Теоретические и технологические основы осаждения золота из цианистых растворов крупнодисперсным цинком : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.16.02

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 А. АКТ ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
ДЕНДРИТНОГО ПОРОШКА ДЛЯ ЦЕМЕНТАЦИИ ЗОЛОТА……………………….. 130
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТ ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОЦЕМЕНТАЦИИ …………………………………………………… 132

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(Zn)/г(Au), 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 м 2/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.