способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала

Формула изобретения

Способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающий механическое дробление исходного материала, его обогащение и химическую обработку реагентами, отличающийся тем, что после обогащения исходного материала и до обработки химическими реагентами осуществляют воздействие на подготовленный материал импульсным коронным разрядом, для чего материал помещают в камеру с высоковольтным коронирующим электродом, на который периодически подают с помощью импульсного генератора электрические импульсы с частотой 10 Гц - 10 кГц, с амплитудой 60 - 300 кВ и длительностью 50 - 250 нс, а в промежутке между импульсами постоянное напряжение 20 - 100 кВ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для извлечения благородных металлов из содержащего их материала.

Известен способ извлечения благородных металлов, включающий обработку исходного материала реагентом с переводом благородных металлов в раствор /1/.

Недостатком известного способа является низкое извлечение благородных металлов и недостаточно высокая скорость их растворения при переработке труднообогатимых руд.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающий механическое дробление исходного материала, его обогащение и химическую обработку реагентами /2/.

Недостатками известного способа являются большие энергозатраты при дроблении исходного материала, поскольку дробление осуществляют при помощи шаровых мельниц, и низкая извлекаемость благородных металлов.

Задачей данного изобретения является снижение энергозатрат и повышение экономичности и производительности процесса.

Данная задача решается таким образом, что в способе извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающем механическое дробление исходного материала, его обогащение и химическую обработку реагентами, после обогащения исходного материала и до обработки химическими реагентами осуществляют воздействие на подготовленный материал импульсным коронным разрядом, для чего материал помещают в камеру с высоковольтным коронирующим электродом, на который периодически подают с помощью импульсного генератора электрические импульсы с частотой 10 Гц - 10 кГц, с амплитудой 60 - 300 кВ и длительностью 50-250 нс, а в промежутке между импульсами - постоянное напряжение 20 - 100 кВ.

В качестве генератора импульсов используют устройство по пат. РФ N 2036017.

В качестве реагента может использоваться водный раствор цианида натрия или калия.

На чертеже представлено устройство, реализующее данный способ.

Устройство содержит заземленную цилиндрическую камеру 1 из нержавеющей стали диаметром 65 мм и объемом 1,5 л, по центру которой на фторопластовых изоляторах 2 крепится высоковольтный коронирующий электрод 3 в форме проволоки диаметром 1 мм, на который с помощью импульсного генератора 4 подаются электрические импульсы.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Минерал пирит (FeS) из золотоносного месторождения (Бьютт, штат Монтана, США) дробится механическим путем до средних размеров частиц меньше 60 микрон, обогащается, например, флотацией и помещается на дно заземленной цилиндрической камеры 1. С помощью импульсного генератора 4 на коронирующий электрод 3 периодически подаются электрические импульсы с частотой 35 Гц (напряжение в импульсе 75 кВ, ток в импульсе 50-60 А) и длительностью 200-250 нс.

В промежутке между импульсами на электрод подается постоянное напряжение в 25 кВ. Благодаря этому камера 1 работает одновременно и как электростатический фильтр, так что в процессе обработки порошок равномерно распределяется по всей внутренней поверхности камеры.

Поскольку обработка порошка проводится в воздухе, то в процессе коронного разряда между высоковольтным электродом 3 и заземленной стенкой камеры 1 возникают активные промежуточные химические соединения (атомы кислорода, свободные радикалы типа OH и HO₂, молекулы озона, O₃ и т.п.), которые могут вступать во взаимодействие с химическими связями руд или минералов, изменяя в конечном итоге химический состав обрабатываемого соединения.

Таким образом, при обработке руд и минералов с помощью импульсного коронного разряда могут протекать различные физико-химические изменения обрабатываемого материала:

1. Увеличение дисперсности материала.

2. Изменение структуры обрабатываемых частиц (появление внутренних дефектов, трещин, пор и т.д.).

3. Ослабление химических связей минерала, например пирита, с породой, например кварцем.

Весь этот комплекс физико-химических изменений в обрабатываемом материале может привести к увеличению степени извлекаемости драгметаллов, например золота или серебра, из руд и минералов.

Увеличение степени дисперсности частиц после обработки импульсным коронным разрядом в течение 4 ч при температуре 30-35^oC, как представлено в примере 1, подтверждается данными, приведенными в таблице 1, где представлено распределение частиц пирита по размерам до обработки и после обработки импульсным коронным разрядом. Измерение распределения частиц по размерам проводилось с помощью микроскопа Reichert-Yung (Austria).

Как следует из таблицы 1, обработка пирита импульсным коронным разрядом приводит к резкому увеличению тонкодисперсной фракции в интервале 1 - 20 мкм.

После обработки импульсным коронным разрядом порошок пирита в 1,0 г заливают 20 мл раствора KCN (концентрация свободного циан-иона CN^- составляет 200 мг/л) и выдерживают при перемешивании в течение 10 ч. При этом частицы золота, находящиеся в пирите, переходят в комплексное соединение Au(CN)₂^-. Концентрацию цианида золота определяют спектрофотометрически с использованием УФ-спектрофотометра типа Specord М-40 (FRA) по оптической плотности пиков в спектрах поглощения с _max при 240, 275 и 290 нм.

Для снижения фона, создаваемого взвешенными тонкодисперсными частицами пирита, последние перед проведением измерений осаждаются путем центрифугирования.

Зависимость выхода золота от времени экстракции для обработанного в течение 4 ч импульсным коронным разрядом и необработанной руды представлена в таблице 2.

Пример 2. Порошок минерала пирита (FeS₂), содержащий включения золота, обрабатывают, как в примере 1. Время воздействия импульсным коронным разрядом - 3,5 ч. Концентрация озона в процессе обработки составляет около 0,1% по объему (1000 м. д.). После обработки навеску пирита в 0,5 г заливают 20 мл раствора KCN и выдерживают 10 ч при перемешивании. В таблице 3 представлена зависимость выхода золота от времени экстракции для обработанного в течение 3,5 ч импульсным коронным разрядом и необработанного образцов пирита при распределении частиц пирита, как в таблице 1. Экстракция проводилась при 20^oC.

Из таблицы 3 следует, что после обработки пирита импульсным коронным разрядом степень извлекаемости золота при прочих равных условиях увеличивается в 1,6-1,7 раза при длительных временах экстракции и в 2-2,5 раза - при малых временах экстракции. Полученный эффект является следствием тех физико-химических изменений в обработанном материале, которые приведены в примере 1.

Пример 3. Образец золотоносной руды (месторождение - Урал) со средними размерами частиц 40 мкм после измельчения с помощью шаровых мельниц обрабатывали, как в примере 1, импульсным коронным разрядом в течение 3 ч и после обработки золото экстрагировали с помощью KCN (навеска руды 0,1 г в 5 мл CN^- (200 мг/л), температура 20^oC Зависимость выхода золота от времени экстракции для обработанной и необработанной руды представлена в таблице 4.

Пример 4

Образец минерала (Бьютт, Монтана, США), содержащий серебро и золото в кварце (размер частиц 60 мкм) обрабатывают в течение 3 ч импульсным коронным разрядом и извлекают золото, как в примере 1 (исходная навеска минерала 0,5 г в 10 мл CN^- с концентрацией 200 мг/л). Данные по выходу золота представлены в таблице 5.

Пример 5

Образец минерала, как в примере 4 (размер частиц 60-200 мкм), обрабатывают в течение 4 ч импульсным коронным разрядом и извлекают золото, как в примере 1 (исходная навеска минерала 0,1 г в 20 мл CN^- c концентрацией 100 мг/л). Данные по выходу золота представлены в таблице 6.

Пример 6.

Образец минерала (размер частиц 60-200 мкм), как в примере 4, обрабатывают в течение 4 ч импульсным коронным разрядом, как в примере 1. Извлечение серебра осуществляют путем обработки минерала при 20^oC концентрированной азотной кислотой HNO₃ (навеска минерала 0,5 растворяется в 3 мл HNO₃ с образованием нитрита серебра, AgNO₃). При добавлении 1,5 мл концентрированной соляной кислоты, HCl, выпадает осадок хлорида серебра, AgCl. После центрифугирования количество AgCl определяется по весу.

Зависимость выхода серебра от времени экстракции азотной кислотой для обработанного в течение 4 ч и необработанного минералов приведена в таблице 7.

Пример 7

Образец минерала (размер частиц 200-315 мкм), как в примере 4, обрабатывают в течение 4 ч импульсным коронным разрядом. Извлечение серебра осуществляют, как в примере 6. Данные по выходу серебра представлены в таблице 8.

Полученные в примерах 1 - 7 результаты показывают, что импульсный коронный разряд может оказаться эффективным инструментом для увеличения степени извлечения драгоценных металлов (золото, серебро и др.) из руд и минералов. В зависимости от условий обработки и извлечения выход драгметаллов может возрастать в 1,2- 3 раза.

Предлагаемый способ особенно эффективен для тонкодисперсных фракций с размерами частиц менее 50 мкм. В этом случае отпадает необходимость использования шаровых мельниц, в которых энергозатраты существенно возрастают при уменьшении размеров частиц. Полученные данные показывают, что импульсный коронный разряд может оказаться в этом отношении более перспективным, т.к. он позволяет получать частицы в интервале 1- 10 мкм.

Кроме того, разряд меняет также химическую структуру руд и минералов, что также улучшает степень извлекаемости благородных металлов при прочих равных условиях.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет, по сравнению с прототипом уменьшить энергозатраты и повысить производительность процесса получения благородных металлов.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Сб. Гидрометаллургия, Автоклавное выщелачивание, сорбция, экстракция. Под ред. Б.Н.Ласкорина. М. Наука, 1976, с. 20-30.

2. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф. и др. Металлургия благородных металлов. М. Металлургия, 1987 г., с. 212-220 (прототип).