CC BY
143
Технические науки
УДК622+772
Шумилова Лидия Владимировна Lydiya Shumilova
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ УПОРНОГО СЫРЬЯ
THEORETICAL BASIS OF INNOVATIVE TECHNOLOGY OF GOLD LEACHING FROM RESISTANT MATERIALS
Дан анализ проблем извлечения золота нанораз-мерного уровня из труднообогатимых руд. С целью повышения извлечения золота высказана гипотеза эффективной подготовки (пероксидной и хлоридно-пероксидной) труднообогатимого сырья к процессу выщелачивания. Дано теоретическое обоснование физико-химической модели и механизма двухста-диального окисления (фотоэлектрохимического и бактериального) материала с применением микроорганизмов AcidithюbacШus ferrooxidans и Acidithio-bacШus thiooxidans.
Показано, что предварительное фотоэлектрохимическое окисление позволяет повысить полноту вскрытия минеральной матрицы при последующем бактериальном ее окислении и увеличить показатели извлечения дисперсного золота из сульфидных руд. Выполнены лабораторные исследования комбинированной схемы окисления и полупромышленные испытания электроактивационного сорбционного выщелачивания дисперсного золота из сульфидных руд месторождений. Увеличение извлечения золота по комбинированной технологии окисления сульфидов и арсенопирита составило 16,6 %. Проведена апробация комбинированных методов выщелачивания (кюветного и кучного). Доказана эффективность разработанной и запатентованной инновационной геотехнологии с использованием предварительной подготовки геоматериала двухстадиальным окислением (физико-химическим и бактериальным), позволяющей повысить извлечение золота
The author of the article analyses the problems of nanosized gold recovery from complex ore. In order to increase gold recovery the hypothesis about effective preparing (ne-roksidnoy and chloride-peroxide) of the refractory raw materials in the process of leaching has been described. The author focuses on theoretical justification of physical-chemical model and the two-stage mechanism of oxidation (photoelectrochemical and bacterial) material using microorganisms Acidithioba-cillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans. It is shown that photo-electro-chemical pre-oxidation makes possible to improve mineral matrix opening with its further bacterial oxidation. Also it helps to increase the efficiency of invisible gold extraction from sulphide ores. Oxidation combined scheme laboratory tests have been done as well as pilot plant tests on electro-activation of carbon-in-leach of invisible gold deposit's sulphide ores. Gold extraction increase with application of combined technology of sulphides and arsenopy-rites oxidation and makes 16,6 %. The approbation of the combined methods of leaching (cuvette and heap) has been done. The author proves the efficiency of the developed and patented innovative geotechnology using pretreatment geomaterial by two-stage oxidation (physico-chemical and bacterial), which allows to increase the recovery of gold
Ключевые слова: дисперсное золото, интен- Key words: dispersed gold, leaching intensification,
сификация выщелачивания, активные формы reactive oxygen and chlorine, physical-chemical
кислорода и хлора, физико-химическая модель, model, two-stage oxidation, cuvette leaching, heap
двухстадиальное окисление, кюветное выщела- leaching, innovative geotechnology чивание, кучное выщелачивание, инновационная геотехнология
При переработке упорного сырья с на-
новключениями золота к основным причинам потерь ценного компонента можно отнести:
1) способы механической дезинтеграции матрицы твердого сырья не позволяют измельчить материал размером частиц менее 0,001 см, что не обеспечивает вскрытие микронных включений золота;
2) гидрометаллургические и пироме-таллургические процессы, протекающие при низком окислительно-восстановительном потенциале, не обеспечивают окисление упорной части матрицы сырья;
3) поглощение растворенного золота из жидкой фазы пульпы при стандартном цианировании глинистыми минералами и углистым веществом, активированными в ходе рудоподготовки, без дополнительных способов, подавляющих сорбционные свойства.
Основными факторами извлечения ультрадисперсного золота из руд, концентратов и техногенного сырья при использовании химических способов обогащения, являются: обеспечение доступа к ценному компоненту выщелачивающего раствора за счет формирования в кристаллах минералов-носителей достаточно развитой системы подводящих микротрещин и пор; выбор эффективной системы окислителей и ком-плексообразователей для последовательного и продолжительного перевода золота в жидкую фазу, обусловленных различными формами его нахождения и, соответственно, условиями растворения и переосаждения части растворенного в первые минуты металла на минералы-сорбенты.
Повысить эффективность процесса извлечения ультрадисперсного золота в этом случае можно, увеличив активность кислород- и водородсодержащих комплексов в растворе (жидкой фазе). Это связано, в
первую очередь, с тем, что в минералах, обладающих повышенной микротрещинова-тостью ( капиллярностью) и пористостью, определяющую роль играет диффузия активных компонентов раствора вглубь минерального каркаса. Во-вторых, нарушение связей между золотом и соответствующими элементами в поверхностных слоях минералов-сорбентов будет зависеть от окисляющей способности содержащих кислород свободных радикалов. В-третьих, монтмориллонит, активированный в ходе рудопо-дготовки при стандартном цианировании, т.е. без дополнительных, подавляющих его сорбционные свойства комплексов, может поглощать уже растворенное золото из жидкой фазы пульп.
Современной технологией переработки труднообогатимых руд с ультрадисперсными включениями золота является биотехнология, которая характеризуется простотой технологической схемы, аппаратурного оформления, высокой экономичностью и экологической безопасностью, так как окисление сульфидов происходит при температуре и давлении окружающей среды без применения токсичных реагентов под воздействием микроорганизмов [1].
При многих преимуществах метода бактериального окисления (БО), в том числе кучного, существуют и недостатки — длительность процесса (до четырех суток и более) и неполнота вскрытия золотосодержащей матрицы. Несмотря на указанные недостатки, технология БО является перспективной, поэтому актуальное направление её совершенствования — физико-химические методы активации [2, 3].
Для окисления сульфидной матрицы в процессе физико-химической подготовки минеральной массы к извлечению золота необходимо получить смесь окислителей, состоящую из активных форм кислорода
(озона, атомарного кислорода, гидроксил-радикала, перекиси водорода, диоксида водорода, высокомолекулярных перокси-дов или хлорсодержащих соединений). Наиболее эффективно окислительная подготовка может быть осуществлена за счет фотоэлектрохимической обработки пульп ( как непосредственно их жидкой фазы, так и комбинированно — облучением ультрафиолетовыми лампами с последующим насыщением активным кислородом жидкой фазы). При фотоэлектрохимическом воздействии происходит контактирование твердой фазы в жидком растворе с газовой фазой с окислительным потенциалом, большим, чем у упорного сырья, в результате чего происходит окисление упорных минералов.
Интенсификация процесса окисления упорных материалов и повышение эффективности последующего извлечения золота при сорбционном цианировании ( гипотеза автора) достигается окислением в две стадии: физико-химическим (на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий) и биоокислением. Сущность процесса заключается в том, что перед бактериальным окислением осуществляют предварительную окисляющую сульфидные материалы подготовку путем обработки минеральной массы реагентами, содержащими активные формы кислорода и ( или) хлорсодержащими соединениями, полученными в результате фотохимического и электрохимического синтеза из первичных газов, химических соединений и воды.
Автором разработана теоретическая физико-химическая модель и механизм процесса двухстадиального окисления упорных руд ( техногенного сырья) , сущность которого заключается в том, что окисление осуществляется в зависимости от особенностей вещественного состава руды ( техногенного сырья) с использованием специальной подготовки к выщелачиванию — пероксидной или хлоридно-пероксидной (см. таблицу). Физико-химическая модель процесса пероксидной подготовки представлена системой химических реакций (112, см. таблицу). Пероксидная подготов-
ка применяется для сложной сульфидной (пирит-арсенидной) руды или продуктов её обогащения [3].
Перед бактериальным окислением осуществляют предварительную обработку сырья раствором, полученным в результате барботирования сернокислотного раствора воздухом, облученным ультрафиолетовыми лучами в диапазоне волн, обеспечивающем генерацию озона, и электролизом раствора и (или) пульпы в электрохимическом реакторе, в результате чего образуется «активный» кислород в форме О3, О, Н2О2, ОН *, НпОп.
Сущность идеи фотоэлектрохимической обработки геоматериала раствором реагентов или пульп заключается в растворении железа в водной среде с участием активного кислорода с одновременным образованием нано- и микроскоплений элементной серы (пЯ°), накоплении в пленочной воде, окружающей минеральные частицы, молекулярного электролизного кислорода (О2*) и ионов водорода Н+. Эти продукты физико-химического окисления сульфидных минералов, в первую очередь, пирита, пирротина, сульфоарсенидов (ар-сенопирита), обеспечивают последующий интенсивный рост бактерий, поскольку они являются либо исходным окисляемым субстратом (Я°, Fe2+), либо окислителями (О2*, Н+), экзотермические реакции между которыми обеспечивают возможность протекания биохимических процессов в клетках бактерий. Механизм комбинированных методов окисления рассмотрен на примере пероксидной подготовки сырья к выщелачиванию, блок-схема представлена на рис. 1.
Для упорных руд с ультрадисперсным золотом ряда месторождений характерно проявление нескольких генераций сульфидных и сульфосольных минералов. Так как органо-металлические формы дисперсного золота представляют сложность при его извлечении стандартным цианированием, поэтому требуют использования процессов окисления матрицы перед выщелачиванием. Однако бактериальное окисление руд с углистым веществом, органо-металличес-кими формами дисперсного золота опре-
деленными штаммами, даже в случае использования его для концентратов, не дает необходимой степени окисления. В этих рудах более 90 % общего органического вещества представлено керогеном, поэтому материал необходимо подвергать сложной обработке и окислять минеральную матрицу и органическую составляющую [3].
Для интенсификации процесса извлечения золота из руды с включениями зо-
Полученная реакционная смесь обеспечивает интенсивное окисление поверхности сульфидных минералов и органических (углистых) включений, увеличение ее контактной площади и скорости после-
лотосодержащих углистых веществ и их нейтрализации необходима хлоридно-пе-роксидная подготовка. Глубокое окисление минеральной массы осуществляется с использованием активных хлор- и кислородсодержащих пероксидно-гидроксидных и пероксидно-гидроксильных комплексов (О3, ОН*, Cl0, NaClO, HCl, HClO), полученных в результате электрохимических и фотохимических процессов [3].
дующего биоокисления, снижение сорб-ционной активности углистого вещества. Физико-химическая модель процесса представлена системой химических реакций (13-22, см.таблицу).
Физико-химическая модель процесса двухстадиального окисления
Тип руды (минерального сырья)
Сульфидная сложная (пирит-арсенидная), Сульфидно-углистая руда,
техногенное сырье техногенное сырье
Способ подготовки к выщелачиванию
Пероксидная подготовка Хлоридно-пероксидная подготовка
фотоэлектрохимическое окисление: фотоэлектрохимическое окисление:
О 2 —^ О 2 ^ 2 О *; О * + О 2 ^ О з ; 03 + Н20 ^ 2Н202 (40Н*) (1)
Н 2 О + n OH' ^ н О n n (2)
FeS2+O3+3H2O ^ FeS2+3H2O2+ Cl2 —^ Cl2 ^ 2 Cl* (13)
2H2O ^ FeSO4+H2SO4+4H21 ( 3) Cl'+ H2 ^ Cl' + 2H0 (14)
FeS2+ H2SO4+O* ^ FeSO4+H2O+2S nFeS2+n H2SO4+nH2O2* ^ n FeSO4+2n H2O+nS0, Н2О2 ^ 2ОН* (4) (5) 2Cl* + 2H0 ^ 2HC1 H0 + C12 ^ H + 2C1* (15) (16)
биоокисление:
4Fe2++4H++02* A-fer'Ath > 4Fe3++2H2O+ + 11 к кал (6) электролиз: NaCl ^ Na+ + Cl - (17)
4Fe2++ 02 Afer-A th > 4Fe3++2 02" ; (7) Na + H2O ^ NaOH + H+ (18)
2 0 2" +4H+ ^ 2H20 (8) Cl^ ^ Cl0,2Cl0 ^ Cl2 (анод) (19)
4 FeSO4+O2+2H2SO4 A'fer'Ath > Cl2 + 2NaOH + H 2 0 ^
Fe2(SO4)3+2H2O (9) HCl + HClO + 2Na0H ^ (20)
2S0+3O2+2H2O A'fer'Ath > 2H2SO4 (10) NaCl + NaCl0 + 2Н2О*
биосинтез биоокисление:
6СО2+6Н2О ^ С6Н!206+602 (11) 4Fe2++4H++02 A-fer'Ath >
Итоговая реакция 4S0+3Fe(HСО3)2+2H2О+H2О•О A'fer'Ath > СбНА+ Fe2(S04)3+ FeS04 (12) 4Fe3++2H20+11 ккал С35Цй09га(„)+0,2502(г)+1,5Н20(ж) ^ ^ C35H95010NS(0H)-(p-p)+ H+_rt (21) (22)
Примечание. * — активные формы; • — свободный радикал
I стадия фотоэлектрохимического окисления
II стадия бактериального окисления
Н2О УФ облучение Барботаж воздухом Н2Я04 Электрический ток, и
Фотохимический и электрохимический синтез
О2, О3, О, Н2О2,ОН', Н О ,
_2_3_2 2_п_п_
Полиреагентный активный раствор (ЩЯО^Од + ОН +^О2+НпОп)
Н2ЯО4
А.fer, А.Ш
Солевые добавки (К+, NO3-, РО43-)
Б ^ Б0 ^ бо;
БО:
106-Ш7 кп/мп
Бе2
Кондиционирование «— №ОН
1 г
Цианирование NaCN
На сорбцию
Рис. 1. Блок-схема механизма двухстадиального окисления с применением пероксидной подготовки сульфидной руды к выщелачиванию: 1 - ультрадисперсные
включения золота в минерале-носителе; 2 - микро- и наноскопления элементной серы в-модификации кристаллической структуры; 3 - пленочная вода, окружающая минеральную частицу; 4 - адгезия бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans и Acidithiobacillus thiooxidans на минеральном субстрате
На основе законов термодинамики гетерогенной системы и кинетики процесса выщелачивания золота обоснованы регули-
руемые параметры двухстадиального окисления [3].
Л(С0.) = Л0(С02)ехр(-Ц); В(С0з) = В0(С02 + С0.)ехр(- к1,)= ''1 - +Р1 '13'и3'1
'Н- о
W„ • 8 „ • Ь „ 3
р элект элект
V ьС
1 лв ■ / ч п0 +дус п0/ с + ду
ГДе к = и ' Ч1ПЛВ° ' Ь(Сн.о.) = Ь0(С0з)ехр(-к11 )= Ь Ь
11 (А0 - в0) л0в 22 3
умС _ С м
ГДе
ч п0 +дус п0/с + ду' М(СНпОп) = М0(Сн.о. )ехр(- к11 ) =
к / х п. )"ь ^/ Е П. )"" ;
[(< - Еп,^А [пВ - VвC/п. )vв
_ ар^ _ РГе3+ + Км1п(80ге2+ /Гге3+)). _ рА-% Км1п(80Л-3+ /(С3+-РА^)) •
тах - ' *тпх '
Л, тах 1,
2 12 а12
V,
тах
ар™5 Р8и5 + км1п(808" /(808"- Р80")).
2-
80^ _ а__Р Т км ЦП80 '\80
<и2 12
Дфге3+,ге2+ =ДФ^е3+,Ге2++^ ^3+ / С ) • ^+^3+ = ¿фЛ'+.А^ ^А^ / С+ ) •
ДФ804-,82- = ДФ°05-,82- 1§1С805- /С°2-). х=т.3 8.109
Рр,.= 100-; Р8! = 100-; РЛ, = 100-
где А0, Во, Ь0, М0 - концентрация исходного вещества или реагента; А, В, Ь, М - концентрация конечного вещества или продукта; 1 - продолжительность фотоэлектрохимического окисления, ч; 1 - продолжительность биоокисления, ч; N — количество источников ультрафиолетового излучения; 11обл — продолжительность облучения, мин; — электрический ток, А; Иэ — напряжение на электродах в электролизере, В; Рл — лучистый поток лампы, Вт; 1барб — продолжительность барботажа, мин; ^'р — энергия, необходимая для протекания реакции на 1 моль, кДж; а — коэффициент использования лучистой энергии; — коэффициент использования электрического поля; 8элекг — площадь электродов, м2; Ьэлекг — расстояние между электродами, м; — молярная масса озона; УА, УВ, Уь, Ум — порциальный молярный объем вещества; Р; — концентрация продукта реакции биоокисления; п; — количество моль 1-го вещества; С; — концентрация 1-го компонента (химического окисленного элемента) в остатке от окисления (разложения), %; С°; — концентрация 1-го компонента (химического окисляемого элемента) в исходном продукте, %; к — коэффициент пропорциональности; пАи п^ — количество моль исходных веществ А и В; — химическая переменная — степень полноты или число пробегов реакции; УШах — максимальная скорость ферментативной реакции; Ь о — начальная концентрация выщелачиваемого 1-го субстрата; Км — константа Михаэлиса-Ментен; ^ =2,303 КТ/Б — множитель: Дф0х/Ке<1- окислительно-восстановительный потенциал; Аф°х/Ке(1 — равновесный потенциал при общих концентрациях окисленных и восстановленных форм, равных 1 М и заданных концентрациях всех других веществ, присутствующих в системе; у — выход остатка от окисления, %; Рсульфмин , РЕе , Р8 , РА — степень
окисления сульфидных минералов, сульфидного железа, сульфидной серы, сульфидного мышьяка, %; х — количества клеток в 1 мл; т — концентрация биомассы по сырому весу, г/л
12
Один из основных исходных параметров — концентрация генерируемого озона из кислорода воздуха под влиянием фотоэлектрохимических воздействий. Химические процессы образования активных полиреагентных комплексов на основе перекиси водорода, полученной из озона, осуществляются по цепным реакциям. Интенсификация последующего роста бактерий достигается за счет инициирования образования активных центров в процессе фотоэлектрохимических воздействий, протекания цепных разветвленных химических реакций окисления сульфидных минералов в режиме автоускорения, лавинообразного роста их числа и увеличения скорости самого процесса окисления.
В качестве объектов исследований выбраны различные типы руд месторождений Дарасунского, Кокпатасского рудных полей, техногенное сырье Дарасунского (лежалые хвосты, хвосты флотации ЗИФ, забалансовая руда, лежалые огарки) и Но-во-Широкинского (хвосты обогащения) рудников.
На основании изучения вещественного состава объектов исследований сделан вывод, что вскрытие ультрадисперсного золота перед цианированием не может быть осуществлено без разрушения кристаллической решетки содержащих его сульфидов. Добиться указанной цели путем тонкого или даже сверхтонкого измельчения сульфидов практически невозможно. Следовательно, сырье для вскрытия минеральной матрицы должно перерабатываться с использованием химического метода извлечения золота, но в зависимости от особенностей вещественного состава и форм нахождения золота с различной предварительной подготовкой упорного материала к выщелачиванию.
Эффективность процесса подготовки упорных руд и техногенного сырья к выщелачиванию достигается путем окисления технологических продуктов, содержащих ультрадисперсное золото, в две стадии: первичное окисление поверхности сульфидных минералов физико-химическим методом с
развитием контактной поверхности, концентрированием растворенного кислорода, ионов водорода и двухвалентного железа в пленочной воде, контактирующей с минеральными частицами, и формированием микроучастков с элементной серой; последующее доокисление кислород- и ( или) хлорсодержащими реагентами, синтезируемыми в электрохимическом и ( или) фотоэлектрохимическом реакторах, и ( или) бактериями АиёИЫоЬасШш ferrooxidans и Acidithiobacillus thiooxidans, интенсивно развивающимися на подготовленной поверхности.
На основании анализа полученных данных двухстадиального окисления установлено, что при фотоэлектрохимическом воздействии степень окисления сульфидов увеличилась на 19,9 % (с 44,2 до 64,1 %)-26,1 % (с 64,1 до 9°,2 %), сульфидной серы - на 15,9 % (с 40,4 до 56,3 %)-21,9 % (с 63,1 до 85,0 %). При фотоэлектрохимическом окислении минералов данные рентгенофазового анализа подтверждают образование новых минеральных фаз: магнетита, гематита, скородита, элементной серы. Общая тенденция окисления сульфидов подтверждается результатами изменения Eh с 480 до 780 мВ, рН с 4,5 до 2,0, концентраций железа с 5,1 до 70 г/л и мышьяка с 110 до 180 мг/л в жидкой фазе.
При изучении аншлифов в отраженном свете визуально определено, что до биоокисления объем пустот в среднем составлял 5-15 %, а после — 40-50 % (рис. 2). Разупрочнение минеральной матрицы при фотоэлектрохимическом воздействии и образование наноскоплений элементной серы в оптимальном режиме стимулируют бактериальное окисление, ускоряя выщелачивание металлов в 2-3 раза. Выход железа в раствор через 24 ч в вариантах с фо-тоэлектроактивацией составил 30-35 г/л, через 36-48 ч — 33,2-70 г/л, тогда как в вариантах без предварительной обработки — только 8-10 и 20-25 г/л соответственно. Длительная обработка не улучшала показателей выщелачивания.
Рис. 2. Разупрочнение минеральной матрицы сульфидных минералов: а - руда до бактериального окисления; б - руда после 24-часового воздействия
бактерий (месторождение Кокпатас)
Экспериментальные исследования влияния двухстадиального окисления на вскрытие минеральной матрицы осуществлялись на лежалых огарках обжига флотоцион-ного концентрата Дарасунского рудника, отвальных хвостах обогащения полиметаллической золотосодержащей руды Новоши-
рокинского и сульфидной руды Даугызтаус-кого месторождений (пример по одному из параметров: рис. 3-4 для сульфидной руды Даугызтауского месторождения, рис. 5-6 для лежалых хвостов Ново-Широкинского рудника
№
О Н В
■е-
>г
£
о Ч В В
ч
с В И с
нС
В
В
н и
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
5
4
3
1
2
эВ С В
н в
•е
нС
£
О
Ч '
В
В
ч
с В И с
нС
В
В
н и
0 9 18 27 36 45 54
Прод олжительность двухстадиального окисления, ч
100 90 80 70 60 % 50
20 10 0
5
3
1
2
0 9 18 27 36 45 54
Продолжительность двухстадиального окисления, ч
Рис. 3. Влияние расхода ЫаС! на степень окисления сульфидов (обл=5 мин, бар=1 ч, иэ=20 В): 1 - 5 г/т; 2 - 10 г/т; 3 - 15 г/т; 4 - 20 г/т; 5 - 25 г/т
Рис. 4. Влияние расхода ЫаС! на степень
окисления сульфидной серы (Ьобл=5 мин, гбар=1 ч, иэ=20 В): 1 - 5 г/т; 2 - 10 г/т; 3 - 15 г/т; 4 - 20 г/т; 5 - 25 г/т
в
и ^
о
с В И с
60 50 % 40
ЕС
° 30
Н
л ■& 20
нС
Р
I? 10 0
5 N
4
\ у
2 1
5
в
в
^
с В И с
нС
В
в
Е-
и
0
10
2 4 6 8
Продолжительность фотоэлектрохимического окисления, ч
Рис. 5. Влияние концентрации раствора Н2Б04 на степень окисления сульфидов (гобл=5 мин, бар=1 ч, иэ=20 В): 1 - 1 %; 2 - 2 % В; 3 - 3 %; 4 - 4 %; 5 - 5 %
На основании экспериментальных исследований получены новые результаты, свидетельствующие о высокой эффективности подготовки упорного сырья двухста-диальным окислением к выщелачиванию в зависимости от вещественного состава и форм нахождения золота, что позволило получить прирост извлечения золота при цианировании: огарков 21,8 % (с 70,3 до 92,1 %) в жидкую фазу и 18,4 % (с 76,8 до 95,2 %) на смолу; отвальных хвостов 13,6 % (с 30,1 до 43,7 %) в жидкую фазу и 11,6 % (с 35,2 до 46,8 %) на смолу; сульфидной руды 46,9 % (с 40,2 до 87,1 %) в жидкую фазу и 41,1 % (с 48,4 до 89,5 %) на смолу.
Экспериментально установлены рациональные параметры фотоэлектрохимических воздействий: продолжительность облучения (5-8 мин), продолжительность барботажа (1,5-2,0 ч), напряжение на электродах в электролизере (20-30 В), концентрация раствора Н2Я04 (3-4 %), расход МаС1 (10-20 г/т), продолжительность биоокисления (12= 48-50 ч), степень
двухстадиального окисления (В = 9017 у 1 сульф.мин
94 %; Р^ = 86-91 %). у
Полупромышленные испытания инновационной геотехнологии выщелачивания золота (ИГВЗ) из упорного золотосодержащего сырья на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий осу-
60
\р
„ 50
& 40
е с
зВ 30
о н
Й 20
и
£ 10
I 0
1 4 5
3
2 1
12
0
10
12
2 4 6 8
Продолжительность фотоэлектрохимического окисления, ч
Рис. 6. Влияние концентрации раствора Н2Б04 на степень окисления сульфидной серы (1обл= 5 мин, 1бар=1 ч, иэ=20 В: 1 - 1 %; 2 - 2 % В); 3 - 3 %; 4 - 4 %;
5 - 5 %
ществлялись на лежалых огарках обжига золотосодержащего арсенопиритового флотационного концентрата. Сущность ИГВЗ заключается в том, что обработку минеральной массы раствором выщелачивающего реагента и выщелачивание золота осуществляют в два этапа: 1 этап — кювет-ное; 2 этап — кучное.
К особенностям технологии ИГВЗ следует отнести:
1) периодическое порционное локальное (в торцевой части кюветы) перемешивание пульпы и насыщение ее активным кислородом (хлорсодержащими соединениями) и (или) проведение предварительного окисления соответствующих компонентов материала, обеспечивающее полноценное проникновение реагентов в минеральную матрицу относительно крупных частиц;
2) отсутствие необходимости мелкого дробления материала для обеспечения возможности доизвлечения золота из крупных частиц, пропитанных активным выщелачивающим раствором и ( или) прошедшим полноценное предокисление;
3) существенное снижение эффекта переосаждения растворенного золота на сор-бционно-активные мелкие частицы глин, слюд, углистого вещества. Для интенсификации процесса и повышения эффективности выщелачивания золота применяются запатентованные технические решения,
позволяющие увеличить извлечение ценного компонента на 5-10 % [4-8].
Результаты полупромышленных испытаний ИГВЗ золота из лежалых огарков доказали эффективность технологии за счет интенсификации процесса и повышения сквозного извлечения золота на 16,6 % (с 75,6 до 92,2 %) по сравнению с сор-бционным выщелачиванием. ИГВЗ имеют большие перспективы применения на золотодобывающих предприятиях России. Для промышленной реализации технологии ИГВЗ, в том числе в условиях Забайкалья, где сконцентрировано большое количество золоторудных месторождений, как текущей добычи, так и потенциально перспективных, а также некондиционных руд, техно-
Литература _
1. Biooxidation of two arsenical refractory gold concentrâtes and gold cyanidation / Z. Yongzhu, L. Yi^an, Z. Tiancong, Q. Rongqing // Extract. Met. Gold and Base Metals. Melbourne, 2009. P. 345-348.
2. Резник Ю.Н., Шумилова Л.В., Рубцов Ю.И. Современные тенденции в переработке золотосодержащих руд и техногенных отходов: монография. Чита: ЧитГУ и ЗабГК, 2007. 280 с.
3. Шумилова Л.В., Резник Ю.Н. Комбинированные методы кюветного и кучного выщелачивания упорного золотосодержащего сырья на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий: монография. Чита: ЗабГУ и ЗабГК, 2012. 406 с.
4. Пат. 2350665. Способ кюветно-кучного выщелачивания металлов из минеральной массы / Се-кисов 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. № 2007118333/03 (019956); заявл. 16.05.2007; опубл. 27.03.09. Бюл. № 9.
5. Пат. 2361937. Способ подготовки упорных сульфидных руд и концентратов к выщелачиванию / Секисов А.Г., Резник Ю.Н., Шумилова Л.В., Зыков Н.В., Лавров А.Ю., Королев В.С., Конарева Т.Г. № 2007145306/02 (049635); заявл. 06.12.2007; опубл. 20.07.09. Бюл. № 20.
генных отходов с большим периодом консервации, необходимо классифицировать упорное минеральное сырьё в зависимости от вещественного состава на технологические типы и складировать на специальных площадках, а затем последовательно перерабатывать по гибкой оперативно перестраивающейся технологии ИГВЗ [9-10].
Следует также отметить высокую экологичность ИГВЗ за счет применения активного кислорода как экологически безвредного соединения, снижение токсичности реагентов в жидкой фазе хвостов и их миграционной активности, рациональное использование природных ресурсов при переработке техногенного, некондиционного сырья и уменьшение потерь золота.
_References
1. Yongzhu Z., Yiuuan L., Tiancong Z., Rongqing Q. Biooxidation of two arsenical refractory gold concentrates and gold cyanidation [Biooxidation of two arsenical refractory gold concentrates and gold cyanidation]: Extract. Met. Gold and Base Metals. Melbourne, 2009. P.345-348.
2. Reznik Yu.N., Shumilova L.V., Rubtsov Yu.I. Sovremennye tendentsii v pererabotke zolotosoder-zhashhih rud i tehnogennyh othodov [Current trends in the processing of gold ores and industrial wastes]: monograph. Chita: ChitGU and ZabGK, 2007. 280 p.
3. Shumilova L.V., Reznik Yu.N. Kombinirovan-nye metody kyuvetnogo i kuchnogo vyshhelachivani-ya upornogo zolotosoderzhashhego syriya na osnove napravlennyh fotoelektrohimicheskih vozdeystviy [Combined methods of cuvette and heap leaching of refractory gold-based materials based on photo-electrochemical effects]: Monograph. Chita ZabGU and ZabGK, 2012. 406 p.
4. Pat. 2350665. Sposob kyuvetno-kuchnogo vyshhelachivaniya metallov iz mineralnoy massy (Method of metals cuvette-heap leaching from mine general mass). Sekisov A.G., Reznik Y.N., Zykov N.V., Shumilova L.V., Lavrov A., Manzyrev D.V., Klimov S., Korolev V.S., Konareva T.G. No. 2007118333/03 (019956); appl. 16.05.2007; publ. 27.03.09. Bull. No. 9.
5. Pat. 2361937. Sposob podgotovki upornyh sulfidnyh rud i kontsentratov k vyshhelachivaniyu (Method of preparing sulfide ores and concentrates to leaching). Sekisov A.G., Reznik Yu.N., Shumilova L.V., Zykov N.V., Lavrov A., Korolev V.S., Kona-reva T.G. No. 2007145306/02 (049635); appl. 06.12.2007; publ. 20.07.09. Bull. No. 20.
6. Пат. 2283883. Способ рудоподготовки техногенных отходов к кучному выщелачиванию золота / Шумилова Л.В., Резник Ю.Н., Рубцов Ю.И. № 2005106006; заявл. 03.03.05; опубл. 20.09.06. Бюл. № 26.
7. Пат. 2283879. Способ кучного выщелачивания руд / Рашкин А.В., Авдеев П.Б., Резник Ю.Н., Шумилова Л.В., Яшкин И.А. № 2004133306; заявл. 15.11.04; опубл. 20.09.06. Бюл. № 26.
8. Пат. 2351664. Способ кучного выщелачивания руд / Яшкин И.А., Рашкин А.В., Шумилова Л.В. № 2007121403/02 (023300); заявл. 07.06.2007; опубл. 10.04.09. Бюл. № 10.
9. Shumilova L.V. Effective method of hard gold-containing ore preparation to leaching // European journal of natural history. France (Paris). 2012. № 6. Р. 60-61.
10. Shumilova L.V. Photoelectrochemical and bacterial oxidation of thrust technogenic raw materials approbation before leaching of gold // VII Moscow international congress «Biotechnology state of the art and prospects of development». Moscow. 2013. Р. 181-182.
Коротко об авторе _
Шумилова Л. В., д-р техн. наук, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия Ьиш11оуа1у@ mai1.ru
Научные интересы: повышение эффективности методов обогащения полиметаллических руд на основе внедрения новых технических и технологических решений, инновационная геотехнология, безопасность жизнедеятельности
6. Pat. 2283883. Sposob rudopodgotovki tehno-gennyh othodov k kuchnomu vyshhelachivaniyu zo-lota (Method of ore dressing technogenic waste to the heap leaching of gold). Shumilova L.V., Reznik Yu.N., Rubtsov Yu.I. No. 2005106006; appl. 03.03.05; publ. 20.09.06. Bull. No. 26.
7. Pat. 2283879. Sposob kuchnogo vyshhela-chivaniya rud (Method of heap leaching of ores). Rashkin A.V., Avdeev P.B., Reznik Yu.N., Shumilova L.V., Yashkin I.A. No. 2004133306; appl. 15.11.04; publ. 20.09.06. Bull. N. 26.
8. Pat. 2351664. Sposob kuchnogo vyshhela-chivaniya rud (Method of heap leaching of ores). Yashkin I.A., Rashkin A., Shumilova L.V. No. 2007121403/02 (023300); appl. 07.06.2007; publ. 10.04.09. Bull. No. 10.
9. Shumilova L.V. Effective method of hard gold-containing ore preparation to leaching [Effective method of hard gold-containing ore preparation to leaching]: European journal of natural history. France (Paris). 2012, no. 6. P. 60-61.
10. Shumilova L.V. VII Moscow international congress «Biotechnology state of the art and prospects of development» (VII Moscow international congress «Biotechnology state of the art and prospects of development»). Moscow, 2013. P. 181-182.
_ Briefly about the author
L. Shumilova, doctor of engineering sciences, professor, Safety of Vital Activity department, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: improving of enrichment methods efficiency of polymetallic ores based on the introduction of a new technical and technological solution, innovative geotechnology, life safety
