АННОТАЦИЯ диссертации на соискание ученой степени доктора философии PhD
advertisement
АННОТАЦИЯ диссертации на соискание ученой степени доктора философии PhD по специальности: 6D070900 – Металлургия Буленбаева Максата Жумабаевича РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ УПОРНОГО ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Для расширения минерально-сырьевой базы золота, ввиду истощения запасов богатого золотосодержащего сырья, целесообразно вовлекать в переработку упорное сырье с низким содержанием золота. В диссертации теоретически обоснован и разработан инновационный бесцианидный автоклавный способ извлечения золота в раствор из упорного золотосодержащего сырья. Разработанная технология основана на автоклавном выщелачивания золота доступным и дешевым реагентом серной кислотой в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия. Актуальность диссертационной работы Традиционная цианидная технология переработки упорного золотосодержащего сырья широко используемая как в отечественной, так и в зарубежной промышленности, не обеспечивает достаточно высокого извлечения золота из упорного золотосодержащего сырья и имеет существенный недостаток – экологическая опасность ввиду высокой токсичности цианистых солей. В этой связи поиск новых экологически безопасных способов переработки упорного золотосодержащего сырья является актуальной технологической задачей в металлургии золота. Объектом исследования являются термодинамика, кинетика и механизм автоклавного растворения чистого золота и золота из упорного золотосодержащего сырья в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия. Целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка бесцианидной автоклавной технологии извлечения золота из упорного золотосодержащего сырья. Основные задачи диссертационной работы: Термодинамическое обоснование процесса растворения золота и сульфидов-носителей золота в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия: – определение термодинамических величин (энергии Гиббса) и вероятности протекания реакций в системах «Au–H2SO4–NaClO, KClO3», «FeS2, CuS– H2SO4 –NaClO, KClO3» методом Темкина-Шварцмана; – определение по диаграммам Пурбэ фазовых переходов, областей устойчивости стабильных фаз и их редокс-потенциалов в системах «Au– H2SO4 – О2 – NaClO, KClO3», «FeS2, CuS – H2SO4 – О2 – NaClO, KClO3». Технологические исследования процессов безавтоклавного и автоклавного растворения золота в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия при обычном и высоком давлении, с целью определения оптимальных технологических параметров. Изучение кинетики и механизма процесса автоклавного растворения чистого золота и выщелачивания золота из упорных золотосодержащих концентратов в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия. Научная новизна работы: Теоретически обоснован способ извлечения золота в раствор серной кислотой в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов щелочных металлов (натрия и калия). Разработана новая технология автоклавного выщелачивания, обеспечивающая высокую степень растворения золота из чистого золота и из упорных золотосодержащих концентратов в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия (99,14 % и 87,5 % соответственно) и калия (97,86 % и ~ 70 %). Получены следующие научные результаты: 1. По результатам расчета термодинамических величин методом Темкина–Шварцмана установлена термодинамическая вероятность протекания реакций окислительного растворения золота и сульфидов-носителей золота (FeS2, CuS) в среде выбранного растворителя – раствора серной кислоты и окислителей – оксихлоридов натрия и калия. 2. По результатам анализа построенных диаграмм Пурбэ: –в системах «Au–H2SO4 – О2 – NaClO, KClO3», «FeS2, CuS–H2SO4 – О2 – NaClO, KClO3» определены фазовые переходы, области устойчивости стабильных фаз и их редокс-потенциалы; –в системе «Au–H2SO4–О2–NaClO, KClO3» выявлена термодинамическая вероятность протекания реакции окислительного растворения золота в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия с образованием в области кислых сред (рН=0–3,8÷4,4 при 25 и 130 0C соответственно): комплексного аниона золота одновалентного – [AuCl2]– и комплексного аниона золота трехвалентного – [AuCl4]–, а также области устойчивости аниона [AuCl2]– и [AuCl4]–, соответственно; –в системах «FeS2 – H2SO4 – О2 – NaClO, KClO3», «CuS– H2SO4– О2 – NaClO, KClO3» выявлена термодинамическая вероятность протекания реакции полного окисления пирита и куприта в присутствии кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия и образуемой в процессе фазовых превращений пироксидисерной кислоты. 3.Определены технологические параметры процессов безавтоклавного и автоклавного растворения чистого золота, автоклавного выщелачивания золота из золотосодержащих концентратов в серной кислоте в присутствии кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия. 4. Изучены кинетика и механизм процессов автоклавного растворения чистого золота и золота из упорных золотосодержащих концентратов в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия. 5. Установлены: – диффузионный характер протекания реакций автоклавного выщелачивания золота в раствор серной кислотой с применением окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов щелочных металлов, подтверждаемый высоким значением коэффициента корреляции – 0,9565, рассчитанным по уравнению Праута–Томпкинса и низким значением кажущейся энергии активации процесса Еакт=0,761кДж при использовании оксихлорида натрия; высоким значением коэффициента корреляции – 0,9448 по уравнению Праута–Томпкинса и низким значением кажущейся энергии активации процесса Еакт=0,132 кДж при использовании оксихлорида калия; – данные процессы являются гетерогенными, протекающими в на границе раздела фаз: «твердое–жидкость» и скорость данных процессов лимитируется концентрацией растворяемого золота в приграничной зоне, то есть у поверхности золота. Основные положения, выносимые на защиту – результаты расчетов термодинамических величин (энергии Гиббса) реакций окислительного растворения золота и сульфидов-носителей золота (FeS2, CuS) в растворе серной кислоты в присутствии окислителей – оксихлоридов натрия и калия методом Темкина – Шварцмана; – результаты определения фазовых переходов, областей устойчивости стабильных фаз и их редокс-потенциалов в системах «Au – H2SO4 – О2 – NaClO,KClO3», «FeS2, CuS–H2SO4–NaClO, KClO3» методом построения диаграмм Пурбэ; – результаты изучения кинетики и механизма процессов автоклавного растворения чистого золота и золота из упорных золотосодержащих концентратов в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия; – результаты технологических исследований процессов безавтоклавного и автоклавного растворения золота в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия при обычном и высоком давлении. Работа выполнялась на кафедре "Металлургия цветных металлов" КазНТУ имени К.И.Сатпаева и в Нотр-Дамском университете (США). Научно-практическая значимость работы – результаты термодинамического анализа систем «Au – H2SO4 – О2 – NaClO, KClO3», «FeS2, CuS–H2SO4–О2–NaClO,KClO3» могут быть рекомендованы как справочные данные; – результаты определения технологических параметров процессов безавтоклавного и автоклавного растворения чистого золота в серной кислоте в присутствии окислителей – кислорода воздуха, оксихлоридов натрия и калия и процессов автоклавного выщелачивания золота из упорных золотосодержащих концентратов являются основой для широкого вовлечения в переработку упорного золотосодержащего сырья и для получения дополнительной товарной золотосодержащей продукции на золотоизвлекательных предприятиях; –разработанная автоклавная технология извлечения золота из упорного золотосодержащего сырья является экологически чистой; –разработано 1 новое техническое решение, свидетельствующее об эффективности разработанной автоклавной технологии извлечения золота из упорного золотосодержащего сырья. Публикации: по результатам диссертационной работы опубликовано 4 научных статей (в том числе 3 научных статей в журналах, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и науки МОиН РК, в том числе 1 научная статья в рейтинговом журнале - International Journal of Chemical Sciences, Scopus), 5 докладов на Международных конференциях (3 доклада в России, 1 доклад – в Великобритании и 1 доклад – в Казахстане), подана 1 заявка на изобретение.
