қондырғысы биіктігі 1,83м және диаметрі 2,44м-лік бес калоннадан тұрады. әр колоннаға екі тоннадан түйіршіктелген көмір сияды. Ерітінді калоннаның түп жағынан беріліп, оның әрқайсысының жоғары бөлігінен шығарылады. Сөйтіп ерітінді тізбек түрінде бүкіл каскадтан өтеді. Ерітіндінің көмірмен жалпы әрекеттесу уақыты 10 минут. Құрамында 1 г/м³ алтын бас ерітіндіден алтынды бөліп алу дәрежесі 88-94%.

2)Әр екі тәулік сайын десорбциялану үшін екінші колонкадан көмірді түсіріп отырады.

3) Сорбциялау процесіне әсер ететін негізгі факторі кондық күш, рН мәні, температура, металдар және қоспалардағы қарсылас иондардың болуы және де көмірдің табиғаты.

Кесте 1

Активтендірілген көмір маркасының сипаттамасы.

Көмір маркісі	Меншікті беті, м	Кеуектердің жалпы көлемі, см2/г	Алтын бойынша сыйымдылығы, мг/т
БАУ АГ-3 САТ		1,2 0,287 -	3,0 5,7 6,0

4) Осы себепті сорбциялауды содалы ортада жүргізеді, бірақ рН 6,7-8,0 жоғары болмауы керек болмаса кері процесс көмірден алтынның десорбциялануы басталуы мүмкін. Сорбциялау үшін мөлшері 1-3мм көмір, кейде 0,15-1,4 мм колданылады. Au сорбциялау үшін қолданылатын жоғарғы сапалы көмір бетінің активтілігі 1000м²/г. Солардың көмегімен 30г/дм³ алытын бар ерітіндіден сорбция жүргізуге болады. Тасталатын ерітінді құрамында 6*10^-6г/дм³ алтын бар. Кокос жаңғағы қабығынан алынған көмір сапасы неғұрлым жоғары болады.

Десорбция негізінде циан сілтілі ерітіндіде жүргізіледі. 2-3 тәулік, 90-95^оС температурада, ерітінді мен көмірдің қатынасы 200:1 (салмағы бойынша) немесе 350кПА қысыммен 160^оС температурада 2-6 сағат жүреді. Автоклавтарды қолдану есебінен Au мен Ag десорбциялау уақыты 4-10 есеге қысқарып, реагенттер шығыны 5-7 рет азаяды. Кейбір рудниктерде Au-ды көмірден десорбциялау құрамында 0,5% натрий цианиді, 1% улы натр және 20% этанол бар ерітіндімен, 24 сағат бойы 87^оС температурада жүреді.

Au десорбциялау дәрежесі 96-99%, активтілігі уақыт өткен сайын төмендейтіндіктен, ерітіндіні тазалайды. 3-4 қайтар сорбция-десорбция циклінде қолданылатын көмірді кальций карбонатынан тазалау және көмірдің кеуекті структурасынан майда түйіршікті бөлу үшін азот немесе тұз қышқылы ерітінділерімен жуып шығады. Содан кейін 15-30 минут ауасыз ортада 600-700^оС температурада қоздырады және кейіннен ауада суытады. Пешке көмірді берер алдында 30-40%-ке дейін ылғалды сусыздандыру. Термо өңдеуден кейін көмірді сұрыптап, майда түйіршіктерден бөледі.

Ерітіндіден асыл металды сорбциялау және десорбциялаудың типтік схемасы 2-суретке келтірілген. Төменде асыл металды қаныққан көмірден десорбциялаудың режимі келтірілген.

Ол бірнеше сатыдан тұрады.

1) 20-30 минут бойы көмірді 3% тұз қышқылы ерітіндісімен жуу;

2) 120 минут бойы, 95^оС температурада көмірді сумен жуу;

3) Асыл металды 3% натрий гидроксиді ерітіндімен және 30% натрий цианидімен 20-30 минут бойы 110^оС температурада десорбциялау, электролизге жіберу;

4) 90 минут бойы 110^оС температура айналымдағы кедейленген электролитпен қайта десорбциялау, ерітіндіні электролизге жіберу;

5) 60-70 минут бойы 110^оС температурада қалған Au-ды алу үшін сумен десорбциялау, ерітіндіні айналымдағы электролит ыдысына жіберу;

6) 15-30 минут бойы сумен салқындату.

Сілті-цианды әдістен және спиртті әдістен басқа Au активтендірілген көмірден десорбцияның гликольдік әдісі қолдау тапты.

Гликольдік десорбция-спирттік әдістің модификациясы, десорбциялаушы ерітіндіге атмосфералық қысым кезінде этанол немесе метанол қосылады. Жай спиртті қолдану элювирлеу циклін қысқартады.

Спирттік процестің негізгі кемшілігі, оның отқа қауіптілігі, әсіресе электрлік тұндыру кезінде. Этилен, пропилен гликольдері жанбайды. Десорбциялау ұзақтығы 24 сағат, демек элюирлеу уақыты 2 есе азаяды. Этилен гликолі көп тараған реагент және автомобильдерде антифриз ретінде қолданылады. бірақ автомобиль гликолі десорбент бола алмайды, өйткені оның құрамында коррозиялық ингибиторлар (силикат) бар, олар активтенген көмірге кері әсерін тигізеді. Этиленнің қасында пропилен гликолінің артықшылығы: жуыттарының уыттылығы төмен.

Әдебиет: 1-нег. [168-197]