Переработка техногенных золотосодержащих отходов

А.А. Юдаков, М.А. Медков, Г.Ф. Крысенко, Д.Г. Эпов, С.И. Иванников
Институт химии Дальневосточного отделения Российской Академии наук,
г. Владивосток


Значительную часть минерально-сырьевой базы золота на Дальнем Востоке составляют бедные, тонковкрапленные, труднообогатимые руды и россыпи, для эффективной переработки которых требуются новые подходы к обогащению и новые процессы, позволяющие экономно и без значительного экологического ущерба добывать ценные компоненты. Используемые в настоящее время технологии золотодобычи приводят к техногенным отходам, содержащим кроме золота также ильменит, касситерит, циркон, минералы тантала, ниобия, вольфрама и другие ценные компоненты. Техногенные отходы представляют серьезную угрозу для окружающей среды, поэтому их переработка решает не только экономические, но и экологические проблемы регионов, где расположены техногенные месторождения.

В этих условиях создание высокоэффективных, экологически безопасных технологий комплексного извлечения полезных ископаемых из золотосодержащего сырья приобретает первостепенное значение.

В данной работе представлены результаты исследования возможности комплексной переработки техногенных золотосодержащих отходов с дополнением технологии обогащения химическим методом вскрытия гидродифторидом аммония.

Для исследования были взяты отходы обогатительной установки действующего золотодобывающего предприятия, разрабатывающего россыпное месторождение в районе реки Правая Рудневка на Криченском рудно-россыпном узле в Приморском крае. По данным нейтронно-активационного анализа содержание золота в исследуемом образце составляло 40 г/т.

Вещественный состав исследуемого сырья по данным рентгенофазового анализа был представлен магнетитом Fe3O4, гематитом Fe2O3, ильменитом FeTiO3 и кварцем, характеризовался высоким содержанием минералов магнитной фракции и по химическому составу соответствовал высокотитанистой разновидности магнетита с невысоким содержанием ванадия, хрома и европия, %: ~80 Fe2O3; 6-8 TiO2; 0,455 V; 0,253 Cr и 0,394 Eu. Таким образом, минеральный состав исследуемых отходов указывал на возможность разделения продукта на магнитную и немагнитную фракции.

При проведении магнитной сепарации исследуемых золотосодержащих отходов в слабом магнитном поле с напряженностью 600-800 Э установлено, что выход магнитной фракции составляет до 80 %. Анализ на содержание золота нейтронно-активационным методом показал, что при проведении такой обработки 95 % золота концентрируется в немагнитной фракции, содержание золота в которой составило 190 г/т.

С целью отделения породных минералов было проведено фторирование немагнитной фракции гидродифторидом аммония. На наш взгляд, использование гидродифторида аммония в технологиях химических производств является весьма перспективным направлением. Опубликованы сотни работ, в которых описано фторирование оксидов, солей и минералов этим реагентом. Гидродифторидные (бифторидные) технологии позволяют по сходным схемам в похожих аппаратах извлекать из рудных концентратов все ценные компоненты в виде конечных оксидов или промежуточных простых и комплексных фторидов.

Физико-химической основой процесса фторирования гидродифторидом аммония является то, что все переходные и многие непереходные элементы при взаимодействии с NH4HF2 образуют фторо- или оксофторометаллаты аммония [1]. Таким образом, минералы, присутствующие в золотосодержащих техногенных отходах, при взаимодействии с NH4HF2 образуют очень удобные для переработки фтораммониевые комплексные соли, которые в силу своих физико-химических свойств обеспечивают растворимость продуктов и возможность разделения смесей путем возгонки. Большим достоинством этих комплексных солей является селективная склонность к сублимации или к термической диссоциации до нелетучих фторидов, что гарантирует глубокое разделение компонентов, а ступенчатое отщепление паров NH4F, позволяет собирать десублимат последнего и использовать его по замкнутому циклу. Золото и другие благородные металлы с гидродифторидом аммония не взаимодействуют и в отличие от фтораммониевых солей не переходят в раствор, а собираются вместе с устойчивыми к фторированиюминералами в виде нерастворимого или нелетучего остатка.

Вскрытие минерального сырья гидродифторидом аммония протекает при температуре не выше 200 ºС, а некоторые реакции даже при комнатной температуре, побочные продукты фторирования (пары воды и аммиака) не содержат фтора, что обеспечивает экологическую безопасность производства и позволяет использовать их в конденсированном состоянии в процессах аммиачного гидролиза. Выделение NH4F при гидролизе фтораммониевых солей или NH3 и HF при термическом разложении этих веществ создают благоприятные условия для регенерации NH4HF2 и создания замкнутых и экологически безопасных технологических схем. Немаловажное значение имеет также относительно невысокая стоимость гидродифторида аммония и тот факт, что он является побочным продуктом многих фторидных производств.

Поскольку немагнитная фракция исследуемых золотосодержащих отходов по данным рентгенофазового анализа была представлена ильменитом и кварцем с примесью гематита, то процесс фторирования гидродифторидом аммония основных компонентов немагнитной фракции можно представить уравнениями:

FeTiO3 + 6 NH4HF2 + ¼ O2 = (NH4)3FeF6 + (NH4)2TiF6 + NH3­ + 3,5 H2O;

SiO2 + 3 NH4HF2 ® (NH4)2SiF6 + NH3­ + 2 H2O;

Fe2O3 + 6 NH4HF2 = 2 (NH4)3FeF6 + 3 H2O.

Таким образом, фторирование немагнитной фракции гидродифторидом аммония дает возможность перевести ильменит, кварц и гематит в растворимые фторометаллаты аммония и удалить их отмыванием. Анализ на содержание золота показал, что при проведении такой обработки все золото концентрируется в нерастворимом осадке, масса которого составляет ~2 % от исходной пробы.

По данным рентгенофазового анализа нерастворимый осадок представлен оксифторидами титана и ванадия и металлическим золотом. Содержание золота в нерастворимом осадке составило 8,8 кг/т и, таким образом, повысилось по сравнению с исходным техногенным продуктом примерно в 220 раз. При такой концентрации золота становятся рентабельными пирометаллургические схемы извлечения золота.

Полученный после отделения нерастворимого осадка фильтрат представлял собой раствор фтораммониевых солей титана, кремния и железа. Разделение фтораммониевых солей титана, кремния и железавозможно при ступенчатом нагревании выпаренного фильтрата до 600 оС [2]. Фтораммониевые соли кремния и титана являются летучими соединениями и при нагревании переходят в газовую фазу при 300-350 и 500-600 оС, а при охлаждении сублимируют при температуре 200 и 300 оС соответственно.

Как известно, гексафторотитанат аммония используется для производства пигментной двуокиси титана, а гексафторосиликат аммония (NH4)2SiF6 широко используется в производстве аморфного диоксида кремния высокой чистоты. Необходимо отметить, что при получении из фтораммониевых солей кремния и титана оксидов удаётся регенерировать до 90 % бифторида аммония [3].

Предварительные расчеты показывают, что при переработке техногенных золотосодержащих отходов по предложенной схеме извлечения тонкодисперсного золота удельный расход бифторида аммония на 1 г золота без регенерации реагента составляет 7,7 кг, а с учетом регенерации - 0,77 кг. При стоимости бифторида аммония 52 руб./кг затраты в первом случае составят ~400 руб., во втором на порядок меньше при стоимости золота ~1400 руб./г.

Таким образом, дополнение технологии обогащения техногенных золотосодержащих отходов химическим методом вскрытия гидродифторидом аммония позволяет осуществлять комплексную переработку золотосодержащего сырья с концентрированием золота более 200 раз, фторированием присутствующих породных компонентов и отделением их в виде широко используемых в производстве продуктов, регенерацией реагента и созданием замкнутой и экологически безопасной технологической схемы.

Список литературы

1. Раков Э.Г. Фториды аммония. Сер.: Итоги науки и техники. Неорганическая химия. Т. 15. М.: ВИНИТИ, 1988. 154 с.

2. Мельниченко Е.И. Фторидная переработка редкометалльных руд Дальнего Востока. – Владивосток: Дальнаука, 2002, 268 с.

3. Андреев А.А. Фторидная технология получения пигментной двуокиси титана // Фторидные технологии: тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции / Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Том. политех. ун-та, 2009. С. 27.  


Назад к списку