Принципиальные аспекты переработки богатых золотосодержащих продуктов по обжигово-плавильной схеме

Николаев Ю.Л., ведущий научный сотрудник, заведующий группой пирометаллургии, лаборатория металлургии АО "Иргиредмет"

В практике переработки богатых золотосодержащих продуктов распространена традиционная, номинальная классификация, которая не отражает индивидуальных особенностей вещественного состава материалов. В реальности существуют отдельные виды каждого типа продукта, характеристики которых зависят от особенностей технологической схемы. Кроме того, подлежащие переработке на слиток сплавы содержат нежелательные примеси, которые могут привести к образованию сульфидных фаз, и поэтому требуют проведения окислительного обжига.

Характеристики золотосодержащих продуктов

Состав продукта переработки богатого золотосодержащего сырья зависит от особенностей технологической схемы, по которой его получают. Так, катодный осадок (КО) может являться продуктом переработки по угольно-сорбционной и ионообменной технологии, по фабричной схеме (после пульпового процесса), по процессам интенсивного цианирования гравитационных концентратов и кучного выщелачивания ("уголь в растворе").

Самыми чистыми и богатыми по содержанию драгоценных металлов являются осадки установок кучного выщелачивания, за ними следуют осадки установок интенсивного цианирования и последними – фабричные осадки, полученные по технологии «"уголь в пульпе" и "смола в пульпе".

Если не считать катодные осадкипродукты ионообменной технологии с тиомочевинной десорбцией, вредные для пирометаллургической переработки примеси попадают в КО с рудными и концентратными шламами через уголь и товарные элюаты при их электролизе.

Идеальное осветление элюатов в реальном фабричном процессе практически невозможно, поэтому самыми загрязненными шламами (прежде всего сульфидными) бывают КО фабричной технологии "уголь в пульпе". Более чистыми оказываются катодные осадки электролиза продуктивных растворов установок интенсивного цианирования гравитационных концентратов (Acacia и др.).

Наименьшее количество примесей присутствует в осадках, полученных на установках кучного выщелачивания (УКВ) по технологии "уголь в растворе" из продуктивных растворов, дренировавших через рудный штабель. КО, являющиеся продуктом ионообменной технологии, содержат, кроме шламов, серу из тиомочевинных растворов.

Помимо общих технологических условий получения катодных осадков, существенное значение имеют тип электролизера и материал катода. В этом отношении следует выделить КО, полученные на катодах из стальной ваты. Эти катоды являются фактически расходными, и их материал так или иначе попадает в осадок в силу нецелесообразности отдельной переработки остатков стальной ваты после съема основной части продукта.

КО, полученные на катодах из стальной ваты, даже при полном отсутствии сульфидных шламов в составе, требуют повышенного внимания к подготовке (окислительный обжиг, при необходимости с добавкой селитры) и подбору шихты (окислительные условия плавки).

Катод из стальной ваты

Самые бедные и загрязненные осадки – цинковые осадки Merrill-Crowe, которые помимо рудных шламов содержат оксиды цинка и свинца. Как и в случае с КО, более богатыми и чистыми являются осадки с УКВ.

Гравитационные концентраты отличаются большим разнообразием по своему составу. Принципиально выделяют прежде всего россыпные (шлихи) и рудные гравиоконцентраты (золотые головки). Шлихи, в свою очередь, бывают чистыми (после магнитной сепарации и отдувки), серыми (сульфидные) и черными (магнетитовые). Отдельного внимания заслуживают кассовые отдувы, хвосты доводки, магнитный скрап (с учетом величины содержания в них драгметаллов).

Золотые головки крайне разнообразны как по содержанию ценных компонентов, так и по количеству и составу неблагородных примесей. Среди последних присутствуют как породообразующие минералы (некоторые из них выступают при плавке в роли флюсов и обеспечивают частичную самоплавкость продуктов), так и сульфиды.

Выпуск расплава из нижней летки руднотермической печи "З-10М2"

Обжигово-плавильная схема

В статье рассматриваются продукты с суммарным содержанием драгоценных металлов, превышающим порог их самоколлектирования (более 2 %), что позволяет вести плавку без использования внешнего коллектора.

Обжигово-плавильная схема предполагает получение в результате плавки двух конденсированных целевых продуктов –металлического сплава и шлака. Образование любой дополнительной конденсированной фазы –штейнов (моносульфид железа и сульфиды тяжелых цветных металлов) и шпейзов (мышьяковых, сурьмяных и пр.) –является нежелательным.

Практика показывает, что даже при плавке на окислительной шихте (гидроборатной или с флюсом-окислителем –селитрой, пиролюзитом) мышьяк и серу удается окислить с возгонкой в газовую фазу, только если их суммарная массовая доля в перерабатываемом продукте не превышает 1÷1,5 %. В этом случае фаза сульфидного сплава (штейны, шпейзы) на границе металл-шлак не образуется.

Таким образом, на конечную операцию переработки богатых золотосодержащих продуктов может быть направлен только материал, отвечающий условиям штатной плавки, позволяющий получить кондиционный лигатурный сплав с четкой границей раздела фаз и однородный, легко отделяемый от него шлак.

Как упоминалось выше, все многообразие подлежащих переработке на слиток сплавов по ТУ 117-2-7-75 или ТУ 117-2-2-90 имеет в своем составе различное количество примесей, в том числе тех, которые приводят к образованию в процессе плавки нежелательных сульфидных фаз, растворяющих в себе золото (в массовой доле в несколько процентов). Из этого следует, что перед плавкой должна быть проведена максимально возможная деарсенация и десульфуризация поступающих на переработку материалов.

Слиток золота лигатурного на весах в золотоприемной кассе

Решение этой задачи возможно только путем полноценного окислительного обжига содержащих сульфиды материалов в оптимальном режиме. В этой связи возникает вопрос выбора критериев, на основании которых принимается решение о необходимости проведения данной операции. Самый очевидный критерий –остаточное содержание в материалах мышьяка и серы, превышающее максимально допустимые величины. Однако он применим только в том случае, если можно выполнить экспрессанализ партии продукта на S и As (например, рентгеноспектральным методом). К сожалению, не все предприятия имеют такую возможность, и в таком случае на помощь может прийти только собственный опыт технолога и плавильщика, а также общие рекомендации.

Практические рекомендации

Во избежание технологических ошибок с получением некондиционной продукции можно отправлять на обжиг все материалы, предназначенные для плавки, однако это неизбежно приведет к снижению производительности переработки, перерасходу электроэнергии, неоправданным, избыточным трудозатратам.

Решить проблему помогают визуальные отличия различных продуктов гидрометаллургии и обогащения, а также то, по какой именно технологической схеме они были получены.

Согласно общепринятому подходу, все компоненты шихты должны быть воздушно сухими, поэтому существенным вопросом является определение того, когда необходим обжиг, а когда хватит и сушки материала.

Окислительному обжигу перед плавкой нецелесообразно подвергать следующие продукты:

• Чистые шлихи россыпной добычи, прошедшие магнитную сепарацию и отдувку.
• Катодные осадки, полученные на УКВ в середине и в конце сезона выщелачивания.
• Катодные осадки установок интенсивного цианирования гравитационных концентратов, полученных при обогащении преимущественно кварцевых руд с крупным золотом.
• Кварцевые золотые головки, прошедшие электромагнитную и феррогидростатическую сепарацию, если достоверно установлено отсутствие примеси сульфидов в сырье.
• Цинковые осадки Merrill-Crowe с УКВ в середине сезона.

В обязательном порядке окислительному обжигу (как правило, двухступенчатому), совмещенному с сушкой, подвергаются следующие продукты:

• Фабричные цинковые осадки Merrill-Crowe.
• Цинковые осадки Merrill-Crowe с УКВ в начале и в конце сезона.
• Фабричные катодные осадки, полученные по технологии "уголь в пульпе" и "смола в пульпе".
• Катодные осадки с установок интенсивного цианирования сульфидных гравитационных концентратов.
• Катодные осадки, полученные на УКВ в начале сезона.
• Серые и черные шлихи россыпной добычи.
• Сульфидные золотые головки.

Необходимость окислительного обжига осадков Merrill-Crowe обусловлена не только и порой не столько десульфуризацией и деарсенацией, сколько обеспечением перевода свинца и цинка в окисленные формы. При широко применяемой сегодня прямой пирометаллургической переработке цинковых осадков (без предварительной кислотной обработки) с использованием гидроборатной шихты обжиг позволяет наиболее полно отшлаковать свинец и цинк, предотвратить превышение нормируемой примеси металлического свинца в лигатурном сплаве.

При решении вопроса о проведении окислительного обжига цинкового осадка следует принимать во внимание, в каком оборудовании будет вестись его плавка на окислительной шихте. Если материал футеровки ванны печи или тигля нейтральный, то в окислительном обжиге большой необходимости нет. В противном случае (графитовый тигель) обжиг необходим.

Если содержание ценных компонентов в упомянутых выше некондиционных продуктах (хвостах доводки, магнитном скрапе, кассовых отдувах) допускает пирометаллургическую переработку с использованием бесколлекторной плавки, на основании промышленного опыта их рекомендуется перерабатывать по комплексной обогатительно-пирометаллургической схеме.

Рекомендуемая схема состоит изокислительного обжига, гравитационной доводки огарка на концентрационном столе и/или центробежном концентраторе, прокалки и плавки (как правило, в накопительном режиме) концентрата. Хвосты доводки, представляющие собой легкоцианируемый гематитовый продукт, направляются в цианистый цикл (при наличии) или складируются в качестве техногенного сырья.

Чтобы избежать накопления некондиционных продуктов обогащения шлиховых концентратов, сопряженного с необходимостью их переработки в отдельном цикле, при наличии плавильного передела рекомендуется отказаться от глубокой доводки шлихов и тем более от их магнитной сепарации и отдувки. удаляемые при этих операциях примеси легко ошлаковываются в ходе плавки, а драгоценные металлы, неизбежно остающиеся в хвостах доводки, извлекаются в товарный продукт.

Выпуск расплава из индукционной печи в каскад изложниц "переливом" после плавки серебро-золотого цинкового осадка в плавильном отделении

Выводы

На начальных этапах эксплуатации предприятия рекомендуется не опасаться более широкого применения окислительного обжига и обращать внимание на поведение материала в этом процессе. Если при обжиге достаточно большого числа партий конкретного материала не происходит видимых реакций окисления (горения, газовыделения, локального разогрева), то в дальнейшем от окислительного обжига можно отказаться. Данное решение может быть принято только при получении кондиционных продуктов плавки необожженного материала. В противном случае использование обжига продолжают.

© АО "Иргиредмет", 2024