АФФИНАЖ ЗОЛОТА

Глава VIII АФФИНАЖ ЗОЛОТА

Конечный продукт большинства зарубежных золотоизвлекатель-ных фабрик — черновое металлическое золото, содержащее серебро, медь, цинк, свинец и другие компоненты. Дальнейшая очистка золота от примесей и доведение его до кондиций, удовлетворяющих требованиям монетарного металла, осуществляются за рубежом на специализированных аффинажных заводах.

Лишь немногие предприятия, как например Хоумстейк, Кэрлин и Лорето [35, 36, 108], включают операции рафинирования в технологический процесс обработки руды с передачей золотых и серебряных слитков на монетные дворы.

Применяемые в мировой практике методы аффинажа золота и серебра подразделяются на следующие основные группы.

1. Сухие методы: а) обработка расплавленного металла химическими реагентами для отделения примесей (например, продувка хлором по способу Миллера); б) переплавка металла с флюсами для повышения пробности золота.

2. Мокрые методы, включающие растворение примесей кислотами (концентрированной серной кислотой или царской водкой).

3. Электрические методы.

Процесс хлорирования, по Миллеру 1136, 137], заключается в обработке расплавленного загрязненного золота хлором, пропускаемым в виде газа через расплав для превращения металлических примесей в хлориды, которые всплывают и удаляются в виде пены прежде, чем само золото подвергнется воздействию хлора.

Этим методом, в частности, очищают золото на фабрике Хоум-стейк. Получаемые на данном предприятии в результате плавки амальгамы и осадков с установки Меррилл-Кроу слитки чернового металла, содержащие соответственно золота 81 и 70%, серебра 17 и 18%, переплавляют с последующим розливом по глиняным тиглям емкостью 2,9 кг металла. Расплавленный металл обессеребривают хлорированием. Золото после удаления хлористого серебра и других хлоридов разливают в слитки по 2,2 кг (997-я проба) и отгружают на монетный двор США. Хлористое серебро восстанавливают НС1 и железным скрапом до металлического состояния и отливают в слитки по 3,4 кг (900 проба). Оно практически не содержит золота и поступает в свободную продажу.

Отходы и полупродукты рафинирования (бой тиглей, футеровка печей, шлаки и прочее) переплавляют в небольшой шахтной печи с добавкой в качестве флюсов свинцового глета, кремнезема, флюорита, чугунной стружки, а также металлической меди, снятой с поверхности медных амальгамационных листов (вместе с амальгамой) и очищенной от ртути в процессе дистилляции. Для устранения потерь тонких классов шихты (вследствие пылеобразования) последние связывают жидким стеклом и подают в плавку в виде брикетов. В качестве топлива используют кокс (0,2 кг на 1 кг шихты). В результате плавки получают веркблей, в который переходит основная масса золота и до 60% серебра, свинцовистый медный штейн и отвальный шлак- Веркблей купелируют на месте с получением золото-серебряного продукта, периодически возвращаемого на обессеребривайте. Штейн (620 г/т Аг, 21,7 кг/т Ag, 20—25% Pb и 35—40% Си) направляют на медеплавильный завод. Чтобы устранить потери металлов, газы плавильного отделения пропускают через скруббер и электрофильтр и уже после этого выпускают в атмосферу.

Стоимость рафинирования чернового металлического золота на фабрике Хоумстейк составляет 0,039 долл. на 1 т, или примерно 3,8% от общей себестоимости переработки руды [36].

Наибольшее развитие процесс Миллера получил в Южной Африке, золотодобывающая промышленность которой обеспечивает 80% годовой добычи золота капиталистического мира. Золотые слитки, получаемые с 50 больших и множества малых золотоизвлекательных фабрик ЮАР, Родезии и других стран рафинируют на специализированном заводе Рэнд Рифайнери в Гермистоне (близ Иоганнесбурга) [138, 139].

Поступающее на Рэнд Рифайнери сырье — слитки чернового золота, получаемые как после амальгамации гравитационных концентратов, так и после плавки шламов цианистого цикла (88—90% Аи, —9% Ag и 3% Zn, Си, Fe). Первичные слитки чернового золота после взвешивания, плавки в индукционных печах (100 ква) и опробования (трубкой из огнеупорного материала, через которую продувают воздух во время погружения) отливают в новые слитки массой 12,4 кг каждый. Подготовленный таким образом металл плавят в среднечастотных индукционных печах, изготавливаемых бельгийской фирмой Charleroi, используя графитовые тигли с корундовой футеровкой емкостью 311—466 кг золота, изготовленными фирмой Morgan Crucible С0. Индукционные печи, по мнению фирмы— изготовителя, имеют ряд преимуществ: высокая степень использования электроэнергии, более быстрое расплавление металла, экономия рабочей силы, отсутствие топочных газов (что снижает потери золота), отсутствие коксового пепла, подлежащего обработке, большая безопасность условий работы, обеспечение автоматического перемешивания и более точное регулирование процесса.

Для плавки рафинированного золота на заводе Рэнд Рифайнери используют семь печей мощностью 150 кет и две печи мощностью 225 тт. Емкость печей по металлу соответственно равна 0,5 и 2,0 т. По расплавлении металла в тигли добавляют смесь буры и двуокиси кремния в соотношении 2 : 1, а также покрышку (NaCl) для образования тонкого слоя шлака (пены), предупреждающего испарение расплавленного металла. К концу плавки через расплав пропускают газообразный хлор через огнеупорную трубку диам. 5 мм. Хлориды тяжелых металлов (цинка, железа, меди) и серебра, будучи легче расплавленного золота, поднимаются на поверхность ванны и переходят в пену. Окончание процесса хлорирования определяют визуально по появлению пурпурного тумана хлористого золота, конденсирующегося на огнеупорной трубе, вставленной в отверстие крышки тигля. Если процесс рафинирования продолжать дольше положенного времени, начнет образовываться хлористое золото, которое будет теряться. Оптимальная продолжительность хлорирования составляет 20—30 мин, после чего шлак снимают и металл переводят в миксер для разливки в слитки (рис. 81). Полученные слитки охлаждают, клеймят и отправляют на склад.

Чистота золота после аффинажа хлорированием составляет 99,5—99,6%, что достаточно для валютных целей. Возможно и более глубокое рафинирование золота хлорным методом (до 100% содержания золота), однако это связано со значительными потерями золота и экономически не оправдывается. Издержки на рафинирование золотых слитков на Рэнд Рифайнери составляет около 0,2% общих издержек, затрачиваемых при извлечении золота из руд.

Получаемые в процессе аффинажа шлаки выщелачивают горячими солевыми растворами. Остающееся в осадке хлористое серебро восстанавливается до металлического при контакте со стальными листами .

Исследовательские работы и экономические расчеты показали, что для получения коммерчески чистого золота (проб. 995—996) крупномасштабное хлорирование — самый экономически выгодный метод. Однако при использовании золота в промышленных целях чистота золота, рафинированного процессом Миллера, явно недостаточна.

Поэтому перед фирмой Рэнд Рифайнери встала задача модернизации предприятия с переводом его на схему, при которой метод хлорирования используется только для предварительной очистки золота.

При рассмотрении возможности модернизации завода предпочтение отдано процессу электролитической очистки золота, обеспечивающей получение золота высшего качества (99,99%) и дающей ВОЗМОЖНОСТЬ более полного извлечения серебра и металлов платиновой группы.
Электролитический процесс на Рэнд Рифайнери был всесторонне изучен технологически.
По окончании предварительных исследований на предприятии была создана полупромышленная установка для электролитического рафинирования (рис. 82). Электролит для полупромышленных испытаний готовили электролитическим растворением золотых анодов в приборе, изображенном на рис. 83.

Электролизные ванны были изготовлены из стекловолокна. Массу и площадь анодов изменяли в зависимости от длительности опыта и желаемой плотности тока. Катоды изготовляли из золота 997-й пробы, прокатанного в полосы толщиной 1,2 мм, листы имели гофрированную поверхность, с тем чтобы противостоять интенсивному перемешиванию электролита в ванне.

Следует отметить, что перемешивание электролита в процессе рафинирования непосредственно влияет на концентрационную поляризацию на электродах, качество получаемого осадка, а также на распределение температуры в ванне. Наиболее эффективный способ перемешивания — барботирование воздуха через стеклянные трубки.

Мельчайшие частицы AgCl, проникая через анодные мешки, загрязняли осадок на катоде. Для устранения этого явления меняли направление потока на обратное и устанавливали внешние фильтры, представляющие собой стеклянные сосуды с пластмассовой крышкой Анолит накачивали внутрь фильтра и фильтрат, всплывая, попадал в катодные зоны.

Нагрев электролита вследствие применения высоких плотностей тока способствует повышению качества осадка за счет снижения сопротивления ванны. Кроме того, при нагревании электролита значительно возрастает растворимость хлоридов серебра и свинца, что снижает поляризацию анодов.

Полученные катодные осадки тщательно промывали в трех кипящих насыщенных солевых растворах, куда добавляли 5%-ную НС1 для разрушения присутствующих в них карбонатов. Затем осадок плавили с NaCl в качестве флюса.

Экономический расчет, выполненный при рассмотрении проекта расширения Рэнд Рифайнери, показал, что электролитическое рафинирование золота будет стоить на 2 цента на унцию дороже, чем рафинирование хлорированием. Затраты, связанные с расходом электроэнергии, дополнительной рабочей силой и отчислениями на капитальные вложения, оправдываются стоимостью дополнительно извлекаемого серебра, за которое ранее покупатели не платили.

При современном масштабе производства рудного золота годовые потери серебра составляют 206 000 рэндов. В золоте же, рафинированном электролитическим способом, содержание серебра снижается до 1% от первоначального (вместо 266 центов на 12,5 кг, всего 2,2 цента).

Основной фактор, удорожающий процесс электролитического рафинирования, — задержка в реализации золота вследствие увеличения незавершенного производства и удлинения стадии рафинирования.

Компания проводит ряд мер, способствующих уменьшению расходов (круглосуточная работа завода, дополнительное извлечение платиновых металлов, введение в электролит добавок, противодействующих поляризации на катодах и др.). Предполагается, что дальнейшее усовершенствование процесса электролитического рафинирования на предприятии Рэнд Рифайнери существенно сократит время производства золота и принесет более высокие прибыли.

В настоящее время метод электролитического рафинирования золота и серебра применяется на других зарубежных заводах.

На заводе Лорето осадки Меррилл-Кроу (85% Ag и 0,45% Си) плавят, затем серебро отливают в аноды и направляют на электролитическое рафинирование в ваннах Тума. В качестве электролита используется раствор нитратов меди и серебра в азотной кислоте. Серебро, выделяемое на катоде, периодически удаляют, промывают и плавят. Анодный шлам, содержащий золото, разваривают в горячей азотной кислоте и после удаления серебра и меди промывают, сушат и направляют на электролиз в ванны Вольвилля. Электролитом в данном случае служит хлористое золото и соляная кислота.

Фирма Демаг Электрометаллургис (ФРГ) [140] рекомендует следующие методы получения электролизом чистых золота и серебра в зависимости от качества сырья:

а) при разделении меди и серебра (содержание серебра меньше 3%) — обычный электролиз в растворе медного купороса;

б) при содержании серебра 3—15% — электролиз в растворе нитратов с получением медно-серебряного осадка на катоде и золота в шламе;

в) при содержании серебра 30—50%—электролиз в растворе нитратов с получением медносеребряного сплава на катоде и золота в шламе;

г) для сплавов, содержащих серебра более 65% — обычные ванны Мебиуса с добавкой HN03 для удаления меди;

д) для золотосеребряных сплавов с 2% серебра — ванны Вольвилля, в случае более высокого содержания серебра (до 10%) на ванны следует подавать наложенный асимметрический переменный ток, при этом в Катодном осадке содержание золота может быть долучено 99,999%;

е) для сплавов, содержащих 90% золота, необходимо сплавлять его с серебром в аноды, содержащие 8% золота.

Интересная очистка электролита от платины и палладия на аффинажном заводе фирмы Канадиан Коппер Рифайнере.

Одно из новых предприятий по аффинажу драгоценных металлов — завод в Эль-Монте, на котором широко осуществляются процессы рафинирования, плавки, обработки и термообработки золота, серебра и платины [140]. Завод в основном перерабатывает скрап драгоценных металлов. На заводе имеются печи для обжига, плавки (Фишера и Хаусфельда). Для улавливания пыли используются мешочные фильтры из орлоновой ткани. Чтобы уменьшить потери металлов, агрегаты очищаются ежедневно.

Таким образом, обзор состояния аффинажного производства за рубежом указывает на отсутствие единой схемы рафинирования. Каждый завод по-свсему решает вопрос очистки применительно к составу перерабатываемого сырья и с учетом конъюнктуры рынка.