Комбинированная схема окисления золотосодержащих сульфидных руд и концентратов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Резник Шумилова Лавров

Юрий Николаевич Лидия Владимировна Александр Юрьевич

Reznik Yury Shumilova Lidia Lavrov Alexander

КОМБИНИРОВАННАЯ СХЕМА ОКИСЛЕНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ СУЛЬФ ИДНЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ

COMPOSITE CIRCUIT OF AURIFEROUS SULPHIDE ORES AND CONCENTRATES OXIDATION

Показано, что предварительное фотоэлек-трохимическое окисление позволяет повысить полноту вскрытия минеральной матрицы при последующем бактериальном ее окислении и повысить показатели извлечения дисперсного золота из сульфидных руд. Выполнены лабораторные исследования комбинированной схемы окисления и полупромышленные испытания электро-активационного сорбционного выщелачивания дисперсного золота из сульфидных руд месторождения Кокпатас. Увеличение извлечения золота после комбинированной технологии окисления сульфидов и арсенопирита составило 23 %

It is shown that preparatory photoelectrochemical oxidation allows to improve completeness of mineral matrix opening with its further bacterial oxidation. Also it helps to increase the efficiency of dispersed gold extraction from sulphide ores. Oxidation composite circuit laboratory tests have been done as well as halfindustrial tests on electroactivation sorption dispersed gold leaching out of Kokpatas deposit sulphide ores. Gold extraction increase with application of composite technology of sulphides and arsenopyrites oxidation makes up 23 %

Ключевые слова: дисперсное золото, физико-хими- Key-words: dispersed gold, physical and chemical and bac-ческое и бактериальное окисление, полиреагентные terial oxidation, polireagent circuitry, electrochemical and схемы, электрохимические и фотохимические процессы photochemical processes

Наиболее сложно извлечь дисперсное золото из сульфидных и сульфидно -сульфосолевых минералов, особенно при тон-

ковкрапленной структуре руд и наличии в ру дах глинистого «цемента», теллуридов и орга нического субстрата.

Но и в этом случае, используя для окисления сульфидной матрицы активный кислород и (или) хлорсодержащие окислители, можно обеспечить достаточно высокие (свыше 90 %) показатели извлечения золота при последующем цианировании.

С целью интенсификации процесса окисления упорных руд, сульфидно-сульфо-соле-вых концентратов и повышения последующего извлечения золота было предложено осуществлять комбинированное окисление - предварительную фотоэлектрохимическую обработку раствора реагентов и последующее бактериальное окисление минеральной матрицы, а для повышения извлечения золота из окисленного концентрата - двухстадийное сорбционное цианирование с использованием электроактивации пульп и контрольной электросорбции.

Сущность идеи опережающей (до бактериальной) фотоэлектрохимической обработки раствора реагентов или пульп заключается в повышении их активности путем электросинтеза или фотоэлектросинтеза окисляющих реагентов (метастабильной перекиси водорода, гидроксил-радикала). В сочетании с серной кислотой эти реагенты производят первичное окисление железа с образованием наноскоплений элементной серы, необходимой для последующего интенсивного развития тионовых бактерий. Кроме того, активные формы кислорода интенсифицируют развитие колоний железо- и сероокисляющих бактерий на суль-фидно-сульфосолевом субстрате. На второй стадии ведут собственно бактериальное окисление минеральной матрицы в среде Н2304. После комбинированного окисления концентрата его направляют на двухстадийное сорбционное выщелачивание.

Двухстадийное сорбционное выщелачивание включает:

1) предварительное насыщение пульпы кислородом воздуха;

2) сокращенное (до 1 часа и менее) предварительное цианирование;

3) сорбционное цианирование специально

подготовленным ионитом. В этом случае циановый комплекс пленочной фазы ионита обеспечивает ускоренное растворение микронного золота. Причем ионит перемещается по ходу движения пульпы;

4) вывод ионита, насыщенного быстрорастворимыми формами золота;

5) основную сорбцию с противоточным перемещением сорбента и контрольной электросорбцией (сорбентом второй стадии может быть активированный уголь).

Сорбент первой стадии за счет высоких концентрационных градиентов относительно твердой и жидкой фаз обеспечивает сравнительно высокую скорость диффузии О1\1-ионов в поровые воды минеральных частиц и образуемых комплексных анионов Au- из них в пленочные воды ионита, а затем в его гелевую фазу.

За счет предварительной сорбции существенно снижается эффект переосаждения растворенного золота на глинистые и слюдистые минералы и углистое вещество, а растворенные примеси оказывают меньшее негативное воздействие на основной сорбент.

Для обеспечения эффективного протекания процесса двухстадийного сорбционного выщелачивания из концентратов сульфидных руд матрица минералов-носителей дисперсного золота должна быть окислена не менее чем на 60...65 % за 70...100 часов, что далеко не во всех случаях возможно, используя только бактериальное окисление.

В связи с чем нами было предложено осуществлять первичное окисление пирит-арсенопиритовых флотоконцентратов первоначально сернокислотным раствором (3 %), обработанным в электролизере и пробарботи-рованным в течение определенного времени (порядка 1 часа) воздухом, подаваемым через кварцевую колбу, размещенную в зоне облучения ультрафиолетовой лампой ДРТ-230. Объем реактора 30 л. При этом в растворе образовывалась перекись водорода (в стабильной и метастабильной форме) и ОН-радикалы. Для снижения концентрации растворенного мышьяка при сохранении остаточного активно-

го кислорода, интенсифицирующего последующее бактериальное окисление, активированная пульпа доводилась водой до Ж:Т = 1:5.

На рис. 1 представлена схема лабораторных экспериментальных исследований комбинированных методов окисления.

Г

О

і_

О

о

си

т

X

о

си

о

о

I-

о

-а

с

го

I-

о

си

о

о

|_

0

1

_о

си

Цикл подготовки выщелачивающего раствора

{

Н2О УФ облучение Барботаж озоном Н2Б04

ч г ч г Ч г ч г

Электрический ток и=20 В

Электродиализ в электрохимическом реакторе

р

а

в

д

е

р

о

о

_0

л

о

р

ое 5 5

ио

р

е

тк

а

Ю

С

а

т

э

Полиреагентный раствор

Пирит-арсенопиритовый концентрат (рли<50 г/т) без включений углистого вещества

V

Н2БО4

Первичное

физико-

химическое

окисление

-Кювета

в биореактор

ТИ.Гвг

Био (бактериальное)окисление

Солевые добавки

(К, N03, Р04)

Н2О —► Отмывка и нейтрализация 4— NaОН (СаО)

г

Насыщение О2

ч г

NaОН > Предварительное цианирование 4— NaCN

Двухстадийное сорбционное выщелачивание

Хвосты переработки - на кюветно-кучное выщелачивание

Смола - на элюирование

Рис. 1. Схема лабораторных экспериментальных исследований комбинированных методов окисления

В твердой фазе пульпы существенно повышалось содержание элементной серы (более чем в 3 раза) и сульфатов (почти на порядок).

После предварительного окисления фо-тоэлектрохимическим способом пульпу подвергали второй, основной стадии окисления -биоокислению в лабораторном реакторе. Основу биомассы составили штаммы бактерий ТюЬасШиз Реггоох1Ьапз и ТюЬасШиз Тюох1Ьапз. Наличие элементной серы и остаточного активного кислорода после предварительного окисления повысило интенсивность биоокисления. Технологическая схема экспериментальных исследований извлечения золота из пирит-арсенопиритового золотосодержащего концентрата с применением комбинированных методов окисления представлена на рис. 2.

Оценка эффективности схемы двухстадийного комбинированного окисления проводилась путем её сравнения с контрольной схемой (только биоокисление) по конечному параметру - извлечению золота после сорбционного цианирования из окисленного концентрата.

В экспериментальном варианте концентрация золота в хвостах составила 1,7 г/т, в контрольном (только биоокисление) - 5 г/т, прирост извлечения - 23 %.

Для извлечения золота из богатых руд и концентратов, содержащих углистое вещество с дисперсным золотом, предложена несколько иная технологическая схема на основе идеологии комбинированного окисления: первая стадия переработки - активационное окисление матриц и первичное сорбционное выщелачивание золота с использованием полиреагент-

ных схем: активных хлор и кислородосодержащих ион-радикальных комплексов, полученных в результате электрохимических и фотохимических процессов. Вторая стадия - доизв-лечение золота цианированием из полученных хвостов после предварительного биоокисления в сернокислотной среде (с предварительной отмывкой и нейтрализацией остаточного хлора). На рис. 2 показана схема лабораторных экспериментальных исследований комбинированных методов окисления сульфидно-сульфосолевой золотосодержащей руды или концентрата (с углистыми включениями).

После фотоэлектроактивационной обработки руды в хлоридной среде, сорбции растворенного золота и отмывки от хлора проводится второй этап - окисление полученных хвостов в кюветах или штабелях тионовыми бактериями с предварительным введением соответствующих солевых добавок. Бактерии целесообразно вводить после подачи НЭ04 на шламовом носителе, который формируется в процессе дробления. Развитие бактерий на шламовом носителе происходит относительно быстро и в то же время позволяет сконцентрировать бактерии до ввода в основную выщелачиваемую массу, что приводит к быстрому развитию очагов роста бактерий в минеральной массе.

Результаты исследований позволили выделить две формы золота:

а) легкоцианируемую (образующую циановый комплекс при стандартных условиях);

б) упорную, требующую дополнительного активационного воздействия на минеральную матрицу и элементы, непосредственно связанные с дисперсным золотом.

II этап бактериального (контрольного) окисления I этап фотоэлектрохимического (предварительного) окисления

Н2О УФ облучение Барботаж озоном NaCl

1 г 1 г 1 г 1 г

Цикл подготовки выщелачивающего раствора

Электрический ток и=20 В

Электродиализ в электрохимическом реакторе НСІ СІ2 НСІО NaCl0

I -------------------------

Полиреагентный раствор

Сульфидно-сульфосолевая руда или концентрат с включениями углистого вещества

Продуктивный раствор

Первичное активационное выщелачивание золота

Кювета

Сорбция

-> Уголь - на элюирование

Хвосты кюветного выщелачивания

Н2О ►

Н2БО4 N4

тмег

Отмывка от СІ

Био (бактериальное) окисление

Солевые добавки

(К, N03, РО4)

Декантация

Сгущённый продукт

Слив

Н2О —► Отмывка от Н2БО4

1 г

ШОН > Нейтрализация, кондиционирование

NaОН ^0)

NaCN

V

Двухстадийная сорбция

I I

Хвосты переработки - на

кюветно-кучное Смола - на элюирование

выщелачивание

Рис. 2. Схема лабораторных экспериментальных исследований комбинированных методов окисления сульфидно-сульфосолевой золотосодержащей руды или концентрата

(с углистыми включениями)

Таким образом, проведённые лабораторные исследования комбинированной (физикохимической и био-) схемы окисления и элек-троактивационного выщелачивания дисперсного золота из сульфидных руд и концентратов доказали, что для повышения эффективности

1. П.р. по заявке № 2007145306/02 (049635) от 06.12.2007. Секисов А.Г., Резник Ю.Н., Шумилова Л.В., Зыков Н.В., Лавров А.Ю., Королев В.С., Конарева Т.Г.

2. П.р. по заявке № 2007118333/03 (019956) от 16.05.2007. Секисов А.Г, Резник Ю.Н., Зыков Н.В., Шумилова Л.В., Лавров А.Ю., Манзырев Д.В., Климов С.С., Королев В.С., Конарева Т.Г.

Коротко об авторах____________________________________

Резник Ю.Н., Заслуженный деятель науки, д-р техн. наук, профессор, ректор Читинского государственного университета (ЧитГУ) bondar@chitau.ru

Научные интересы: минеральная подготовка при горнопромышленном освоении месторождений полезных ископаемых

Шумилова Л.В, канд. техн. наук, ФГОУ СПО Забайкальский горный колледж, заместитель директора по учебной работе

zabac@mail.ru

Научные интересы: разработка технологии кучного выщелачивания золота из бедных руд и техногенных отходов

Лавров А.Ю., канд. техн. наук, доцент, директор института экономики и управления, Читинский государственный университет (ЧитГУ)

Научные интересы: геоэкологические и геотехнологиче-ские процессы эффективного освоения месторождений руд золота и цветных металлов

извлечения дисперсного золота из сульфидных руд необходимо обеспечить глубину процессов окислительной подготовки пульпы, локального (пленочнофазного) цианирования и двухстадийной сорбции золота.

__________________________________Литература

3. Секисов А.Г. Дисперсное золото. Геологические и технологические аспекты /А.Г. Секисов, Н.В. Зыков, В.С. Королев. - Чита: ЧитГУ, 2007. -С. 269.

4. Biooxidation of two arsenical refractory gold concentrates and gold cyanidation / I. Yongzhu, L. Yiуuan, I. Tiancong, Q.Rongqing // Extract. Met. Gold and Base Metals. - Melbourne, 1992. - P. 345-348.

_____________________________Briefly about authors

Reznik Y., Honoured scientific worker, D. E., professor, Head of Chita State university

Scientific interests: mineral preparation during industrial and mining exploration of mineral deposits

Shunilova L., Ph. D. (Engineering), Federal Public Educational Institution of Medium Vocational Education Trans-baikal Mining Colledge, Deputy of educational work director

Scientific interests: development of gold heap leaching technology from exhausted ores and technic wastes

Lavrov A., Ph. D. (Engineering), Assistant Professor, Head of the School of Economics and Law, Chita State University (ChSU)

Scientific interests: geoecological and geotechnological processes of efficient development of gold fields and non-ferous metals