CC BY
146
УДК 669.213.6:622.342.1
БИОХИМИЧЕСКОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ
Ю. Е. Емельянов, Л.Е. Шкетова, А.Н. Михайлова, Н.В. Копылова, А.В. Богородский
Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов ОАО «Иргиредмет»,
Российская Федерация, 664025, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 38, mihaylova@irgiredmet.ru.
Бактериально-химическое окисление относится к одной из современных и эффективных технологий в области переработки упорных золотосодержащих сульфидных руд. Данная технология характеризуется простотой технологического оформления и экологической безопасностью. Бактериально-химическое окисление упорных золотосодержащих сульфидных руд осуществляют двумя способами: чановым и кучным. В институте «Иргиредмет» первые работы в области биотехнологии золота были начаты в начале 70-х годов прошлого столетия. В период с 2000-2010 гг. в ОАО «Иргиредмет» проведены лабораторные и полупромышленные исследования технологии чанового биохимического окисления для месторождений различных типов руд. Извлечение золота из продуктов бактериального окисления составляло 80+95%. С 2009 года в ОАО «Иргиред-
мет» проводятся испытания на полупромышленной установке кучного бактериального окисления нескольких руд российских месторождений. Извлечение золота из продуктов КБО руд месторождений достигает 76+80%.Технология биохимического окисления может применяться на различных типах руд и конкурировать с высокотехнологичными процессами. Лабораторные опыты и полупромышленные испытания показывают принципиальную возможность реализации бактериально-химической технологии. Достигнутое извлечение золота из биоокисленной руды соответствует показателям классических технологических схем. Ил.3. Библиогр. 11 назв.
Ключевые слова: биотехнология, сульфиды, микроорганизмы, бактериальное окисление, чановое выщелачивание, кучное выщелачивание
BIOCHEMICAL LEACHING OF PERSISTENT GOLD PRODUCTS
Yu.E. Emelyanov, L.E. Shketova, A.N. Mikhaylova, N.V. Kopylova, A.V. Bogorodskiy
Research Institute of Precious and Rare Metals and Diamonds, 38, Gagarin Blvd., Irkutsk, 664025, Russia, mihaylova@irgiredmet.ru.
Biochemical oxidation is one of the modern and efficient technologies for processing of persistent gold sulfide ores. This technology is characterized by simplicity of technology design and environmental safety. Biochemical oxidation of persistent gold sulfide ores is carried out in two ways: tank and heap. The institute "Irgiredmet" began first work in the field of gold biotechnology in the early 70-ies. A laboratory and pilot studies of the tank biochemical oxidation for various types of ore deposits were conducted in JSC "Irgiredmet" in 2000-2010. Gold recovery from biochemical oxidation products ranged between 80+95%.Since 2009, JSC "Irgiredmet" tests a semi-industrial installation of heap bacterial oxidation of several Russian ore deposits. Gold extraction achieves 76+80%. Biochemical oxidation can be applied to various types of ores and compete with high-tech processes. Laboratory experiments and pilot tests show the basic possibility of biochemical technology. Eextraction of gold from biooxidized ore corresponds to parameters of classical technological schemes. 3 figures. 11 sources.
Keywords: Biotechnology, sulfide, microorganisms, bacterial oxidation, tank leaching, heap leaching
В связи с истощением сырьевой базы в переработку все чаще вовлекаются упорные (труд-нообогатимые) руды. Одну из главных проблем для золотодобывающей промышленности представляют руды и концентраты, содержащие тон-ковкрапленное золото и серебро в сульфидах (в основном, пиритные и мышьяково-пиритные руды). В настоящее время в практике золотодобывающей промышленности России и зарубежных стран для извлечения золота из упорного сырья все чаще используется биогидрометаллургиче-ский способ [1].
Данная технология характеризуется достаточно высокой степенью извлечения золота, простотой технологического обслуживания и экологической безопасностью.
Целью бактериального окисления упорных золотосодержащих сульфидных руд является вскрытие золота, заключенного в минералах носителях, главным образом в пирите и арсенопи-рите, путем их окисления. В окислительном процессе участвуют как микроорганизмы, в частности, автотрофные бактерии типа AcidithiobacШus thiooxidans, AcidithiobacШus ferrooxidans, так и сернокислое окисное железо, которое непрерывно регенерируется с помощью тионовых бактерий за счет окисления сульфата железа.
Роль бактерий сводится к тому, что они выступают в качестве катализаторов биоокисли-
тельного процесса, т. е. выполняют функции переносчиков электронов от донора к акцептору. Освобождающееся при этом золото становится доступным для последующего выщелачивания [2-4].
Бактериально-химическое окисление упорных золотосодержащих сульфидных руд осуществляют двумя способами: чановым и кучным.
Основным разработчиком технологии чанового бактериального окисления является компания «Дженкор» (вепсог, ЮАР). В настоящее время эта технология используется на 17 предприятиях в разных золотодобывающих странах (ЮАР, Австралия, Китай, Россия, Узбекистан, Бразилия и др.) [5].
Процесс кучного биовыщелачивания золотосодержащих руд находится пока в стадии разработки и по существу не вышел за рамки пилотных и опытно-промышленных испытаний. Пионером в данной области является компания «Ньюмонт Голд» (США), впервые доказавшая возможность и экономическую целесообразность применения данной технологии. Компанией «Ньюмонт» разработаны концепции биоокисления золотых руд в кучах (ВЮХЮАТЮЫ - НЕАР) и создано опытно-промышленное предприятие для демонстрации возможностей данной технологии. В дальнейшем в решение данной проблемы включились и другие североамериканские
компании: Оксидор Корпорейшен (OXЮOR CORPOPATЮN) и ГеоБиотикс (GEOBЮTICS) [6-9].
В последние годы исследования по биохимическому вскрытию упорных золото- и серебро-содержащих руд (концентратов) интенсивно проводятся в институтах «Иргиредмет», «ЦНИГРИ», «НИГТЦ ДВО РАН» и других научно-исследовательских центрах России и стран СНГ [10].
В институте «Иргиредмет» первые работы в области биотехнологии золота были начаты в начале 70-х годов прошлого столетия. В тот период исследования были направлены в основном на изучение процессов биовыщелачивания и биоосаждения золота из растворов. Одним из важнейших этапов работ «Иргиредмета» в области биометаллургии благородных металлов явился цикл теоретических и прикладных исследований (1988-1993) по проекту «Биотехнология золота и серебра» государственной научно-технической программы «Новейшие методы биоинженерии». В институте были исследованы процессы бактериального вскрытия золота руд и концентратов месторождений «Бакырчик», «Бестюбе», «Жолымбет», «Аксу», «Олимпиада», «Делита», «Тасеевское» и др. Извлечение золота из продуктов бактериального окисления составляло 85-95% [11].
В период с 2000-2010 гг. в ОАО «Иргиредмет» проведены лабораторные и полупромышленные исследования технологии чанового биохимического окисления для месторождений различных типов руд: пиритных «Пионер», пирит-арсенопиритных с содержанием сорбционноак-тивного органического углеродистого вещества («Кючус», «Албазино», «Кокпатас», «Ведуга», «Боголюбовское», «Маломыр») и пирит-халькопиритных («Березняки»). На рис. 1 представлена укрупненно-лабораторная и полупромышленная установка чанового бактериального окисления в непрерывном режиме.
Основную сложность представляют пирит-арсенопиритные руды, содержащие сорбцион-ноактивные углеродистые вещества. Переработка таких руд требует тщательного подхода к вы-
Укрупненно-лабораторная установка Рис. 1. Установки для
бору метода вскрытия. При использовании метода автоклавного окисления происходит активация сорбционноактивного органического углерода, который при вскрытии сорбирует благородные металлы (preg-robbing) и снижает извлечение золота при цианировании.
Пирит-арсенопиритные углеродистые руды и концентраты хорошо подвергаются биохимическому окислению. Исследования по бактериальному окислению пирит-арсенопиритных руд и концентратов показали, что при продолжительности вскрытия 5 сут степень окисления сульфидов составляет 90-95%, а извлечение золота при последующем цианировании продуктов вскрытия - 85-90%. В процессе окисления наблюдается снижение сорбционной активности за счет пассивации органического углерода, что является неотъемлемым преимуществом по сравнению с автоклавным процессом.
Переработка золотосодержащих пирит-халькопиритных продуктов методом бактериального окисления позволяет попутно извлекать в товарную продукцию цветные металлы. В процессе бактериального выщелачивания медь и цинк переходят в продуктивные растворы. При переработке таких продуктов извлечение меди и цинка в продуктивные растворы бактериального выщелачивания может достигать 70%. Золото из продукта окисления извлекается цианированием на уровне 90-95%.
С 2000 г. в ОАО «Иргиредмет» проводятся исследования по кучному бактериальному окислению (КБО) упорных пирит-арсенопиритных
руд.
Применение кучного бактериального выщелачивания для вскрытия упорных золотосодержащих руд позволяет избежать существенных затрат за счет исключения операции разделения твердой и жидкой фаз (сгущение, фильтрация), отпадает необходимость в больших емкостях, в строительстве цеха бактериального выщелачивания. Это позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты и повысить рентабельность процесса.
Полупромышленная установка
чивания в непрерывном режиме
Выбор рационального способа и режимов кучного бактериального выщелачивания осуществляется в зависимости от характера исходного сырья.
Большинство упорных сульфидных руд благоприятны для кучного бактериального выщелачивания. Содержание сульфидной серы в таких рудах обеспечивает получение кислоты в количестве, достаточном для полного разложения карбонатов и создания в рудном штабеле кислой среды, благоприятной для жизнедеятельности тионовых бактерий. Кроме того, упорное золото, которое ассоциировано с сульфидами, окисляется бактериями в первую очередь.
Однако процесс кучного бактериального окисления является довольно продолжительным. Если время биоокисления в чановом варианте составляет несколько часов, то при КБО процесс протекает несколько месяцев. Зависи-
мость извлечения золота при цианировании от продолжительности КБО руды месторождения «Маломыр» при разной крупности дробления представлена на рис. 2.
С 2009 г. в ОАО «Иргиредмет» проводятся испытания нескольких руд российских месторождений на полупромышленной установке кучного бактериального окисления (рис. 3).
Проведенные исследования показали принципиальную возможность использования технологии КБО при подготовке упорных руд к цианированию с обеспечением извлечения золота на уровне классической фабричной схемы, включающей флотационное обогащение, чановое бактериальное выщелачивание и цианирование продуктов биоокисления. Извлечение золота из продуктов КБО руд месторождений может достигать 76-80%.
о ю
0
01 о. > 2 Л о
80 70 60 50 40 30 20 10
6 8 10 Продолжительность, месяц
12
14
16
- крупность -2мм
крупность -5мм
крупность -10мм
Рис. 2. Зависимость извлечения золота от продолжительности кучного бактериального окисления и
класса крупности
Рис. 3. Внешний вид полупромышленной установки кучного бактериального окисления
0
0
2
4
Технология биохимического окисления может применяться на различных типах руд и конкурировать с высокотехнологичными процессами (окислительно-хлорирующий обжиг, хлоридовоз-гонка, автоклавное окисление и др). Лабораторные опыты и полупромышленные испытания показывают принципиальную возможность реали-
зации бактериально-химической технологии. Достигнутое извлечение золота из биоокисленной руды соответствует показателям классических технологических схем. Однако конкретная реализация процесса зависит от химического и минералогического состава пород.
1. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд: в 2 томах. Иркутск: Ирги-редмет, 1999. 786 с.
2. Дементьев В.Е., Дружина Г.Я., Гудков С.С. Кучное выщелачивание золота и серебра. Иркутск: Иргиредмет, 2004. 350 с.
3. Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М.: Недра, 1982.
4. Каравайко Г.И., Кузнецов С.И., Голомзин АИ. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд. М.: Недра, 1972. 248 с.
5. Jan van Niekerk, Pieter C van Aswegen. The BI-OX Process: Current Status of Operating Plants and Future Developments. Gold Fields Limited [Электронный ресурс]. Режим доступа: jan@goldfields.co.za
6. Newmont proves its gold bugs // Mining Mag.1994.170. № 4. P.189.
7. Whitlock J.L., James AE. Selection of a Biooxida-tion Process for the Pre-treatment of Refractory Gold
СКИЙ СПИСОК
Ores // Randol Gold and Silver Forum'99. Denver, Colorado, USA (May11-14). P. 127-136.
8. Brierley J.A and Luinstra L. Biooxidation Heap Concept for Pretreatment of Refractory Gold Ore // Biohy-drometallugical Technologies. The Minerals, Metals and Materials society. USA 1993. P. 437-448.
9. Shutly - McCann M.L. Operations of Newmont's Biooxidation Demonstration Facility // Global exploration of Heap Leachable Gold Deposit .The Minerals, Metals and Materials society. USA 1997. P. 75-77.
10. Лодейщиков В.В. Состояние исследований и практических разработок в области биогидрометал-лургической переработки упорных золотосодержащих руд и концентратов. Обзор / Иргиредмет, Иркутск, 1993. 200 с.
11. Лодейщиков В.В., Панченко АФ. Биогидроме-таллургическая переработка упорных золотосодержащих руд (Работы института «Иргиредмет») // Цветные металлы.1993. № 4. С. 4-7.
Поступило в редакцию 2 мая 2012 г
