АННОТАЦИЯ диссертации на соискание ученой степени доктора философии PhD

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.