CC BY
131
УДК 622.7-027.32
АКТИВАЦИОННОЕ КУЧНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ДИСПЕРСНОГО ЗОЛОТА ИЗ МАЛОСУЛЬФИДНЫХ РУД
А.Г.СЕКИСОВ, д-р техн. наук, директор, [email protected] Ю.И.РУБЦОВ, д-р техн. наук, заведующий лабораторией, rubtsov.jri@yandex. ru А.Ю.ЛАВРОВ, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, [email protected] Читинский филиал института горного дела СО РАН, Россия
Предложена физико-химическая модель процессов кучного выщелачивания (КВ), позволяющая обосновать новые технологические подходы к извлечению дисперсных форм золота из руд, песков россыпей и техногенного минерального сырья. Ключевым процессом модели является диффузия в кристаллическую решетку минералов высокоэнергетичных ионов водорода и гидроксил-радикалов, образующихся в результате фотохимической и электрохимической обработки водных растворов исходных реагентов. Активные компоненты водно-газовых эмульсий, полученных при обработке исходных растворов реагентов, обеспечивают структурно-вещественную трансформацию кристаллических решеток минералов, концентрирующих кластеры дисперсного золота, создавая условия для его взаимодействия с комплексообразователями рабочих растворов. Рассмотрены технологические процессы активационного кучного выщелачивания дисперсного золота из руд месторождения «Погромное» и результаты экспериментов в перколяторах с их загрузкой массой от 3 до 100 кг, подтвердившие эффективность использования подготовленных в фотоэлектрохимическом реакторе водно-газовых эмульсий с активными ион-радикальными окислителями.
Ключевые слова: активационное кучное выщелачивание, малосульфидные руды, дисперсное золото, фотоэлектрохимическая подготовка растворов, водно-газовые эмульсии.
Введение. В рудах месторождений большинства формационных типов золото находится преимущественно в рассеянном состоянии, причем не только атомарного уровня (в виде структур внедрения в междоузлиях кристаллических решеток ряда минералов и изоморфных примесей), но и, как показывают исследования многих авторов, в форме полиэлементных или моноэлементных кластеров [1, 3]. Учитывая высокую степень геохимической связи кремния и золота, установление факта кластерообразования кремния со щелочными металлами, являющимися в определенной степени аналогами золота, можно предположить существование в рудах золото-кварцевой и золото-сульфидно-кварцевой формаций, полиэлементных кластеров золота и кремния (AunSim).
Известно, что полиэлементные кластеры могут иметь структуру типа металл-лиганды (например, Mo3S7Cl4), металл-неметалл (например, Ti8C12) или металл 1-металл 2 (например, Au18-Ag20). Поскольку кремний является аналогом углерода и также проявляет способность к образованию химических связей комбинированного типа, то наиболее вероятной формой золото-кремниевых кластеров могут быть группы атомов с общей формулой (AunSim). По гипотезе профессора МГРИ-РГГРУ П.А.Игнатова, в рудах некоторых месторождений золото может присутствовать и в остаточных поровых растворах, а не только в наноразмерных структурных компонентах твердых тел.
В этом случае золото (и серебро) может содержаться в растворах не только в форме комплексных ионов, но и моноэлементных металлических кластеров - коллоидных частиц, например, соответственно Au55, Ag8. Такой тип кластеров может также являться субструктурой природных сплавов и амальгам в твердых минералах. Природное минеральное вещество, по крайней мере в пределах земной коры, взаимосвязано с водной средой, причем непосредственно с адсорбционной составляющей пленочной субфазы на поверхности внут-рикристаллических нанотрещин (с расстоянием между их «стенками» 0,001-0,01 мкм) и
пор [2]. Адсорбционная вода мономолекулярного слоя имеет относительно высокую энергию связи с атомами поверхностного слоя кристаллической решетки минерала (40-120 кДж/моль) и поэтому при получении «извне» дополнительной энергии может активно участвовать во внутрикристаллических процессах. При этом ее воздействие на атомы (ионы) глубинных слоев кристаллической решетки может быть как опосредованным (путем последовательной передачи импульсов от атомов поверхностного слоя атомам внутренних слоев), так и непосредственным: активные молекулы воды и продукты их диссоциации (протоны, гидроксил-ионы, гидроксил-радикалы и т.д.) диффундируют внутрь решетки через междоузлия до столкновения с узлами внутренних слоев.
Внутрикристаллические вторичные процессы, обусловленные взаимодействием ионизированных молекул воды, протонов, гидроксил-ионов и гидроксил-радикалов с атомами кристаллической решетки, могут иметь как деструктивный (образование вакансий и структур внедрения), так и кластерообразующий характер.
Для извлечения из кристаллической решетки условно неокисляемых кислородом минералов требуется использование растворов, содержащих компоненты, обеспечивающие гидратационную трансформацию при взаимодействии с кремнием и кислородом кристаллической решетки. При этом в отдельных ее участках образуются поликремниевые кислоты иЗЮ2-шН20. Соответственно, будучи представлены аморфными образованиями, такие участки становятся более проницаемыми для компонентов выщелачивающих растворов, что обеспечивает в свою очередь возможность протекания с их участием реакций комплек-сообразования с атомами дисперсного золота.
Методика работ. Образование поликремниевых кислот возможно в водной среде, содержащей гидроксид натрия и углекислый газ, причем этот процесс интенсифицируется присутствием активных форм кислорода:
SiO2 + ПН2ОО + 2ШОН + Н2ОСО2 = Н20^ЮЗ-Ш2С0З-20НпН20.
о4
Й О [2 о й л и й н о н о
80
60
40
20
и
^ 0
■з-
о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о
о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о
о 00 о 00 о Ы ю 00 о 00
т о о о о
Дата
« ■
1
2
Рис.2. Извлечение золота в раствор при перколяционном выщелачивании 1 - экспериментальная схема; 2 - контрольная схема
проведения эксперимента в перколяторы, изготовленные на предприятии, были загружены четыре навески по 100 кг, выделенные из усредненной крупнообъемной пробы руды текущей добычи. Все навески перед загрузкой были агломерированы с использованием циа-нидных растворов, причем 1-й и 4-й перколяторы использовались как контрольные. При этом во второй контрольной схеме (4-й перколятор) применяли дополнительный окислитель - перекись водорода.
Руда, загружаемая в экспериментальные колонны, делилась на две части, одна из которых обрабатывалась цианидным раствором концентрацией 1 г/л (как и контрольные навески), вторая - активной водно-газовой эмульсией, подготовленной в фотоэлектрохимическом реакторе, переданном во временное пользование предприятию. После этого окомкованные части руды перемешивались в агломераторе и усредненная масса засыпалась в колонны № 2, 3.
После выстаивания навесок в перколяторы (для формирования окатышей и реализации диффузионного режима выщелачивания и окисления) подавались цианидные растворы равной концентрации, причем в экспериментальные - приготовленные на базе активной водно-газовой эмульсии из фотоэлектрохимического реактора.
Выпускаемые из экспериментальных перколяторов продуктивные растворы пропускались через емкости с активированным углем и после сорбции из них золота полученные маточные растворы направлялись на реактивацию. Маточные растворы перколяторов № 2 и 3 насыщались кислородом с помощью компрессора и поступали в реактор на электрохимическую обработку (для формирования в растворе активных гидратированных комплексов) без облучения УФ-лампой. При этом во 2-й перколятор помимо реактивированного оборотного раствора капельно добавлялся свежий активный раствор (активная водно-газовая эмульсия), прошедший фотоэлектрохимическую обработку (соотношение подачи этих растворов 10:1). Растворы доукреплялись цианидом натрия и кондиционировались щелочью до рН = 10,5.
Результаты экспериментов по выщелачиванию дисперсного золота показали (по данным анализов, выполненных лабораторией ООО «Рудник Апрелково»), что за 40 сут выщелачивания активными растворами извлечено из упорных руд 69 и 67 % (соответственно экспериментальные перколяторы № 2 и 3) металла, в то время как по контрольным схемам - 50 и 62 % (соответственно контрольные перколяторы № 1 и 4). Динамика извлечения золота в раствор по всем схемам приведена на рис.3.
X1 о4
SÍ О [2
70 60
50
й
и 40
й
§ 30
0
м
1 20 £
g 10
s
0
К
<N
<N
<N
<N
<N
<N
<N
<N
<N
<N
<N
<N <N
<N
<N
<N
vo
<N
<N
Перколятор № 1
<n
Дата
Перколятор № 2 -♦- Перколятор № 3
<n 00
<N 00
<N 00
<N 00
Перколятор № 4
<N 00
Рис.3. Извлечение золота в раствор при перколяционном выщелачивании с оборотными реактивируемыми
растворами
Данные анализов по емкости сорбента (угля) и твердых хвостов также подтвердили преимущества экспериментальных схем (см. таблицу).
Результаты второго этапа технологических исследований
Технологическая схема Извлечение золота, %
из твердой фазы в жидкую фазу (раствор) на сорбент (активированный уголь)
Контрольная (принятая на предприятии) 52 49,56 36,2
Фотоэлектрохимическая (с раздельной подачей 80 69,99 85,7
реактивированных растворов)
Фотоэлектрохимическая (с общей подачей 77 67,70 56.6
реактивированных растворов)
Перекисно-цианидная 73 61,93 44,5
Выводы. По всем трем технологическим параметрам наилучшие показатели достигнуты по 2-й схеме (см. таблицу), поэтому она может быть рекомендована для проведения опытно-промышленных испытаний. В настоящее время на руднике «Апрелково» принято решение о подготовке к опытно-промышленным испытаниям технологии активационного кучного выщелачивания дисперсного золота и нами совместно со специалистами ЗАО «Нордголд» ведется соответствующая работа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бойцов В.Е. Месторождения благородных, радиоактивных и редких металлов / В.Е.Бойцов, Г.Н.Пилипенко, Н.А.Солодов. М.: НИА-Природа, 1999. 220 с.
2. Королев В.А. Связанная вода в горных породах: новые факты и проблемы // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 9. С.79-85.
3. Лавров А.Ю. Использование фотоэлектрохимических и электросорбционных процессов при геолого-технологическом тестировании упорных руд / А.Ю.Лавров, Д.В.Манзырев // Вестник Читинского государственного университета. 2013. № 3. С.24-29.
REFERENCES
1. Bojcov V.E., Pilipenko G.N., Solodov N.A. Mestorozhdenija blagorodnyh, radioaktivnyh i redkih metallov (Deposits of precious, radioactive and rare metals). Moscow: NIA-Priroda, 1999, p.220.
2. Korolev V.A. Svjazannaja voda v gornyh porodah: novye fakty i problemy (Bound water in rocks: new facts and challenges). Sorosovskij obrazovatel'nyj zhurnal. 1996. N 9, p.79-85.
3. LavrovA.Ju., ManzyrevD.V. Ispol'zovanie fotojelektrohimicheskih i jelektrosorbcionnyh processov pri geologo-tehnologicheskom testirovanii upornyh rud (Using of photoelectrochemical and electrosorption processes in the geological and technological testing of refractory ores). Vestnik Chitinskogo gosudarstvennogo universiteta. 2013. N 3, p.24-29.
ACTIVATION OF HEAP LEACHING OF LOW-SULFIDE ORES THE INVISIBLE GOLD
A.G.SEKISOV, Dr. of Engineering Sciences, Director, [email protected] Y.I.RUBZOV, Dr. of Engineering Sciences, Head of Laboratory, [email protected] A.Y.LAVROV, PhD in Engineering Sciences, Senior Researcher, [email protected] Chita branch of Mining Institute SB RAS, Russia
This article deals with a physical-chemical model of heap leaching processes justifying new technological approaches to recovering dispersed forms of gold from ores, placer sands and deuterogene mineral raw materials. The key process of this model includes lattice diffusion of high-energy hydrion minerals and hydroxyl-radicals formed as a result of photochemical and electrochemical processing of initial reagent aqueous solutions. Active components of gas-water emulsions obtained while processing initial reagent solutions provide a structural and material transformation of a mineral lattice which concentrates clusters of dispersed gold creating conditions for its interacting with complexing compounds of process solutions. The article also considers the technological processes of activation heap leaching of dispersed gold from the Pogromnoe ore field and the results of the experiments conducted in percolators with their charge ranged from 3 to 100 kg. The results have proved the efficiency of using gas-water suspensions prepared in the photoelectrochemical reactor with active ion-radical oxidizing agents.
Key words: activation heap leaching, low-sulphide ore, dispersed gold, photoelectrochemical preparation of solutions, water-gas emulsion.
