CC BY
3УДК 622 Тасболат А.А., Турысбекова Г.С., Шидерин Б.Н.
Тасболат А.А.
магистрант 2 курса кафедры Металлургия и обогащение полезных ископаемых Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева (г. Алматы, Казахстан)
Турысбекова Г.С.
кандидат технических наук, профессор Кафедра Металлургия и обогащение полезных ископаемых Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева (г. Алматы, Казахстан)
Шидерин Б.Н.
докторант кафедры Материаловедение, нанотехнология и инженерной физики Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева (г. Алматы, Казахстан)
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ УПОРНОЙ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ БАКТЕРИАЛЬНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
Аннотация: в данной работе рассматриваются современные методы переработки упорных золотосодержащих руд, особое внимание уделяется биовыщелачиванию, как перспективному и экологически безопасному способу извлечения золота. Проведен рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) проб до и после биовыщелачивания, продемонстрировано изменение химического состава руды. Полученные результаты подтверждают эффективность технологии и необходимость дальнейших исследований в данной области.
Ключевые слова: упорные руды, золото, биовыщелачивание, рентгенофлуоресцентный анализ.
Введение. Разработка эффективных технологий переработки упорных золотосодержащих руд является одной из актуальных задач современной горнометаллургической отрасли. Такие руды характеризуются низкой извлекаемостью золота при традиционных методах переработки, что обусловлено присутствием сульфидных и углеродистых соединений, а также сложной дисперсионной формой золота. Одним из перспективных направлений в области переработки упорных руд является применение бактериального выщелачивания, при котором микроорганизмы способствуют разрушению минералов и высвобождению золота.
В Республике Казахстан существует ряд месторождений, где применение бактериально-химического выщелачивания является целесообразным для извлечения металлов. Например, на месторождениях Аксу, Бестобе, Актогай, Коунрад, Жезказган, Жайрем, Бакырчик, Васильковское и других имеются значительные запасы бедных, заброшенных, забалансовых и труднообогатимых руд, содержащих упорное золото. В таких условиях наиболее перспективным методом его извлечения является биотехнологический подход.
Традиционные технологии переработки:
К основным методам обработки упорных золотосодержащих руд относятся:
1. Цианирование - наиболее распространенный метод, основанный на растворении золота в щелочном растворе цианида натрия. Однако эффективность цианирования снижается в присутствии сульфидных соединений, требующих предварительного окисления.
2. Обжиг - термическое окисление сульфидных минералов с последующим цианированием. Процесс требует значительных энергетических затрат и сопровождается выделением токсичных газов (Б02).
3. Автоклавное окисление - высокотемпературный процесс обработки руды в кислой среде под высоким давлением, обеспечивающий разложение сульфидных соединений. Метод является эффективным, но требует сложного и дорогостоящего оборудования.
Бактериальное выщелачивание. Биогидрометаллургия представляет собой инновационный метод, основанный на использовании микроорганизмов для разрушения минералов, содержащих золото. Наиболее изученными бактериями, применяемыми для выщелачивания, являются:
• АшёйЫоЬасШш ferrooxidans - окисляет Fe2+ до Fe3+, что способствует разрушению сульфидной матрицы.
• Leptospirillum ferrooxidans - участвует в окислении железа и серы, обеспечивая высвобождение золота.
Преимущества бактериального выщелачивания:
• Экологичность - исключает необходимость использования токсичных реагентов, таких как цианиды.
• Энергоэффективность - процесс происходит при умеренных температурах без необходимости высоких энергозатрат.
• Снижение капитальных и эксплуатационных затрат по сравнению с автоклавным окислением и обжигом.
Методика проведения лабораторных исследований. В качестве объекта исследования использовалась упорная золотосодержащая руда, содержащая железо в форме сульфидов и оксидов, а также следовые количества золота. Для переработки руды применялся метод бактериального выщелачивания с использованием культуры железоокисляющих и сероокисляющих бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans и Leptospirillum ferrooxidans. Процесс проводился при температуре 30-35°С в течение 14 суток в аэрируемых биореакторах, содержащих питательную среду с Fe2+ в качестве донора электронов.
Для анализа элементного состава руды до и после биовыщелачивания использовался рентгенофлуоресцентный спектрометр МЕХ СО II с
применением вторичных мишеней (А1, Мо, Си, ЯХ9). Метод позволил провести качественный и количественный анализ изменений элементного состава руды.
Экспериментальные результаты и их обсуждение. РФА-анализ показал, что после процесса биовыщелачивания наблюдаются следующие изменения в составе руды:
• Содержание золота увеличилось с Аи = 0.0015% до Аи = 0.0018%, что свидетельствует о частичном удалении посторонних минералов и увеличении относительной концентрации золота. Увеличение массовой доли золота в конечном продукте свидетельствует о частичном высвобождении металла из минеральной структуры.
• Массовая доля оксида железа Бе203 увеличилась с 4.06% до 6.73%, что связано с окислением сульфидных минералов и переходом Fe2+ в Fe3+. Рост содержания Бе203 обусловлен разрушением сульфидных соединений, содержащих железо, и их переходом в форму оксидов.
• Интенсивность пиков элементов К, Са и Бг уменьшилась, что указывает на вымывание растворимых соединений этих элементов.
• Наблюдается перераспределение примесей, включая удаление некоторых растворимых соединений, что подтверждается изменением интенсивности характеристических пиков на РФА-спектрах.
Механизм бактериального выщелачивания - процесс бактериального выщелачивания основан на каталитическом окислении сульфидов и высвобождении золота. Основные реакции включают:
1. Окисление Fe2+ до Fe3+:
2. Окисление пирита (Бе82) Fe3+:
3. Выщелачивание золота с использованием цианида или тиосульфата после биовыщелачивания.
Эти процессы приводят к разрушению сульфидных минералов и освобождению золота, которое затем может быть извлечено с применением традиционных методов (например, сорбционного выщелачивания на угле).
Выводы. Проведенное исследование подтвердило эффективность применения бактериального выщелачивания для переработки упорных золотосодержащих руд. РФА-анализ продемонстрировал увеличение относительного содержания золота в остатке после удаления растворимых компонентов. Метод может применяться в комбинации с цианированием или другими технологиями извлечения золота, обеспечивая повышение его извлекаемости. Таким образом, бактериальное выщелачивание представляет собой перспективную альтернативу традиционным методам переработки упорных руд, обеспечивая экологически безопасное и экономически эффективное извлечение золота.
Дальнейшие исследования направлены на оптимизацию условий биовыщелачивания и разработку комбинированных методов с химическим выщелачиванием для повышения извлечения золота.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Сейтханова, Г. А. (2019). Биотехнологии в горном деле: современные подходы к переработке руд;
2. Сейтханова, Г. А. (2022). Инновационные методы извлечения золота: интеграция биотехнологий и химических процессов;
3. Бабаев В.Н., Лапидус А.Л. (2020). Биотехнологии в металлургии. М.: Металлургия;
4. Бреус И.П. (2018). Методы извлечения золота из упорных руд. Екатеринбург: УГГУ;
5. Rawlings D.E., Johnson D.B. (2007). The Microbiology of Biomining. Microbiology;
6. Schippers A., Sand W. (1999). Bacterial leaching of metal sulfides. Hydrometallurgy
Tasbolat A.A., Turisbekova G.S., Shiderin B.N.
Tasbolat A.A.
Kazakh National Research Technical University named after K. I. Satpayev (Almaty, Kazakhstan)
Turisbekova G.S.
Kazakh National Research Technical University named after K. I. Satpayev (Almaty, Kazakhstan)
Shiderin B.N.
Kazakh National Research Technical University named after K. I. Satpayev (Almaty, Kazakhstan)
DEVELOPMENT OF A TECHNOLOGY FOR PROCESSING
STUBBORN GOLD-BEARING ORE WITH USE OF BACTERIAL LEACHING
Abstract: this paper examines modern methods of processing stubborn gold-bearing ores, with special attention being paid to bio-leaching as a promising and environmentally friendly method of gold extraction. X-ray fluorescence analysis (XFA) of samples before and after bio-leaching was performed, and a change in the chemical composition of the ore was demonstrated. The results obtained confirm the effectiveness of the technology and the need for further research in this area.
Keywords: resistant ores, gold, bio-leaching, X-ray fluorescence analysis.
