Удаление мышьяка при обжиге скородитсодержащей руды в атмосфере водяного пара

Анализ литературных данных показал, что проблема комплексной переработки упорных руд с тонковкрапленным золотом является актуальной. Это связано с ухудшением качества рудного сырья, а также с резко возросшими требованиями к комплексному использованию сырья и к охране окружающей среды. Данный тип руд характеризуется сложным вещественным составом. К таким рудам относятся золото-кварц-мышьяковистые (скородитовые). Они содержат тонковкрапленное золото и до настоящего времени не разрабатывались.

В Забайкалье имеются большие запасы руд, содержащих тонкое и дисперсное золото. Золото в этих рудах находится в тесной ассоциации со скородитом. Данные руды представляют собой крупный сырьевой источник получения золота. В качестве исходного материала для проведения исследований использовали пробу окисленной руды Козловского месторождения (Забайкальский край, Калгинский район (рис. 1)). По данным пробирного анализа, в исследуемой пробе руды содержание золота составляет 16,9 г/т.

Рис. 1. Микрошлив руды Козловского месторождения

Экспериментальная часть

Существующие способы подготовки мышьяксодержащих концентратов к цианированию с использованием окислительного обжига не соответствуют современным требованиям по охране окружающей среды в связи с образованием высокотоксичного триоксида мышьяка, большого пылеуноса, кроме того, эти способы имеют ряд недостатков:

‒ сложное технологическое оборудование;

‒ использование в качестве сульфидизатора чистого пирита, дорогостоящей элементарной серы;

‒ недостаточное вскрытие скородита;

‒ неполное удаление мышьяка;

‒ отвальные материалы, которые при хранении растворяются и загрязняют окружающую среду [1].

Известен способ сульфидизирующего обжига золото-мышьяксодержащей руды с пиритом в условиях избытка серы, ограниченного доступа кислорода и с добавлением углеродсодержащего материала. Недостатками способа являются необходимость применения сложного вакуум-термического оборудования и использование для создания восстановительной среды углеродсодержащего материала.

Перспективным для вскрытия золота и удаления мышьяка из руд и концентратов в сульфидной форме является обжиг скородитсодержащих руд в атмосфере перегретого водяного пара с серосодержащим агентом. Процесс сопровождается декрипитацией минералов, что значительно улучшает дальнейшее выделение золота.

Данный метод отвечает требованиям экологии и безопасности технологического процесса. Малотоксичный сульфид мышьяка можно получить в компактном виде, он обладает низкой растворимостью в воде, не требует особых условий хранения и относится к веществам 4-го класса опасности [2].

Исследования по обжигу скородитсодержащей руды с сульфидизатором были проведены на модернизированной лабораторной установке (рис. 2). Установка состоит из четырех основных узлов – электропечи, парогенератора, реактора и поглотителей газов. Температура в печах измеряется термопарами типа ХА и регулируется микропроцессорным электронным терморегулятором МПРТ-22, который был внедрен для автоматизации процесса обжига.

Установка работает следующим образом: при достижении требуемой температуры в реакторе и парогенераторе в установку подается вода. После промывания всей системы парами воды в реактор загружается определенная навеска шихты. Так как в реакторе избыточное давление паровой смеси несколько выше (до 1-2 %) атмосферного, попадание в реактор кислорода воздуха исключается.

Рис. 2. Схема лабораторной установки для изучения процесса обжига в атмосфере перегретого водяного пара: 1 – ротаметр; 2 – электропечи; 3 – парогенератор;

4 – реактор; 5 – поглотители газов

Для нахождения оптимальных режимов деарсенизации использовалась матрица планирования эксперимента [3], по которой варьировались такие параметры, как температура (х 1 ), продолжительность процесса (х 2 ) и расход сульфидизатора (х 3 ). Были получены следующее зависимости: степень деарсенизации от температуры и от времени (рис. 3, 4).

Рис. 3. Зависимость степени деарсенизации от температуры

Рис. 4. Зависимость степени деарсенизации от времени

На основании проведенных экспериментов оптимальными условиями процесса являются: температура 700-750 оС, продолжительность обжига 20-25 мин. Соотношение скородит-содержащая руда : пиритный концентрат 3:1 [4].

Фазовые составы образующихся твердых продуктов реакций определяли на рентгеновском дифрактометре D8 ADVANCE фирмы «Bruker AXS». Расшифровка данных рентгенофазового анализа показала, что мышьяк удаляется с газовой фазой в форме сульфида (AsS) и дисульфида (As 2 S 2 ). Помимо дисульфида мышьяка идентифицируется фаза элементарной серы. Основными же продуктами обжига являются FeS, SiO 2 и магнетит Fe 3 O 4 , фазы мышьяка не идентифицируются.

Исследования исходной руды и огарка проводились также на электронном растровом микроскопе JSM-6510LV JROL (Япония) с системой микроанализа INCA Energy 350, Oxford Instruments (Великобритания) в Центре коллективного пользования «Прогресс» ВСГУТУ. По результатам спектрального анализа, содержание мышьяка в исходной руде составляет 5,11 %, что отрицательно влияет на процесс цианирования. По данным спектрального анализа, в огарке мышьяк не обнаружен.

Для подтверждения полученных результатов спектрального и ренгенофазового анализов был проведен химический анализ, фотометрический с гипофосфитом натрия, по окраске коллоидного раствора. Степень деарсенизации составляет 99,9 %.

Вывод

Обжиг скородитсодержащей руды в атмосфере перегретого водяного пара показал возможность полного удаления мышьяка.

Определены оптимальные режимы обжига скородита в атмосфере перегретого водяного пара с пиритным концентратом, обеспечивающие максимальную возгонку и выделение мышьяка: температура 700-750 ^оС; продолжительность обжига 20-25 мин, соотношение скоро-дитсодержащая руда : пиритный концентрат (FeAsО 4 : FeS 2 ) 3:1.

Результаты проведенных исследований показывают возможность проведения сульфиди-зирующего обжига скородитсодержащей руды с выводом мышьяка в малотоксичной сульфидной форме и повышения извлечения золота из золото-кварц-мышьяковистых (скородитовых) руд, что дает предпосылки для создания комбинированной экологически безопасной технологии переработки данного типа руд.