содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..

Глава XII ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ХЛОРИРУЮЩИЙ ОБЖИГ С ВОЗГОНКОЙ ЗОЛОТА В ГАЗОВУЮ ФАЗУ (ХЛОРИДОВОЗГОНКА)



Хлоридовозгонка в отличие от окислительно-хлорирующего обжига предусматривает полный перевод металлического золота в летучий хлорид с последующим улавливанием его из газов в виде концентрированного по металлу продукта.

Огарок хлоридовозгонки должен быть отвальным по золоту и не требовать дополнительной переработки. Если окислительно-хлорируюший обжиг играет роль подготовительной операции перед цианированием упорных сульфидных золотосодержащих концентратов, то хлоридовозгонка — самостоятельный металлургический процесс. При этом она применима к рудам и концентратам, содержащим золото практически в любой форме.

С точки зрения физико-химических основ, процесс хлоридовозгонки аналогичен процессу окислительно-хлорирующего обжига. И в том, и в другом случае при нагревании золотосодержащих материалов с активным хлорагентом протекают практически одни и те же химические реакции, интенсивность и полнота которых зависят от характера применяемого хлорагента, величины его загрузки, температуры процесса.

Изучением вопросов использования высокотемпературной хлорной металлургии применительно к золотосодержащему сырью в зарубежной практике занимается Колорадская рудная школа в США [168], а также ученые ФРГ и Японии.

В соответствии с научными исследованиями, для осуществления : хлоридовозгонки могут применяться как твердые, так и газообразные хлорагенты. Из твердых хлораторов наиболее применимы хлорид натрия и хлористый кальций. Из газообразных агентов наиболее распространен хлор. В отдельных случаях хлорирование можно осуществлять с помощью четыреххлористого углерода, сульфурил-хлорида, фосгена и других несущих хлор газов.
 

Перед высокотемпературным хлорирующим обжигом концентра­тов, содержащих значительное количество сульфидной серы, необ­ходимо исходный материал предварительно обжигать с целью уда­ления серы, так как избыток последней выше определенного предела приводит к оплавлению огарка и образованию плотных зерен агло­мератов, процесс отгонки хлоридов из которых существенно затруд­няется.

Аналогично влияет и чрезмерно большая загрузка хлорагента.

Максимальная степень отгонки хлорида золота достигается при температуре 900—1000° С. Продолжительность процесса хлоридо- возгонки при данной температуре составляет 1,5—2,0 ч.

Хлоридовозгонку ведут с учетом факторов, облегчающих переход золота в газовую фазу. В частности, наиболее благоприятны для высокотемпературного хлорирующего обжига концентраты, содер­жащие тонкое золото. В этом случае увлажнение шихты играет положительную роль вследствие протекания следующих реакций:

2NaCl + Н₂0 = Na₂O + 2НС1,

2NaCl + S0₂ + 0₂ = Na₂S0₄ + 2С1_а,

Au + НС1 + 1V₂C1₂ = НАиСl4,

HAuCl4 — HC1 +  AuCl₃.

В ряде случаев целесообразно использовать хлорагенты, хлори­рующие золото при более низкой температуре, в частности СаС1₂ или MgCl₂, а не NaCl.

Весьма желательно присутствие в концентратах, помимо золота, других цветных металлов, образующих легколетучие хлориды. Последние захватывают с собой золото, повышая степень его воз­гонки, а в определенных условиях служат донорами хлора при хло­рировании золота. К числу таких легколетучих хлоридов в первую очередь относятся РЬС1₂, СиС1₂ и AsCl₃.

При отсутствии в золотосодержащих концентратах меди свинца или мышьяка рекомендуется при хлоридовозгонке добавлять свин­цовые соединения. Например, при хлоридовозгонке пиритных огар­ков (60,36% Fe, 0,35% Zn, 0,45% S, 3 г/т Au и 13 г/т Ag) при 1100° С и использовании в качестве хлорагента хлористого кальция получено извлечение золота и серебра в возгоны около 70%. Высо­котемпературный хлорирующий обжиг этих же пиритных огарков с добавкой 0,2% РЬО позволяет увеличить извлечение золота и серебра до 95% .

В качестве аппаратов для осуществления хлоридовозгонки, как правило, рекомендуются шахтные печи и печи КС. Однако прово­дить этот процесс можно во вращающихся печах и печах подового типа .

Для полноты протекания реакций хлорирования хлоридовозгонку ведут в слабоокислительной, нейтральной или слегка восстановительной атмосфере. При этом в отдельных случаях целесообразно процесс вести в две стадии (двухстадиальная хлоридовозгонка). В последнем случае материал смешивают с небольшим избытком (против необходимого для реакции) хлористого кальция или магния и нагревают до 900—1000° С. Материал при этом проходит через две реакционные зоны, в первой создают нейтральную или слабоокислительную, а во второй —слабоокислительную атмосферу. По этой схеме мелкозернистый материал можно обрабатывать последовательно в двух вращающихся печах либо в двух печах КС, или же окусковы-вать его и обрабатывать брикеты или окатыши в шахтных печах.

При использовании шахтных печей с обработкой окускованного материала необходимо учитывать следующее обстоятельство. Обычно применяемый для хлорирования твердый хлорагент — хлористый кальций, содержащий значительное количество кристаллизационной влаги, плавится при относительно низкой температуре, сплавляя брикеты или гранулы, что ухудшает возгонку хлоридов. Для удаления кристаллизационной влаги требуется большое количество газов. Эго снижает относительную влажность газов и температуру, что неблагоприятно сказывается на протекании реакций хлорирования. Сильное охлаждение газов, особенно в верхней части печи, при встрече со свежими Голодными гранулами, вызывает частичную конденсацию хлоридов, осаждающихся на материале и впоследствии трудно улавливаемых. Поэтому предложено окатыши из смеси обрабатываемого материала и хлорагента диам. 25 мм нагревать вначале в отдельной печи при температуре 200—300° С в токе воздуха для удаления внешней и кристаллизационной влаги и окклюдированных газов.

Для хлорирования подготовленных таким образом окатышей рекомендуется использовать печь специальной конструкции.
Примером практического использования печей КС для осущест-вления хлоридовозгонки золотосодержащих пиритных концентратов является процесс Kowa SeiKo в Японии [169]. В основу процесса положен двухстадиальный обжиг пирита в печах с псевдоожижен-ным слоем. На первой стадии ведут окислительный обжиг для удаления сульфидной серы. Получаемые в этой стадии газы направляют на производство 98%-ной серной кислоты. Выгружаемый из печей огарок обрабатывают насыщенным раствором СаС12 из расчета содержания хлорагента в материале 3—8% по массе, измельчают и гранулируют.

Гранулы из смеси огарка и хлорагента сушат и обжигают во второй печи при температуре 1250° С. Присутствующие в исходном огарке золото, серебро, цинк, свинец и висмут полностью улетучиваются в виде хлоридов.

Разновидностью рассматриваемого процесса является непрерывный двухстадиальный обжиг пиритов в спаренных печах КС. В этом случае для хлорирования на второй стадии используют газообразные хлорагенты. Процесс осуществляется с применением на второй стадии предварительно подогретого кислородсодержащего газа, с добавлением к нему небольших количеств хлора или других газообразных хлористых соединений (соляная кислота, фосген), вводимых в кипящий слой обрабатываемого материала.

При практическом осуществлении процесса хлоридовозгонки известные затруднения вызывают количественное улавливание газообразных возгонов и последующая их переработка на соответствующие товарные продукты.

. В настоящее время предпочтение отдают следующим способам улавливания и переработки возгонов.

Дробное осаждение хлоридов металлов из возгонов при регулируемом охлаждении, запатентованное в ФРГ . Предусматривается одновременное улавливание и разделение компонентов непосредственно в газовой фазе при высокой температуре с использованием энергии реакционных газов.

Выходящие из печи газы, содержащие хлориды и оксихлориды металлов, а также другие соединения и кислород, подвергают регулируемому охлаждению в несколько стадий. При медленном охлаждении газов в них могут происходить химические превращения, при которых одни хлориды переходят в новые соединения, а другие остаются неизменными. Выделяются отдельные хлориды в жидком или твердом состоянии. Это позволяет в процессе охлаждения осуществить или подготовить разделение соединений различных металлов. Газы охлаждают лишь до той температуры, при которой в них практически не остается больше хлоридов металлов.

Выделяющиеся в каждой температурной области жидкие или твердые вещества удаляют из газа прежде, чем он подвергнется последующему охлаждению. Для этого используют керамические фильтры, пористые свечевые фильтры, циклоны и т. д. Так, от одной ступени к другой газ все более обедняется хлоридами. Небольшое количество хлоридов, остающихся в газах, циркулирует в процессе, вместе с оборотным горячим газом, возвращаемым в печь. Газ охлаждают водой, тепло которой утилизируется.

Коллективное осаждение хлоридов металлов при резком охлаждении возгонов с последующей сульфатизацией твердых продуктов и водным выщелачиванием сульфатов *.

Сублимированные твердые возгоны сульфатизируют при температуре 550—570° С, используя серную кислоту, получаемую при утилизации S02 из газов предварительного окислительного обжига.

Улавливание газообразных хлоридов водой. Способ предусматривает полное улавливание и растворение всех хлоридов с одновременной очисткой обжиговых газов от механических примесей (пыли) 2. Раствор используют многократно для улавливания новых порций хлоридов до получения концентрированных растворов, а шламы (уловленные пыли огарка) возвращают в процесс обжига. Из концентрированных растворов сначала осаждают свинец, золото и серебро. Из фильтрата после отделения осадков этих металлов ионным обменом извлекают медь, и после доведения pH раствора до 2,3—2,6 осаждают цинк, пропуская сероводород. После этих операций фильтрат упаривают и направляют в голову процесса.

В заключение необходимо отметить, что процесс хлоридовозгонки довольно сложен: он связан с необходимостью использования высоких температур в атмосфере хлора и требует применения весьма развитой системы пылеулавливания и газоочистки. Даже незначительные потери возгонов в данном процессе совершенно не допустимы.

Учитывая эти моменты, а также высокую стоимость рассматриваемой технологии, в настоящее время процесс хлоридовозгонки рассматривается, главным образом, как метод комплексной переработки сложных по составу руд и концентратов, содержащих, кроме золота, значительное количество других ценных цветных металлов, попутное извлечение которых указанным методом может оказаться экономически целесообразным.