28 Мая 2020, Четверг18:51 МСК
Курсы на 28.05.2020
70,55 -0,45
Au 1 718 +0,59%
Ag 17,97 +1,00%
77,99 -0,20
Pt 857,80 -2,49%
Pd 1 892 -4,36%

Основы технологии десорбции золота и благородных металлов из активных углей

Исследования физико-химических процессов десорбции благородных металлов показывают, что наилучшими элюирующими свойствами обладают растворы щелочей. Десорбция растворами нейтральных солей протекают крайне медленно и не обеспечивают необходимой полноты извлечения.

Директор по производству ООО «АuriantMining»А.Д. Федотов — директор по производству ООО «АuriantMining»


Исследования физико-химических процессов десорбции благородных металлов показывают, что наилучшими элюирующими свойствами обладают растворы щелочей. Десорбция растворами нейтральных солей протекают крайне медленно и не обеспечивают необходимой полноты извлечения. 

При этом повышение температуры значительно интенсифицирует процесс, скорость десорбции увеличивается в интервале температур от 150 до 175 °С. Дальнейшее увеличение температуры до 200 °С не показало существенного улучшения кинетики процесса. Одновременно с изучением влияния температуры на процесс десорбции было изучено влияние температуры на устойчивость цианистых комплексов благородных металлов. Показано, что цианистый комплекс золота заметно начинает распадаться при нагреве выше 150 °С и интенсивно начинает разрушаться при температуре 180 °С. 

Добавление свободного цианид аниона в элюент увеличивает устойчивость цианистых комплексов благородных и цветных металлов. Так же установлено, что тип насыщенных углей не оказывает существенного влияния на кинетику выходных кривых десорбции и полноты извлечения, а коэффициенты массопередачи при десорбции щелочными растворами свидетельствуют о схожести пористых структур активных углей и характера связи адсорбируемых комплексных анионов золота и серебра с их поверхностью. Кратко механизм десорбции можно объяснить действием гидроксильных ионов. При определенной концентрации ОН-анионов происходит их внедрение в каркас углей, который ионизируется в отрицательный заряд. Этот заряд выталкивает анионные комплексы золота из каркаса угля за счет электростатических сил в объем раствора. Исследования по десорбции золота проводили с различными реагентами, содержащими гидроксильные анионы. Высокую степень десорбции показывают гидроксиды с высокой степенью диссоциации. К ним относится едкое кали КОН, но для промышленного применения была выбрана каустическая сода NaOH, как более дешёвый реагент по сравнению с едким кали. Показано, что оптимальная концентрация щелочи NaOH в элюенте при температуре 150–175 °С соответствует значению 40–60 г/л. При такой концентрации обеспечивается максимальное извлечение металлов из активных углей.

 Электролизер производства компании Sammit Velle
Рис. 1.  Электролизер производства компании Sammit Velle

Оформление процессов высокотемпературной десорбции имело некоторые затруднения, поэтому продолжались исследования по интенсификации низкотемпературной десорбции. Одним из этих направлений была рассмотрена возможность интенсификации низкотемпературной десорбции благородных металлов из активных углей с применением спиртов в элюирующих растворах. В качестве добавок использовали как одноатомные спирты, так и многоатомные спирты. Лучшие показатели были получены при применении в качестве добавок этилового спирта и этиленгликоля. Добавление их в элюент в количестве 10 % существенно интенсифицировало процесс элюирования благородных металлов в 2–4 раза. При добавлении спиртов изменяется структура воды в системе углеродный сорбент–раствор. Спирты так же имеют гидроксильную группу, и их диссоциация в щелочной среде влияет на каркас углеродного сорбента, способствующая энергетически выгодному переходу комплексных соединений золота и серебра в элюат.

Исследования зарубежных и российских ученых позволили разработать различные технологии десорбции благородных металлов из активных углей.

Низкотемпературная десорбция (85–90 °С) с применением спиртов широко применяется за рубежом. Схема простая, часть сорбционных колонн выводится из процесса сорбции и переводится в режим десорбции с прогревом колонн. При этом уголь не подвергается транспортировке и следовательно износу. Элюирование производится в циркуляционном режиме, совмещенным с процессом электролиза, так называемый процесс Zadra. Чтобы увеличить градиент концентраций комплексов металлов на границе раздела каркасной решетки сорбента и раствора, на десорбцию должен подаваться элюент c низкой концентрацией десорбирующего металла. Для этого в систему циркуляции растворов устанавливают электролизер и производят осаждение металлов из раствора на катод электролизера. Обычно в качестве катода в таком режиме используется обыкновенная стальная вата. Катодный осадок на основе стальной ваты легко переплавляется в индукционных печах. Следует отметить, что на десорбцию выводится до нескольких тонн насыщенного угольного сорбента. Например, в России такие установки применялись в ООО «Селигдар» и ООО «Нерюнгри металлик» в Якутии. Проектирование осуществляло ООО «Геотэп». Единовременно на десорбцию выводилось 15 т насыщенного активного угля. Процесс десорбции и электролиза по времени с учетом нагрева и промывок составлял 120 часов.

Автоклавный способ десорбции благородных металлов, разработанный ОАО «Иргиредмет», не совмещен с электролизом в циркуляционном режиме. Получаемые элюаты накапливаются и направляются на электролиз. Автоклавная технология заключается в том, что насыщенный уголь в количестве, например, 150 кг загружается в десорбер объемом 0,3 м3. Отдельно в автоклаве происходит нагрев десорбирующего раствора в количестве 3 м3. Нагрев раствора в автоклаве осуществляется электродами, на которые подается переменный ток. Разогрев раствора до 175 °С происходит быстро. За счет температуры в автоклаве создается парциальное давление 6 атм. Нагретый раствор пропускают через десорбер в течение 1,5–2 часов. В соответствии с выходной кривой десорбции растворы делятся на богатый и бедный золотосодержащий элюат. Богатые элюаты направляются на электролиз, а бедные растворы на доизвлечение в отдельных сорбционных колоннах. Автоклавная технология используется на таких фабриках, как Холбинский рудник ОАО «Бурятзолото», ЗАО «Южуралзолото», ООО «Рудник Валунистый», а/с «Золо тая Звезда», ОАО «Алдан золото».

Процесс Задра — осуществляют и для высокотемпературной десорбции. Как было сказано выше, совмещение процессов позволяет интенсифицировать процесс десорбции. Этот способ разработан за рубежом и активно применяется в гидрометаллургии большинства золотоизвлекательных фабрик. В настоящее время установки десорбции изготавливались в США и в КНР. В США установки десорбции производит фирма Sammit Velle. Основное отличие схемы этой фирмы в том, что процесс десорбции происходит при высокой температуре 150 °С и давлении 5 атм, а процесс электролиза проходит при атмосферном давлении и температуре 85 °С. Электролизер ящичного типа с системой вытяжки и охлаждения контактов (рис. 1, с. 104).

 Аппаратурная схема десорбции компании Sammit Velle
Рис. 2.  Аппаратурная схема десорбции компании Sammit Velle

Такая установка была запущена мною в ООО «Рудтехнология» в 2001 году. Производительность десорбции составляла 0,5 т насыщенного угля за цикл. Аппаратурная схема десорбции и электролиза представлена на рисунке 2 (с. 105). Для проведения электролиза по данной схеме необходимо было постоянно охлаждать элюат, редуцировать давление, а перед десорбцией повторно нагревать элюент до 150 °С и под давлением подавать в десорбер. В схеме предусмотрена утилизация тепла при охлаждении и нагреве растворов соответствующей обвязкой пластинчатых теплообменников. При такой схеме затраты на подогрев растворов значительны.

Менее затратными по расходу электроэнергии являются установки десорбции и электролиза производства КНР. В Китае их изготавливают несколько фирм, в том числе ООО «Вань Бо», ООО «Новая техника по золоту Данили», ООО «Международная торговая компания ЛИМА». Эти установки отличаются тем, что десорбция и электролиз проходят под давлением и высокой температурой. Основной расход электроэнергии зависит от производительности установки, а потери электроэнергии определяются теплоизоляцией оборудования. По сути аппаратурные схемы китайских установок практически одинаковые, основное различие в конструкции электролизеров, а именно капсул, в которые встроены горизонтальные электролизеры. Общие виды электролизеров показаны на рисунках 3 и 4.

 Электролизеры китайского производства компании Вань Бо 1
Рис. 3.  Электролизеры китайского производства компании Вань Бо

 Электролизеры китайского производства компании Вань Бо

Начиная с 2010 года, установки высокотемпературной десорбции изготавливаются в России. Их производство освоило ООО «АМТ-ПРОМ». В основу этих установок вошел электролизер новой конструкции колонного типа, разработанный этим предприятием. В качестве катодов электролизер комплектуется катодами, покрытыми нержавеющей сеткой. Катодный осадок осаждается в конусе колонны. Уровень осадка контролируется вибрационным уровнемером. В электролизере предусмотрена промывка конуса от осадка и продувка сжатым воздухом перед его вскрытием. Электролизеры представлены на рисунке 5. Процессы десорбции и электролиза проходят при оптимальной температуре 150 °С и давлении 5 атм. Элюент на основе гидроксида натрия с концентрацией 40–50 г/л.

 Электролизер китайского производства компании ЛИМА
Рис. 4.  Электролизер китайского производства компании ЛИМА

Установки десорбции и электролиза по мере их эксплуатации постоянно совершенствуются в аппаратурном оформлении. Последний вариант аппаратурной схемы установки высокотемпературной десорбции и электролиза представлен на рисунке 6.

Электролизеры конструкции ООО «АМТ-ПРОМ»
Рис. 5.  Электролизеры конструкции ООО «АМТ-ПРОМ»

Электролизеры конструкции ООО «АМТ-ПРОМ»

Установки поставляются в соответствии с техническим заданием заказчика. В схему можно включить дополнительно второй электролизер, для бесперебойной работы установки на время выгрузки катодного осадка, зачистки катодов и осмотра контактов электролизера. Установки комплектуются оборудованием согласно спецификации, запорной арматурой с ответными фланцами, датчиками КИПиА, шкафами управления, необходимой документацией, сертификатами. По заявке заказчика компания осуществляет авторский надзор (шефмонтаж).

Аппаратурная схема установки десорбции и электролиза производства ООО «АПТ-ПРОМ»
Рис. 6.  Аппаратурная схема установки десорбции и электролиза производства ООО «АПТ-ПРОМ»

Компания успешно работает с такими проектными организациями, как ООО «АкадемГео», ООО «Геотехпроект», ООО «Забайкалзолотопроект», ООО «ЕМС-майнинг». В настоящее время установки десорбции ООО «АМТ-ПРОМ» эксплуатируются в ООО «Золото Курьи», ООО «КурилГео», ООО «Русдрагмет» (месторождение Белая гора), ОАО «Гайский ГОК» (площадка «Кваркено»), ООО «Аурум» (месторождение Февральское), ООО «НГК Ресурс» (месторождение Полянка). 

Литература1.  В.В. Барченков. Основные технологические процессы переработки золотосодержащих руд. СПб, ИЦ Интермедиа, 2913 г.
2.  В.В. Барченков. Автоклавная десорбция золота из насыщенных углей. Золотодобыча, №219, 2017г.
3.  В.В.Ешлин. Теория и практика сорбционного извлечения благородных металлов из растворов и пульп активными углями. Диссертация, 2000 г.


Координаты для связи:

606008, Нижегородская обл., г. Дзержинск, ул. Буденного, д. 7Б, оф. 71.
Тел. +7 (831) 339-74-00, +7 (910)129-77-60.
E-mail: zuboff.andrej@yandex.ru
www.amt-ru.ru

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 3 (45)/сентябрь 2019 г.




Риски переоформления лицензии на право пользования недрами в процедуре банкротства
Приостановка права пользования недрами
Легальная отработка техногенных месторождений предшественников
О правовом статусе квоты на поставку минерального сырья
^ Наверх