Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет Химико-металлургический факультет

Кафедра Металлургия цветных металлов

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе _Н.П. Коновалов ""20 _ г.

«МЕТАЛЛУРГИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ»

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

(рабочая учебная программа дисциплины) Направление подготовки: 150400 «Металлургия»

ль подготовки: «Металлургия цветных, редких и благородных металлов»

Квалификация (степень) бакалавр_ Форма обучения очная Составитель программы:

Карпухин Анатолий Иванович профессор, доктор технических наук, старший научный сотрудник Иркутск 2013 г.

1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов, относящихся к производственнотехнологической деятельности выпускника:

• производственно-технологическая;

• организационно-управленческая;

• проектная.

1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

производственно-технологическая:

- осуществление технологических процессов переработки минерального и техногенного сырья;

- осуществление технологических процессов получения и обработки металлов и сплавов, а также изделий из них;

- осуществление мероприятий по защите окружающей среды от техногенных воздействий производства;

- выполнение мероприятий по обеспечению необходимого качества продукции;

организационно-управленческая:

- организация рабочих мест, их техническое оснащение, размещение технологического оборудования;

- контроль за соблюдением технологической дисциплины;

- организация обслуживания технологического оборудования;

- составление необходимой технической и нормативной документации;

проектная:

- конструирование и расчет элементов технологического оборудования.

1.3. Перечень компетенций, установленных ФГОС Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося общекультурные и профессиональные компетенции.

Общекультурные компетенции (ОК):

– самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-4);

– оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ОК-13).

Профессиональные компетенции (ПК):

– уметь использовать фундаментальные общеинженерные знания (ПК-1);

– уметь сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПКуметь осуществлять и корректировать технологические процессы в металлургии и материалообработке (ПК-10);

– уметь выявлять объекты для улучшения в технике и технологии (ПК-11);

– уметь использовать физико-математический аппарат для решения задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-20);

– уметь обосновывать выбор оборудования для осуществления технологических процессов (ПК-25).

1.4. Перечень умений и знаний, установленных ФГОС Студент после освоения программы настоящей дисциплины должен уметь:

- производить качественно-количественный расчет технологических схем золотоизвлекательных фабрик, оценивать технико-экономические преимущества и недостатки разных технологий, грамотно выбирать и предлагать технологические решения с учетом особенностей химического и минералогического состава исходного сырья и требований заказчика;

- производить расчет и выбор требуемого основного и вспомогательного оборудования;

- определять в растворах цианирования массовые концентрации растворенного золота, защитной щелочи, щелочных цианидов, растворенного кислорода.

знать:

- физические и химические свойства группы «благородные металлы», особенности металлургии БМ, геохимические основы образования золоторудных месторождений, минералогию золота и серебра, типы руд, годовые объёмы добычи и области применения БМ, основные районы их природной концентрации и основные месторождения;

- современные способы добычи руд БМ, головное опробование, рудоподготовку, предварительное гравитационное и флотационное обогащение и известные методы подготовки золотосодержащих продуктов к последующему их цианированию (обжиг, автоклавное выщелачивание, измельчение и т.п.);

- современные способы извлечения БМ из рудного сырья (классический цианистый процесс, виды сорбционной технологии и т.п.) и применяемое оборудование;

- методы интенсификации технологических процессов и аппаратов золотоизвлекательных фабрик;

- существующие и перспективные способы получения чистых металлов – аффинаж золота и серебра (электролизом, кислотным методом, хлорным методом);

- выделяющиеся вредности при производстве БМ, средства и способы улавливания, обезвреживания и утилизации вредных веществ при производстве БМ, ПДК основных вредных веществ.

владеть:

- методиками технологических исследований, связанных с производством БМ;

- технологической и экологической оценкой переработки минерального и техногенного сырья благородных металлов.

2. Цели и задачи освоения программы дисциплины - изучение процессов переработки руд, концентратов и других материалов, содержащих благородные металлы (БМ), повышение извлечения БМ, получения металлов, сплавов, металлических изделий требуемого качества и состава.

- изучать и осуществлять современные и перспективные технологические процессы переработки минерального и техногенного сырья, содержащего БМ, с использованием современного оборудования;

- осуществлять мероприятия по защите окружающей среды от техногенного воздействия металлургического производства благородных металлов;

- обосновано прогнозировать оптимальную технологию переработки продуктов, содержащих БМ с различным вещественным составом;

- составлять рациональные технологические схемы переработки и проводить необходимые расчеты извлечения БМ;

- освоить методы исследования и анализа продуктов обработки руд БМ.

Для изучения металлургии благородных металлов, необходимо освоение следующих дисциплин:

• «Математика»;

• «Химия»;

• «Физика»;

• «Физическая химия»;

• «Информатика»;

• «Обогащение руд цветных металлов»;

• «Теория металлургических процессов»;

• «Металлургическая теплотехника»;

• «Оборудование металлургического производства».

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в производственной деятельности выпускника на предприятиях цветной металлургии.

Дисциплина «Металлургия благородных металлов» входит в перечень основных дисциплин учебного плана подготовки бакалавров направления «Металлургия».

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 ЗЕТ, 144 часа.

Основная структура дисциплины приведена в табл. 1.

Самостоятельная работа, в том числе: курсовое 49 проектирование Вид промежуточной аттестации (итоговый кон- Экзамен (27) Экзамен (27) троль по дисциплине), в том числе курсовое проектирование Перечень основных разделов и тем дисциплины 5.1.

Раздел 1. Группа благородных металлов.

Тема 1.1. Основные физические и химические свойства благородных металлов.

Тема 1.2. Золото и серебро в природе.

Раздел 2.Технология переработки золотосодержащих руд.

Тема 2.1.Основные принципы переработки золотосодержащего сырья и значение цианистого процесса.

Тема 2.2. Физико-химические основы цианистого процесса.

Тема 2.3. Практика процесса цианирования.

Тема 2.4. Осаждение благородных металлов.

Раздел 3.Ионнообменная сорбция золота и серебра.

Тема 3.1. Основы сорбции золота и серебра ионитами.

Тема 3.2. Регенерация ионита и осаждение золота из тиомочевинных растворов.

Раздел 4. Сорбция золота и серебра активными углями.

Тема 4.1. Основы сорбции золота углем.

Тема 4.2. Регенерация угля и осаждение золота из растворов (элюатов).

Раздел 5.Очистка сточных вод золотоизвлекательных фабрик (ЗИФ).

Раздел 6.Переработка гравитационных концентратов и цинковых осадков.

Тема 6.1. Переработка гравитационных золотосодержащих концентратов.

Тема 6.2. Переработка цинковых осадков.

Раздел 7. Извлечение золота из упорных руд и концентратов.

Тема 7.1. Классификация упорных руд.

Тема 7.2. Переработка руды с тонковкрапленным золотом.

Тема 7.3 Переработка углистых, медистых, глинистых и других золотосодержащих руд.

Раздел 8. Аффинаж золота и серебра.

Тема 8.1.Исходное сырьё и готовая продукция.

Тема 8.2. Аффинаж золота.

Тема 8.3. Аффинаж серебра.

5.2. Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем Введение.

Несмотря на низкое содержание БМ в рудах, во всем мире в производство БМ вкладывают огромные средства: в геологическую разведку, горные работы, в обогащение, металлургию и технологию получения изделий. Эти затраты окупаются.

1. Группа благородных металлов В группу благородных металлов входят восемь элементов.

2 элемента из 1-ой группы таблицы Менделеева (ТМ):

– золото (Аu, в ТМ № 47) и серебро (Аg, в ТМ – №79);

6 элементов из 8-ой группы таблицы Менделеева, металлы платиновой группы (МПГ):

- рутений (Ru – № 44 ), родий (Rh – № 45), палладий (Рd – № 46), осмий (Os – № 76), иридий (Ir – № 77), платина (Pt – № 78).

Металлы платиновой группы иногда делят на лёгкие (~ 12г/см3) – Pd, Rh, Ru и тяжелые (~ 22г/см3) – Pt, Ir, Os. МПГ (кроме платины) называют – платиноидами, а четыре элемента (кроме платины и палладия) называют иногда редкими платиноидами.

Благородные металлы (БМ) обладают важными общими свойствами:

- все БМ химически стойкие, - все МПГ тугоплавкие, - пластичные (Au, Ag, Pt), - высокие цены, - приоритетное использование БМ в ряде отраслей техники, имеющих, в частности, и оборонное значение.

В неразрывной технологической цепи: разведка – добыча – металлургия – переработка металлов, металлургия имеет существенное значение. В этом смысле новые разработки в металлургии имеют большое экономическое и экологическое значение в производстве БМ.

В металлургии БМ определяющую роль занимают золото и серебро.

Заметное развитие металлургии золота за последние 10-40 лет связано с появлением новых технических и технологических решений, таких как – кучное выщелачивание, автоклавное и бактериальное выщелачивание, сорбция на активных углях и новые кислотные технологии аффинажа. Существенную роль также сыграло и увеличение стоимости золота в 10 раз в конце 70-х годов 20 века.

1.1. Основные физические и химические свойства благородных металлов Золото и серебро отличаются удивительной ковкостью и тягучестью. Из золота можно получить, например, фольгу 0,1мкм (просвечивает зеленым оттенком, сусальное золото), из золота и серебра можно получить проволоку диаметром мкм. Летучесть серебра значительно выше, чем у золота. Отличительной особенностью этих металлов является склонность к комплексообразованию и легкость восстановления до металлов.

Основные физические свойства представлены в табл. 2.

Удельное эл.сопротивление, мкОм/см Химические свойства золота.

Степень окисления Аu () и ().

Золото инертно к большинству кислот и щелочей. Золото растворяется только в присутствии комплексообразователей. Например, в H2SO4 в присутствии иодной кислоты (H 3IO6), азотной кислоты (HNO3), оксида марганца (MnO2), селеновой кислоты (H2SeO4).

Для технологии важно отметить следующие химические свойства.

Золото обладает свойством диспропорцианирования, т.е.

3AuCl 2Au + AuCl3 В присутствии кислорода золото хорошо растворяется цианидами щелочных металлов (К, Na, Ca).

4 Au + 8NaCN + O2 + H2O 4NaAu(CN)2 + 4NaOH Цианаурит калия и натрия широко используются в гидрометаллургии золота. Растворимость К[Au(CN)2] в воде при 25°С составляет 20г на 100г раствора.

Для аффинажного производства характерна реакция растворения золота в царской водке Au + HNO3 + 4HCl HAuCl4 + NO + 2H2O Золото легко восстанавливается из HAuCl4 солями железа, диоксидом серы, азотнокислым натрием, сульфитом натрия, муравьиной кислотой и другими органическими восстановителями, а также металлами.

Химические свойства серебра.

Степень окисления Аg (). В комплексных соединениях известны степень окисления серебра +2 и +3. С кислородом Ag не соединятся, но при расплавлении растворяет кислород (в одном объеме Аg до 20 объёмов О2), причем при охлаждении расплава данный кислород выделяется - сплав «кипит». При длительном пребывании серебра на воздухе Аg темнеет из - за образования тонкой пленки Аg2S, которая образуется под влиянием даже ничтожного количества сероводорода, находящегося в атмосфере воздуха.

Ионы серебра образуют прочные комплексные соединения с ионами:

CN, S2O3-2, SO3-2, Cl, NH3, CS(NH2)2 и т.д.

Растворимость AgCl в концентрированном растворе NaCl составляет 0,72г/л, за счет образования AgCl2. Железо и цинк восстанавливают серебро из суспензии AgCl и раствора серной или соляной кислоты. Характерная особенность галогенидов серебра - светочувствительность, т.е. разложение под действием света:

2AgГ 2Ag + Г2, причем чувствительность возрастает в ряду:

- высококонцентрированных по золоту растворов, более 10-12 мг/л;

- установок малого масштаба ~ 800 – 1000 г Аu в сутки.

Реакции цементации можно представить реакциями:

Цинк восстанавливает водород из воды: 2H2O = H2 + 2OH- 2e, ( = - 0,83В) и растворенный кислород: О2 + 2Н2О = 4ОН - 4е, ( = + 0,40В).

Вначале, более вероятно, будет восстанавливаться О2 [ЭДС = +0,4 – (- 1,26) = 1,66В], далее серебро [ЭДС = - 0,31 – (- 1,26) = 0,95В], золото [ЭДС = - 0,54 – (В], и водород [ЭДС = - 0,83 – (- 1,26) = 0,43В].

Оптимальные условия осаждения:

- предварительная деаэрация раствора, - применение цинковой пыли (т.е. нужна развитая поверхность), - достаточная, но не чрезмерная, концентрация цианида и щелочи, - осуществление процесса в противопотоке – просачивание.

Растворы, поступающие на осаждение, должны быть прозрачными. Даже небольшое количество взвесей – мути существенно снижает содержание БМ в ЦО из-за низкого содержания их в растворе. Исходный раствор осветляют в фильтрах: в песковых, в свечевых, в вакуумных и т.д. Деаэрацию ведут вакуумнасосами (до 9,3 104 Па), далее раствор, исключая его контакт с воздухом, направляют в смеситель куда заливается раствор, уксуснокислый свинец и цинковая пыль. Пульпа фильтруется на рамном фильтр – прессе.

Исходная массовая концентрация золота в растворе 5 – 20 мг/л, соответственно, в обезметалленном растворе – 0,02-0,03 мг/л. Теоретический расход цинковой пыли 0, 19 г на г Au, практически более, чем в десять раз больше; расход уксуснокислого свинца составляет 10-30% от расхода цинка.

Основные свойства ионообменных смол.

Иониты – нерастворимые твердые высокомолекулярные, как правило, органические, вещества, которые способны поглощать из раствора положительно или отрицательно заряженные ионы, т.е. катиониты и аниониты. Есть сильнокислотные катиониты (более полная диссоциация ионов), например с фиксированными ионами: SO3, PO3, и слабокислотные катиониты. Соответственно, есть сильноосновные и слабоосновные аниониты, в зависимости также от фиксированных ионов. В слабоосновных анионитах в функциональные или фиксированные группы входят производные аммиака – аминогруппы: первичные - RNH3+, вторичные, третичные. Подвижные ионы, как правило, для катионитов - Н+, для анионитов - ОН. Для сорбции очень важно иметь развитую поверхность или макропористую. Для этого в первоначальную гелевую структуру (S=0,2М2) вводят легко кипящий компонент (например, изооктан), а после его удаления кипячением получают структуру с пористой поверхностью S=80М Сильноосновные аниониты (АМ, АВ-17 и IRA-400) обладают большой ёмкостью (до 650мг Аu /г сухой смолы), но низкой селективностью (в технологических растворах ёмкость только 6-8 мг Аu /г). Слабоосновные иониты наоборот более селективные. В связи с этим, была реализована идея – создание бифункциональных сорбентов, имеющих в структуре сильно- и слабоосновные группы.

Такие смолы были созданы в Минсредмаше (АМ-2Б) и в Минхимпроме (АП-2, АП-3). Для БМ лучшие результаты получены на АМ-2Б.

Основные требования к ионитам:

- легкость десорбции БМ и регенерация свойств ионита;

- высокая механическая прочность и, прежде всего, стойкость к истиранию при изменении рН среды;

- доступность и низкая стоимость.

Основные свойства анионитов представлены в табл.6.

Физико - химические свойства бифункциональных макропористых Активные группы Полная обменная ёмкость, В том числе по сильноосновным группам Особенности сорбции золота ионитами из цианистых растворов.

В цианистых растворах основные металлы находятся в анионной форме:

Au(CN)2, Ag(CN)2, Fe(CN)64 -, Zn(CN)42-, Cu(CN)32-, Cu (CN)22-.

При контакте ионита с цианистым раствором золото переходит в фазу смолы:

По данному механизму на смолу переходят и другие металлы, прежде всего, Zn, Ni, Cu, Fe. Порядок сорбции анионов:

Au(CN)2 > Zn(CN)42> Ni (CN)42>Ag(CN)2> Cu(CN)32> Fe(CN) Изотерма сорбции золота ионитами представлена на рис. 1.

Как правило, сорбцию проводят в противотоке и с предварительным цианированием. Теоретическое число ступеней, определяемое по изотерме, составляет 2 – 3, степень использования ионита 70-90%, каждая ступень 40-60 час. Общая продолжительность сорбции ~ 200 час, число аппаратов (пачуков) 10-12. Объёмная концентрация ионита ~ 1,5-2,5%. Объём пачуков может достигать 500м3, потери смолы 10-20г/т. Степень обогащения 2 – 4 тыс. Принципиальная схема сорбционного выщелачивания представлена на рис. 2.

Выщелачивание в присутствии сорбента называют сорбционным выщелачиванием (СВ). Применение СВ даёт возможность исключить из технологических схем ряд операций, таких как фильтрация, сгущение, осветление. цементация и др., снизить капитальные и эксплуатационные затраты на 10-15%, повысить извлечение золота на 1-2%.

Рис.2. Принципиальная схема сорбционного выщелачивания.

1 – аппараты предварительного цианирования; 2 – аппараты сорбционного 3.2. Регенерация ионита и осаждение золота из тиомочевинных растворов Насыщенный ионит (АМ-2Б) содержит, кроме золота и серебра, значительное количество примесей (ЦМ): Zn, Cu, Fe, Ni, CN и др. Процесс регенерации (десорбции) смолы проводят для извлечения БМ и очистки ионита, с целью последующего использования сорбента на операции выщелачивания, т.е. смола, используется в обороте технологического процесса.

На основании многочисленных исследований для десорбции золота выявлен эффективный элюент: раствор тиомочевины (ThiO, тиокарбамида) и серной кислоты. Это было предложено в 1956г Даванковым и Лауфером (МХТИ). Серноили солянокислые растворы тиомочевины CS(NH2)2 образуют с золотом (и серебром) комплекс катионного типа {Au[CS(NH2)2]2}2+, не удерживаемый анионообменной смолой:

2R Au(CN)2 + 4 ThiO + 4Н+ + SO4 = R2 SO4 + 2[Au(ThiO)2]+ + 4HCN Для десорбции (элюирования) используется раствор 80-90г/л ThiO и 20-30г/л Н2 SO4. Лучше десорбция идет при температуре 40-50°С.

Использование для десорбции других реагентов (органические растворители:

ацетон, спирты, этилацетат, в смеси с неорганическими кислотами; 20%-ный раствор глицерина в щелочной среде; роданистые соединения - калия, натрия и аммония) недостаточно эффективно.

Осаждение золота из тиомочевинных растворов.

После десорбции получают товарный регенерат (элюат) с массовой концентрацией золота 0,5-2,0г/л. Известно три метода извлечения золота из тиомочевинных растворов.

Цементация цинком, свинцом или алюминием.

Осаждение щелочью.

Электролитический (электролиз с нерастворимым анодом).

Цементация.

Цементация цинком протекает по реакции:

Свободная энергия реакции достаточно высокая (- 224кДж) и обеспечивает полное и быстрое осаждение золота и серебра, однако, получающиеся осадки содержат небольшое количество БМ (10-20%). Кроме того, процесс характеризуется значительным расходом металла - осадителя и тиомочевины из-за загрязнения и необходимости вывода её из оборота.

В процессе осаждения щелочью золото и серебро выпадают в осадок в виде малорастворимых гидрооксидов. Одновременно осаждаются железо, медь и др.

Полученный осадок содержит 35 – 50% БМ. Этот метод прост и обеспечивает полное осаждение БМ. К недостаткам метода можно отнести небогатый осадок, повышенный расход тиомочевины из-за её частичного разложения щелочью, снижение десорбирующей способности оборотного раствора (накапливание сульфата натрия).

Наибольшее распространение получил электролитический метод, который, несмотря на свою сложность, дает возможность получить богатый по БМ товарный продукт (90-95%) и дает возможность в большей степени использовать дорогую тиомочевину в обороте.

Электролиз ведут с разделенными мембранами анодным и катодным пространствами. В катодное пространство подают золотосодержащий регенерат, в анодное – раствор серной кислоты (20г/л). Катод волокнистый углерод, анодом может служить Pt, Pb, углерод. К.п.д. не более 20%.

Исходным сырьём для получения активных углей (АУ) являются природные материалы: древесный уголь, торфяной кокс, уголь из скорлупы кокосовых орехов, каменные и бурые угли. Из сырья удаляют при температуре 500-700°С в вакууме летучие составляющие и получают малопористую структуру. Для получения микропористой структуры необходимо окислить ~ 50% углерода водяным паром и (или) оксидом углерода. При этом получают очень развитую поверхность до 1000м2/г с микропорами от 0,5 до 100нм. У активного угля, полученного из скорлупы кокосовых орехов, количество микропор радиусом 1нм составляет 80%, а из каменного угля только 20%. Этим объясняются высокие показатели сорбции БМ активными углями, полученными из скорлупы кокосовых орехов.

Адсорбцию углем ионов из раствора можно представить следующим образом. Уголь за счет развитой поверхности сорбирует кислород из воздуха, далее при последующем взаимодействии в растворе (электролите) происходит образование ОН (О2 + Н2 ), т.е. получение анионита. Если уголь контактирует с кислородом при 400°С, можно получить и катионит с подвижными ионами Н+.

Основные преимущества сорбционной технологии с применением активного угля.

1. Возможность сорбции Аu даже из сравнительно бедных цианистых растворов (0,1 – 0,5мг/л).

2. Сорбция БМ из растворов со значительным содержанием примесей (400мг/л Сu, 40-50мг/л Zn).

3. Растворы содержат более низкую концентрацию цианида и отсутствие оборотного цинка.

В литературе по сорбции АУ встречаются следующие процессы:

CIP – «уголь в пульпе». Вначале проводят цианирование (без угля- предварительное цианирование), затем ведут сорбционное цианирование.

CIL – сорбционное цианирование без предварительного цианирования.

СIC – сорбция из осветленных или полуосветленных растворов.

Сорбцию БМ АУ ведут из пульп, содержащих 40 -45% твердого, массовая концентрация СN - 0,1-0,2г/л, рН 10-10,5. Единовременная загрузка сорбента 10г/л, ёмкость ЕАu = 2-8г/кг.

Недостатки:

• невысокая механическая прочность;

• значительные потери сорбента, которые составляют 100-200г на т руды;

• небольшая ёмкость.

Регенерация угля и осаждение золота из растворов (элюатов) Десорбция (или элюирование) золота с угля достаточно важный и дорогой процесс. Известны и наиболее изучены 4 процесса.

1. Процесс Задра (США). Десорбцию проводят раствором 0,1% NaCN и 1% NaOH, при T = 85 - 95°С, продолжительность 24- 60ч. Характеризуется только одним недостатком – большая длительность процесса (применяется на сравнительно небольших по производительности предприятиях).

2. «Спиртовый» процесс. Усовершенствованный первый способ, т.е. в раствор цианида и щелочи добавляют 20% спирта. T = 80°С, продолжительность 5ч. Сравнительно затратный и пожароопасный процесс, что является его недостатком.

3. Автоклавный процесс. Используется также раствор 0,1% NaCN и 1% NaOH, при T = 160°С, т.е. в автоклаве, давление 350кПа (3,5ат), продолжительность 2-6ч. Наиболее широко применяемый способ.

4. Процесс с предварительным кондицианированием (ЮАР). Насыщенный уголь перед элюированием обрабатывают (V y : V p = 0. 5:1) раствором 1% NaCN и 5% NaOH, а затем элюирование ведут горячей водой (V y : V p = 5:1), продолжительность 9ч.

Регенерацию насыщенного угля проводят в три стадии: 1-я стадия - уголь обрабатывают раствором кислоты (соляной или азотной) для удаления из угля карбоната кальция (СаСО3), а также для частичного удаления ЦМ и оксидов железа. На 2-ой стадии ведут десорбцию БМ. На 3-ей ведут термообработку при Т = 500-700°С 15 – 30 мин. для сжигания смолистых веществ. Далее уголь охлаждается и после отделения мелочи (- 0,8мм) направляют вновь на сорбцию.

Из элюата золото и серебро извлекают электролизом (чаще) или осаждают цинком. Наиболее распространен электролизёр Задра.

5. Очистка сточных вод золотоизвлекательных фабрик (ЗИФ).

Сточные воды (стоки) ЗИФ содержат токсичные соединения: цианид (СN свободный) до 200мг/л, роданид (СNS ), комплексные цианидные соединения металлов (Ме(СN)п), в том числе Zn до 200мг/л, As до 50мг/л, Cu до 200мг/л.

Методы обработки цианистых стоков ЗИФ.

Самый простой способ обезвреживания – подкисление. Метод Милле-Кроу.

Используется более 40 лет в Канаде на фабрике Флин-Флон, где регенерируется 90% цианида, в Мексике и др.

Раствор подкисляют серной кислотой до рН 2,8-3,5 и одновременно проводят аэрацию. Выделяющуюся НСN (Тк= 26°С при 100 кПа) улавливают в скрубберах (адсорберах), орошаемых щелочью. Полученный цианид натрия возвращают в технологический процесс. Содержание цианидов в стоках 0,1мг/л.

Расход серной кислоты – 0,9кг/т, извести (для нейтрализации) 0,5кг/т. В растворе остаются ионы SO4, SO3 и Са. Роданид -ионы выводятся из раствора в виде осадка CuSCN. Реакции можно представить на примере цианида никеля:

Метод хлорирования - наиболее распространённый способ. Он основан на окислении циан иона - СN до цианат иона - СNО, который в конечном итоге разлагается на азот (N2) и оксид углерода (СО2). Хлор необходим как носитель активного кислорода.

Используют гипохлориты натрия (NaOCl) и кальция (Ca(OCl)2) или хлорную известь (СаОСl2). Иногда используют хлор, но при этом следует учитывать возможность образования (для растворов более 2,5г/л) летучего токсичного хлорциана – ClCN. В случае использования хлора необходимо в пульпу (или в раствор) добавлять известковое молоко - Са(ОН)2. для получения хлорной извести.

Комплексы цианида и роданида при хлорировании окисляются до образования цианита иона - СNОпо реакциям:

2Cu(CN)3-2 + 7OCl + 2OH + H2O = 6 СNО + 7Cl+ Cu(OH) CNS + 4OCl + 2OH = СNО + 4Cl+ SO4- Кроме выделенных методов, перспективным считается метод с применением ионообменной сорбции на анионитах (для выделения цианид ионов) и на катионитах (для утилизации ЦМ).

Очистка от мышьяка. Известно много способов: осаждение (соосаждение), сорбция на природных и синтетических сорбентах, экстракция. На практике применяют осаждение в виде трудно растворимых соединений кальция и железа.

Перспективным в настоящее время считают осаждение мышьяка в виде арсенатов бария - Ba3(AsO4)2, сульфида (As2S3) и фосфатов мышьяка – CaPO4·AsO4.

Проблемы обезвреживания решаются более эффективно, если в обороте используется вода. Оборотное водоснабжение – основной способ сокращения расхода чистой воды на обработку руд.

6. Переработка гравитационных концентратов и цинковых осадков.

6.1. Переработка гравитационных золотосодержащих концентратов.

Для извлечения крупного свободного золота (более 0,1мм) перед флотацией и цианированием применяют гравитационные методы. Необходимость выделения крупного золота, которое присутствует практически во всех рудах, вызвано следующими причинами:

- время растворения крупного золота цианированием чрезмерно велико;

- частицы крупного золота в процессе дробления и измельчения затираются другими минералами и железом, что влечет к повышенным потерям;

- извлечение части золота (20-60%) в голове процесса простым и дешевым способом приводит к общему повышению извлечения золота (на 1,5-3%) и снижению эксплутационных затрат.

В прошлом веке гравитационные концентраты перерабатывали с применением амальгамации, однако, из-за токсичности и невысоких технологических показателей, от неё отказались с 1989г в России, ранее за рубежом. В настоящее время гравиоконцентраты перерабатывают двумя методами.

1. Интенсивное цианирование в специальных конусах с одновременным выделением золота из раствора электролизом. Данный способ позволяет получить хорошие результаты при сравнительно некрупном золоте (менее 0,05 – 0,07мм).

2. Доводка гравитационного концентрата до «золотой головки» (ЗГ), а хвосты и промпродукты гравитационной доводки цианируют. Содержание золота в ЗГ более 1кг/т (обычно ~ 5-10кг/т), а извлечение в неё 20 – 70%.

В зависимости от состава ЗГ можно сразу плавить или, если в ней содержатся сульфиды, ЗГ обжигают, а затем плавят огарок на сплав Доре.

В качестве флюсов при плавке ЗГ применяют соду, буру, кварц. В случае значительного количества в ЗГ цветных металлов (Cu, Pb и др.) применяют плавку огарка на веркблей.

Перспективной технологией переработки ЗГ является кислотная схема, которая дает возможность исключить обжиг, уменьшить массу проплавляемой шихты и повысить качество получаемого сплава Доре.

Цинковые осадки (ЦО), кроме золота и серебра, содержат: цинк (металлический, оксид, цианид), свинец (металлический, оксид, соль), железо, медь, мышьяк, висмут, селен, теллур и др. Технические условия на ЦО в России ТУ – 48 – 16 – -78:

SiO2+CaO+Al2O3 не более 30%.

Способы переработки ЦО определяются химическим составом и объёмом переработки. Известные технологии можно условно разделить на три группы.

1. С предварительной кислотной обработкой. В качестве кислоты применяют серную или соляную. После кислотной обработки твердый остаток, в котором концентрация золота и серебра увеличивается в 2-3 раза, плавят с флюсами (сода и бура) на сплав Доре, направляемый на аффинажный завод. При кислотной обработке следует учитывать возможное выделение токсичных соединений: синильная кислота (НСN), арсин (АsН3), стибнин (SbH3).

2.Прямая плавка ЦО со специально подобранной шихтой и определяется конкретным химическим составом. Как правило, полученный сплав содержит большое количество свинца.

3. Гидрометаллургическая технология предусматривает последовательное выщелачивание ЦО разными кислотами (серной, соляной с пропусканием хлора, царской водкой и т.п.) с получением отдельно золотого и серебряного продуктов, а также концентратов цветных металлов. Несмотря на комплексность, гидрометаллургическая схема громоздкая и характеризуется большим объёмом растворов.

7. Извлечение золота из упорных руд и концентратов Золотосодержащие руды и концентраты, обработка которых в обычных (известных) условиях цианистого процесса не обеспечивает достаточно высокого извлечения золота или сопровождается повышенными затратами на отдельные технологические процессы, называют упорными.

По предложению В.В. Лодейщикова (1968г) минеральное сырьё можно отнести к упорному если:

1. извлечение золота в раствор при цианировании составляет менее 90%, а содержание Аu в кеках превышает 0,5 – 1,0г/т 2. продолжительность выщелачивания более 24ч при измельчении исходного продукта не более 0,074мм 3. осаждение Аu цинком менее 95-97% 4. пульпа плохо сгущается и не фильтруется 5. расход цианида превышает 1кг/т.

К неупорным или легко перерабатываемым рудам относят кварцевые руды с небольшим количеством сульфидов и окисленных соединений железа. Золото в них находится в основном в свободном состоянии. Все остальные руды, в той или иной степени, упорные и требуют применения специальных методов переработки.

На основании многолетних исследовательских работ и опыта промышленной переработки можно выделить основные типы упорности золотосодержащих руд, которые представлены в табл. 7.

Как правило, упорность руды сопровождается двумя или даже тремя факторами упорности.

Для определения упорности золотосодержащей руды применяют рациональный метод анализа. Смысл его состоит в определении формы нахождения золота в пробе руды.

Свободное золото определяется амальгамацией.

Цианируемое золото определяется цианированием пробы после амальгамации.

Золото, связанное с сурьмой и мышьяком, определяется цианированием после щелочной обработки.

Золото, связанное с оксидами, определяется после солянокислотной обработки.

Золото, связанное с сульфидами, определяется после азотнокислого выщелачивания.

Золото, которое осталось связанное с кварцем.

Суммарное золото должно соответствовать содержанию золота в пробе.

Типы руд Факторы упорности руды при цианировании С тонковкрап- Тонкая диспергация золота в кварце или в сульфидах (пириленным золотом те, арсенопирите и др.), затрудняющая вскрытие золота измельчением.

Высокий расход цианида, образование на золоте вторичных Медистые пленок, тормозящих растворение, быстрая утомляемость Образование на золоте плотных пленок, резко замедляющих Сурьмянистые Углистые Сорбция растворенного золота углистым веществом.

Плохая фильтруемость цианистой пульпы, заметная сорбГлинистые ция растворенного золота и цианида глинистыми минералами.

Присутствие на золотинах гидратированных оксидов желеФеррозолотые 7.2. Переработка руды с тонковкрапленным золотом Золото меньше 5мкм, находится в тонком срастании с минералами: с кварцем (1-ая категория) и с сульфидами (2-ая категория).

1-ая категория. Тонковкрапленное золото в кварце считается наиболее упорным. Перерабатывается вскрытием, т.е. более тонким измельчением до 95% мм и менее. При этом могут получить отвальные кеки. При этом возрастают в 2 раза затраты на переработку и, кроме того, ухудшаются условия сгущения и фильтрации.

2-ая категория. Тонковкрапленное золото в сульфидах наиболее часто встречается в золотосодержащих рудах и также является достаточно упорным сырьем.

Золото находится главным образом в пирите (FeS2) и арсенопирите (FeAsS).

Самый старый известный процесс переработки сульфидных золотосодержащих концентратов – это переработка с применением обжига. Используется обжиг в одну или две стадии в зависимости от исходного минерального состава руды.

Цель операции обжига - получить пористый продукт, при цианировании которого золото стало доступным для раствора.

В одну стадию ведут, если в руде мало или совсем нет арсенопирита. Температура не выше 700°С. Если температура выше, то шихта может оплавляться за счет местного перегрева до 950°С при окислении сульфида. Кислород добавляют с избытком.

FeS2 + О2 FeS Fe3O4 Fe2O В две стадии обжиг ведут, если в руде присутствуют и пирит и арсенопирит.

На первой стадии ведут с недостатком кислорода, чтобы окислить мышьяк только до 3-х валентного (As2O3) и перевести его в газовую фазу. Во второй стадии с добавлением кислорода для дообжигания серы. Суммарная массовая доля серы и мышьяка должна быть не более 1%.

Если вести процесс в одну стадию, то образуется арсенат железа -Fe2(AsO)4, который обволакивает золото и оно не цианируется.

Автоклавное выщелачивание золотосодержащих руд.

В настоящее время данный метод переработки считается наиболее перспективным, несмотря на использование сложного оборудования, высокой температуры (T =120 - 180°C) и давления кислорода (Ро= 2-10 ат. или 0,2 – 1,0 МПа).

Автоклавное выщелачивание (АВ) ведут в кислой и щелочной среде. Продукты АВ золотосодержащих сульфидных руд представлены на рис. 3.

Известны АВ в растворе аммиака, перекиси водорода и азотной кислоты и в др. растворах, однако, в производстве они применяются редко.

Упорные золотосодержащие сульфидные руды перед цианированием подвергают бактериальному выщелачиванию, электролитическому окислению и так далее. Исследования в этом направлении идут уже много лет. Цель одна -полнее извлечь золото.

FeAsS + Автоклавное выщелачивание в щелочной среде FeS2 + FeAsS + NaOH Рис.3. Основные продукты автоклавного выщелачивания сульфидов.

Основным недостатком АВ в кислой среде является образование элементарной серы и арсената железа. Эти продукты обволакивают золото и препятствуют его выщелачиванию при последующем цианировании кека. Кислотное АВ чаще используют после предварительного обжига, чтобы уменьшить содержание серы и мышьяка.

АВ в щелочной среде с технологической точки зрения более предпочтительно.

Однако, и оно не лишено недостатка. Им является значительный расход щелочи на 1т FeS2 расходуется 0,33т NaOH.

7.3. Переработка углистых, медистых, глинистых и других золотосодержащих руд Медь в золотосодержащих рудах (концентратах) может присутствовать в виде сульфидных минералов (халькопирит – CuFeS2, борнит – Cu3FeS4, халькозин Cu2S u т.д.) или окисленных минералов (малахит – CuCO3· Cu(OH)2, азурит CuCO3· Cu(OH)2, хризоколла – CuSiO3 и т.д.).

Сульфидсодержащие руды подвергают флотации сульфидов. Полученные концентраты, как правило, содержат БМ и их направляют на МПЗ в России и за рубежом. Хвосты иногда цианируют, если в них достаточное количество золота.

Окисленные руды предварительно обрабатывают серной кислотой и далее цианируют. Если присутствуют карбонаты, тогда, вместо кислотной обработки, руду выщелачивают аммиачно-карбонатными растворами.

В случае незначительного количества меди в руде для извлечения золота ведут цианирование, но с пониженной концентрацией цианида – 0,01-0,02%.

Метод Мостовича В.Я. применяют для смешанных руд (т.е. сульфидных и окисленных), согласно которому руду выщелачивают раствором серной кислоты, далее в пульпу вводят губчатое железо для осаждения меди. Из полученной пульпы ведут сульфидную (и медную) флотацию, концентрат направляют на МПЗ, а кек в отвал или цианируют.

Присутствие меди в руде в процессе цианирования приводит не только к повышенному расходу цианида (NaCN), но и к образованию плотной пленки на золоте (возможно в виде AuCu(CN)2) и токсичного газа дициана - (СN)2.

Сурьмянистые золотосодержащие продукты цианируют (с пониженной концентрацией (СN), если массовая доля Sb не превышает 0,5%. При значительном содержании Sb переработку ведут с применением разных технологических решений.

1. Сурьму (сульфидную) отделяют флотацией, полученный концентрат направляют на извлечение Sb с последующим получением богатого по золоту промпродукта. Иногда концентрат отправляют на МПЗ.

2. Если Sb недостаточно для МПЗ, тогда руду выщелачивают раствором щелочи с целью растворения сурьмы и выделения её из раствора. Полученный кек цианируют.

Золотосодержащие углистые руды – самое распространенное минеральное сырье. Применяют много способов флотации и отделения или уменьшения сорбции золота природными сорбентами, однако положительных результатов мало. Наиболее распространенные способы предварительной обработки руды перед цианированием:

1. Подбор оптимального измельчения руды и продолжительности цианирования.

2. Предварительная щелочная обработка (NaOH – 70-100г/л, 80-90°С).

3. Использование в процессе цианирования реагентов для подавления сорбции золота природным углем (керосин, скипидар, органические цианиды т.п.).

4. Проведение десорбции кеков цианирования (например, раствором Na2S в три стадии).

5. Двух стадиальный обжиг.

6. Наиболее эффективный вариант – проведение сорбционного выщелачивания без предварительного цианирования: CIL- процесс.

Концентраты и руды могут содержать коалины (Al2O3·SiO2·H2O) или охру (окислы железа). Содержание глинистых веществ может достигать 30% (например, Нижний Куранах в Якутии).

Выделяют три причины упорности.

1. За счет образования студенистой или коллоидной массы (размер гели ~ 0,1мкм) существенно снижается доступ О2 и CN к золоту и, следовательно, извлечение БМ снижается.

2. За счет образования развитой поверхности коллоидной массы сорбируется 3. Снижается или даже совсем прекращается фильтрация и декантация.

Для нейтрализации 2 и 3 причин часто используют сорбционное цианирование с повышенным расходом сорбента.

Для нейтрализации 1 причины часто используют при выщелачивании более интенсивное механическое перемешивание (например, сброс пульпы на сетку).

В этих рудах золото покрыто плотными пленками из оксидов железа (гетита, лимонита, магнетита и т.п.). Самый эффективный способ - это прокаливание руды при температуре 300-350°С. При этом происходит растрескивание пленки и образуется более пористая структура.

Fe2O3·nH2O Fe2O3 + nH2O Например, в Якутии на Июньском месторождении от такой операции были получены кеки 0,6г/т, а были 2,0г/т.

Аффинаж – получение чистых благородных металлов Au, Ag и МПГ (Pd, Pt, Rh, Ru, Os, Ir). Для остальных цветных металлов получение чистых металлов называют рафинированием металлов.

Исходными продуктами для аффинажа золота и серебра являются товарные продукты золотодобывающих предприятий (старательских артелей, обогатительных и золотодобывающих фабрик, золотоперерабатывающих предприятий и т.п.). Это могут быть:

1. Шлиховое золото - сыпучий неоднородный материал с массовой долей Au 2. Катодное золото - сыпучий неоднородный мелкий материал с массовой долей Au более 20%, Ag до 60%, ЦМ до 20%.

3. Цинковые осадки - сыпучий неоднородный мелкий материал с массовой долей Au не менее 4%, Ag до 10% (ТУ – 48-16-3-78), Рb до 20%, Zn до 60%.

4. Сплавы:

4.1.Золотосеребряные, с массовой долей Аu более 20%.

4.2. Серебрянозолотые, с массовой долей Ag более 80%.

5. Сплавы, полученные после плавки шлихового и катодного золота (сплав Золотодобывающих предприятий в России более 1000, а аффинажных лицензированных заводов 12.

Исходный продукт, который поступает на аффинажный завод, должен быть принят заводом на учет как по количеству (масса, т.е. весовая характеристика), так и по качеству (массовые доли БМ). Наиболее важная качественная характеристика - это массовые доли БМ в поступающем сырье. Для этого на заводе проводят приемную плавку (ПП) исходного сырья. Только после опробования завод принимает на свой учет количество БМ и производит основной расчет с поставщиком за БМ. ПП проводят для получения однородного продукта и его представительного опробования. Приемную плавку крупных поставщиков часто ведут в присутствии их представителей.

В случае появления аффинажной разницы, т.е. не совпадения массовых долей БМ, проводится арбитражный анализ в аккредитованной лаборатории, которая оговорена в договоре по поставке сырья на переработку.

В зависимости от исходного содержания БМ, сплав и все «оплавки» поступают на переработку в золотой аффинаж или серебряный.

Для золотого аффинажа используют сплавы с массовой долей Au более 50% с получением аффинированного золота по ГОСТ 28058-896:

ЗлА- 1п, определяют 16 элементов примесей (все примеси нормируются), Ag= 5г/т, а по разнице Au должно быть 99,99%.

ЗлА – 1, Au должно быть 99,99%, нормируются 5 элементов, Ag = 50г/т.

ЗлА – 2, Au должно быть 99,98%, нормируются 5 элементов, Ag = 150г/т.

ЗлА – 3, Au должно быть 99,95%, нормируются 5 элементов, Ag = 350г/т.

Для серебряного аффинажа используют сплавы с массовой долей Ag более 70% с получением аффинированного серебра по ГОСТ 28595-90:

СрА – 1, Ag должно быть 99,99%, Au = 6г/т.

СрА – 2, Ag должно быть 99,98%, Au = 6г/т.

По виду (методу) используемого основного металлургического передела известные способы аффинажа можно разделить на три метода:

1. Пирометаллургический или хлорный.

2. Электролитический.

3. Химический.

Часто аффинажные (перерабатывающие) заводы используют два или даже все три. Например, Новосибирский аффинажный завод более 60 лет использовал в основном электролитический, а в Узбекистане (г. Навои) до сих пор ведут электролиз золота в растворе «царской водки». Но чаще применяют в комплексе хлорный и электролитический. А в последнее время, перспективным является использование хлорного и химического или одного химического.

Применение хлорного газа для очистки расплавленного золота впервые было предложено Л. Томсоном в 1838г, а 1867г пробирер монетного двора в г. Сиднее Ф.Б.Миллер применил хлор для очистки золотосеребряного сплава. Практически с этого времени, данная операция стала называться «хлорный процесс Миллера».

Сущность процесса Миллера заключается в том, что через черновой расплав золота при T=1100-1200°C продувают газообразный хлор (Cl2). Хлор в первую очередь взаимодействует с неблагородными металлами, затем с медью и с серебром и далее с золотом и МПГ. Часть хлоридов (железа, свинца и цинка) переходят в газовую фазу, а хлориды серебра и меди, имея меньшую плотность, переходят в шлак.

Реальный переход хлоридов примесей в газовую фазу и в шлак практически совпадает с термодинамическими расчетами.

Хлорирование применяли для высокопробного чернового сплава в Австралии (1867), Канаде (1896), ЮАР (1922).

В России хлорирование использовали с 1922г в Московской плавильной аффинажной лаборатории Наркомфина для очистки низкопробного золотого сплава с массовой долей Au – 55-73%, Ag – 6-20%, лигатуры 6-18%.

В ЮАР ведут самое крупномасштабное хлорирование на заводе «Рэнд Рифайнер Лимитед». Используется индукционная печь 150квт (0,3-0,5М3 на 7,5т сплава), хлорируется черновой сплав (Au – 80-90%, Ag – 8-16%, лигатуры до 5%) в течение 45мин. Для ошлакования используют флюсы: соду, буру, натрий хлористый, кварц. Полученный шлак плавят с содой для восстановления 20-25% серебра. Полученное серебро захватывает крупные частицы золота и оседает на дне тигля с получением сплава до 25% Au. Хлоридный шлак гранулируют (сливают в воду, гранулы 2мм) и обрабатывают раствором гипохлорита натрия (NaClO3) для растворения меди и свинца. Далее, хлорид серебра восстанавливают цинком и получают Ag – 99,6%, который идет на электролиз.

В настоящее время процесс Миллера применяют в Германии, в Великобритании, в России и др. странах.

Процесс хлорирования является основным для низкопробного чернового сплава золота (Ag более 20%), он проще электролитического, но получаемое золото недостаточно чистое – 99,5-99,63%. Для получения более чистого золота дополнительно еще используют электролитический или химический метод. Кроме того, хлорирование не отделяет МПГ и требуется достаточно сложная система газоочистки.

Электролитом служит водный раствор золотохлористоводородной кислоты с добавкой соляной кислоты:

Au (катод) // HAuCl4, HCl, H2O, примеси // Аu с примесями (анод) Есть три особенности электролиза золота.

1-ая. На катоде восстанавливается анион, а не катион по реакции:

стандартный потенциал ° = 0,99В, поэтому восстановление водорода практически исключено.

На аноде происходит растворение золота:

Для предотвращения выделения на аноде хлора ( ° = +1,3 °В) и кислорода из воды ( ° = +1,23В) электролиз ведут с добавлением соляной кислоты (1-3М) и при повышенной температуре (50-70°С).

2-ая. Золото в раствор переходит в виде комплекса - AuCl4, в тоже время часть золота может перейти в раствор и в виде комплекса AuCl2, который разлагается по реакции диспропорционирования:

AuCl2 AuCl4 + 2Au + 2Cl Поэтому часть золота переходит в анодный шлам, а часть восстанавливается на катоде, при этом выход по току может превышать 100%.

3-ья особенность. Применение асимметрического переменного тока (процесс Вольвиля). Для этого последовательно к генератору постоянного тока включают генератор переменного тока э.д.с., которого превышает э.д.с. постоянного тока.

Это приводит к деполяризации анода и способствует отделению хлорида серебра с поверхности анода. В процессе электролиза примеси накапливаются в электролите и его периодически сливают и заливают чистый. Электролит непригоден, если в электролите: Au менее 100г/л, Cu более 90г/л, Pt более 50г/л, Pd более 15г/л.

Если в золотом сплаве 0,6% Bi, 0,9% Pb и 12% Ag анод полностью пассивируется.

Схема электролитического аффинажа золота достаточно сложная и её можно найти в специальной литературе. Отдельные операции электролитического аффинажа можно представить следующим образом:

• Плавка сплава на аноды.

• Приготовление электролита.

• Приготовление катодных матриц.

• Первая стадия электролиза.

• Вторая стадия электролиза.

• Переработка отработанного электролита.

• Переработка продуктов электролиза (анодного шлама, остатков анодов).

На первой стадии электролиза используется сплав с массовой долей (м.д.) Au – не менее 85%, Ag не более 13%, лигатуры не более 5%. Катодами служат титановые пластины или гофрированные матрицы из золота (Au – 99,96%). Плотность тока 800 – 1500 А/м2, температура 60 - 80°С.

На Навоийском ГМК (Узбекистан) используют царсководочный электролит, HNO3 – 95-110 г/л, HCl – 130-160 г/л. Это дает возможность перерабатывать сплавы с м.д. Сu до 20%. Вместе с тем, для исключения растворения чистого золота, необходимо следить за концентрацией HNO3.

В целом, электролитический метод аффинажа золота обеспечивает получение качественного золота (иногда в 2 стадии), характеризуется небольшими объёмами растворов. Тем не менее, он имеет и существенные недостатки:

• Для реализации технологии необходимо наличие оборотного золота, которое постоянно перерабатывается и находится в обороте. На 10т аффинированного золота, требуется минимум 300 -350 кг оборотного Au.

• Сплавы на аноды должны быть с м.д. Au не менее 80-85%, Ag не более • Для получения качественного Au за одну стадию требуется проведение предварительной операции Миллера (процесс Миллера + электролиз считается классическим до сих пор).

• Процесс длительный и требует значительных затрат ручного труда.

Химический метод основан на растворении чернового сплава золота «царской водкой (смесью кислот – кислотная технология) или гидрохлорированием (пропускание Сl2 в хлоридный раствор). Из раствора золото извлекают экстракцией или осаждением.

Для экстракции используется один экстрагент: дибутилкарбитол – ДБК (продукт взаимодействия дибутилового эфира и диэтиленгликоля С4Н9О(С2Н4О)2С4Н9).

Экстракцию используют в Актоне (Великобритания), где шламы от электролиза Cu и Ni после гидрохлорирования экстрагируют ДБК в 2 стадии, экстрагент промывают слабым раствором соляной кислоты и затем реэкстрагируют горячим раствором щавелевой кислоты с получением Au 99,99%.

Также экстракцию применяют на заводе Кеннокота (США).

Экстракционные методы извлечения золота из растворов можно считать перспективными и, прежде всего с использованием ДБК.

Исследование, проведенные в институте «Иргиредмет» по экстракции Au ДБК из хлоридных и царсководочных растворов выщелачивания шлихового золота, КО, ЦО показали возможность получения Au 99,99%. Особенно методы экстракции эффективны для извлечения золота из загрязненных растворов, полученных при выщелачивании вторичного золотосодержащего сырья (ЩЗВДМ).

До процессов Миллера и электролиза кислотные методы были единственные, которые применялись для повышения содержания золота в сплаве. Известны три метода:

1-ый с применением азотной кислоты. Сплав после грануляции обрабатывали раствором кислоты, при этом успешное выщелачивание серебра (основной примеси) проходило при соотношении Ag : Au = 2,5-3,0 : 1.

2-ой способ отличается от первого тем, что вместо азотной кислоты использовали концентрированную серную кислоту и выщелачивание вели в 2-3 стадии.

3-ий метод - сплав выщелачивали раствором царской водки, раствор кипятили (для отделения азотной кислоты), а золото осаждали, например, железным купоросом (FeSO4). Получали, как правило, Au 99,8-99,9%.

Совсем недавно кислотные методы аффинажа золота считались бесперспективными, которые не обеспечивали получение золота необходимого качества.

Использование оборотного золота в процессе электролиза, стоимость которого постоянно растет, обуславливает необходимость проведения исследований и поиск новых технологий по аффинажу и с применением кислот. Две разработанные кислотные технологии аффинажа золота, которые исключают использование оборотного металла, уже применяют в производстве.

На КЗЦМ используют кислотную технологию с осаждением золота нитритом натрия (NaNO3). Сплав после приемной плавки переводят в стружку на токарном станке, затем гидрохлорируют в две стадии, полученный раствор очищают путем добавления щелочи и фосфата натрия. Золото из очищенного раствора осаждают нитритом натрия. Для удаления остатков серебра полученное золото «разваривают» в соляной кислоте.

В 1998г на Колымском аффинажном заводе внедрена кислотная технология аффинажа золота. Она была внедрена вместо электролизной технологии, предложенной американской компанией.

Основные преимущества кислотной технологии аффинажа (КТА) золота по сравнению с электролитической.

1. КТА позволяет перерабатывать Au - Ag сплавы, с м.д. Ag до 23%. Для электролиза 13%.

2. Переработка ведется без использования оборотного золота. Для электролиза минимальное количество оборотного металла 300 – 350кг на 10т аффинированного золота, если 1г Au ~ 50$, то на производительность завода 30т аффинированного Au экономический эффект составит более 50 мил. $.

3. Для переработки сплавов с большим содержанием серебра (23 -50%) более эффективная технология, сочетающая процесс Миллера и кислотную схему переработки.

4. Технология более простая и производительная.

5. Кислотная технология также внедрена на Новосибирском аффинажном заводе и интенсивно ведутся исследования на ПЗЦМ.

Основным методом аффинажа серебра является электролитический, который при сравнительно несложном оборудовании гарантирует получение (как правило, в две стадии) качественного аффинированного серебра.

Предложенные пирометаллургические и гидрометаллургические методы с осаждением металла, признания не получили и используются в единичных случаях, например, на КЗЦМ.

Первым опытом успешного получения чистого серебра электролизом было предложение Мэбиуса в 1884г и им же предложена конструкция электролизера, которая до сих пор широко используется с небольшими совершенствованиями.

Основное преимущество предложенного метода заключается в применении нитратного раствора, в котором массовая концентрация (м.к.) серебра достигает до 1кг/л. Схему электролиза можно представить:

Ag (катод) // AgNO3, HNO3, H2O, примеси // Аg с примесями (анод) Металлы с более положительным потенциалом (Au, Pt, Pd и т.д.) выпадают в шлам. Выделения О2 нет ( °= 1,23В). Более отрицательные (Cu, Pb, Bi, Zn, Fе и т.д.) переходят в раствор.

Скорость разрядки достаточно высокая, поэтому электролиз ведут при достаточно высокой плотности тока 500 – 1000А/м2. Для выделения Н2 требуется очень низкая концентрация серебра в растворе.

Для увеличения электропроводности электролита добавляют 5 – 25г/л HNO3.

М.д. золота 20% в сплаве не нарушает процесс электролиза, при большем содержании образуется плотная пленка на аноде.

Для Рt ° = +1,2В, для Pd ° = 0,987В, поэтому эти металлы могут соосаждаться на катоде при массовой концентрации в растворе Рt более 0,1-0,2г/л, Pd более 0,025г/л. Содержание меди в растворе не должно превышать 90г/л, при м.к.

Ag не менее 100г/л.

В целом, электролитическая схема аффинажа серебра достаточно сложная и сводится к следующим основным операциям:

1. Приготовление электролита.

2. Плавка сплава на аноды.

Предварительный электролиз.

Первая стадия электролиза.

Вторая стадия электролиза.

Обработка продуктов электролиза (электролита, анодных осадков, анодных 7. Плавка готовой продукции.

Для снижения количества оборотного серебра при электролизе (основной недостаток электролизной технологии) уже много лет проводят исследования по усовершенствованию процесса электролиза. Очень много работ.

Наиболее перспективным является электролиз с насыпным анодом. В Японии такой электролизер работает на заводе Ниихимо.

Электролизёр представляет собой ванну, в центре которой медленно вращается (по горизонтали) цилиндрический катод; по окружности расположены 12 сеток с гранулами чернового серебра. Аффинированные кристаллы серебра счищают ножом на дно ванны и далее их выгружают и промывают. Основное достоинство этого электролизера – минимальное количество остатков анодных гранул.

На Норильском комбинате, на котором получают десятки тонн аффинированного серебра, вначале из раствора осаждают AgCl, далее его восстанавливают гидразином (N2H4) в растворе гипохлорита натрия (NaClO3), полученное серебро направляют на электролиз. Достоинство данной технологии - требуется одна стадия электролиза (технология Болидэна).

На КЗЦМ получают аффинированное серебро химическим способом (серебра тоже не очень много). Получаемый в процессе аффинажа золота и МПГ промпродукт - хлорид серебра (AgCl), восстанавливают железом (в хлоридном растворе рН 3-3,5), полученное серебро растворяют в азотной кислоте, далее, раствор очищают щелочью (рН 6-6,5), а из раствора нитритом натрия осаждают нитрит серебра (AgNO2) с последующим выделением оксида серебра (Ag2O), после прокалки которого, получают чистое серебро. Основной недостаток данной технологии сравнительно низкое извлечение серебра – 84-92%.

5.2.Краткое описание лабораторных работ 5.2.1 Перечень рекомендуемых лабораторных работ Лабораторная работа № 1 Химические свойства золота и серебра. Определение в растворах концентрации свободного цианида и защитной щелочи (проводится в интерактивной форме – проектное обучение, 5 ч).

Лабораторная работа № 2 Определение основных физических констант золотосодержащих руд (проводится в интерактивной форме – проектное обучение, ч).

Лабораторная работа № 3 Определение основных физических и технологических констант сорбентов, применяемых при переработке золотосодержащих руд.

Лабораторная работа № 4 Исследование процесса сорбционного извлечения золота из растворов и пульп.

Методические указания по выполнению лабораторных работ (отдельно по каждой лабораторной работе) Лабораторная работа № 1 Химические свойства золота и серебра. Определение в растворах концентрации свободного цианида и защитной щелочи.

Данная работа проводится в интерактивной форме как «проектное обучение», т.е. студентам даётся детальная разработка изучаемого предмета (метода) для последующего самостоятельного проведения (в определенной последовательности) работы с получением практического результата.

Цель работы: уяснение роли цианистых солей и вводимой щелочи в промышленном цианистом процессе золотоизвлекательных предприятий; ознакомление с объёмными методами количественного определения свободного цианида и защитной щелочи; осуществление расчетов титра титрующих растворов; практическое определение концентрации отмеченных реагентов в предложенных растворах.

Приборы и принадлежности: две мерные бюретки для титрования объёмом по 50 мл; коническая колба для титрования объёмом 100 мл; мерная пипетка объмом 10мл со шлангом и резиновой грушей; сухие х/ч реактивы: азотнокислое серебро (AgNO3) и щавелевая кислота (H2C2O4); индикаторы: 1%- ный спиртовой раствор фенолфталеина и 5%-ный раствор йодистого калия (KI); дистиллированная вода; аналитические весы.

Задания:

- рассчитать требуемый титр титрующих растворов (AgNO3, H2C2O4);

- приготовить по 50мл исходных титрующих растворов;

- провести практическое определение концентрации NaCN и CaO в растворах, предложенных преподавателем.

В отчете описать роль щелочного цианида и защитной щёлочи в процессе растворения золота; сущность объёмного титрования и методику определения концентрации NaCN и CaO в растворе; оценить результаты определения реагентов в предложенных растворах.

Лабораторная работа № 2 Определение основных физических констант золотосодержащих руд.

Данная работа проводится в интерактивной форме как «проектное обучение», т.е. студентам даётся детальная разработка изучаемого предмета (метода) для последующего самостоятельного проведения (в определенной последовательности) работы с получением практического результата.

Цель работы: ознакомление с методами нахождения основных физических констант золотосодержащих руд (плотности, насыпной массы, пористости, влажности, гранулометрического состава) и массового отношения жидкого к твердому (или отношения Ж:Т) в рудных пульпах, а также практическое определение этих величин на предложенных пробах золотосодержащего материала.

Приборы и принадлежности: мерная стеклянная колба объемом 100мл; тарированный цилиндрический сосуд объемом 1л; стандартный ситовой набор; таз для сбора иловой пульпы; чашка для сушки песковой фракции руды; дистиллированная вода; водная пульпа измельченной руды; сухая проба измельченной руды;

электрическая плитка с закрытой спиралью; аналитические весы; технические весы.

Задания:

- определить иловую и песковую части исходной золотосодержащей руды;

- определить плотность, предложенной сухой измельченной руды;

- определить насыпную объёмную массу и пористость сухой измельченной руды;

- определить в водной пульпе, приготовленной произвольно из той же руды, отношение Ж:Т.

В отчете описать понятия плотности, насыпной объёмной массы твердого сыпучего материала, пористости, влажности, отношения Ж:Т, характеристики крупности отдельных частиц и материала, состоящего из их смеси. Привести методику определения этих параметров и результаты практических опытов.

Лабораторная работа № 3. Определение основных физических величин сорбентов, применяемых для извлечения золота и серебра.

Цель работы: ознакомление с основными сорбентами (ионообменная смола и активный уголь), применяемые для извлечения золота и серебра; видами ионообменной ёмкости сорбентов и их набухаемости; проведение работ по определению абсолютной и относительной набухаемости сорбента и величины ёмкости (нагруженности) в статических и динамических условиях.

Приборы и принадлежности: мерные стеклянные колбы объемом 100 – мл; лабораторная механическая мешалка; аналитические весы; сито с размером отверстий 0,315мм; стеклянная мерная бюретка с краником и вставкой из стеклянной ваты объёмом 100мл; анионит АМ-2Б и активный уголь.

Задания:

- определить относительную и абсолютную набухаемость сорбента;

- рассчитать ионообменную ёмкость сорбента статическую и динамическую.

В отчете описать понятия сорбции и сущности ионного обмена; дать характеристику ионообменных смол и активных углей; видам ёмкости и понятию набухаемости.

Лабораторная работа № 4. Исследование процесса ионного извлечения золота и серебра из растворов и пульп.

Цель работы: ознакомление с основами ионообменного процесса извлечения золота и серебра из растворов и пульп; определение емкости сорбента и извлечения золота в лабораторных условиях пульпового и безфильтрационного процесса.

Приборы и принадлежности: мерные стеклянные колбы объемом 100 – мл; лабораторная механическая мешалка; аналитические весы; сито с размером отверстий 0,315мм; анионит АМ-2Б и активный уголь (набухшие и заряженные);

фильтровальная вакуумная установка с вакуумными колбами; бутылочный лабораторный агитатор.

- провести сорбцию золота и серебра из цианистого раствора, предложенного преподавателем;

- рассчитать ионообменную ёмкость сорбента статическую и динамическую по золоту и серебру;

- провести пульповой сорбционный процесс извлечения золота и серебра из руды;

- по результатам анализа, выданным преподавателем, рассчитать извлечение золота из руды и ёмкость сорбента.

В отчете описать реакцию ионного обмена процесса сорбции в цианистом растворе и возможные пути использования сорбентов в технологических процессах переработки золотосодержащих руд; представить результаты сорбционного извлечения золота из руды.

5.3. Краткое описание практических занятий 5.3.1. Перечень практических занятий (наименования, темы) Практическое занятие № 1. Изучение процесса цианирования в замкнутом цикле:

измельчение, цианирование, отмывка (проводится в интерактивной форме – проектное обучение, 2 ч).

Практическое занятие № 2. Извлечение золота в раствор по технологии с непрерывной противоточной декантацией (проводится в интерактивной форме – проектное обучение, 5 ч).

Практическое занятие № 3. Рациональная технология переработки неупорной золотосодержащей руды (проводится в интерактивной форме – проектное обучение, 2 ч).

Практическое занятие № 4. Рациональная технология переработки упорной золотосодержащей руды (проводится в интерактивной форме – проектное обучение, 3 ч).

Практическое занятие № 5. Основы пробирного и рационального методов анализа золотосодержащих продуктов.

5.3.2. Методические указания по выполнению заданий на практических занятиях Практическое занятие № 1. Изучение процесса цианирования в замкнутом цикле: измельчение, цианирование, отмывка Цель занятия: рассмотреть классический метод цианирования золотосодержащих руд. Основные технологические процессы подготовки руды, цианирования и отмывки золотосодержащего раствора.

План занятия:

1. Особенности подготовительных процессов измельчения, классификации и отмывки растворов.

2.Основные технологические показатели процесса цианирования.

3.Технологическая целесообразность проведения в замкнутом цикле операций: измельчения, цианирования и промывки.

4. Пример технологической схемы цианирования.

Практическое занятие № 2. Извлечение золота в раствор по технологии с непрерывной противоточной декантацией.

Данная работа проводится в интерактивной форме как «проектное обучение», т.е. студентам даётся детальная разработка изучаемого предмета (метода) для последующего самостоятельного проведения (в определенной последовательности) работы с получением практического результата.

Цель занятия: Рассчитать извлечение золота в раствор (общее и при отмывке) в замкнутом цикле технологии цианирования с непрерывной противоточной декантацией. Оценка оптимального количества стадий (ступеней) сгущения и отмывок кека.

План занятия:

1. Провести пример расчета по извлечение золота в раствор по технологии непрерывной противоточной декантацией.

2. Дать задание студентам для самостоятельного расчета с другими исходными данными.

3. Проверить выполнение задания.

Практическое занятие № 3. Рациональные технологии переработки неупорной золотосодержащей руды.

Практическое занятие № 4. Рациональные технологии переработки упорной золотосодержащей руды.

Данная работа проводится в интерактивной форме как «проектное обучение», т.е. студентам даётся детальная разработка изучаемого предмета (метода) для последующего самостоятельного проведения (в определенной последовательности) работы с получением практического результата.

Цель занятия: Оценка основных показателей существующих технологических схем переработки неупорных и упорных золотосодержащих руд.

План занятия:

1. Представить и разъяснить обобщенную технологическую схему переработки золотосодержащего сырья.

2. Рассмотреть пример рациональной технологии переработки неупорного золотосодержащего сырья.

3. Рассмотреть пример рациональной технологии переработки упорного золотосодержащего сырья.

3.1. Переработка с применением процесса окислительного обжига.

3.2. Переработка с применением процесса автоклавного выщелачивания.

Практическое занятие № 5 Основы пробирного и рационального методов анализа золотосодержащих продуктов.

Цель занятия: Ознакомится с пробирным методом анализа определения золота и серебра. Знать погрешность пробирного метода для разных золотосодержащих продуктов. Ознакомиться с основами проведения рационального метода анализа. Использование данных методов в производстве благородных металлов.

План занятия:

1. Значение и важность пробирного и рационального методов анализа в технологии извлечения благородных металлов.

2. Сущность основных операций пробирного и рационального методов анализа золотосодержащих материалов.

3. Использование пробирного и рационального методов анализа золотосодержащих материалов в технологических расчетах для рациональной переработки золотосодержащего сырья.

5.4. Краткое описание видов самостоятельной работы Самостоятельная работа студентов (СРС) является неотъемлемой составной частью процесса подготовки бакалавров. Задача преподавателя - прививать студентам умение самостоятельно пополнять знания по изучаемой дисциплине, ориентироваться в потоке информации. Под СРС понимается часть учебной планируемой работы, которая выполняется по заданию и при методическом руководстве преподавателя, но без его непосредственного участия.

5.4.1. Общий перечень видов самостоятельной работы 1.Подготовка к лабораторным работам и к практическим занятиям, написание отчетов.

2.Закрепление теоретического курса, подготовка к ежемесячным контрольным вопросам.

3. Самостоятельное изучение разделов и тем курса. Написание реферата.

5.5.2. Методические рекомендации по выполнению каждого вида самостоятельной работы Подготовка к лабораторным работам и к практическим занятиям написание отчетов.

Главной целью лабораторных работ по дисциплине является ознакомление с основными металлургическими переделами в технологиях получения благородных металлов. Практические занятия предназначены для закрепления навыков металлургических расчетов применительно к технологическим процессам извлечения золота и серебра.

В каждой лабораторной работе студенту необходимо выполнить те задачи, которые отражены в целях работы, четко следовать ходу работы и выполнять требования к выполнению работы и оформлению отчетов.

Для каждой лабораторной работы и заданию семинарских занятий оформляется отчет. Отчеты и проекты по лабораторным работам оформляются в соответствии с требованиями методических указаний по выполнению каждой лабораторной работы и требованиями стандарта СТО ИрГТУ.005-2009. Правильно выполненный отчет по лабораторной работе студент должен защитить. В случае успешной защиты преподаватель делает соответствующую отметку на титульном листе работы.

Закрепление теоретического курса, подготовка к ежемесячным контрольным вопросам.

Целью изучения дисциплины «Металлургия благородных металлов» предполагает освоение определенного объёма теоретического материала, излагаемого на лекциях, в учебниках и в учебных пособиях.

Студенту необходимо работать над лекциями. При первом чтении необходимо получить общее представление об излагаемых вопросах и выявить трудные места. При повторном изучении обратиться к учебникам, учебным пособиям.

Самостоятельное изучение разделов и тем курса. Написание реферата.

При освоении дисциплины «Металлургия благородных металлов» предусмотрено самостоятельное изучение разделов (тем) курса с написанием по данной теме реферата.

В процессе самостоятельного изучения материала курса по учебнику (учебному пособию) нужно, прежде всего, уяснить существо каждого излагаемого там вопроса. Главное — это понять изложенное в учебнике (учебном пособии), а не «заучить».

Изучать материал рекомендуется по главам учебника (учебного пособия).

Следует прочитать весь материал темы, не затронутый на лекции. Закончив изучение темы, полезно составить краткий конспект, по возможности не заглядывая в учебник (учебное пособие).

После изучения темы по учебнику (учебному пособию) желательно осуществить самопроверку приобретенных знаний, при этом полезно самостоятельно составить перечень вопросов для самопроверки. Ответив на вопрос, вы можете по учебнику проверить, правильно ли это сделано, если в правильности своего ответа сомневаетесь. Кроме того, по тетради с такими вопросами вы можете установить, весь ли материал, предусмотренный программой, вами изучен.

Темы для самостоятельного изучения Технология переработки золотосодержащей руды [1-3, 5- 8].

Перспективы металлургии благородных металлов. [1-3, 6, 8, 11-13].

Процесс Меррилл-Кроу [3,6,11].

Извлечение золота из упорных руд. [1, 6-8,11-13].

Вторичная металлургия благородных металлов [3,10-12].

Извлечение благородных металлов из медных и никелевых анодных шламов. [2, 3, 11-14].

На последней неделе семестра студент должен предоставить преподавателю реферат на одну из предложенных тем объемом 15 страниц (2 тыс. знаков на страницу текста). При необходимости привести иллюстративный материал по тематике реферата. При написании реферата студент знакомится с рекомендованной преподавателем учебной литературой, а также статьями, опубликованными в журналах «Цветные металлы», «Цветная металлургия», «Известия вузов. Цветная металлургия», и информацией, найденной в поисковых системах сети Internet.

Оформление реферата должно осуществляться согласно СТО ИрГТУ.005-2009.

Вторичная металлургия благородных металлов. Источники, продукты, технология [3, 10-12].

Извлечение золота из упорных сульфидных пирит- и арсенопиритных концентратов[1, 6-8,11-13].

Извлечение золота из упорных сульфидных углистых концентратов[1, 6-8,11-13].

Извлечение золота из вод мирового океана [1-3, 6, 8, 11-13].

Перспективы применения биометаллургии в технологии извлечения золота [1,4,5,7,11-13].

Технологическая схема переработки анодных шламов медного и никелевого электролиза [2,3,11-14].

Перспективы применения автоклавных процессов для извлечения золота из упорных руд [1, 6-8,11-13].

Физико-химические основы процесса цианирования [1-3, 5- 8].

Физико-химические основы и перспективы сорбции золота активными углями [1-3, 5- 8, 11-13].

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Для успешной самостоятельной работы студенту необходимо использовать учебники, учебные пособия по дисциплине «Металлургия благородных металлов» и методические указания.

Теория металлургических процессов: учебник для вузов/ Г.Г. Минеев,Т.С. Минеева, И.А. Жучков [и др.]. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. – 524с.

2. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия:

учебник для вузов по направлению «Металлургия». – М.: Академкнига, 2005. – 764 с.

3. Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко Л.С. Металлургия благородных металлов. Учебник в 2-х кн. – М.: МИСИС, Изд. Дом «Руда и металлы», 2005. – 824с.

4. Леонов С.Б., Минеев Г.Г., Жучков И.А. Гидрометаллургия, ч. I. Рудоподготовка и выщелачивание. – Иркутск: ИрГТУ, 1998. – 702 c.

5. Леонов С.Б., Минеев Г.Г., Жучков И.А. Гидрометаллургия, ч. II. Выделение металлов из растворов и вопросы экологии. – Иркутск: ИрГТУ, 2000. – 497 c.

6. Масленицкий И.Н. и др. Металлургия благородных металлов. – М.:

Металлургия, 1987. – 432 c.

7. Лодейщиков В.В. и др. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом. - М. : Металлургия, 1973. – 287 c.

8. Лодейщиков В.В. Извлечение золота из упорных руд и концентратов. – М.:

Недра, 1968. – 204 c.

Процессы и аппараты цветной металлургии: учебник / С.С. Набойченко, Н.Г. Агеев, А.П. Дорошкевич [и др.] – Екатеринбург: УПИ, 2005. – 699 с.

11..Ресурсы сети Интернет:

http://www.yandex.ru/;

- экономические новости на рынке цветных металлов: http://www.ereport.ru/;

12. «Известия вузов. Цветная металлургия» - периодический журнал (Изд-во МИСиС).

13. «Цветные металлы» - периодический журнал (Изд-во «Руда и металлы»).

14. Борбат В.Ф. Металлургия платиновых металлов. М.: Металлургия, 1977.

– 167 с.

15. Карпухин А.И. Металлургия благородных металлов: конспект лекций [электронный вариант]. - Иркутск, 2012.

16. Металлургия благородных металлов: метод. указания к практич. занятиям [электронный вариант]/ сост. Карпухин А.И. - Иркутск, 2012.

6.Применяемые образовательные технологии При реализации данной программы применяются образовательные технологии, описанные в табл. 8.

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивной форме, составляет часов, что соответствует 32,35 % от всего количества часов аудиторных занятий.

Методы и технологии контроля уровня подготовки по дисциплине 7.1. Виды контрольных мероприятий, применяемых контрольноизмерительных технологий и средств..

Весь курс дисциплины «Металлургия благородных металлов» состоит из восьми разделов, которые читаются на седьмом семестре, и заканчивается экзаменом.

Для контроля знаний в процессе освоения дисциплины предусмотрено три вида контроля:

• текущий контроль – ответы на вопросы по разделам дисциплины;

• промежуточный контроль знаний по тестам;

• экзамен – ответы на контрольные вопросы.

7.2. Описание критериев оценки уровня освоения учебной программы (рейтинг).

Критерием оценки итоговой аттестации являются:

1. Выполнение лабораторных работ согласно графику учебного процесса.

2. Оформление отчетов по лабораторным работам и заданий практических занятий в соответствии с предъявляемыми требованиями.

3. Результаты тестирования (текущий и промежуточный контроль знаний).

4. Качество и полнота оформления реферата.

5. Аргументированный ответ на контрольные вопросы в экзаменационных билетах.

7.3. Контрольно измерительные материалы для итоговой аттестации по дисциплине. Примеры КИМ.

1.Какие металлы входят в группу благородных?

2. Причины химической инертности благородных металлов (БМ).

3. Основные области применения благородных металлов.

4.Минералы золота и серебра.

5. Типы золотосодержащих руд.

Раздел 2.Технолгия переработки золотосодержащей руды 1. Формы нахождения золота в минеральном сырье.

2. Обобщенная технологическая схема переработки золотосодержащей руды.

3. Значение цианистого процесса в металлургическом переделе.

4. Механизм и стадии протекания цианистого процесса.

5. Основные аппараты проведения цианистого процесса.

6. Перколяционное и кучное выщелачивание золотосодержащих руд.

1. Ионообменные смолы, активные группы анионитов и катионитов.

2. Сорбционное выщелачивание БМ с применением ионообменных смол.

3. Десорбция (элюирование) БМ из анионитов.

4. Способы выделения (осаждения) БМ из кислых тиомочевинных элюатов.

1. Какие металлы в отмеченном наборе составляют группу “благородных”?

2. Какой благородный металл имеет самую низкую температуру плавления?

3. Какой из перечисленных металлов имеет самую высокую плотность ?

4. Какие методы обогащения широко применяются при переработке золотосодержащих руд ?

в) Гравитация и обогащение по крупности.

5. Минералогические формы нахождения золота в природе 1. Благородные металлы заметно растворяются в присутствии _ (комплексообразователей, щелочи, кислоты).

2. При расплавлении серебра кислород растворяется в одном объёме Аg (10 объёмов, 15 объёмов.20 объёмов О2).

3.Какой металл добавляют в цинковую пыль при осаждении золота и серебра:

Совмещение операций выщелачивания и сорбции дает возможность:

А)…исключить операцию осаждения золота;

Б)…повысить извлечение золота;

В)…снизить затраты на переработку.

5. В каких единицах выражается ёмкость смолы: А)… г/т; Б)…%; В)…г/кг.

6. Какой раствор применяют для десорбции золота из ионита:

А)…раствор кислоты и тиомочевины;

7. Какой раствор применяют для десорбции золота из активного угля:

А)…раствор кислоты и тиомочевины;

8. Более эффективным способом выделения золота из элюата (смолы и угля) является:

1. Какую руду считают упорной, если при цианировании этой руды в стандартных условиях извлечение золота в раствор составляет: А)…75 %; Б)…95 %;

2. Какой процесс следует рекомендовать для технологических исследований по переработке упорного сульфидсодержащего (пирит и арсенопирит) сырья:

А)…обжиг в одну стадию; Б)…обжиг в две стадии; В)…обжиг хлорирующий.

3. При автоклавном выщелачивании с применением щелочи золотосодержащего упорного концентрата, какой, прежде всего, следует учитывать технологический показатель: А)…извлечение золота при последующем цианировании;

Б)…расход цианида; В)…расход щелочи.

4.Для реализации товарные продукты золотодобывающих предприятий направляют на заводы: А)…цветных металлов; Б)…по аффинажу; В)…по рафинированию цветных металлов.

5. Кто производит оплату по аффинажной переработке золотосодержащего продукта: А)…аффинажный завод; Б)…золотодобывающее предприятие; В)… 6..Какой химический реагент (растворитель) был предложен для технологии золота, который позволил в начале 20 века резко увеличить мировую добычу 7.. Какое выщелачивание целесообразно использовать для минерального сырья с некондиционным содержанием ценного компонента;

Контрольные вопросы к экзамену.

Классификация металлов и металлургических процессов.

Группа благородных металлов, её особенности и значение.

Основные химические свойства золота.

Основные химические свойства серебра.

Минералогия и добыча золота. Понятие рудного и россыпного золота.

Общие принципы извлечения золота и серебра из рудного сырья.

Основные факторы, определяющие выбор технологии переработки золотосодержащих руд.

Рудоподготовка и гравитационное обогащение золотосодержащих руд.

Цианистый процесс – основной способ извлечения благородных металлов из Термодинамика процесса цианирования благородных металлов из рудного 10.

.Кинетика процесса цианирования золота и серебра.

11.

Факторы влияющие (определяющие) процесс цианирования.

12.

Взаимодействие цианистых растворов с сопутствующими минералами.

13.

Способы цианирования, используемые на практике.

14.

Цианирование просачиванием и кучным выщелачиванием.

15.

Агитационное цианирование.

16.

Отделение золотосодержащих растворов фильтрацией и декантацией.

17.

Методы выделения благородных металлов из цианистых растворов.

18.

Осаждение благородных металлов из цианистых растворов цементацией.

19.

Установка Меррилл – Кроу для цементации золота и серебра.

20.

Переработка цинковых осадков.

21.

Сорбционный процесс. Свойства ионообменных смол.

22.

Сорбционное выщелачивание и основные технологические показатели процесса.

Аппаратурное оформление сорбционного выщелачивания.

24.

Сорбционное выщелачивание с применением смолы АМ – 2Б.

25.

Десорбция (регенерация) золота со смолы АМ – 2Б.

26.

Осаждение золота из тиомочевинных растворов.

27.

Сорбция золота активными углями.

28.

Десорбция золота и серебра с активных углей.

29.

Электролитичесое выделение золота и серебра из элюата смолы.

30.

Электролитическое выделение золота и серебра из элюата активного угля.

31.

Очистка сточных вод золотоизвлекательных фабрик.

32.

Хлорный метод обезвреживания цианистых стоков.

33.

Технологическая схема переработки кварцевых руд цианированием.

34.

Технологическая схема переработки кварцевых руд сорбционным цианированием.

Понятие об упорных золотосодержащих рудах. Критерии упорности.

36.

Классификация упорных золотосодержащих руд.

37.

Переработка тонковкрапленного золота в кварцевых рудах.

38.

Переработка тонковкрапленного золота в сульфидных рудах.

39.

Переработка тонковкрапленного золота в сульфидных и углистых рудах.

40.

Пробирный метод анализа БМ, его значение и применение.

41.

Основные операции пробирного метода анализа на золото.

42.

Рациональный метод анализа на золото золотосодержащих продуктов, его 43.

значение и применение.

Основные операции рационального метода анализа на золото.

44.

Применение окислительного обжига в технологии переработки упорных сульфидных золотосодержащих руд.

Применение сульфатизирующего хлорирующего обжига в технологии переработки упорных сульфидных золотосодержащих руд.

Автоклавное выщелачивание упорных сульфидных золотосодержащих концентратов в кислой среде.

Автоклавное выщелачивание упорных сульфидных золотосодержащих концентратов в щелочной среде.

Автоклавные процессы в металлургии благородных металлов 49.

Извлечение золота из углистых руд.

50.

Извлечение золота из глинистых руд.

51.

Переработка гравитационных концентратов («золотой головки»).

52.

Аффинаж золота и серебра. Его особенности и назначение.

53.

Исходное сырьё для аффинажа и его подготовка.

54.

Аффинаж благородных металлов; его особенности и назначение.

55.

Исходные продукты для аффинажа золота и серебра. Основной состав этих 56.

Товарная продукция аффинажных заводов.

57.

Особенности проведения приемной плавки золотосеребряного сырья на аффинажном заводе.

59.

Пирометаллургический хлорный процесс Миллера, его особенности и назначение.

На каких заводах в России используют процесс Миллера.

61.

Электролитический способ аффинажа золота, его особенности и назначение.

62.

Когда применяют электролиз золота в две стадии.

63.

Где используют электролитический аффинаж золота.

64.

Из каких основных металлургических операции состоит технологическая 65.

схема аффинажа золота на заводе «Рэнд Рифайнери» в ЮАР.

Химические способы аффинажа золота. Особенность и назначение.

66.

Химическая технология аффинажа золота с применением экстракции.

67.

Химическая технология аффинажа золота на КЗЦМ (г.Красноярск).

68.

Химическая технология аффинажа золота на КАЗ (г.Магадан).

69.

Способы аффинажа серебра.

70.

Электролитический метод аффинажа серебра.

71.

Химическая технология аффинажа серебра.

72.

Какие преимущества дает процесс электролиза серебра с насыпным анодом.

73.

8. Рекомендуемое информационное обеспечение дисциплины 8.1.Основная учебная литература 1. Теория металлургических процессов: учебник для вузов/ Г.Г. Минеев, Т.С. Минеева, И.А. Жучков [и др.]. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. – 524с.

2. Карпухин А.И. Металлургия благородных металлов/ конспект лекций [электронный вариант]. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012.

Дополнительная учебная и справочная литература.

Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко Л.С. Металлургия благородных металлов. Учебник в 2-х кн. – М.: МИСИС, Изд. Дом «Руда и металлы», 2005.

Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: учебник для вузов по направлению «Металлургия». – М.: Академкнига, 2005. – Леонов С.Б., Минеев Г.Г., Жучков И.А. Гидрометаллургия, ч. I. Рудоподготовка и выщелачивание. – Иркутск: ИрГТУ, 1998. – 702 c.

Леонов С.Б., Минеев Г.Г., Жучков И.А. Гидрометаллургия, ч. II. Выделение металлов из растворов и вопросы экологии. – Иркутск: ИрГТУ, 2000. – 497 c.

Масленицкий И.Н. и др. Металлургия благородных металлов. – М.:

Металлургия, 1987. – 432 c.

Лодейщиков В.В. и др. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом. - М. : Металлургия, 1973. – 287 c.

Лодейщиков В.В. Извлечение золота из упорных руд и концентратов. – М.:

Недра, 1968. – 204 c.

Процессы и аппараты цветной металлургии: учебник / С.С. Набойченко, Н.Г. Агеев, А.П. Дорошкевич [и др.] – Екатеринбург: УПИ, 1997. – 669 с.

8.3. Электронные образовательные ресурсы:

Ресурсы сети Интернет:

- поисковые системы: Rambler http://www.rambler.ru, - экономические новости на рынке цветных металлов: http://www.ereport.ru/;

- сайты научных журналов «Цветные металлы», «Известия вузов. Цветная металлургия», «Технология металлов».

9. Рекомендуемые специализированные программные средства Не предусмотрены 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Учебные аудитории кафедры металлургии цветных металлов для проведения лекционных и практических занятий, мультимедийное оборудование для проведения слайд-лекций.

Программа составлена в соответствии с образовательным стандартом высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению 150400 «Металлургия» (квалификация – бакалавр).

Программу составил:

Карпухин Анатолий Иванович профессор кафедры металлургии цветных металлов, доктор технических наук, ст. науч. сотрудник, ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет»

“” 20 г.

(подпись) Программа включает результаты научных исследований:

Карпухина Анатолия Ивановича профессора кафедры металлургии цветных металлов, доктора технических наук, ст. науч. сотрудника, ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет»

“” 20 г.

(подпись) Программа согласована с зам. генерального директора по научной работе и инновациям ОАО «Иргиредмет»

_/ Г.И. Войлошников /“ ” 20 г Программа одобрена на заседании кафедры металлургии цветных металлов Протокол № _ от “_” 20 г.

Зав. кафедрой _/Немчинова Н.В./ “”_20 г.

Руководитель ООП/Немчинова Н.В./ “”_20 г.

Программа одобрена на заседании Методической комиссии Химико-металлургического факультета Протокол № _ от “_” _ 20 г.

Декан /Дьячкова С.Г./ “”_ 20 г.