Краткие теоретические сведения. Хлоридовозгоночный обжиг – это процесс термической обработки (без расплавления) руд в присутствии хлорирующего агента

Хлоридовозгоночный обжиг – это процесс термической обработки (без расплавления) руд в присутствии хлорирующего агента, с целью которого является извлечение из сырья в газовую фазу хлоридов благородных и других цветных металлов.

Применительно к переработке руд, содержащих благородные металлы хлоридовозгоночный обжиг был предложен в 1903г Полем и Кроасдолем. Процесс проводился во вращающейся печи в окислительной атмосфере в присутствии NaCl. В бывшем союзе большой объем работ по хлоридовозгоночному обжигу руд, содержащих благородные металлы был выполнен Лебедевым Б.Н., а по хлорированию руд хлором Зыряновым М.Н.(ИРГИредмет, Иркутск), Иващенцевым Я.И. (Красноярск). Поведение благородных металлов при хлоридовозгоночном обжиге различного сырья исследовали также Тлеукулов О.М. (КазХТИ, Чимкент) и Зак М.С. (ГИНЦВетмет, Москва).

Хлоридовозгоночный обжиг руд, содержащих благородные металлы основан на взаимодействии золота и серебра с NaCl в окислительной атмосфере по реакциям:

 

2Au + 2NaCl + SiO₂ + 0,5O₂ = 2AuCl + Na₂SiO₃ (1)

 

2Ag + 2NaCl + SiO₂ + 0,5O₂ = 2AgCl + Na₂SiO₃ (2)

 

2Au + 2NaCl + SO₂ + O₂ = 2AuCl + Na₂SO₄ (3)

 

2Ag + 2NaCl + SO₂ + O₂ = 2AgCl + Na₂SO₄ (4)

 

Образующиеся хлориды золота и серебра, обладающие значительной летучестью при 900-1100 0С, отделяются от руды переходя в парогазовую смесь.

На рисунке 1 приведено влияние температуры на извлечение Хлорирования золота и серебра. Влияние температуры на этих реакций приведено на рисунке 2.

 

T, K

T, K

 

I - хлорирование Au, II- хлорирование Ag

Рисунок 1. Влияние температуры на хлорирования золота и серебра (номера у линий – соответствуют номерам реакций на странице 1)

 

 

Из рисунка 1 следует, что хлорирование серебра как в присутствии SiO₂ более вероятно, чем хлорирование золота. Причем хлорирование золота и серебра происходит более эффективно в присутствии SiO₂ (в сравнении с добавкой SO₂). В присутствии SO₂ хлоридовозгонка золота можно провести более полно если в качестве хлорагента использовать хлорид кальция. В этом случае происходит реакция:

 

2Au + СаCl₂ + SO₂ + O₂ = 2AuCl + СаSO₄ (5)

 

Хлорирование золота и серебра происходит не хлоридом натрия, а хлором, который выделяется по реакциям:

 

2NaCl + SiO₂ + 0,5O₂ = Cl₂+ Na₂SiO₃ (6)

 

2NaCl + SO₂ + O₂ = Cl₂+ Na₂SO₄ (7)

 

T, K

Рисунок 2. Влияние температуры на образования хлора из NaCl (номера у линий – номера реакций, приведенных на странице 2)

 

 

Влияние температуры и времени на хлорирование золота, приведено на рисунке 3, из которого следует, что высокая (>90%) степень хлоридовозгонки происходит в температурном интервале 900-1100⁰С в течение 40-110 минут.

Найдено, что хлоридовозгонка золота уменьшается при увеличении содержания кислорода > 40% от массы хлора, а также Н₂S и азота.

 

t, мин

1- 1100⁰С, 2- 1000⁰С, 3- 900⁰С, 4- 800⁰С

Рисунок 3. Влияние времени и температуры на степень хлоридовозгонки золота хлором

Кроме температуры и времени на степень хлоридовозгонки золота влияет количество NaCl. Найдено, что оптимальный расход NaCl составляет 10-15% о массы руды. При большом количестве NaCl происходит сплавление зерен шихты, что ухудшает извлечение золота. При недостатке NaCl золото хлорируется не полностью. Если переработке подвергается сульфидный материал необходимо иметь в виду, что при высоком содержании серы происходит спекание материала и увеличение расхода NaCl (в виду протекания реакций: 2NaCl + S + 2O₂ = Cl₂+ Na₂SO₄). Поэтому высокосернистые материалы перед хлоридовозгонкой подвергают обжигу с получением огарков, содержащих 3-5% S.

Хлоридовозгонка материала проводится в трубчатых вращающихся печах кипящего слоя. При хлоридовозгоночном обжиге в возгоны переходит 90-98% Au и Ag, до 96% Cu и до 90% Zn. В получаемых возгонах соединение благородных металлов увеличивается (в сравнении с рудой до 30-40 раз). Переработка возгонов происходит гидрометаллургическим методом.