Амальгамация золотых руд и концентратов

Лекция № 6.   Амальгамация золотых руд и концентратов

Использование процесса амальгамации запрещено в странах СНГ с се­редины 80-х годов XX в. Однако этот способ широко применялся при обогащении золотосодержащих руд и россыпей в прошлом. Амальгамацию применяют при фазовом анализе на золото с соблю­дением требований по технике безопасности.

В настоящее время в мировой практике амальгамация приме­няется в ограниченных объемах только для извлечения свободного золота из гравитационных концентратов, выделенных из коренных и россыпных руд.  

Использование амальгамации как способа обогаще­ния рудного сырья ограничено прежде всего из-за вовлечения в пе­реработку сырья, в котором золото связано, а также уменьшения до­ли крупного золота; достаточно высокими потерями золота в процес­се обработки амальгамы и сильной токсичностью паров ртути, опас­ных для людей и окружающей среды.

Амальгамацией называют процесс извлечения благородных металлов,  основанный на избирательном смачивании их ртутью. При амальгамации контакт измельченных зерен золотосодержащего ми­нерального продукта или руды со ртутью составляет до 2 ч. Частички золота смачиваются ртутью и аккумулируются в ней, образуя амаль­гаму. Минералы породы, цветные металлы, железо не смачиваются ртутью и в амальгаму не переходят, но могут влиять на процесс амальгамации. Этот процесс состоит из двух последовательных ста­дий: смачивание золота ртутью и диффузия ртути в золото. Первая стадия определяет показатели амальгамации, в которой участвуют три компонента: золото, ртуть и вода. Величина смачивания золота ртутью определяется значением поверхностного натяжения на гра­нице раздела фаз: золото - вода, золото - ртуть, ртуть - вода. Крае­вой угол смачивания является критерием смачивания; при полном смачивании он приближается к нулю. Фундаментальные исследова­ния по смачиванию золота ртутью, выполненные И.Н. Плаксиным, показали, что оно определяется химическим составом золота и ртути, состоянием их поверхности, потенциалом ртути.

Золото с чистой поверхностью смачивается ртутью лучше, чем золото,  содержащее примеси, которые образуют на отдельных участках поверхности оксидные пленки, повышающие поверхност­ное натяжение на границе золото - ртуть и уменьшающие поверхностное натяжение на границе золото - вода. Ртуть не смачивает небла­городные металлы, поскольку они покрыты оксидными пленками.  Свежеобразованная поверхность этих металлов, не успевшая окис­литься, смачивается ртутью так же хорошо, как и золото. Химически чистая ртуть смачивает золото хуже, чем ртуть с примесями других металлов (до 0,1 %). Превышение содержания примесей больше до­пустимых ухудшает смачиваемость золота вследствие образования на поверхности ртути оксидных пленок металлов.

Для улучшения амальгамации золота иногда применяют сернокислую  среду или нейтральную амальгаму. Оксидные пленки на поверхности золота и ртути растворяются в 3 %-ном растворе серной кислоты. Натриевая амальгамация применяется для сырья, содержащего сульфидные минералы, металлическое железо, соли меди, мышьяка, сурьмы. Вредное действие сульфидных ионов уст­раняют добавлением в пульпу соединений свинца, которые после взаимодействия с ними выпадают в осадок. Вредное действие масел устраняют известью.

Состояние поверхности золота значительно влияет на смачи­ваемость.  Свежеобнаженная поверхность золота при измельчении ми­нерального сырья хорошо смачивается ртутью. Но при дальнейшем измельчении поверхность золотин покрывается слоем наклепанных частиц сульфидов, минералов породы, других компонентов, что зна­чительно ухудшает смачиваемость и результаты амальгамации. По­этому контакт со ртутью и сам процесс амальгамации эффективнее проводить в момент вскрытия частиц золота (при измельчении).

На смачиваемость золота влияет состояние поверхности рту­ти. Ртуть  легко расслаивается на мелкие, несоединяющиеся капли, плохо смачивает частицы золота и легко выносится из процесса, те­ряясь с хвостами обработки. Пемзование ртути, т.е. образование ус­тойчивых капель (шариков) может быть следствием попадания в пульпу масел, углистых веществ, механического воздействия дробя­щей среды. Переизмельченные сульфиды, минералы породы экрани­руют частицы ртути, препятствуют их воссоединению и контакту с частицами золота. Во избежание пемзования не следует допускать переизмельчения минерального продукта. Поляризация ртути позво­ляет уменьшить поверхностное натяжение на границе ртуть - вода, что улучшает смачиваемость золота ртутью. При катодной поляриза­ции ртути из раствора выделяется газообразный водород, который восстанавливает оксидные пленки. Способ поляризации ртути из-з сложности и дороговизны не имеет промышленного применения.

Рекомендуемые материалы

Процесс диффузии ртути в золото определяется природой исходного  металла. Так, золото со ртутью образует ряд интерметал­лических соединений: Аu₃Нg, Аu₂Нg, АuНg₂; твердый раствор ртути, содержащий около 16 % ртути; жидкий раствор золота в ртути с со­держанием 0,01 % золота. Поэтому золотая амальгама представляет собой жидкую ртуть, содержащую до 0,1 % золота, в которой дис­пергированы твердые частицы, представленные золотом, твердым раствором золота в ртути и интерметаллическими соединениями. Степень перехода золота в соединения со ртутью определяется круп­ностью извлекаемого золота. Чем тоньше золото, тем больше оно переходит в интерметаллические соединения. На рис. ____представ­лены интерметаллические соединения золота.

Процесс амальгамации золота ртутью ухудшается, если в ис­ходном  материале содержатся медь и железо. Медь может быть в виде сульфидных минералов, которые при измельчении поставляют катионы меди в раствор: при наличии металлического железа, обра­зующегося при измельчении в результате механического истирания измельчающей среды, медь восстанавливается и легко смачивается ртутью и вместе с железом увлекается в амальгаму, делая ее хруп­кой. Во избежание этого в пульпу добавляют известь, создающую щелочную среду, в которой осаждаются гидроксиды меди и железа.

Рис.____ Состав интерметаллических соединений золота со ртутью

Амальгамация осуществляется двумя способами: внутренней амальгамацией, которую проводят в процессе измельчения руды или концентрата, и внешней амальгамацией, которую осуществляют обычно на шлюзах или в специальных амальгаматорах.

Внутренняя амальгамация обеспечивает лучшие условия для наибольшего извле­ чения золота. В этом процессе в измельчение подают одновременно золотосодержащий продукт и ртуть. Отношение количества заливае­мой ртути к содержанию золота в руде на практике колеблется в пре­делах (3 ÷ 10) : 1. При более крупном золоте отношение ртути к золо­ту принимают (3 ÷ 6) :1, при мелком (6 ÷ 10) :1. Наиболее распростра­ненным аппаратом для проведения внутренней амальгамации являет­ся амальгамационная бочка.

 Перед началом амальгамации в бочку через один из люков загружают концентрат, шлихи, стальные шары, воду и ртуть. Количество ртути обычно в 3-10 раз превышает содер­жание золота в материале. В амальгамационной бочке диамет­ром 800 ... 1200мм можно перерабатывать 2,5 ... 5,0 тыс. т концен­трата в сутки. Чаны-амальгаматоры работают также по принципу амальгамационной бочки; в них материал растирается между непод­вижными и вращающимися дисками с нарифлением.

Внешняя амальгамация проводится на амальгамационных шлюзах,  которые представлены двумя-тремя последовательно распо­ложенными наклонными плоскостями, на которых уложены медные листы, натертые ртутью. При прохождении пульпы по шлюзу части­цы золота оседают на его дно, соприкасаются со ртутью и образуют с ней амальгаму. На эффективность амальгамации влияют угол накло­на шлюза и количество воды в пульпе; обычно оптимальный ук­лон 10 ... 21 %, минимальное разжижение ж:т = 4:1.

 При образова­нии на поверхности медных листов зеленых пятен (продуктов окис­ления) амальгамация прекращается. Оксидные пленки, образующие­ся на медных листах, необходимо растворять 0,3 %-ным раствором цианида и 0,5 %-ным раствором NaОН и натирать поверхность лис­тов натриевой амальгамой.

При сильном окислении необходимо листы сменять. Медные листы  необходимо периодически натирать ртутью. Амальгаму с лис­тов лучше снимать резиновыми скребками. Снимают ее не полно­стью, оставляя слой для облегчения последующего натирания. Амальгамационные шлюзы просты в устройстве и работе, но мало производительны, требуют большого расхода воды, неэффективны для сырья с высоким содержанием других тяжелых минеральных компонентов, поскольку также оседают на дно шлюзов и препятст­вуют контакту золота со ртутью. Внешняя амальгамация как самостоятельный процесс применятся редко, но часто используется как контрольная операция после внутренней амальгамации.

При доводке грубых гравитационных золотосодержащих кон­центратов применяются амальгамационные бочки и гидроловушки. Техническая характеристика амальгамационных бочек приведена ниже:

Тяжелая бочка            Легкая бочка

Производительность за операцию, кг....... …300 - 350             100 - 200

Частота вращения, об/мин................................20 - 28                 22 - 30

Размеры, мм:

диаметр..................................................................800                       600

длина......................................................................1200                     800

Рабочий объем бочки, м³......................................0,6                        0,22

Масса, кг ................................................................795                       580

16.1 Петровские реформы и их культурологическая оценка - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

Для повышения эффективности амальгамации проводят механи­ческую или химическую обработку концентратов, т.е. их или измельчают в шаровых мельницах, или обрабатывают растворами серной кислоты в течении 2 ч. Извлечение золота из минерального продута в амальгаму возрастает с увеличением продолжительности амальгамации в нейтраль­ной среде с 20 до 80 мин на 17 % (с 78 до 95 %); в сернокислом растворе -с 87 до 97%; в известковом растворе - с 80 до 91 %. С повышением крупности амальгамируемого золота извлечение его в амальгаму резко возрастает. Если извлечение золота крупностью > 0,074 мм в амальгаму при увеличении продолжительности контакта с 20 до 80 мин возрастает с 20 до 61 %, то для частиц крупностью - 1,0 + 0,2 мм извлечение увеличи­вается с 20 до 95 %.

Для отделения амальгамы от сопутствующих шлиховых ми­нералов применяются гидроловушки в виде усеченного конуса или пирамиды. Разделение проводят в потоке восходящей струи. После­довательно работают две гидроловушки в сочетании с амальгамационным шлюзом.

Амальгамационный шлюз - это желоб, покрытый медными листами. В дне шлюза имееются несколько промежуточ­ных углублений-карманов. Используют также обычные шлюзы с ворсистым покрытием или обыкновенными резиновыми ковриками и металлическими покрытиями - трафаретами. Применяют и концен трационные столы, дека которых покрывается амальгамированным слоем, а также амальгамоуловитель с колебательным движением корпуса с высоким извлечением золота в амальгаму (98 ... 98 %).

В ЦНИГРИ разработаны конструкции амальгамационных ап­паратов: центробежный сепаратор ДЦС-2, в котором разделение происходит под действием центробежных сил, воздействующих на поток пульпы, текущей по конической рифленой поверхности (чаши) и короткоконусный гидроциклон с углом конусности 80 ... 90 град применяемый для амальгамации тонкозернистых золотосодержащих продуктов.

Во Франции, США разработаны гравитационно-амальгамационные установки, сочетающие операции гравитационной доводки концентратов и амальгамацию. Железо из амальгамы удаляют маг­нитом. Очищенную от примесей амальгаму отжимают (фильтруют) через плотную ткань. При этом отделяют жидкую ртуть с содержа­нием 0,1 % золота.

Амальгама содержит 20 ... 50 % золота. Чем крупнее амаль­гамируемое  золото, тем богаче амальгама. Затем амальгаму подвер­гают отпарке, которую проводят дистилляцией в ретортах. Один ко­нец реторты имеет водяной холодильник. Реторта нагревается посте­пенно. После удаления большей части ртути при 350 ... 400 °С  тем­пературу в реторте повышают до 750 ... 800 °С. Пары ртути конден­сируются в холодильнике, и они возвращаются на амальгамацию. Золото, оставшееся в реторе в виде порошка или губки, вынимают и плавят в тиглях с флюсом (бура, сода, селитра).