ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОСАЖДЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ЦИАНИСТЫХ РАСТВОРОВ КРУПНОДИСПЕРСНЫМ ЦИНКОМ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ОСАЖДЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ РАСТВОРОВ
ЦИАНИСТОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ 10
1.1 Теоретические сведения о цементации золота 10
1.2 Анализ практических особенностей извлечения золота из цианистых растворов
цементацией цинковыми порошками 15
1.3 Требования к цинковым порошкам для цементации золота и технологии их
производства 18
1.4 Электроэкстракция золота из разбавленных растворов 21
1.4 Выводы 29
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТАЦИИ ЗОЛОТА С ПРИМЕНЕНИЕМ
ДЕНДРИТНЫХ ЦИНКОВЫХ ПОРОШКОВ 31
2.1 Физико-химические свойства изучаемых цинковых порошков 31
2.2 Цементация в перколяционном режиме 37
2.2.1 Методика проведения исследований 37
2.2.2 Закономерности цементации золота на дендритных порошках при подаче
раствора под давлением 40
2.3 Кинетические характеристики реакции цементации золота цинковыми
порошками 46
2.4 Цементация в кипящем слое 55
2.4.1 Методика проведения исследований 56
2.4.2 Разработка технологических основ цементации в кипящем слое цинка 58
2.5 Выводы 64
3 ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЦЕМЕНТАЦИИ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ
ЦИАНИСТЫХ РАСТВОРОВ 66
3.1 Изучение механизма электроцементации 66
3.2 Электроцементация в кипящем слое 77
3.2.1 Методика проведения исследований 77
3.2.2 Результаты лабораторных и укрупнённо-лабораторных исследований 79
3.3 Электроцементация в режиме перколяции 83
3.3.1 Электроцементация на дендритных порошках 84
3.3.2 Электроцементация на стружке и крупнодисперсных порошках, полученных
плавкой 87
3.4 Выводы 94
4 ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ОСАЖДЕНИЯ ЗОЛОТА
КРУПНОДИСПЕРСНЫМИ ПОРОШКАМИ 97
4.1 Цементация с применением дендритных порошков 97
4.1.1 Методика проведения исследований 98
4.1.2 Результат цементации на полупромышленных установках 102
4.2 Полупромышленные испытания технологии электроцементации 107
4.3 Выводы 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 117
ПРИЛОЖЕНИЕ
1 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ОСАЖДЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ РАСТВОРОВ
ЦИАНИСТОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ 10
1.1 Теоретические сведения о цементации золота 10
1.2 Анализ практических особенностей извлечения золота из цианистых растворов
цементацией цинковыми порошками 15
1.3 Требования к цинковым порошкам для цементации золота и технологии их
производства 18
1.4 Электроэкстракция золота из разбавленных растворов 21
1.4 Выводы 29
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТАЦИИ ЗОЛОТА С ПРИМЕНЕНИЕМ
ДЕНДРИТНЫХ ЦИНКОВЫХ ПОРОШКОВ 31
2.1 Физико-химические свойства изучаемых цинковых порошков 31
2.2 Цементация в перколяционном режиме 37
2.2.1 Методика проведения исследований 37
2.2.2 Закономерности цементации золота на дендритных порошках при подаче
раствора под давлением 40
2.3 Кинетические характеристики реакции цементации золота цинковыми
порошками 46
2.4 Цементация в кипящем слое 55
2.4.1 Методика проведения исследований 56
2.4.2 Разработка технологических основ цементации в кипящем слое цинка 58
2.5 Выводы 64
3 ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЦЕМЕНТАЦИИ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ
ЦИАНИСТЫХ РАСТВОРОВ 66
3.1 Изучение механизма электроцементации 66
3.2 Электроцементация в кипящем слое 77
3.2.1 Методика проведения исследований 77
3.2.2 Результаты лабораторных и укрупнённо-лабораторных исследований 79
3.3 Электроцементация в режиме перколяции 83
3.3.1 Электроцементация на дендритных порошках 84
3.3.2 Электроцементация на стружке и крупнодисперсных порошках, полученных
плавкой 87
3.4 Выводы 94
4 ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ОСАЖДЕНИЯ ЗОЛОТА
КРУПНОДИСПЕРСНЫМИ ПОРОШКАМИ 97
4.1 Цементация с применением дендритных порошков 97
4.1.1 Методика проведения исследований 98
4.1.2 Результат цементации на полупромышленных установках 102
4.2 Полупромышленные испытания технологии электроцементации 107
4.3 Выводы 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 117
ПРИЛОЖЕНИЕ
Цианистое выщелачивание остается самым распространенным методом извлечения золота в отечественной и мировой практике переработки
золотосодержащего сырья. Важнейшей стадией этой технологии является извлечение золота из продуктивных растворов. Чаще всего содержание
благородных металлов в цианистых растворах, получаемых при переработке типовых руд и бедных концентратов, не превышает несколько граммов в 1 м3. При этом, содержание примесных металлов, таких как медь, цинк, мышьяк, может превышать указанные значения на 2-3 порядка. В меньшей степени в цианистых растворах присутствуют свинец, сурьма, соли кальция, магния. Указанные особенности резко ограничивают выбор эффективных методов переработки продуктивных растворов цианирования.
На практике самым распространенным способом извлечения золота из щелочных цианистых растворов на протяжении почти 200 лет остается цементация электроотрицательными металлами. Важнейшими преимуществами цементации являются технологическая и аппаратурная простота, высокая скорость процесса и возможность за одну стадию получить высококондиционный продукт, который может быть направлен на аффинажные предприятия.
В середине 20-го столетия для руд, переработка которых сопряжена с образованием плохофильтруемых пульп, разработаны технологии выщелачивания золота в присутствии активированных углей (QP) и ионитов (RIP). Указанные варианты сопряжены с использованием весьма дорогих сорбентов, не позволяют сразу получить товарный продукт и однозначно рассматриваются как вынужденные, более затратные технологии.
С учетом указанных особенностей альтернативных методов извлечения золота цементация является предпочтительным приемом в цианистых технологиях золотодобывающей промышленности. Совершенствование процессов цементации должно быть направлено на разработку условий использования более дешевых цементирующих металлов и дисперсных систем на их основе, снижение удельных расходов, получение более кондиционных цементных осадков. Снижение стоимости цементирующих металлов, например, может быть достигнуто применением дендритных цинковых порошков, полученных путём электроэкстракции из щелочных растворов выщелачивания цинксодержащих пылей сталеплавильных агрегатов.
Для решения указанных задач в настоящей работе изучены теоретические особенности получения и использования крупнодисперсных дендритных цинковых порошков, а также практические аспекты извлечения золота из цианистых растворов методами традиционной цементации и цементации, совмещенной с электроэкстракцией.
Степень разработанности темы исследования
Изучение процессов цементации золота ведётся на протяжении всего периода работы данной технологии. Главным образом исследования процесса цементации связаны с выявлением кинетических характеристик в различных состояниях системы на вращающемся цинковом диске, и в приближенных к реальности условиях, на цинковых порошках. Среди исследований следует выделить работы М.И. Алкацева, J.D. Miller, R.Y. Wan, T. Tran, C.Y. Yap.
Применительно к цианистым растворам с содержанием золота более 50 мг/дм3 в большей степени изучены особенности электроэкстракции золота на объёмные катоды из графитовых нитевидных материалов. Данная система подробно описана в работах В.К. Варенцова, А.Н. Кошева, А.И. Маслия, V. Reyes- Cruz, L.A.D. Barbosa.
Публикаций, отражающих результаты исследования закономерностей цементации золота с применением дендритных цинковых порошков, не выявлено. Сведения о совмещении цементационного и электроэкстракционного подхода к осаждению золота из цианистых растворов при исполнении объёмного катода из дисперсного цинка также отсутствуют.
Цель работы
Разработка научно обоснованных подходов восстановления золота из цианистых растворов, основанных на цементации с применением дендритных порошков и на комбинированном химическом и электрохимическом осаждении с применением объёмного катода из дисперсного цинка.
Задачи исследования:
1. Изучить физико-химические, гидродинамические свойства дендритных порошков, полученных электроэкстракцией из щелочного раствора. Определить эффективность их применения для цементации золота из цианистых растворов.
2. Исследовать кинетические параметры восстановления золота дендритным цинковым порошком.
3. Установить механизм восстановления золота при комбинировании электроэкстракции и цементации золота на цинке, установить роль внешнего катодного потенциала в данной системе.
4. Определить влияние морфологии объёмного цинкового катода на эффективность комбинированного осаждения золота.
Научная новизна и теоретическая значимость:
1. Впервые изучены кинетические закономерности цементации золота из цианистых растворов с применением дендритного цинкового порошка, полученного электроэкстракцией. Обнаружено, что константа скорости реакции цементации, характеризующая динамику осаждения золота с применением дендритных порошков, превосходит константу скорости, характерную для порошков, традиционно применяемых в практике цементации в 1.3-1.6 раз.
2. Впервые обнаружено и объяснено меньшее гидравлическое сопротивление дендритных порошков по отношению к традиционным в условиях перколяционного осаждения золота из цианистых растворов.
3. Предложен механизм комбинированного химического и электрохимического осаждения золота из цианистых растворов на цинковый катод - электроцементация. Впервые установлено, что внешняя поляризация цинка в цианистых золотосодержащих средах сопровождается переосаждением цинка, что позволяет сократить расход цинка и увеличить интенсивность осаждения золота за счёт реализации процесса на высокоразвитой поверхности свежевосстановленного цинка.
4. Впервые установлен потенциал (~ -1.16В - -1.2В (НВЭ)), достаточный для протекания механизма электроцементации из растворов с содержанием 50 мкмоль/дм3 золота, 0.04 моль/дм3 свободного цианида.
5. Установлено, что площадь активной поверхности объёмного цинкового электрода напрямую влияет на возможность реализации механизма электроцементации. С увеличением активной площади поверхности электрода, по причине неравномерности распределения потенциала, минимизируется количество участков, обладающих достаточным потенциалом для восстановления цинка.
Практическая значимость работы:
1. Гидравлическая проницаемость дендритного порошка без пористых добавок превышает пропускную способность традиционного порошка, смешанного с инертной пористой добавкой, на 25-30%. При длительном цикле цементации с применением дендритного порошка удаётся осадить золота больше, чем при цементации традиционным порошком при прочих равных условиях. Описанные закономерности позволяют утверждать, что экспериментальный порошок может быть с высокой эффективностью использован в традиционных схемах цементации на золотоизвлекательных фабриках.
2. Предложен способ цементации золота в режиме кипящего слоя с механическим малоинтенсивным перемешиванием, показана эффективность его применения по отношению к растворам выщелачивания золотосодержащих концентратов. Выявлены степени влияния таких факторов, как крупность частиц, интенсивность перемешивания, удельная скорость подачи раствора.
3. Разработана и обоснована технология электроцементационного осаждения золота с применением дисперсного цинкового катода в режимах кипящего слоя и перколяции.
4. Установлено, что принудительная катодная поляризация цинка от внешнего источника тока позволяет снизить удельные операционные затраты и повысить степень извлечения золота.
Методология и методы диссертационного исследования
Исследования выполнены в лабораторных и промышленных условиях с применением методов планирования эксперимента (Statgraphics Centurion) и компьютерных программ обработки данных.
В работе использованы методы анализа: атомно-абсорбционный (Analytic Jena nova 300), лазерно-дифракционный (Sympatec HELOS&RODOS), электронно¬микроскопический (Jeol JSM-6390LA), метод Брюнера-Эммета-Теллера (Gemini VII 2390) рентгенофлуоресцентный (Shimadzu EDX-7000), титриметрический (определение свободного цианида прямым титрованием раствором нитрата никеля).
Поляризационные исследования выполнены на электрохимической станции Zive SP2 с установкой вращающегося диска Вольта ЕМ-04.
Положения, выносимые на защиту:
1. Результаты экспериментальных исследований цементации золота дендритными порошками в режимах перколяции и кипящего слоя. Оптимальные условия цементации в разных режимах
2. Кинетические и гидродинамические особенности осаждения золота с применением дендритных цинковых порошков.
3. Механизм и экспериментальные исследования осаждения золота на объёмный цинковый катод из цианистых растворов под действием внешнего тока.
4. Результаты полупромышленных исследований эффективности работы дендритных порошков в условиях цементации золота из цианистого раствора.
Результаты полупромышленных испытаний технологии электрохимического осаждения золота на катоднополяризованный дисперсный цинковый электрод.
Степень достоверности и апробация результатов
Достоверность обеспечивается надёжностью исходных данных, применением стандартизированных методик анализа, современных средств и методик проведения эксперимента, а также ответственным подходом автора к обработке экспериментальных данных. Результаты исследований подтверждаются их воспроизводимостью.
Результаты работы представлялись на четырех международных научно-технических конференциях. По теме диссертации опубликовано 4 работы в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК и индексируемых в базах Scopus, Web of Science, получено 3 патента РФ на изобретение.
Личный вклад автора
Научно-теоретическое обоснование, формирование цели и направления исследований, выполнение лабораторных и полупромышленных исследований, анализ и обобщение полученных результатов, поиск закономерностей, подготовка научных публикаций и текста диссертации.
Автор выражает благодарность научному руководителю, кандидату технических наук Лобанову Владимиру Геннадьевичу, а также коллективу кафедры металлургии цветных металлов УрФУ за помощь в работе над диссертацией.
золотосодержащего сырья. Важнейшей стадией этой технологии является извлечение золота из продуктивных растворов. Чаще всего содержание
благородных металлов в цианистых растворах, получаемых при переработке типовых руд и бедных концентратов, не превышает несколько граммов в 1 м3. При этом, содержание примесных металлов, таких как медь, цинк, мышьяк, может превышать указанные значения на 2-3 порядка. В меньшей степени в цианистых растворах присутствуют свинец, сурьма, соли кальция, магния. Указанные особенности резко ограничивают выбор эффективных методов переработки продуктивных растворов цианирования.
На практике самым распространенным способом извлечения золота из щелочных цианистых растворов на протяжении почти 200 лет остается цементация электроотрицательными металлами. Важнейшими преимуществами цементации являются технологическая и аппаратурная простота, высокая скорость процесса и возможность за одну стадию получить высококондиционный продукт, который может быть направлен на аффинажные предприятия.
В середине 20-го столетия для руд, переработка которых сопряжена с образованием плохофильтруемых пульп, разработаны технологии выщелачивания золота в присутствии активированных углей (QP) и ионитов (RIP). Указанные варианты сопряжены с использованием весьма дорогих сорбентов, не позволяют сразу получить товарный продукт и однозначно рассматриваются как вынужденные, более затратные технологии.
С учетом указанных особенностей альтернативных методов извлечения золота цементация является предпочтительным приемом в цианистых технологиях золотодобывающей промышленности. Совершенствование процессов цементации должно быть направлено на разработку условий использования более дешевых цементирующих металлов и дисперсных систем на их основе, снижение удельных расходов, получение более кондиционных цементных осадков. Снижение стоимости цементирующих металлов, например, может быть достигнуто применением дендритных цинковых порошков, полученных путём электроэкстракции из щелочных растворов выщелачивания цинксодержащих пылей сталеплавильных агрегатов.
Для решения указанных задач в настоящей работе изучены теоретические особенности получения и использования крупнодисперсных дендритных цинковых порошков, а также практические аспекты извлечения золота из цианистых растворов методами традиционной цементации и цементации, совмещенной с электроэкстракцией.
Степень разработанности темы исследования
Изучение процессов цементации золота ведётся на протяжении всего периода работы данной технологии. Главным образом исследования процесса цементации связаны с выявлением кинетических характеристик в различных состояниях системы на вращающемся цинковом диске, и в приближенных к реальности условиях, на цинковых порошках. Среди исследований следует выделить работы М.И. Алкацева, J.D. Miller, R.Y. Wan, T. Tran, C.Y. Yap.
Применительно к цианистым растворам с содержанием золота более 50 мг/дм3 в большей степени изучены особенности электроэкстракции золота на объёмные катоды из графитовых нитевидных материалов. Данная система подробно описана в работах В.К. Варенцова, А.Н. Кошева, А.И. Маслия, V. Reyes- Cruz, L.A.D. Barbosa.
Публикаций, отражающих результаты исследования закономерностей цементации золота с применением дендритных цинковых порошков, не выявлено. Сведения о совмещении цементационного и электроэкстракционного подхода к осаждению золота из цианистых растворов при исполнении объёмного катода из дисперсного цинка также отсутствуют.
Цель работы
Разработка научно обоснованных подходов восстановления золота из цианистых растворов, основанных на цементации с применением дендритных порошков и на комбинированном химическом и электрохимическом осаждении с применением объёмного катода из дисперсного цинка.
Задачи исследования:
1. Изучить физико-химические, гидродинамические свойства дендритных порошков, полученных электроэкстракцией из щелочного раствора. Определить эффективность их применения для цементации золота из цианистых растворов.
2. Исследовать кинетические параметры восстановления золота дендритным цинковым порошком.
3. Установить механизм восстановления золота при комбинировании электроэкстракции и цементации золота на цинке, установить роль внешнего катодного потенциала в данной системе.
4. Определить влияние морфологии объёмного цинкового катода на эффективность комбинированного осаждения золота.
Научная новизна и теоретическая значимость:
1. Впервые изучены кинетические закономерности цементации золота из цианистых растворов с применением дендритного цинкового порошка, полученного электроэкстракцией. Обнаружено, что константа скорости реакции цементации, характеризующая динамику осаждения золота с применением дендритных порошков, превосходит константу скорости, характерную для порошков, традиционно применяемых в практике цементации в 1.3-1.6 раз.
2. Впервые обнаружено и объяснено меньшее гидравлическое сопротивление дендритных порошков по отношению к традиционным в условиях перколяционного осаждения золота из цианистых растворов.
3. Предложен механизм комбинированного химического и электрохимического осаждения золота из цианистых растворов на цинковый катод - электроцементация. Впервые установлено, что внешняя поляризация цинка в цианистых золотосодержащих средах сопровождается переосаждением цинка, что позволяет сократить расход цинка и увеличить интенсивность осаждения золота за счёт реализации процесса на высокоразвитой поверхности свежевосстановленного цинка.
4. Впервые установлен потенциал (~ -1.16В - -1.2В (НВЭ)), достаточный для протекания механизма электроцементации из растворов с содержанием 50 мкмоль/дм3 золота, 0.04 моль/дм3 свободного цианида.
5. Установлено, что площадь активной поверхности объёмного цинкового электрода напрямую влияет на возможность реализации механизма электроцементации. С увеличением активной площади поверхности электрода, по причине неравномерности распределения потенциала, минимизируется количество участков, обладающих достаточным потенциалом для восстановления цинка.
Практическая значимость работы:
1. Гидравлическая проницаемость дендритного порошка без пористых добавок превышает пропускную способность традиционного порошка, смешанного с инертной пористой добавкой, на 25-30%. При длительном цикле цементации с применением дендритного порошка удаётся осадить золота больше, чем при цементации традиционным порошком при прочих равных условиях. Описанные закономерности позволяют утверждать, что экспериментальный порошок может быть с высокой эффективностью использован в традиционных схемах цементации на золотоизвлекательных фабриках.
2. Предложен способ цементации золота в режиме кипящего слоя с механическим малоинтенсивным перемешиванием, показана эффективность его применения по отношению к растворам выщелачивания золотосодержащих концентратов. Выявлены степени влияния таких факторов, как крупность частиц, интенсивность перемешивания, удельная скорость подачи раствора.
3. Разработана и обоснована технология электроцементационного осаждения золота с применением дисперсного цинкового катода в режимах кипящего слоя и перколяции.
4. Установлено, что принудительная катодная поляризация цинка от внешнего источника тока позволяет снизить удельные операционные затраты и повысить степень извлечения золота.
Методология и методы диссертационного исследования
Исследования выполнены в лабораторных и промышленных условиях с применением методов планирования эксперимента (Statgraphics Centurion) и компьютерных программ обработки данных.
В работе использованы методы анализа: атомно-абсорбционный (Analytic Jena nova 300), лазерно-дифракционный (Sympatec HELOS&RODOS), электронно¬микроскопический (Jeol JSM-6390LA), метод Брюнера-Эммета-Теллера (Gemini VII 2390) рентгенофлуоресцентный (Shimadzu EDX-7000), титриметрический (определение свободного цианида прямым титрованием раствором нитрата никеля).
Поляризационные исследования выполнены на электрохимической станции Zive SP2 с установкой вращающегося диска Вольта ЕМ-04.
Положения, выносимые на защиту:
1. Результаты экспериментальных исследований цементации золота дендритными порошками в режимах перколяции и кипящего слоя. Оптимальные условия цементации в разных режимах
2. Кинетические и гидродинамические особенности осаждения золота с применением дендритных цинковых порошков.
3. Механизм и экспериментальные исследования осаждения золота на объёмный цинковый катод из цианистых растворов под действием внешнего тока.
4. Результаты полупромышленных исследований эффективности работы дендритных порошков в условиях цементации золота из цианистого раствора.
Результаты полупромышленных испытаний технологии электрохимического осаждения золота на катоднополяризованный дисперсный цинковый электрод.
Степень достоверности и апробация результатов
Достоверность обеспечивается надёжностью исходных данных, применением стандартизированных методик анализа, современных средств и методик проведения эксперимента, а также ответственным подходом автора к обработке экспериментальных данных. Результаты исследований подтверждаются их воспроизводимостью.
Результаты работы представлялись на четырех международных научно-технических конференциях. По теме диссертации опубликовано 4 работы в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК и индексируемых в базах Scopus, Web of Science, получено 3 патента РФ на изобретение.
Личный вклад автора
Научно-теоретическое обоснование, формирование цели и направления исследований, выполнение лабораторных и полупромышленных исследований, анализ и обобщение полученных результатов, поиск закономерностей, подготовка научных публикаций и текста диссертации.
Автор выражает благодарность научному руководителю, кандидату технических наук Лобанову Владимиру Геннадьевичу, а также коллективу кафедры металлургии цветных металлов УрФУ за помощь в работе над диссертацией.
В диссертационной работе получены следующие основные научные и практические результаты:
1. Изучены физико-химические свойства цинковых порошков, полученных электроэкстракцией из щелочных растворов. Электролитические порошки обладают дендритной формой и, как следствие, в 1.3-2.6 раз большей удельной площадью поверхности, чем традиционные порошки, применяемые в настоящее время для цементации золота, несмотря на крупный размер самих дендритов. Дендритные порошки характеризуются низкой насыпной плотностью, в 3.1-3.8 раз меньшей, чем у традиционного.
2. Физические особенности дендритного порошка обусловливают его низкое гидродинамическое сопротивление, что позволяет использовать данный порошок без добавления пористого инертного наполнителя.
3. Развитая поверхность дендритных порошков положительно сказывается на скорости цементации. Константа скорости реакции при относительном расходе цинкового порошка 100, 200, 300 Г(/п)/г(Ли), с-1: для традиционного 0.016, 0.035, 0.053; для электролизного 0.026, 0.045, 0.070. Экспериментальный порядок реакции для обоих порошков равен 1.
4. Выявлены оптимальные значения факторов при цементации в кипящем слое с применением дендритных порошков: размер частиц ~39 мкм, скорость перемешивания ~10 мин-1, удельная скорость подачи раствора ~1.7 м3/(час-м2). Степень влияния перечисленных факторов на полноту осаждения золота уменьшается в следующем порядке: удельный расход раствора, крупность порошка, скорость перемешивания.
5. Электрохимическая поляризация цинка в цианистом растворе с содержанием 50.8 мкмоль/дм3 золота, 0.04 моль/дм3 свободного цианида, 11.1 pH не препятствует его окислению по реакции растворения и/или реакции цементации. При этом цинк из раствора восстанавливается. При потенциале —1.16В —1.2В (НВЭ) переход цинка в раствор исключается.
6. Образование свежевосстановленного цинка при катодной поляризации цементирующего элемента увеличивает степень извлечения золота. Сопутствующее восстановление водорода ведёт к увеличению пористости цинкового осадка. Наличие пористого свежеосаждённого цинка увеличивает скорость осаждения золота в 1.5 раза.
7. Предложен механизм электроцементации, реализующийся при катодной поляризации объёмного цинкового катода. Применительно к отдельному микрообъёму порошка механизм включает чередующиеся и одновременные стадии: цементации, смены потенциала по причине изменения физико¬
химического состояния частицы, восстановления цинка и золота за счёт электронов от внешнего источника тока, смены потенциала, цементации на свежевосстановленном цинке.
8. Большая (1.5-3 м2/г) удельная площадь активной поверхности дисперсного цинкового катода (характерная для дендритных порошков) усложняет реализацию механизма электроцементации. Снижение удельной поверхности увеличивает количество зон, характеризующихся потенциалом, достаточным для восстановления цинка.
9. Исполнение объёмного катода из цинкового порошка, полученного распылением расплава, обладающего удельной площадью поверхности 0.04 м2/г, позволяет реализовать преимущества электроцементации. Количество осаждённого золота, по сравнению с электролизным порошком увеличивается в 1.2-1.3 раза, концентрация цинка в исходящем маточном растворе снижается в 6-7 раз.
10. Полупромышленные испытания дендритных порошков подтвердили их преимущества относительно мелкодисперсных порошков, применяемых для цементации золота на золотоизвлекательных фабриках. Электролизный порошок при одинаковой массе осаждает на 5-10% больше золота, чем традиционный. Расход электролизного порошка при большей степени извлечения золота меньше, чем традиционного на 4-7%. Применение инертных добавок для улучшения фильтрации цементирующего слоя не требуется.
11. Катодная поляризация смеси цинковых гранул и традиционного цинкового порошка в полупромышленных испытаниях привела к увеличению степени извлечения золота на 12%, что подтвердило положительный эффект от реализации механизма электроцементации.
Направления дальнейших исследований:
1. Изучение влияния количества примесей в цинковом порошке, полученном электроэкстракцией из щелочных растворов, на кинетику цементации золота.
2. Изучение долей участия цементационного и электролитического механизмов восстановления золота при электроцементации золота из цианистых растворов. Изучение распределения потенциала по объёму дисперсного цинкового катода.
1. Изучены физико-химические свойства цинковых порошков, полученных электроэкстракцией из щелочных растворов. Электролитические порошки обладают дендритной формой и, как следствие, в 1.3-2.6 раз большей удельной площадью поверхности, чем традиционные порошки, применяемые в настоящее время для цементации золота, несмотря на крупный размер самих дендритов. Дендритные порошки характеризуются низкой насыпной плотностью, в 3.1-3.8 раз меньшей, чем у традиционного.
2. Физические особенности дендритного порошка обусловливают его низкое гидродинамическое сопротивление, что позволяет использовать данный порошок без добавления пористого инертного наполнителя.
3. Развитая поверхность дендритных порошков положительно сказывается на скорости цементации. Константа скорости реакции при относительном расходе цинкового порошка 100, 200, 300 Г(/п)/г(Ли), с-1: для традиционного 0.016, 0.035, 0.053; для электролизного 0.026, 0.045, 0.070. Экспериментальный порядок реакции для обоих порошков равен 1.
4. Выявлены оптимальные значения факторов при цементации в кипящем слое с применением дендритных порошков: размер частиц ~39 мкм, скорость перемешивания ~10 мин-1, удельная скорость подачи раствора ~1.7 м3/(час-м2). Степень влияния перечисленных факторов на полноту осаждения золота уменьшается в следующем порядке: удельный расход раствора, крупность порошка, скорость перемешивания.
5. Электрохимическая поляризация цинка в цианистом растворе с содержанием 50.8 мкмоль/дм3 золота, 0.04 моль/дм3 свободного цианида, 11.1 pH не препятствует его окислению по реакции растворения и/или реакции цементации. При этом цинк из раствора восстанавливается. При потенциале —1.16В —1.2В (НВЭ) переход цинка в раствор исключается.
6. Образование свежевосстановленного цинка при катодной поляризации цементирующего элемента увеличивает степень извлечения золота. Сопутствующее восстановление водорода ведёт к увеличению пористости цинкового осадка. Наличие пористого свежеосаждённого цинка увеличивает скорость осаждения золота в 1.5 раза.
7. Предложен механизм электроцементации, реализующийся при катодной поляризации объёмного цинкового катода. Применительно к отдельному микрообъёму порошка механизм включает чередующиеся и одновременные стадии: цементации, смены потенциала по причине изменения физико¬
химического состояния частицы, восстановления цинка и золота за счёт электронов от внешнего источника тока, смены потенциала, цементации на свежевосстановленном цинке.
8. Большая (1.5-3 м2/г) удельная площадь активной поверхности дисперсного цинкового катода (характерная для дендритных порошков) усложняет реализацию механизма электроцементации. Снижение удельной поверхности увеличивает количество зон, характеризующихся потенциалом, достаточным для восстановления цинка.
9. Исполнение объёмного катода из цинкового порошка, полученного распылением расплава, обладающего удельной площадью поверхности 0.04 м2/г, позволяет реализовать преимущества электроцементации. Количество осаждённого золота, по сравнению с электролизным порошком увеличивается в 1.2-1.3 раза, концентрация цинка в исходящем маточном растворе снижается в 6-7 раз.
10. Полупромышленные испытания дендритных порошков подтвердили их преимущества относительно мелкодисперсных порошков, применяемых для цементации золота на золотоизвлекательных фабриках. Электролизный порошок при одинаковой массе осаждает на 5-10% больше золота, чем традиционный. Расход электролизного порошка при большей степени извлечения золота меньше, чем традиционного на 4-7%. Применение инертных добавок для улучшения фильтрации цементирующего слоя не требуется.
11. Катодная поляризация смеси цинковых гранул и традиционного цинкового порошка в полупромышленных испытаниях привела к увеличению степени извлечения золота на 12%, что подтвердило положительный эффект от реализации механизма электроцементации.
Направления дальнейших исследований:
1. Изучение влияния количества примесей в цинковом порошке, полученном электроэкстракцией из щелочных растворов, на кинетику цементации золота.
2. Изучение долей участия цементационного и электролитического механизмов восстановления золота при электроцементации золота из цианистых растворов. Изучение распределения потенциала по объёму дисперсного цинкового катода.
Подобные работы
- ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ОСАЖДЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ЦИАНИСТЫХ РАСТВОРОВ
КРУПНОДИСПЕРСНЫМ ЦИНКОМ
Авторефераты (РГБ), металлургия. Язык работы: Русский. Цена: 2200 р. Год сдачи: 2019