Физико-химические и технологические основы переработки таллий- и золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов Джижикрутского месторождения Таджикистана тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи 005042883

ГАДОЕВ Сафарали Айнидиновнч

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТАЛЛИЙ - И ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ СУРЬМЯНО-РТУТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЖИЖИКРУТСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТАДЖИКИСТАНА

02.00.04 — Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о

Душанбе - 2012

005042883

Работа выполнена в лаборатории «Геохимия и аналитическая химия» Института химии им. В.И. Никитина Академии наук Республики Таджикистан.

Научный руководитель: доктор химических наук, заслуженный

деятель науки и техники Республики Таджикистан Абдусалямова Махсуда Негматуллаевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

заслуженный работник Республики Таджикистан Зинченко Зинаида Алексеевна

кандидат химических наук Суяров Курбон Джураевич

Ведущая организация:

Институт промышленности Министерства энергетики и промышленности Республики Таджикистан

Защита состоится «23» мая 2012г. в 10°° часов на заседании диссертационного совета ДМ 047.003.01 при Институте химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан по адресу: 734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2. E-mail: gulchera@list.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан.

Автореферат разослан «20» апреля 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

Касымова Г.Ф.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. По запасам сурьмы Таджикистан занимает пятое место в мире и второе среди стран СНГ. Мировые подтвержденные запасы сурьмы составляют 3.9 млн. т. Из них 62% приходится на КНР, на Россию - около 10%, на Таджикистан- 4%. Обеспеченность сурьмяной промышленности мира имеющимися запасами металла при современном уровне потребления сурьмы - порядка 30-35 лет. Многие сурьмяные и ртутные месторождения богаты редкими, рассеянными и драгоценными металлами. Одним из таких месторождений является Джижикрутское сурьмяно-ртугное таллий- и золотосодержащее месторождение. При этом в переработку в ближайшей перспективе будут вовлекаться золотосодержащие руды Нижнего горизонта сурьмяно-ртутного месторождения Джижикрут, в котором содержание попутных элементов значительно возрастает.

Поэтому проблема комплексности использования сурьмусодержащего сырья является актуальной.

Целью работы является изучение физико-химических основ переработки таллий- и золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов месторождения Джижикрут Республики Таджикистан.

Поставленная цель исследований была решена:

- изучением физико-химических основ экологочистого отделения ртути вакуумной возгонкой, разработкой технологии отделения ртути, определением поведения сурьмы, редких и драгоценных металлов при этом процессе;

- исследованием физико-химических основ вакуумной пироселекцией огарка после отделения ртути, с целью получения относительно чистых монометаллических фракций и получения остатка, в котором концентрируется основное количество золота, при минимальном содержании сурьмы, проведением цианирования остатка с целью получения золота;

- проведением кинетического изучения процесса окисления огарка после вакуумной дистилляции, с целью получения оксидов сурьмы, разработкой технологии окисления сурьмы в печи кипящего слоя;

- рассмотрением поведения таллия при переработке таллийсодержащих концентратов, выпускающихся в настоящее время на ГОКе «Анзоб» в различных газовых средах, при получении металлической сурьмы.

Диссертационная работа выполнена в рамках Стратегии Республики Таджикистан в области науки и технологии на 2007-2015г. и проекта МНТЦ (проект Т-1598): «Теоретически-экспериментальное изучение экологически чистого разделения сурьмы и ртути с извлечением золота при комплексном освоении трудноперерабатываемых руд» < ~>,

Научная новизна работы. Установлены оптимальные условия вакуумной пироселекции сульфидов при переработке золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов. Разработаны технологические схемы переработки золотосодержащих концентратов, впервые полученных в Институте химии АН Республики Таджикистан и таллийсодержащих концентратов, которые в настоящее время выпускает ГОК «Анзоб». Проведено кинетическое исследование процесса окисления сульфидного огарка сурьмы после вакуумной дистилляции ртути и дана технологическая схема переработки огарка с целью получения оксидов сурьмы.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные технологии переработки золотосодержащих и таллийсодержащих сурьмяно-ртутных концентратов месторождения Джижикрут Таджикистана, могут являться основой технологии для металлургического завода. Полученные данные по зависимости извлечения ртути от температуры, вакуума, продолжительности процесса, вакуумной пироселекции сульфидов с целью получения монометаллических фракций, также могут быть использованы при переработке других ртутных и сурьмяных руд и концентратов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты вакуумной возгонки ртути из золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов;

- вакуумная пироселекция сульфидного огарка с целью получения нового золотосодержащего сырья и извлечения из него золота;

- кинетическое исследование процесса окисления огарка, технология получения оксидов сурьмы из огарка;

- поведение таллийсодержащих сурьмяно-ртутных концентратов при обжиге в различных газовых средах.

Апробация работы. Основные результаты работы и ее отдельные положения доложены на Республиканской научно-практической конференции «Из недр земли до горных вершин» (Чкаловск, 2007г.); Международной конференции по кристаллохимии металлических систем (Львов, 2007, 2010 гг.); Республиканской научно-практической конференции «Инновация - эффективный фактор связи науки с производством» (Душанбе, 2008г.); Республиканской научно-практической конференции «Прогрессивные методы производства» (Душанбе, 2009г.); Республиканской научно-теоретической конференции «VI Нумановские чтения» (Душанбе, 2009г.); 9-ой Азиатской конференции термодинамических свойств (Пекин, Китай, 2010г.); Международной научно - практической конференции «Перспективы развития науки и

образования в XXI веке» (Душанбе, 2010г.); Республиканской научной конференции: «Проблемы современной координационной химии», посвященной 60-летию член-корр. АН Республики Таджикистан Аминджанова A.A. (Душанбе, 2011г.); Международной конференции «Стимулирование потенциала общества, науки и неправительственных организаций к сохранению биоразнообразия и охраны окружающей среды» (Душанбе, 2011г.); VI Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011г.); «19-ой Европейской конференции по термодинамике» (Салоники, Греция, 2011г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 статьи, 17 тезисов докладов, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК Российской Федерации, получены 2 малых патента Республики Таджикистан.

Вклад автора заключается в постановке и проведении экспериментов, обработке экспериментальных данных и их обобщении, формулировке основных выводов и положений диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и литературы, включающей 110 наименований, изложена на 94 страницах компьютерного набора, иллюстрирована 27 рисунками и 24 таблицами.

Основное содержание работы

Во введении изложены актуальность данной работы, ее цель и научная новизна, практическая значимость, раскрыта структура диссертации.

В первой главе приведены основные технологические схемы, использующиеся в мировой практике для переработки сурьмяно-ртутного сырья, имеющиеся в литературе данные по физико-химическим свойствам металлической ртути, сурьмы и их соединений и на их основе намечены направления собственных исследований.

Во второй главе приводится описание аппаратуры и методик, используемых в диссертации.

В третьей главе исследовано влияние газовой среды на поведение основных компонентов при обжиге таллийсодержащих сурьмяно-ртутных концентратов.

В четвертой главе представлены данные по вакуумной возгонке ртути из золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов.

Даны физико-химические основы процесса вакуумной пироселекции сульфидов из огарка с целью получения монометрических фракций сульфидов, отделения сурьмы и мышьяка и концентрации золота и серебра в остатке. Приведены данные по химическому и минералогическому

составу остатка, цианированию остатка е целью извлечения золота и серебра. Приведена технологическая схема переработки золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов, полученных в лаборатории обогащения руд Института химии им. В.И. Никита АН Республики Таджикистан из руд Джижикрутского месторождения -

Нижние горизонты.

В пятой главе изложена кинетика процесса окисления огарка после отгонки ртути. Приведена технологическая схема окисления огарка после отгонки ртути в печи кипящего слоя.

1. Исследование влияния газовой среды на обжиг сурьмяно-ртутного таллийсодержащего концентрата Джижикрутского месторождения

Исследования проводили на концентратах, которые выпускает в настоящее время ГОК «Анзоб». Состав используемого концентрата: сурьма- 40%, ртуть- 1.02%, таллий- 0.0136%. Обжиг проводили в нейтральной, окислительной и восстановительной средах.

1.1. Обжиг в нейтральной среде

Обжиг проводился в токе очищенного азота, пропускаемого со скоростью 6 л/час, время опыта 2 часа. Полученные данные приведены в табл. 1.

Таблица 1

Зависимость степени возгонки сурьмы, ртути и таллия от температуры в нейтральной среде

№ п/п Температура, °С % возгонки

Сурьма Ртуть Таллий

1. 250 0 12.12 0

2. 500 3.3 97.2 21.3

3. 750 62 100 51.16

1.2. Обжиг в окислительной среде

Обжиг в окислительной среде проводили в токе воздуха, пропускаемого со скоростью 6 л/час и 36 л/час. Данные по летучести приведены в таблицах 2, 3. По данным таблиц можно заключить, что в процессе окислительного обжига сурьмяно-ртутного концентрата при полной отгонке ртути (500-550°С) происходит возгонка таллия на 50-60%.

Таблица 2

Зависимость степени возгонки сурьмы, ртути и таллия от температуры в окислительной среде при скорости воздуха 36 л/час

№ п/п Температура, °С % возгонки

Сурьма Ртуть Таллий

1. 200 0 31.7 18.2

2. 260 0 39.7 28.27

3. 360 3 62.6 49.19

4. 500 8 100 62.6

5. 615 15.1 100 85.7

6. 725 25 100 100

Таблица 3

Зависимость степени возгонки сурьмы, ртути и таллия от температуры в окислительной среде при скорости воздуха 6 л/час

№ п/п Температура, °С % возгонки

Сурьма Ртуть Таллий

1. 230 0 10 0

2. 370 5 49.8 26.0

3. 500 11 97.2 50

4. 550 14.5 100 74.8

5. 675 20 100 100

6. 800 31.5 100 100

1.3. Обжиг в восстановнтельной среде

Третья серия опытов проводилась в восстановительной среде. В качестве восстановителя брали местный каменный уголь в токе азота. Количество восстановителя- 20% от веса концентрата. Скорость пропускания азота 6 л/час, время- 2 часа. Данные приведены в табл. 4.

Таблица 4

Зависимость степени возгонки сурьмы, ртути и таллия от температуры в токе азота с применением твердого восстановителя

№ п/п Температура, °С % возгонки

Сурьма Ртуть Таллий

7. 345 2 89.9 12.5

8. 500 6 100 25.6

9. 590 8.5 100 58.22

10. 750 15 100 82.22

11. 815 19.5 100 100

Как видно из данных таблиц, ртуть полностью испаряется при 450550°С во всех газовых средах. Наилучшее отделение ртути при минимальных потерях сурьмы и максимальной концентрации таллия в огарке - это обжиг в восстановительной среде.

Огарок, полученный при обжиге концентрата в восстановительной среде при 500°С, подвергался осадительно-восстановительной плавке. Для плавки во всех опытах бралась одинаковая навеска, а количество железа в шихте и продолжительность плавок менялись. Состав шихты, продолжительность опыта и продукты, полученные в результате плавок, приведены в табл. 5. Плавку проводили при температуре 1200°С. Распределение таллия в продуктах плавки следующее: 60-70% переходит в штейн, 10-20% в металл, 6-7% в шлак. Штейн является оборотным материалом, поэтому разработана технология извлечения таллия и сурьмы из штейна хлоридно-окислительным обжигом в печи кипящего слоя.

На рис. 1 приведена технологическая схема переработки джижикрутских сурьмяно-ртутных таллийсодержащих концентратов.

Рис. 1. Технологическая схема переработки джижикрутских сурьмяно-ртутных таллийсодержащих концентратов.

Таблица5

Распределение сурьмы и таллия при осадительно -восстановительной плавке

№ Загружено Получено

Состав шихты, г Продолжительность, час Элемен ты Шлак в % Штейн в% Металл % улетучивания (по разности)

Огарок, г Железо, г Сульфат натрия, г Уголь, г выход в% содерж. в%

1. 20 6.27 6.1 1.2 3 Таллий Сурьма 19.86 25.9 12.89 31.3 8.94 4.27 99.02 58.31 1.1

2. 20 10 6.1 1.2 3 Таллий Сурьма Железо 6.47 20.86 69.6 30.4 47.86 9.1 55.27 98.9 1.04 21.3 7.86

3. 20 15 6.1 1.2 3 Таллий Сурьма 12.1 6.3 42.3 16.9 27.5 73 36.5 18.1 3.8

4. 20 11 6.1 1.2 3 Таллий Сурьма Железо 8.1 3.87 11.34 70.9 11.5 54.0 15.1 82.9 76.9 23 5.9 1.73

5. 20 10 6.1 1.2 4 Таллий Сурьма 7.8 6.21 68.3 18.74 9.1 67.5 97.2 14.2 7.55

6. 20 10 6.1 1.2 5 Таллий Сурьма 11.2 39.5 31 97.6 18.1

2. Физико-химические основы вакуумной дистилляции сурьмяно-ртутных золотосодержащих концентратов Джижикрутского месторождения - Нижние горизонты

Химический и минералогический состав концентратов

Концентраты впервые получены в лаборатории обогащения руд Института химии АН Республики Таджикистан в рамках проекта МНТЦ (Т-1598).

Содержание сурьмы в концентрате- 52.5%, ртути-4.1%, золота- б г/т, 259.6 г/т таллия.

Рентгенофазовый анализ концентрата показал, что основная часть сурьмы представлена минералом

антимонитом (ЗЬгЗз), а ртуть в виде киновари рис. 2.

XI

20, угл. градусы

Рис. 2. Штрихдиаграмма исходного концентрата.

1- Антимонит 8Ь283; 2- Киноварь 3- Арсенопирит РеАэБ; 4- Доломит Са1^(С03)2; 5- Анортит Са{А1281205}; 6- Таллиевый натролит (Т1, Ыа) {А128130,о}-2Н20.

Вакуумная дистилляция ртути из сурьмяно-ртутного концентрата

Главными минералами руды нижних горизонтов Джижикрутского месторождения являются антимонит, киноварь, марказит, пирит, кварц, доломит.

Ртуть из концентратов получают, в основном, пирометаллургическим путем. Пирометаллургический способ получения ртути сводится к двум приемам: дистилляционному обжигу ртутного концентрата и последующей конденсации ртутных паров и печных газов.

Несмотря на простоту процесса, этот способ является опасным как для обслуживающего персонала, так и для окружающей среды.

В связи с этим был разработан метод для отделения сурьмы и ртути вакуумно-термической отгонкой ртути. Этот метод основан на различии давления насыщенного пара ртути, киновари и антимонита.

Было проведено исследование возгонки ртути в виде металла с целью установления зависимости вакуумной возгонки от температуры, продолжительности процесса, остаточного давления и толщины слоя концентрата.

Для этого была собрана установка, представленная на рис. 3.

Рис. 3. Схема установки для дистилляции ртути из концентрата: 1- трубчатая печь; 2- термопара;

3- милливольтметр;

4- расширительные камеры;

5- коллекторы; 6- фильтр;

7- манометр стрелочный;

8- ртутный манометр; 9- кран запорный; 10- вакуумный насос; 11 - регулятор температуры;

12- лодочка; 13- игольчатый напускной кран.

2.1. Исследование влияния температуры на процесс вакуумной возгонки ртути

Дистилляцию проводили при давлении 0.79-1 О^1 Па, время- 0.5 часа. Полученные данные приведены на рис. 4 и табл. 6.

Рис. 4. Зависимость возгонки ртути от температуры.

Таблица 6

Содержание ртути, сурьмы, таллия и мышьяка в огарке после возгонки ртути в зависимости от температуры

№ Температура, Ртуть, Сурьма, Таллий, Мышьяк,

п/п °С % % % %

1. 150 3.81 52.11 0.012 0.25

2. 200 0.89 53.83 0.011 0.2

3. 250 0.42 56.71 0.010 0.2

4. 300 - 58.7 0.011 0.2

5. 350 - 63.5 0.011 0.24

Как видно из рис. 4 и табл. 6, ртуть при 300°С практически полностью испаряется, а сурьма остается в огарке.

2.2. Исследование зависимости возгонки ртути от продолжительности процесса

Зависимость возгонки ртути от времени изучали при температуре 300°С.

Полученные данные

приведены на рис. 5 и табл. 7.

При этом оказалось, что ртуть практически за 20-25 мин. отгоняется на 98-99%.

Рис. 5. Зависимость возгонки ртути от времени.

Таблица 7

Содержание ртути, сурьмы, таллия и мышьяка в огарке после возгонки ртути в зависимости от продолжительности

№ п/п Время, мин Ртуть, % Сурьма, % Таллий, % Мышьяк, %

1. 5 0.205 57.9 0.011 0.28

2. 10 0.083 58.1 0.10 0.22

3. 20 0.043 58 0.1 0.23

4. 25 - 58.2 0.1 0.22

5. 30 - 58.7 0.1 0.21

2.3. Исследование зависимости возгонки ртути от

Было изучено влияние остаточного давления на возгонку ртути. Оказалось, что остаточное давление оказывает значительное влияние. Данные приведены в табл. 8 и рис. 6.

Рис. 6. Зависимость возгонки ртути от остаточного давления.

Таблица 8

Содержание сурьмы, ртути, таллия и мышьяка в огарке после возгонки ртути в зависимости от остаточного давления

№ п/п Давления, Па-10^ Сурьма, % Ртуть, % Таллий, % Мышьяк, %

1. 0.013 50.52 - 0.011 0.21

2. 0.13 50.54 - 0.011 0.21

3. 0.26 54.2 0.012 0.01 0.2

4. 0.39 56.19 0.020 0.010 0.22

5. 0.53 56.27 0.024 0.011 0.23

6. 0.66 56.66 0.04 0.011 0.22

7. 0.79 59.44 0.041 0.011 0.28

Была исследована зависимость возгонки ртути от крупности зерен и толщины слоя. Полученные данные свидетельствуют о том, что испарение ртути мало зависит от этих характеристик в области толщины слоя от 2 до 15 мм.

Огарок после отгонки ртути анализировали химическим, термическим и рентгенофазовым методами анализа. На рис. 7 приведена штрихдиаграмма, а на рис. 8 термограмма нагрева огарка.

20, угл. градусы

Рис. 7. Штрихдиаграмма огарка, полученного при 300°С. 1- Антимонит 8Ь283; 3- Аурипигмент Аз283; 4- Доломит СаМ§(С03)2; 5- Анортит Са{А1281205}; 6- Таллиевый натролит (Т1, Ыа) {А12813О10}-2Н2О.

Рис. 8. Термограмма огарка после отгонки ртути.

Как видно из рис. 7, после вакуумной возгонки ртути на штрихдиаграмме отсутствуют линии киновари. Термический анализ обнаружил пик при 531°С, который соответствует температуре плавления минерала антимонит (температура плавления 8Ь283-540°С).

Полученный огарок содержит 58.7% сурьмы, 0.011% таллия, 0.22% мышьяка, 5.8 г/т золота.

3. Пироселекция огарка после предварительной отгонки ртути

В рудах нижних горизонтов Джижикрутского месторождения золото и серебро находятся в самородной форме. Антимонит и киноварь не являются носителями драгоценных металлов. Основная часть золота связана с нерудной составляющей, поэтому основное золото уходит в хвосты обогащения. Пирит, арсенопирит содержат большое содержание золота и серебра, но содержание этих минералов низкое (среднее 0.2%). Несмотря на то, что основное золото уходит в хвосты, содержание золота в концентрате высокое- 6 г/т, и необходимо разработать технологию извлечения золота из концентрата. Ранее было показано, что после отделения ртути вакуумной дистилляцией, основное количество золота остается в огарке. Содержание мышьяка незначительное (0.22%), но и это количество при цианировании мешает.

Золотомышьяковые и золотосурьмяные руды и концентраты относятся к сложному сырью, и переработка их существующими методами связана с технологическими трудностями и низким выходом.

При плавке сурьмы золото распределяется между всеми продуктами плавок. При извлечении золота цианированием и выщелачиванием тиомочевиной необходимо полное удаление сурьмы.

В связи с этим была разработана принципиальная схема вакуумной отгонки сурьмы в виде антимонита и отдельно мышьяковистых соединений.

Была собрана установка по фракционной конденсации антимонита и мышьяковистых соединений путем вакуумной дистилляции (рис. 9).

Рис. 9. Установка для вакуумной селекции огарка: 1- термопара; 2- трубчатая печь; 3- лодочка с навеской; 4-труба кварцевая; 5- стеклянная пробка;

6- ловушка для отходящих газов;

7- регулятор температуры.

Для исследования дробной конденсации сульфидов из огарка был проведен ряд экспериментов. Цель экспериментов - максимальная возгонка сурьмы и мышьяка при полной концентрации золота в остатке. Опыты проводились с навеской 7 г.

Было изучено влияние температуры, продолжительности, остаточного давления на разделение сульфидов и концентрации золота в остатке.

Влияние температуры на степень возгонки летучих компонентов из огарка было изучено при остаточном давлении 0.013-10"4 Па в течение 1 часа.

К вакуумному 1 насосу

При возгонке конденсат осаждался в виде двух колец разного цвета. В зоне более высокой температуры осаждались игольчатые кристаллы темносеребристого, почти черного цвета, напоминающие монокристаллы сульфида сурьмы, в более холодной части в конденсате оранжевого цвета осаждалась смесь сульфида мышьяка, серы и следы антимонита.

Ё4 8

I

1 1

22 30 35 40 45 50 55

20, у ПК градусы

Рис. 10. Штрихдиаграмма конденсата, полученного при 700°С и возгонке 1 час. 1-Антимонит 8Ь283.

22 30 35 40 45 50 55

20, угл. градусы

Рис. 12. Штрихдиаграмма оранжевого конденсата, полученного при 900°С и возгонке 1 час.

1-Антимонит 8Ь283; З-Аурипигмент

А^.

22 30 35 40 45 50 55

20, ут. градусы

Рис. 11. Штрихдиаграмма черного конденсата, полученного при 900°С и возгонке 1 час. 1 -Антимонит БЬгЗз-

22 30 35 40 45 50 55

20, угл. градусы

Рис. 13. Штрихдиаграмма остатка в лодочке, полученного при 900°С и возгонке 1 час. 1-Кварц БЮг; 2-Доломит СаМ^(С03)2; З-Корунд А12Оэ; 4-Данбурит (Са{В28Ь08}).

Содержание сурьмы в остатке снизилось с повышением температуры в пределах от 700 до 900°С с 14% до 2.63%.

Материальный баланс процесса приведен в табл. 9.

Таблица9

Материальный баланс процесса возгонки зол отосодержащего сурьмян ого огарка

№ Наименование Температура, °С Вес, гр. % от веса огарка Сурьма Сера

Содержание, % Колич ество, гр. % к общему количеству Содерж ание, % Кол ичество, гр. % кобщ ему колич еству

Загружено:

1. Огарок | | 7 | 100 | 65.97 | 4.6179 . | 100 | 17.6 | 1.232 | 100

Получено:

1. Черный конденсат (антим онит) 700 5.4004 77.1486 78.69 4.2596 92.02 19.2 1.037 84.16

2. Оранжевый конденсат 0.0855 1.2214 79.75 0.0682 1.4766 18.9 0.0162 1.3116

3. Остаток в лодочке 0.9117 13.024 14.09 0.1284 2.7818 8.93 0.0814 6.608

6.3972 91.494 4.4462 96.278 1.134 92.079

1. Черный конденсат (антимонит) 800 5.108 72.971 80 4.0864 88.4984 19.2 0.9807 79.605

2. Оранжевый конденсат 0.3204 4.577 80.2 0.257 5.5699 19.1 0.0623 5.06

3. Остатокв лодочке 0.7597 10.8529 11.32 0.086 1.8623 19.2 0.07597 6.176

6.1881 88.4009 4.4294 95.93 1.0506 84.665

1. Черный конденсат (антим онит) 900 4.984 71.2 80.51 4.0126 86.894 20.8 1.037 84.145

2. Оранжевый конденсат 0.422 6.029 75.13 0.317 6.8658 18.2 0.0768 6.234

3. Остатокв лодо чке 0.584 8.34 2.63 0.01536 0.3328 8.67 0.0506 4.1098

5.99 85.569 4.345 94.0926 1.1644 94.4888

Рентгенофазовый и силикатный анализы остатка в лодочке при 900°С показали содержание в них в основном силикатов.

, , , Таблица 10

Силикатный анализ остатка в лодочке

Остаток в лодочке ЯЮ* % А1203, % Ре203 Общ.% м8о, % СаО, % тю2, % к2о, % №20, % Б Общ.%

33.66 6.66 7.54 13.7 28.38 0.35 0.50 0.45 5.26

Распределение Аи, Ag в остатке в зависимости от температуры представлено в табл. 11. Содержание Аи и в остатке определяли атомно-абсорбционным методом.

Таблица 11

Зависимость содержания золота и серебра в остатке от температуры возгонки

Температура, °С 700 800 900

Золота, г/т 5.76 11.15 30.8

Серебро, г/т 660 1040 1020

Анализ остатка после отгонки при 900°С пробирным методом, показал наличие в остатке 62 г/т золота и 1264 г/т серебра.

С целью извлечения золота из остатка последний был подвергнут цианированию. Цианирование исходного остатка в данной серии опытов вели 24 часа. В раствор цианирования из остатка извлекается только 29.1% золота, что, вероятно, объясняется негативным влиянием сульфидов сурьмы, находящихся в остатке.

С целью окисления сульфида сурьмы остаток был подвержен обжигу в токе воздуха при температуре 650 С в течение 2-х часов, после чего было проведено цианирование.

Как видно из табл. 12, на данном этапе исследования извлечение золота из остатка составляет 63.3%.

Таблица 12

Результаты цианирования остатка в лодочке

Время, час Навеска, гр. Объем раствора ЫаСЫ, мл. Измеренная конц. №СТ\[, мг/л рН Расчитанная конц. Аи, мг/л Извлечение Аи

г/т %

Начало 7.0 21 5000 10.6 - - -

4 2100 11.6 5.20 15.3 49.7

8 4160 10.4 5.25 15.4 50.0

24 3300 10.8 6.06 17.8 57.8

32 4100 10.8 6.25 18.3 59.4

48 1600 10.6 6.60 19.5 63.3

На рис. 14 приведена технологическая схема переработки джижикрутских сурьмяно-ртутных золотосодержащих концентратов.

Рис. 14. Технологическая схема переработки джижикрутских сурьмяно-ртутных золотосодержащих концентратов.

4. Кинетическое исследование процесса окисления огарка после вакуумной дистилляции ртути. Окислительный обжиг огарка в печи кипящего слоя

Кинетику окисления огарка проводили термогравиметрическим методом, основанном на непрерывном взвешивании образцов. Метод позволяет определить кинетические параметры окисления.

Порошки огарка до и после окисления подвергали рентгенофазовому анализу. РФА проводили на дифрактометре ДРОН-ЗМ (СиКа-излучение, N1—фильтр, область углов 20 от 5 до 90°) при комнатной температуре и атмосферном давлении.

ИК- спектры окисленного огарка были сняты на ИК-Ш-20 в диапазоне 400-4000смЛ

Процесс окисления проводили при 573, 673, 773 К.

На рис. 15 приведены кривые окисления огарка, которые имеют параболический вид. С

увеличением температуры скорость окисления растет, но окисление идет интенсивно в начальный период.

Рис. 15. Кинетические кривые окисления огарка.

По кинетическим кривым, построенным по изменению массы образца от времени, была рассчитана скорость окисления при каждой температуре. По прямой зависимости 1"К- 1/Т была рассчитана кажущаяся энергия активации.

Полученные данные приведены в табл. 13.

Таблица 13

Кинетические и энергетические параметры процесса окисления огарка

Состав Температура Истинная скорость Кажущая энергия

окисления, окисления активации,

К К10"4, кгмЧек"1 кДж/моль

Огарок (БЬгЗз) 573 3.33

673 5.6 170

773 8.3

Окисленный огарок подвергали рентгенофазовому и ИК спектральному анализам.

Рентгенофазовый анализ показал, что максимумы на дифрактограммах соответствуют справочным данным для оксидов сурьмы.

ИК-спектр окисленного образца имеет сильное поглощение при 750 см" , характерная для колебаний 5Ь~0 в оксидах сурьмы.

4.1. Исследование окисления огарка в печи кипящего слоя

Технологические процессы в печах кипящего слоя чаще применяются для переработки окисленных руд и концентратов.

Окислением сульфида сурьмы занимались многие исследователи, но в данном вопросе нет какого-либо определенного мнения о механизме

этого процесса. Считается, что окисление антимонита начинается при температуре около 200°С и до 300°С протекает сравнительно медленно и зависит от величины зерна. Считают, что до 400°С окисление идет по реакции:

гБЬА + 902 = 28Ь203 + 6Б02

Но кроме этой реакции окисление сульфида сурьмы может идти с образованием тетраоксида 8Ь204, причем окисление до тетраоксида идет после окисления всего сульфида до триоксида. Наилучшими условиями протекания реакции:

28Ь203 + 02 = 8Ь204

являются температуры 400-500°С и избыток воздуха. Нами изучался процесс окисления полученных огарков после отгонки ртути в печи кипящего слоя.

Для окислительного обжига в кипящем слое была собрана установка

(рис. 18).

Рис. 18. Схема установки кипящего слоя для переработки сурьмяно-ртутных концентратов:

1- ёмкость для обжига в кипящем слое;

2- конус; 3- выгрузочное отверстие; 4- фильтр; 5- термопара; 6- регулятор температуры;

7- воздухонагреватель;

8- масловлагоотделитель; 9- манометр; 10- регулятор давления; 11 - ресивер; 12- компрессор.

В смонтированной установке обогрев был электрический и температура не превышала 450°С.

Огарок был гранулирован. Связующим веществом служил водный раствор конторского клея. Была исследована зависимость окисления от температуры, скорости воздуха и продолжительности. В табл. 14 приведены данные по окислительному обжигу при скорости воздуха 2.5 м/сек и температуре 300°С. При этом получаются нелетучие оксиды 8Ь204, 8Ь205 которые восстанавливаются до летучей 8Ь2Оэ при температурах выше 1000°С. Обычно печи кипящего слоя обогреваются природным газом, создаются дополнительные процессы диссоциации и восстановления нелетучих оксидов оксидом углерода и водородом.

<Р

а /

0ВВО /

О О'

Таблица 14

Материальный бала не процесса окислительного обжига в кипящем слое

№ Режим обжига, °С/час Масса огарка до и после обжига, гр Содержание БЬ до и после обжига, % Количество БЬ до и после обжига, гр Улетучивание сурьмы, % Содержание Б до и после обжига, % Количество Б до после обжига, гр Улетучивание серы, %

1. 350°С/1час 4.0023 65.97 2.6403 9.1 17.6 0.7 35.7

3.4682 69.14 2.3979 13.2 0.45

2. 400°С/1час 4.0075 65.97 2.6437 7.13 17.6 0.7 84.8

3.513 69.89 2.4552 3.04 0.10

3. 450°С/1час 4.0029 65.97 2.6407 13.8 17.6 0.7 92.7

3.2737 69.49 2.2748 1.57 0.51

4. 350°С/2час 4.0023 65.97 2.64 10.6 17.6 0.7 90.85

3.4101 69.49 2.36 1.9 0.064

5. 400°С/2час 4.0034 65.97 2.64 9.8 17.6 0.7 82.42

3.4313 69.38 2.38 3.6 0.123

6. 450°СУ2час 4.0026 65.97 2.64 17.045 17.6 0.7 99.27

3.115 70.42 2.19 1.64 0.051

выводы

1. Изучено влияние различных газовых сред на поведение сурьмы, ртути и таллия при обжиге таллийсодержащих сурьмяно-ртутных концентратов, выпускающихся ГОКом «Анзоб». Установлено, что наилучшим, с точки зрения распределения таллия и сохранения сурьмы в огарке, является обжиг в восстановительной среде (=80% Т1 в огарке), с последующей осадительно-восстановительной плавкой, когда таллий распределяется по продуктам плавки с сохранением таллия на 70% в штейне.

2. Проведена вакуумная возгонка ртути из золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов, полученных из руды нижних горизонтов Джижикрутского месторождения. Показано, что при 300°С, вакууме

0.79.10"4 Па и в течение 30 мин ртуть полностью возгоняется, а сурьма, драгоценные металлы и таллий остаются в огарке.

3. Физико-химическими методами определен химический и минералогический состав огарка после вакуумной дистилляции ртути.

4. Исследованы физико-химические основы вакуумной селекции огарка с целью получения отдельных фракций сульфидов и остатка, в котором концентрируется основное количество золота и серебра.

5. Физико-химическими методами исследован остаток после вакуумной селекции, проведено цианирование остатка и разработана технология извлечения драгоценных металлов из него.

6. Разработана принципиальная экологочистая технологическая схема переработки золотосодержащих концентратов с получением металлической ртути, антимонита и золота.

7. Изучена кинетика окисления огарка после возгонки ртути, найдена кажущая энергия активации, которая составляет 170 кДж/моль.

8. Рассмотрена возможность получения оксидов сурьмы из огарка после вакуумной дистилляции ртути в печи кипящего слоя.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

Статьи опубликованные в научных журналах, определенных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации

1. Абдусалямова М.Н., Гадоев С.А., Рахматов О.И., Соложенкин П.М. Окислительный обжиг сурьмяно-ртутных таллийсодержаших концентратов // Доклады АН Республики Таджикистан, 2009,- Т.52-№7,- С.563-567.

2. Абдусалямова М.Н., Гадоев С.А., Кабгов Х.Б., Соложенкин П.М. Вакуумная дистилляция сурьмяно-ртутных золотосодержащих концентратов // Доклады АН Республики Таджикистан, 2011.-Т.54.-№1,- С.74-79.

3. Абдусалямова М.Н., Гадоев С.А., Эшов Б.Б., Соложенкин П.М. Исследование кинетики окисления огарка сурьмяно-ртутного концентрата // Доклады АН Республики Таджикистан, 2011- Т.54.- №2,-С.149-152.

Статьи, опубликованные в материалах конференций

4. Абдусалямова М.Н., Гадоев С.А., Холиков Х.Х. Изучение распределения таллия при получении черновой сурьмы из сурмяно-ртутных концентратов / Материалы Республиканской научно-практической конференции «Из недр земли до горных вершин»,- Чкаловск, 2007. -С.87.

5. Абдусалямова М.Н., Гадоев С.А., Холиков Х.Х. Попутное извлечение таллия при переработке сурьмяно-ртутных концентратов / Материалы Республиканской научно-практической конференции «Из недр земли до горных вершин»,- Чкаловск, 2007. - С.88.

6. Abdusalyamova M.N., Gadoev S.A. Theoretic and experimental learning of ecological pure sharing of minerals mercury and antimony with extraction of gold at complex reclamation of intractable ores / Abstracts «X International conference on crystals chemistry of intermetallic compounds». -Lviv, 2007, -P.79.

7. Абдусалямова M.H., Гадоев C.A., Соложенкин П.М. Вакуумметрический способ переработки сурьмяно-ртутных руд и концентратов / Материалы республиканской научно-практической конференции «Инновация — эффективный фактор связи науки с производством».- Душанбе, 2008 — С.266-268.

8. Гадоев С.А., Абдусалямова М.Н., Рахматов О.И., Соложенкин П.М., Фатхуллаева М. Экологочистые гидрометаллургические методы переработки золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов / Материалы Республиканской научно-практической конференции, посвященной 35-летию кафедры «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» (Прогрессивные методы производства).- Душанбе, 2009 - С.222-225.

9. Абдусалямова М.Н., Гадоев С.А., Соложенкин П.М., Дрейзингер Д. Перспектива штабельного выщелачивания комплексных сурьмяных руд РТ / Материалы «VI Нумановских чтений»,- Душанбе, 2009 - С.221.

10. Abdusalyamova M.N., Gadoev S.A., Solozhenkin P.M., Dreisinger D. Prospect of heaps leaching of complex antimony ores of republic of Tajikistan / Abstracts «Numanovskie chtenia».- Dushanbe, 2009 - P.219.

11. Abdusalyamova M.N., Gadoev S.A., Rachmatov O.I. Vacuum treatment of the Sb — Hg concentrates / Abstracts «XI international conference on crystals chemistry of intermetallic compounds». - Lviv, 2010 — P.67.

12. Abdusalyamova M.N., Gadoev S.A., Badalov A.B. Calculation of thermodynamic properties of some antimonides based on the basis their

thermal heat / Abstracts «9th Asian Termodynamical Properties Conference (ATPC 2010)», China National Convention Center (CNCC). - Beijing, 2010. - P. 78.

13. Гадоев С.А., Абдусалямова M.H. Экспериментальное исследование теплоемкости антимонита Sb2S3 и расчет некоторых термодинамических свойств / Материалы международной научно - практической конференции «Перспективы развития науки и образования в XXI веке».-Душанбе, 2010 - С.152-154.

14. Гадоев С. А., Абдусалямова М.Н. Обжиг сурьмяно-ртутных таллийсодержащих концентратов в нейтральной среде / Материалы республиканской научной конференции: «Проблемы современной координационной химии», посвященной 60-летию член-кор. АН Республики Таджикистан Аминджанова А.А.- Душанбе, 2011 - С.148-149.

15. Абдусалямова М.Н., Алиев К.А., Гадоев С.А., Шаропов Ф.С., Дрейзингер Д., Соложенкин П.М. Микроорганизмы, выделенные при выщелачивании сурьмяно-ртутных золотосодержащих руд и концентратов и изучение процесса биосорбции сурьмы и ртути / Материалы VI Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития»,- Москва, 2011. -С.321.

16. Abdusalyamova M.N., Aliev К.А., Gadoev S.A., Sharopov F.S., Dreisinger D., Sologhenkin P.M. Microorganisms selected at leaching antimony-mercury gold- bearing of ores and concentrates and study of process biosorption of antimony and mercury / Abstracts of Moscow International congress «Biotechnology: state of the art and prospects of development».- Moscow, 2011. - P.322.

17. Гадоев С. А., Абдусалямова M.H., Кабгов Х.Б. Разработка экологочистой технологии переработки золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов / Материалы международной конференции «Стимулирование потенциала общества, науки и неправительственных организаций к сохранению биоразнообразия и охраны окружающей среды».-Душанбе, 2011. — С.35.

18. Abdusalyamova M.N., Gadoev S.A., Rakhmatov O.I. Investigation of kinetic of oxidation of auriferous antimony-mercurial concentrate / Abstracts «19th European conference of thermophysical properties». - Thessaloniki, Greece, 2011.-P.355.

Изобретения no теме диссертации

19. Малый патент Республики Таджикистан № TJ 293. Способ кучного выщелачивания сурьмяных руд / Абдусалямова М.Н., Гадоев С.А., Соложенкин П.М., Рахматов О.И. / Приоритет изобретения от 03.02.2010г.

20. Малый патент Республики Таджикистан № TJ 376. Способ вакуум-термической переработки ртутно-сурьмяных концентратов / Абдусалямова М.Н., Гадоев С.А., Рахматов О.И., Соложенкин П.М. / Приоритет изобретения от 02.09.2010г.

Разрешено к печати 18.04.2012 г. Сдано в печать 20.04.2012 г. Бумага офсетная. Формат 60 х 84 1/16. Печать офсетная. Заказ №18. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ТТУ им. ак. М.С. Осими, 734042 г. Душанбе, пр. Раджабовых, 10

61 12-5/3601

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ИНСТИТУТ ХИМИИ ИМ. В.И. НИКИТИНА АН РТ

На правах рукописи

ГАДОЕВ САФАРАЛИ АЙНИДИНОВИЧ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТАЛЛИЙ - И ЗОЛОТО СОДЕРЖАЩИХ СУРЬМЯНО-РТУТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЖИЖИКРУТСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТАДЖИКИСТАНА

02.00.04 - Физическая химия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор химических наук, заслуженный деятель науки и техники Республики Таджикистан Абдусалямова Махсуда Негматуллаевна

Душанбе - 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................5

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР......................................................................................9

1.1. Сурьмяно-ртутное месторождение Джижикрут...........................................9

1.2. Основные технологические процессы получения

ртути и сурьмы.....................................................................

1.2.1. Получение ртути.......................................................................^ 3

1.2.2. Переработка сурьмяного сырья..............................................

1.2.2.1. Гидрометаллургия сурьмы...................................................

1.2.2.1.1. Получение металлической сурьмы из водных растворов........................^ у

1.2.2.1.2. Выделение сурьмы из растворов цементацией................................................20

1.2.2.2. Пирометаллургические методы получения

металлической сурьмы............................................................................................................21

1.2.2.2.1. Осадительная плавка............................................................21

1.2.2.2.2. Восстановительная плавка................................................................................................23

1.2.2.2.3. Сопоставление способов переработки сурьмяных концентратов осадительной и восстановительной плавкой..................................................24

1.2.2.3. Пирометаллургические методы переработки сурьмяно-

ртутных концентратов................................................................................................................25

1.2.2.3.1. Вакуум-термический способ переработки ртутных и ртутно-сурьмяных руд и концентратов................................................................27

1.2.2.3.2. Теоретические основы вакуум-термического способа переработки ртутных и сурьмяно-ртутных концентратов..................28

1.2.2.3.3. Переработка золотосурьмяных руд и концентратов................................32

1.3. Физико-химические свойства металлической ртути, сурьмы и некоторых их соединений..............................................................................................................33

ГЛАВА 2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ

ЭКСПЕРИМЕНТОВ..................................................................................................40

2.1. Аппаратура и методика для вакуумной возгонки ртути..........................................40

2.1.1. Установка для возгонки ртути из концентрата............................ 40

2.1.2. Установка для вакуумной селекции сульфидов.......................... 41

2.2.1. Обжиг огарка в печи кипящего слоя (КС)................................. 42

2.2.2. Установка для изучения кинетики окисления............................ 43

2.3. Методы анализа.................................................................... ^

2.3.1. Химический анализ............................................................. 45

2.3.1.1. Определение сурьмы......................................................... 45

2.3.1.2. Определение ртути........................................................... 45

2.3.1.3. Определение золота и серебра............................................. 46

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТАЛЛИЙСОДЕРЖАЩИХ СУРЬМЯНО-РТУТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЖИЖИКРУТСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ................. 49

3.1. Обжиг в нейтральной среде..................................................... 49

3.2. Обжиг в окислительной среде.................................................. 50

3.3. Обжиг в восстановительной среде............................................. 52

3.4. Осадительно-восстановительная плавка..................................... 53

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ

ВАКУУМНО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ СУРЬМЯНО-РТУТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ...................................................... 58

4.1. Вакуумная возгонка ртути из золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов............................................. 58

4.2. Исследование физико-химических основ вакуум-термической селекции огарка после предварительной вакуумной возгонки ртути.. 65

4.2.1. Цианирование остатка в лодочке............................................ у 1

ГЛАВА 5. КИНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОГАРКА ПОСЛЕ ВАКУУМНОЙ ВОЗГОНКИ РТУТИ. ИССЛЕДОВАНИЕ ОКИСЛЕНИЯ ОГАРКА В ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ................................................... 1А

-45.1. Изучение кинетики процесса окисления огарка после

возгонки ртути..................................................................... 74

5.2. Исследование процесса окисления огарка в печи

кипящего слоя...................................................................... 77

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................ 81

ВЫВОДЫ................................................................................ 85

ЛИТЕРАТУРА......................................................................... 86

-5-

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. По запасам сурьмы Таджикистан занимает пятое место в мире и второе среди стран СНГ.

Мировые подтвержденные запасы сурьмы составляют 3.9 млн. т. Из них 62% приходится на КНР, на Россию - около 10%, на Таджикистан- 4%. Обеспеченность сурьмяной промышленности мира имеющимися запасами металла при современном уровне потребления сурьмы - порядка 30-35 лет. Поэтому проблема комплексности использования сурьмусодержащего сырья является актуальной задачей.

Многие сурьмяные и ртутные месторождения богаты редкими, рассеянными и драгоценными металлами. Одним из таких месторождений является Джижикрутское сурьмяно-ртутное таллий- и золотосодержащее месторождение. При этом в переработку в ближайшей перспективе будут вовлекаться золотосодержащие руды Нижнего горизонта сурьмяно-ртутного месторождения Джижикрут, в котором содержание попутных элементов значительно возрастает.

Особенностью минералогического состава золотосодержащих сурьмя-но-ртутных руд заключается в том, что золото связано, в основном, с минералами пустой породы по одним источникам и с пиритом - по другим. При флотации этих руд основная часть золота переходит в хвосты, содержание золота в концентрате в пределах 5 г/тонн.

Технология переработки сурьмяно-ртутных концентратов сводится к отделению ртути в отдельный продукт и получению из огарка металлической сурьмы.

В промышленности ртуть из руды и концентратов, в основном, получают пирометаллургическим методом. Пирометаллургический способ получения ртути сводится к двум приемам: дистилляционному обжигу ртутного материала и последующей конденсации ртутных паров из печных газов.

Золото при этом распределяется между всеми продуктами плавки и его извлечение сопровождается большими трудностями. Для извлечения золота цианированием необходимо довольно полное удаление сурьмы.

Таким образом, разработка новых технологий для переработки золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов является актуальным вопросом.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является изучение физико-химических основ переработки таллий- и золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов месторождения Джижикрут Республики Таджикистан.

Для решения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

- изучить физико-химические основы эколого - чистого отделения ртути вакуумной возгонкой, разработать технологию отделения ртути, определить поведение сурьмы, редких и драгоценных металлов при этом процессе;

- исследовать физико-химические основы вакуумной пироселекции огарка после отделения ртути с целью получения относительно чистых монометаллических фракций и остатка, в котором концентрируется основное количество золота, при минимальном содержании в нем сурьмы. Провести цианирование остатка с целью получения золота;

- провести кинетическое изучение процесса окисления огарка после вакуумной возгонки, с целью получения оксидов сурьмы. Разработать технологию окисления сурьмы в печи кипящего слоя;

- рассмотреть поведение таллия при переработке таллийсодержащих концентратов, выпускающихся в настоящее время на ГОКе «Анзоб», в различных газовых средах и при получении металлической сурьмы.

Научная новизна. Установлены оптимальные условия вакуумной пироселекции сульфидов при переработке золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов. Разработаны технологические схемы переработки золотосодержащих концентратов, впервые полученных в институте химии АН Республики Таджикистан, и таллийсодержащих концентратов, которые выпускает ГОК «Анзоб» в настоящее время. Проведено кинетическое

исследование процесса окисления сульфидного огарка сурьмы после вакуумной возгонки ртути, и представлена технологическая схема переработки огарка с целью получения оксидов сурьмы.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные технологии переработки золотосодержащих и таллийсодержащих сурьмяно-ртутных концентратов месторождения Джижикрут Таджикистана, что может лечь в основу технологии при построении металлургического завода. Полученные данные по зависимости извлечения ртути от температуры, вакуума, продолжительности, вакуумной пироселекции сульфидов с целью получения монометаллических фракций, могут быть использованы при переработке ртутных и сурьмяных руд и концентратов других месторождений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты вакуумной возгонки ртути из золотосодержащих сурьмя-но-ртутных концентратов;

- вакуумная пироселекция сульфидного огарка с целью получения нового золотосодержащего сырья и извлечения из него золота;

- кинетическое исследование процесса окисления огарка, технологии получения оксидов сурьмы из огарка;

- поведение таллийсодержащих сурьмяно-ртутных концентратов при обжиге в различных газовых средах.

Апробация работы. Основные результаты работы и ее отдельные положения доложены на Республиканской научно-практической конференции «Из недр земли до горных вершин» (Чкаловск, 2007 г.); Международной конференции по кристаллохимии металлических систем (Львов, 2007, 2010 гг.); Республиканской научно-практической конференции «Инновация - эффективный фактор связи науки с производством» (Душанбе, 2008 г.); Республиканской научно-практической конференции «Прогрессивные методы производства» (Душанбе, 2009 г.); Республиканской научно-теоретической конференции «VI Нумановские чтения» (Душанбе, 2009 г.); 9 Азиатской конференции термодинамических свойств (Пекин, Китай 2010 г.); Международной научно - практической конференции «Перспективы развития науки и

образования в XXI веке» (Душанбе, 2010 г.); Республиканской научной конференции: «Проблемы современной координационной химии», посвященной 60-летию член-корр. АН Республики Таджикистан Аминджанова A.A. (Душанбе, 2011 г.), Международной конференции «Стимулирование потенциала общества, науки и неправительственных организаций к сохранению биоразнообразия и охраны окружающей среды» (Душанбе, 2011 г.); 19-ой Европейской конференции по теплофизическим свойствам (Салоники, Греция, 2011 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 статьи, 16 тезисов докладов, в том числе 3 из них в журналах, рекомендуемых ВАК Российской Федерации, получены 2 малых патента Республики Таджикистан.

Объём и структура работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и литературы, включающей 110 наименований, изложена на 94 страницах компьютерного набора, иллюстрирована 27 рисунками и 24 таблицами.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Сурьмяно-ртутное месторождение Джижикрут

Это месторождение относится к Зеравшано-Гиссарскому сурьмяно-ртутному поясу и расположено на северном склоне Гиссарского хребта. Главными полезными минералами месторождения являются антимонит (8Ь28з) и киноварь (Н^Б). Из других минералов встречается марказит (Ре82), арсенопирит (РеАзБ), пирит (Ре82). Нерудные минералы - кварц, кальцит, доломит. Часть сурьмы (около 15%) находится в окисленной форме. Руды богаты редкими и благородными металлами, в частности таллием, золотом и серебром.

Изучаемое Джижикрутское месторождение состоит из 3-х участков: основного, нижнего и центрального [1]. В данное время ведется переработка руд основного участка на ГОКе «Анзоб» [2, 3].

Первая часть работы посвящена разработке технологии переработки концентратов, которые получают на ГОКе «Анзоб» в настоящее время. При существующей схеме обогащения большая часть таллия 86%) переходит в хвосты. Минералогический анализ последних показал содержание в них значительного количества пирита, с которым, видимо, уходит таллий в хвосты. Перерабатывать отвальные хвосты, куда переходит около 86% таллия с целью получения одного таллия нерентабельно, поэтому извлекать таллий целесообразно только попутно при переработке концентратов.

Нижние горизонты Джижикрутского месторождения еще не разрабатываются. Поэтому золотосодержащие сурьмяно-ртутные концентраты, которые используются в диссертации, получены в лаборатории обогащения руд Института химии АН Республики Таджикистан.

Главными минералами руд нижних горизонтов Джижикрутского месторождения являются антимонит, киноварь, марказит, пирит, кварц, доломит. Главными околорудными изменениями являются окварцевание и доломитизация. Выявлено нахождение золота и серебра в самородной форме.

■р» V-» V

В результате исследовании опытно-методическои экспедиции

САИГИМСа установлено, что основными концентраторами Аи являются арсенопирит и пирит, образующие тесные срастания с марказитом [5].

В табл. 1.1.1 представлены основные закономерности распределения золота в главных рудообразующих минералах. При средних содержаниях пирита и марказита 1.4% в руде их доля в балансе золота составляет 12.5%.

Таблица 1.1.1

Распределение ценных и попутных элементов в рудообразующих

минералах

№ Минералы Среднее содержание минерала в рудах 8Ь, % н& % Аи, % А& % Т1, % Эе, %

1. Антимонит 2.0 94.4 7.54 2.0 5.0 2.3 50.2

2. Киноварь 0.021 0.01 62.65 0.07 0.10 0.011 8.9

3. Пирит 1.4 1.3 6.65 12.5 6.78 27.6 20.2

4. Арсенопирит 0.20 0.01 - 9.0 3.0 - -

5. Сфалерит 0.01 - - - 0.02 - 0.44

6. Нерудная составляющая брекчий 4.28 23.16 76.43 85.10 70 20.25

Значение арсенопирита в распределении золота аналогично пириту и марказиту, т.к., несмотря на высокие средние содержания в нем золота (18.3 г/т), его доля в балансе золота составляет 9.0%. Это объясняется низкими содержаниями минерала в рудах (среднее 0.2%).

Таким образом, главные минералы - пирит-марказит-арсенопирит, являясь концентраторами золота, не являются его носителями, т.е. они заимствуют его из вмещающих пород.

Доли сфалерита и галенита в валовом содержании золота в рудах ничтожны и практически равны нулю в связи с концентрациями в них металла ниже уровня чувствительности пробирного и спектрального анализов и низкими содержаниями минералов.

Роль гидротермального кварца и доломита в распределении золота невелика из - за очень низких содержаний золота в них.

Главные рудные минералы месторождения (антимонит и киноварь) также не являются носителями золота. Концентрация Аи в них близки к валовым. Средние содержания антимонита и киновари в рудах 3.0% и 0.02% соответственно. На антимонит при этих содержаниях приходится всего 2.0% от валового содержания золота, а на киноварь 0.07%.

Основной формой нахождения золота, выявленного в рудах месторождения, является, самородная.

Исследуемая проба представлена одним типом руды: золото - ртутно-сурьмяным со средними содержаниями: сурьмы - 3.80%, ртути - 0.40%, золота - 2.5 г/т.

Проба руды перед исследованием была подвергнута предварительному дроблению, рассеву по крупности и измельчению.

В табл. 1.1.2, 1.1.3 приведены результаты химического и спектрального анализа средней пробы руды.

В табл. 1.1.4 показаны данные фазового состава (определено содержание сульфидных и окисленных форм сурьмы) руды, которые устанавливались на основании селективного растворения различных соединений сурьмы в различных растворителях. Содержание 8Ь253 в ней составляет 85.47%.

На основании данных химического и фазового анализа можно считать, что исследуемая руда является сульфидной ртутно-сурьмяной золотосодержащей рудой. В руде представлены также такие редкие металлы, как таллий, селен, теллур. Последние три элемента анализировались на рентгено-флуоресцентном анализаторе марки АРФ - 6 в Центральной химической лаборатории Главного Управления геологии.

Таблица 1.1.2

Результаты химического анализа руды

Сурьма, % Ртуть, % Золото, г/т Таллий, г/т Селен, г/т Теллур, г/т

3.8 0.40 2.5 29 12 14

Таблица 1.1.3

Результаты качественного спектрального анализа руды

Содержание элементов, %

М§ Са к А1 Мп Бе РЬ Си Со N1 Мо Ва Л

1 >10 5 10 >5 >5 0.1 1.0 0.001 0.1 0.001 0.1 0.01 0.1 0.03

БЬ 8г гп Бп В1 Ве V \У Ш ]п ы ?г Сё Та

>1 0.001

Таблица 1.1.4

Фазовый анализ сурьмы в руде

Формы сурьмы Содержание 8Ь,% Распределение 8Ь,%

БЬзЗз 3.53 85.47

8Ь203 - -

8Ь204 - -

8Ъ205 0.6 14.53

Общая сурьма 4.13 100.0

Флотационный концентрат, полученный при исследовании данной руды, содержал 52.5% сурьмы, ртути 4.11%, золота 6 г/т [5].

Целью данной работы было разработка технологии металлургической переработки выпускающихся таллийсодержащих сурьмяно-ртутных концентратов Анзобского ГОКа и золотосодержащих сурьмяно-ртутных концентратов нижних горизонтов Джижикрутского месторождения, полученных впервые в лаборатории обогащения руд Института химии АН