ПРИМЕР 1. Рассчитать расход цинка и соли свинца на осаждение золота из 1000 м3 цианистого раствора

Рассчитать расход цинка и соли свинца на осаждение золота из 1000 м³ цианистого раствора. Определить составы обеззолоченных раствора и золото-цинкового осадка (циан-шлама). Составить материальный баланс осаждения.

Исходные данные для расчета:

-Состав раствора, г/м³: Au – 3; Ag – 1, 5; Cu – 6, 0.

-Степень осаждения, %: Au – 99, 5; Ag – 99, 2; Cu – 99, 0.

-Расход соли свинца Pb(CH₃COO)₂ составляет 10% от массы цинка и из соли свинец на 99% цементируется цинком.

-Содержание цинка в цинковой пыли – 95%, остальное – ZnO.

-Степень полезного использования Zn на осаждение Au, Ag, Cu составляет 2%.

-Содержание кислорода в растворе, поступающем на осаждение, составляет 1, 5 г/м³ и с цинком реагирует 80% его.

-По реакции с водой расходуется 40% всего введенного цинка.

-Концентрация цианида и защитной щелочи в растворе составляла по 0, 01%, что привело к осаждению части цинка (30%) из раствора в форме Zn(OH)₂.

РЕШЕНИЕ:

Расчет ведем на 1 м³ раствора в следующем порядке.

1. Используя данные по составу растворов и степени цементации металлов определим массу осажденных Au, Ag, Cu:

Au 3× 0, 995 = 2, 985 г.

Ag 1, 5× 0, 992 = 1, 488 г.

Cu 6, 0× 0, 99 = 5, 940 г.

2. Исходя из стехиометрии химических реакций цементации, определим расход цинка на их протекание:

2[Au(CN)₂]^- + Zn = 2Au + [Zn(CN)₄]^2-, (4.1)

2[Ag(CN)₂]^- + Zn = 2Ag + [Zn(CN)₄]^2-, (4.2)

2[Cu(CN)₃]^2- + Zn = 2Cu + [Zn(CN)₄]^2- + 2CN ^-. (4.3)

По реакции (4.1) на цементацию Au потребуется Zn:

2× 197 – 65

2, 985 – X X = 0, 49 г.

По реакции (4.2) на цементацию Ag потребуется Zn:

2× 108 – 65

1, 488 – X X = 0, 448 г» 0, 45 г.

По реакции (4.3) потребуется Zn:

2× 63, 5 – 65

5, 940 – X X = 3, 05 г.

3. Определим общий расход цинка, учитывая, что степень его полезного использования на реакции (4.1) и (4.3) составит всего 2%:

4, 0 – 2%

X – 100% X = 200 г.

С учетом состава цинковой пыли (95% Zn и 5%ZnO) расход ее составит:

200× 100/95 = 210, 5 г.

4. Найдем расход соли свинца, который по исходным данным составляет 10% от массы цинка:

200× 10/100 = 20 г.

5. Определим расход цинка на побочные реакции:

а) на реакцию окисления кислородом

2Zn + 8CN^- + O₂ + 2H₂O = 2[Zn(CN)₄]^2- + 4OH^-. (4.4)

При исходном содержании О₂ в растворе 1, 5 г/м³ и степени протекания реакции на 80% с 1 м³ раствора с цинком прореагирует О₂: 1, 5× 0, 8 = 1, 2 г.

Прореагирует Zn:

2× 65 – 32

X – 1, 2 X = 4, 9 г;

б) на реакцию окисления водой

Zn + 4CN^- + 2H₂O = [Zn(CN)₄]^2- + Н₂ + 2OH^-. (4.5)

По исходным данным на реакцию (4.5) расходуется 40% от всего введенного цинка, т. е.:

200× 40/100 = 80 г;

в) на реакцию взаимодействия с солью свинца:

Pb(CH₃COO)₂ + Zn = Zn(CH₃COO)₂ + Pb, (4.6)

при условии, что степень протекания реакции 99% израсходуется цинка:

325 – 65

20× 0, 99 – X X = 3, 96 г.

По реакции (4.6) образуется Pb:

325 – 207

20× 0, 99 – X X = 12, 6 г;

г) всего расходуется Zn с переходом в раствор в форме [Zn(CN)₄]^2-:

4 + 4, 9 + 80 + 3, 96 = 92, 86 г.

6. Определим количество цинка, выделяющегося из раствора в виде “белого осадка” Zn(OH)₂. По условию задачи из раствора осаждается 30% Zn в виде Zn(OH)₂:

92, 86× 0, 3 = 27, 9 г.

Образуется Zn(OH)₂:

65 – 99

27, 9 – X X = 42, 5 г.

7. Определим массу и состав цианшламов. Всего в осадок перейдет: Au – 2, 985 г; Ag – 1, 488 г; Cu – 5, 940 г; Pb – 12, 6 г.

Zn_МЕТ = 200 – 92, 86 – 27, 9 = 79, 24 г;

Zn(OH)₂ - 42, 5 г;

ZnO = 210, 5 – 200 = 10, 5 г.

Итого масса этих составляющих цианшлама равна 155, 253 г.

Принимаем, что в цинковый осадок переходят часть примесей SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaCO₃, MgCO₃, MeS и др. за счет загрязнения растворов рудной мутью и содержания в них растворимых солей. Считаем, что в осадке содержится 5% таких примесей, тогда найденная масса Au, Ag, Pb, Zn соответствует 95% общей массы осадка. Масса цинкового осадка составит:

155, 253/0, 95 = 163, 424 г.

Содержание отдельных элементов (состав осадка) найдем из отношения массы элемента, перешедшего в цианшлам к общей массе осадка.

Содержание в осадке:

Au = 2, 985/163, 424× 100 = 1, 8%;

Ag = 1, 488/163, 424× 100 = 0, 91%;

Cu = 5, 940/163, 424× 100 = 3, 6%;

Pb = 12, 6/163, 424× 100 = 7, 71%.

При нахождении содержания цинка в осадке необходимо учесть массу неизрасходованного металлического цинка, массу цинка в ZnO и массу цинка в Zn(OH)₂.

Масса неизрасходованного Zn: 200 – 92, 86 = 107, 14 г.

Масса Zn в ZnO равна:

65 – 81

X – 10, 5 X = 8, 42 г;

Масса Zn в Zn(OH)₂ составляет 27, 9 г. Всего перешло в осадок цинка:

107, 14 + 8, 42 + 27, 9 = 143, 46 г.

Содержание цинка в осадке составит:

143, 46/163, 424× 100 = 87, 759%.

8. определим состав обеззолоченных растворов, зная из вышеприведенных расчетов массу осадившихся металлов. Остаточные концентрации металлов в растворе составят:

Au: 3 – 2, 985 = 0, 015 г/м³;

Ag: 1, 5 – 1, 488 = 0, 012 г/м³;

Cu: 6 – 5, 94 = 0, 06 г/м³;

Pb: 12, 7 – 12, 6 = 0, 1 г/м³;

Zn: 92, 9 – 27, 9 = 64, 3 г/м³.

9. Составим материальный баланс процесса на 1000 м³ раствора:

В табл. 4.1 представлен материальный баланс процесса цементаци.

Таблица 4.1

Материальный баланс процесса цементации на 1000 м³ раствора