Способ кучного выщелачивания золота из упорных руд. Способ кучного выщелачивания золота Игд выщелачивание золота

07.08.2016

История добычи полезных ингредиентов способом растворения и осаждения известна с древнейших времен. Промышленное извлечение меди из кислых рудничных вод началось в XVI в, В XX в. металлы выщелачивали в СССР, США, Канаде, Франции, Австралии, Бразилии и т. д.
В зависимости от того как полезные компоненты извлекают из руд, физико-химические технологии подразделяют на виды: выплавка, вымывание, растворение, газификация, возгонка и выщелачивание.
При выплавке полезное ископаемое переводят в подвижное состояние и подают на переработку горячим раствором. Продукционный раствор в этом случае представляет собой механическую смесь мобильных веществ. Метод нашел применение при добыче серы, парафина, нефти и т.д.
При вымывании струя рабочего раствора разрушает полезное ископаемое на мелкие частицы, которые во взвешенном состоянии выдаются на поверхность, где отстоем или фильтрованием выделяются из раствора.
При растворении молекулы растворяемого вещества переходят в растворы, которые перерабатывают на заводах. Так добывают соль.
При газификации путем нагревания при ограниченном количестве воздуха горючее полезное ископаемое переводится в газообразное состояние и извлекается на поверхность. Разновидностью газификации является возгонка. Этим методом разрабатываются минералы, способные переходить в газообразное состояние (реальгар, киноварь).
Выщелачивание металлов в промышленных масштабах применили в период первой мировой войны (1915-1918 гг.) для добычи меди в США, Южной Америке, Японии и других странах.
Сущность выщелачивания состоит в переводе металлов из минералов в растворы, а из них - в товарные осадки посредством физико-химических реакций.
Преимущества технологий выщелачивания металлов по сравнению с традиционными технологиями видны из сопоставления их технологических схем. Выщелачивание исключает такие традиционные процессы, как выпуск, доставку и откатку горной массы в горном цикле, дробление, измельчение и флотацию ее в обогащении, обжиг и другие операции при металлургическом переделе. Поэтому оно требует меньших затрат, труда, технических материалов и энергоресурсов.
В мировой практике в большинстве случаев выщелачивание применяется для извлечения металлов из окисленных минералов на поверхности. Исследуются возможности выщелачивания и при подземной добыче металлов, например, с использованием для дробления руд массовых взрывов BB и ядерных зарядов. Это поясняется тем, что с глубиной содержание металлов в рудах снижается, количество окисленных руд уменьшается, а стоимость производства металлов возрастает.
В перспективе возникает необходимость выщелачивания из бедных сульфидных руд. Сульфидные минералы более упорны при переработке. Для них необходимы более сложные реагенты и режимы. Это обусловило развитие настоящих исследований в этом направлении.
Считается общепризнанным, что металлы из бедного минерального сырья с приемлемыми экономическими показателями могут быть получены методами физико-химической геотехнологии (К.Н. Трубецкой), кучным, шахтным или скважинным подземным выщелачиванием. Так, даже такой пассивный металл, как золото из бедных и забалансовых руд (с содержанием 1,2-0,6 г/т) или отходов горного и обогатительного производств (с содержанием 0,6-0,3 г/т), в мировой практике выщелачивается с высокой эффективностью.
При объяснении феномена перевода металлов из сульфидных минералов в растворы одни исследователи отводят ведущую роль химическим процессам, другие - электромеханическим и бактериальным процессам.
Практика кучного выщелачивания пока не многочисленна. Важным фактором, препятствующим широкому применению кучного выщелачивания полиметаллов, меди, вольфрама и молибдена, является убогость минерального сырья в большинстве отвалов и хвостохранилищ. В этом случае необходимо большее количество циклов выщелачивающих растворов, пропускаемых через горную массу, до получения в них промышленных концентраций металла.
Кучное выщелачивание золота используется в широких масштабах в практике горно-добывающих предприятий США, Канады, ЮАР, Австралии, КНР, Мексики и др. Только в США действует более 110 промышленных и опытно-промышленных установок KB с производительностью от 0,1 до 3-5 млн т горной массы в год.
Основным реагентом кучного выщелачивания золота являются цианиды, но в настоящее время проходят экспериментальную проверку менее токсичные растворители.
Технология кучного выщелачивания золота в опытно-промышленном порядке применяется на горных объектах России, Казахстана и Узбекистана.
Кучное выщелачивание металлов применяют чаще всего в комбинации с подземным выщелачиванием на золотодобывающих, медных и урановых рудниках как возможность утилизации попутных пород и хвостов сортировки.
На урановом месторождении Маныбай уже более 20 лет кислыми растворами перерабатывается отвал бедно-товарных руд объемом 1,5 млн т.
Технология кучного выщелачивания разработана в США в 50-х годах прошлого века для переработки забалансовых медных руд. Она получила распространение на уранодобывающих предприятиях СССР, США, Канады, а в последние 20 лет используется в практике добычи золота из окисленных низкосортных руд.
Кучное выщелачивание меди из руд, характеризующихся преобладанием окисленных минералов, а также халькозина широко применяется на горных предприятиях США, Перу и Родезии. На предприятиях Блюберд и Мангула эта технология применяется для выщелачивания меди с содержанием ее в рудах соответственно 0,5 и 1,13 %.
В качестве растворителя используют хвостовые растворы цементационных или экстракционных установок, в которые добавляется серная кислота концентрацией 50 г/дм3, а иногда и сульфат оксида железа. Продолжительность цикла выщелачивания 120 дней, из них 75 дней - орошение и 45 дней - дренаж продуктивных растворов. Средняя концентрация меди в этих растворах - 2,6 г/дм3. Извлечение меди из руды около 50 %.
Кучное выщелачивание урана из забалансовых руд в промышленных масштабах освоено предприятиями бывшего Минсредмаша СССР (Целинный ГХК, Киргизский ГРК, Ленинабадский ГХК, Лермонтовское РУ и др.). Содержание урана в рудах, направляемых на кучное выщелачивание, варьировало в пределах 0,03 - 0,04 %. Извлечение урана в продуктивный раствор серной кислотой и щелочами было на уровне 70-80 %.
Анализ опыта получения металлов кучным выщелачиванием позволил сделать выводы:
выщелачивание как технология, способная обеспечить эффективное извлечение металлов из бедных и окисленных медных и урановых руд, находится на стадии промышленного освоения, а из окисленных и сульфидных руд других металлов - только на стадии разработки;
опыт подземного выщелачивания металлов, за исключением урана, мал. Активны исследования по извлечению меди и совершенно не достаточно исследований по выщелачиванию золота, что повышает актуальность подобных исследований.
Исследования теоретических аспектов выщелачивания отходов и бедных руд начались более 50 лет назад.
Над теорией выщелачивания работали ряд ученых научно-исследовательских организаций России (МГГА, ВНИПИПромпроект, СКГТУ, Унипромедь, МГГУ, ЦНИГРИ и т.д.).
В теорию и практику внесли вклад ученые: Н.П. Лаверов, Б.Н. Ласкорин, К.Н. Трубецкой, В.А. Чантурия, М.И. Агошков, Г.А. Аксельрод, В.Ж. Аренс, В.К. Бубнов, В.И. Голик, Т.М. Жаутиков, В.И. Зеленов, Н.Б. Коростышевский, Е.А. Котенко, В.Г. Левин, А.М, Марголин, Н.Н. Масленицкий, В.Н. Мосинец, И.Н, Плаксин, В.В. Рачинский, М.Н. Тедеев, В.А. Лодейщиков, В.В. Хабиров, Е.И. Шемякин, P.M. Гаррелс, Р. Гриссбах, Ч.Л. Крайст, Г. Шенк, Дж. Фритс и др.
Теоретические основы гидрометаллургии разработаны трудами И.Н. Плаксина, С.Б. Леонова, В.А. Чантурия и др. Одной из составляющих частей технологии с выщелачиванием являются физико-химические процессы извлечения металлов из упорных сульфидов. Они получили развитие как альтернатива существующим методам получения металлов, использование которых для окружающей среды опасно и дорого.
Наибольшие успехи достигнуты при выщелачивании меди, урана, золота и цинка, чему посвятили свои труды А.П. Зефиров, A.И. Калабин, В.П. Новик-Качан, Б.В. Невский, В.Г. Бахуров, И.К. Луценко, С.Г. Вечеркин, Л.И. Лунев, И.Е. Рудаков, Р.П. Петров, Н.Н. Хабиров, В.К. Бубнов, М.Н. Тедеев, В.И. Голик и др.
Процессы кучного выщелачивания металлов протекают в две стадии. На первой стадии происходит диффузионное растворение металла, на второй стадии осуществляется его перенос путем фильтрации раствора сквозь руду в штабеле. При обосновании геотехнологических параметров KB металлов исследуется диффузия твердых веществ, в частности металлов, и фильтрация жидкости в пористой среде руды.
В области диффузионного растворения металлов наиболее известны работы П. Шьюмана и В.Ж. Аренса. Эти фундаментальные труды принимаются за основу при разработке теоретических расчетных методов. Теории фильтрации жидкостей в пористых средах посвящены работы Мориса Маскета, Е.И. Рогова, B.Г. Язикова и других ученых.
Переработка низкосортных золотосодержащих руд с содержанием золота от 0,5 до 2,5-3,0 г/т кучным выщелачиванием осуществляется на ряде горно-добывающих предприятий США, Канады, ЮАР, Австралии, КНР, Мексики и др. Только в США действует более 110 промышленных и опытно-промышленных установок KB с производительностью от 0,1 до 3-5 млн т горной массы в год.
Технология кучного выщелачивания золота широко применяется в России, Казахстане, Киргизии и Узбекистане.
В России кучное выщелачивание золота применяют на предприятиях Восточного Забайкалья (Дарасун, Балей, Апрелковско-Пешковская рудоносная зона и др.). Материалом для KB служат бедные товарные, забалансовые руды и минерализованная масса вскрышных пород с содержанием золота от 0,5-0,7 до 3-5 г/т.
В Киргизии концерн «Южполиметалл» выщелачивает золото из некондиционных руд высокогорных месторождений.
В Узбекистане кучное выщелачивание в промышленном масштабе осуществляется из отвальных пород карьера Мурунтау. Годовая производительность предприятия KB по перерабатываемой массе превышает 12 млн т. Содержание золота в перерабатываемом сырье 0,5-0,8 г/т. KB развивается на Даугыстаусском месторождении.
В Казахстане наибольший успех по освоению технологии кучного выщелачивания золота достигнут АО «Васильковский ГОК» и компанией «АВС-Балхаш».
В АО «Васильковский ГОК» для кучного выщелачивания используют окисленную руду Васильковского месторождения. Минеральный состав руды, массовых %: SiO2 - 64,2; Al2O3 - 8,1; Fe2O3 - 37; CaO - 1,68; MgO - 1,61; As - 0,22; Na2O - 1,33; K2O - 5,80; Pb - 0,048; Zn - 0,034; Ni - 0,035; Cu - 0,045; Co - 0,023; Bi - 0,014; Sобщ - 0,35; Au- 1,58 г/т.
Крупность руды 250 - 300 мм. Суммарный объем штабелей KB - 1,5 млн т руды. Выщелачивание производится щелочноцианистым раствором с концентрацией цианида натрия 0,04-0,08 % и плотностью орошения 15-25 дм3/т в сутки. Извлечение золота находится в пределах 50-55 %,
В горно-рудной компании «АВС-Балхаш» для кучного выщелачивания золота используют окисленные и полуокисленные руды месторождений Пустынное и Карьерное. Содержание золота в окисленных и полуокисленных рудах, направляемых на кучное выщелачивание, - от 3 до 1,35 г/т.
Руда поступает на два дробильных комплекса общей мощностью переработки до 1460 тыс. т/год. Она проходит три стадии дробления до крупности -20 мм, транспортируется на подготовленное основание, где укладывается в штабель высотой 7 м при проектной высоте штабеля 49 м. После отсыпки заданного объема поверхность штабеля взрыхляется и на взрыхленную поверхность укладывается система орошения.
Для приготовления растворов используют воду оз. Балхаш, которая подается по водоводу длиной 18 км. Штабель орошается раствором цианида натрия при концентрации 0,7 г/дм3. При просачивании раствора через штабель золото растворяется:

4Au + 8NaCN + O2 + H2O → 4NaAu(CN)2 + 4NaOH

Продуктивный раствор стекает в коллектор и по дренажной системе перфорированных труб поступает в емкости-накопители, откуда перекачивается в гидрометаллургический цех на сорбцию.
В качестве сорбента используют активированный уголь. Раствор проходит через 5 последовательно установленных сорбционных колонн с углем. С целью эффективности сорбции используется принцип противотока - активированный уголь с помощью эжекторов движется навстречу продуктивному раствору.
Насыщенный уголь поступает в десорбционную колонну. Съем золота с угля осуществляется при температуре 125 °C и давлении 4 атм в концентрированном растворе цианида (0,2 %) и каустической соды (1 %). Насыщенный золотом раствор подается на электролизеры, где происходит осаждение золотосодержащего шлама на катодные сетки. Шлам снимается, проходит кислотную обработку и поступает на плавку для получения золото-серебряного сплава «Доре».
В 1995-2001 г. в штабели № 1 и № 2 уложено 2614,7 тыс. т руды с содержанием 1,35 г/т при массе золота - 3500 кг. Высота основного штабеля № 2 (2431 тыс. т руды) достигла 35 м. Получено 1050 кг золота, при этом общее извлечение составило 30 %.
Годовая производительность по переработке руды варьировала от 204 тыс. т (1995 г.) до 850,1 тыс. т (2000 г.), средняя за 6 лет - 373 тыс. т. Производство аффинированного золота составляет от 75,6 кг в 1995 г. до 245,1 кг в 2000 г., среднее - 150 кг в год.
В 1995-1997 гг. извлечено 37,2 % золота от уложенного за этот период сырья, затем извлечение стало снижаться из-за коль-матационных процессов.
Практика извлечения золота из хвостов флотации руд в Казахстане пока ограниченна. В 1993-1994 гг. ТОО «Алтын-Кулагер» построило и запустило в работу опытно-промышленную установку кучного выщелачивания золота из хвостов Бестобинской ОФ. Выщелачивание золота велось в течение 1995-1996 г. на штабеле объемом 100 тыс. т. Содержание золота в штабеле KB находилось на уровне 2,2 г/т, запасы - 220 кг. Выщелачивали по щелочно-цианистой технологии с извлечением золота из продуктивных растворов на смолу АМ-2Б. За два года работы было извлечено всего 32 кг золота (14,4 %).
Золотосодержащее сырье обладает различной степенью устойчивости к геохимическим преобразованиям. Дуализм поведения золота (как инертного и геохимически подвижного элемента) объясняется, с одной стороны, его низкой растворимостью, с другой - способностью к комплексным легкорастворимым образованиям и миграции в виде субмикроскопических форм.
При окислении и растворении сульфидов, содержащих тонкодисперсное золото, последнее может непосредственно переходить в коллоидный раствор. Стабилизатором коллоидного золота является коллоидный кремнезем, а также карбонат натрия и Fe(OH)3. Коллоидные растворы золота образуются также при действии FeSО4 на раствор золотого хлорида.
Процесс растворения золота может быть описан общим уравнением кинетики:

где β - константа скорости растворения; С - хвостовое содержание золота; Cп - исходное содержание золота; а - концентрация активного агента.
Растворимость золота является функцией концентрации в растворителе активного агента (а) и характеризуется зависимостью

где Г, n - коэффициенты, причем Г = const для определенного реагента.
Применение кучного выщелачивания золота в каждом конкретном случае определяется геотехнологическими свойствами золотосодержащего сырья.
Оценка возможностей геотехнологического освоения золоторудных объектов представляет собой многоуровневый процесс, так как реализация геотехнологии связана с необходимостью учета как теоретических, так и практических решений.
Оценка геотехнологичности золотосодержащего сырья (руда, хвосты обогащения и т.п.) осуществляется по геохимическим, минералогическим и технолого-эксплуатационным параметрам. Под термином «геотехнологичность» понимается свойство, которым обладает сырье в отношении перевода содержащегося в нем золота в подвижное растворенное состояние. Практическое значение при этом приобретает геотехнологическая классификация пригодности золотосодержащего сырья к кучному выщелачиванию.
Растворение золота зависит главным образом от минералогического свойства вмещающих пород, их структурно-текстурных особенностей и физико-химических свойств среды. В частности, чем крупнее золотины и чем монолитнее порода, тем растворимость золота хуже.
Из внутренних факторов геохимии золота имеет значение переменная валентность элемента и способность к образованию комплексов. Золото растворяется после разрушения кристаллических решеток акцессорных минералов и раскрытия образующих сростков. Наиболее быстро растворение золота протекает в присутствии сильных окислителей: диоксида марганца, кислорода, оксида железа и меди. Максимальному растворению золота способствуют более высокие значения коэффициентов фракционирования кальция с магнием, кремния с железом или алюминием, калия с натрием и ванадия с хромом.
При химическом растворении для вскрытия золотосодержащих пород используют реагенты: FeCl, Fe2(SО4)3, CuCl, CuSO4, NaCl, HCl, H2SO4, щелочи, цианиды натрия или калия, тиомочевины и хлорную воду.
Растворение золота, содержащегося в золотоносных колчедановых породах, происходит под действием сульфата окисленного железа, а выпадение его из растворов - при их встрече с сульфидными породами.
Золото, представленное субмикроскопическими включениями в пирите, наиболее растворимо. При этом растворение происходит под действием сульфита окисленного железа, образующегося при окислении пирита. Наиболее интенсивное окисление золотоносных пиритов и пирротинов протекает при pH 5,5 и Eh = 0,8 В. При этом в минерализованных растворах наиболее вероятным комплексом золота является Au(OH)2, а в сильно минерализованных, с высоким содержанием золота - смешанные хлорогидроксокомплексы веществ типа -.
В процессах окисления золота важно присутствие хлорид-иона, необходимого для растворения оксидной пленки. Хлоридное золото, хорошо растворимое в воде, образуется при действии на тонкодисперсное золото элементарного хлора, выделение которого возможно при одновременном присутствии ионов хлора, кислоты и высших оксидов марганца.
Для выщелачивания золота из золото-кварцевых пород наиболее благоприятна щелочная среда pH более 8 и среда с повышенной концентрацией HCl и тиосульфатных ионов.
Растворенное золото реагирует на малейшее изменение электрического поля, выделяясь в местах сгущений силовых линий на вершине, ребрах и гранях токопроводящих кристаллов.
Создание методологических основ строительства и эксплуатации участков КВ, включающих теоретические положения, регламентирующие параметры формирования штабелей, агломерацию сырья, сооружение гидронепроницаемых оснований, параметры системы орошения и сбора растворов, интенсификацию процесса выщелачивания наряду с задачами геотехнологической оценки золотосодержащего сырья для кучного выщелачивания имеет существенное значение.
Для увеличения эффективности золотодобычи актуальна задача создания методических основ определения оптимальных граничных условий применения кучного выщелачивания в комбинации с традиционными способами добычи и переработки сырья.
Конструктивные особенности площадок кучного выщелачивания определяются рядом факторов, основными из которых являются: годовой объем перерабатываемого золотосодержащего сырья; крупность сырья; материал и параметры гидронепроницаемого основания; состав оборудования; схема организации работ.
Кучное выщелачивание позволяет извлекать золото из окисленного сырья с низкой стоимостью. Однако, несмотря на более высокую стоимость, традиционная заводская технология дает более высокое извлечение. Поэтому использование традиционной технологии для переработки богатых руд и кучного выщелачивания для бедных руд позволяет эффективно эксплуатировать месторождения.
Отсутствие экономически обоснованных границ применения кучного выщелачивания не позволяет определять кондиции для данной технологии и выделять ту часть промышленных запасов месторождений, которая может быть переработана методом кучного выщелачивания.
Методика определения граничных условий применения кучного выщелачивания для золотодобычи приобретает особую актуальность. Методические положения должны включать выбор единого критерия оценки эффективности отработки запасов, методику оценки теряемой ценности при различных технологиях, правила пересмотра кондиций и бортовых содержаний.
Область применения кучного выщелачивания в комбинации с традиционной технологией для новых месторождений исследуется с учетом неопределенности исходной геологической и технологической информации.
Экологическая корректность технологий KB относится к мало разработанным теоретическим вопросам горного дела.
Накопление и хранение отходов флотационного обогащения руд приводят к использованию значительных площадей под карты хвостохранилищ и ощутимым образом отражаются на состоянии окружающей среды.
Экологические, социальные и экономические последствия в результате длительного хранения отходов обогащения руд приводят к снижению уровня рентабельности недропользования и ухудшают условия жизни населенных районов, расположенных в зоне хвостохранилищ. В районах расположения хвостохранилищ образуется сложный техногенный рельеф, изменяется природная среда.
Хвостовое хозяйство является одним из главных источников нарушения экологического равновесия среды. Хвосты флотации руд вызывают водную и ветровую эрозию, они подвержены пылению. Запыленность воздуха может превышать санитарные нормы на расстоянии до 2 км и более от источника пыления.
Вынос в атмосферу мельчайших минеральных частиц, флотореагентов - пыли в свободном состоянии и в виде аэрозолей - на длительное время загрязняет воздушное пространство. Оседая на почву и водоемы, пыль накапливается и генерирует сверхнормативные концентрации тяжелых металлов и токсичных элементов.
Наибольшую опасность для здоровья человека представляют собой пыль, содержащая свободный диоксид кремния в кристаллических его модификациях, остаточное количество цианидов, родонидов, кислот, щелочей и т.п., что является причиной легочных заболеваний, развития раковых опухолей и других заболеваний.
Под хвостохранилища отводятся огромные территории, которые впоследствии представляют собой безжизненные пространства и становятся центром катастрофических процессов.
Проникновение загрязненных стоков в почву связано с нарушением экологического равновесия грунтовых и подземных вод, их заражением химическими веществами. Нарушение земной поверхности и водного режима выводит земли из сельскохозяйственного баланса.
В результате загрязнения среды обитания токсичными элементами животный и растительный мир насыщается ими в количествах, превышающих допустимые нормы, что вызывает физиологические сдвиги и заболевания людей, животных и растений.
По данным ВИОГЕМ, плодородие земель при удалении на 5-10 км от хвостохранилищ ухудшается на 10-20 %, а стоимость и трудоемкость производства сельскохозяйственной продукции увеличивается на 10-15 %.
Увеличение концентрации сернистого ангидрида на 1 мг/м3 воздуха снижает урожайность и качество сельскохозяйственных культур на 30-40 %, содержание белка в злаках снижается на 20-30 %, падает продуктивность скота, растет его заболеваемость. В зоне влияния хвостохранилищ в овощах и картофеле отмечается избыток свинца, цинка, меди, мышьяка, снижается содержание витаминов, крахмала и сахара. Так, в окрестностях золотодобывающих предприятий Казахстана ПДК загрязнителей атмосферы значительно превышает установленные нормы. В районе рудника Бестобе АО «Казахалтын» у хвостохранилища, занимающего 30 га площади с высотой отвала хвостов 6 м и объемом 896 тыс. т, суточные выбросы пыли составляют 6-7 мг/м3 при ПДК = 0,15 мг/м3 (SiO2, As, Zn и др.), что превышает санитарные нормы в 40-70 раз.

В табл. 13.1 приведены предельно допустимые концентрации вредных веществ, загрязняющих атмосферу, характерные для горного производства.
Социальные последствия воздействия загрязненной среды на здоровье человека многообразны. Количественная оценка социальных последствий загрязнения среды в стоимостной форме трудно осуществима. Экономическая оценка социальных результатов не адекватна последствиям, а только отражает их влияние на экономику предприятия и региона.
Оценка ущерба от ухудшения здоровья с экономических позиций рассчитывается по величине недополученного заработка из-за болезни, из-за смертности в трудоспособном возрасте. В результате теряется прибавочный продукт, сокращается национальный доход.
Экономические потери вследствие ухудшения здоровья населения от загрязнения окружающей среды можно классифицировать следующим образом:
сокращение выработки продукции;
увеличение расходов социального страхования;
увеличение выплат по инвалидности и пособий вследствие потери кормильца;
увеличение расходов на здравоохранение;
увеличение расходов на подготовку кадров по замене выбывших.
Поэтому в целях снижения уровня экологических, социальных и экономических последствий образования и хранения отходов обогатительного производства необходимо их сокращать, перерабатывать, утилизировать и ликвидировать. Для этого совершенствуют схемы и режимы обогащения руд, меняют оборудование, внедряют автоматизированные системы управления и контроля, создают новые технологии переработки лежалых хвостов.
Развитие рентабельной золотодобычи определяет необходимость создания высокоэффективных адаптированных к окружающей среде технологических систем и агрегатов для разработки месторождений в усложнившихся горно-геологических условиях с высокой полнотой и качеством извлечения золотосодержащих руд из недр.
Возникает необходимость радикального совершенствования существующих и создания принципиально новых технологий переработки труднообогатимых и забалансовых руд, некондиционного и техногенного сырья с высоким извлечением золота и других полезных компонентов. 1

С целью определения возможности выщелачивания цветных металлов нецианистыми растворителями проведены сопоставительные эксперименты на материалах различного вещественного состава, различающиеся между собой по форме нахождения металлов и содержанию. Использован метод агитационного выщелачивания. Объектами для проведения исследований были складированные отходы обогащения медно-никелевых руд, которые могут рассматриваться в качестве дополнительных источников цветных металлов, и золотосодержащие руды месторождения Самсон. Выщелачивание проводилось растворами тиомочевины, гуматов, йодистого аммония, йода и лигнина. Установлена возможность тиомочевинного выщелачивания золота из хвостов Норильской фабрики. Установлено, что для извлечения платины, никеля, палладия и меди наиболее подходит раствор сульфитного щелока. Для золотосодержащей руды и флотоконцентрата месторождения Самсон наибольшее извлечение дает использование йода и гуматов. Для хвостов обогащения месторождения Самсон – йод, сульфатный щелок.

агитационное выщелачивание

цветные металлы

концентраты

отходы обогащения

нецианистые растворители

1. Брагин В.И., Усманова Н.Ф., Меркулова Е.Н. Морфология золота в коре выветривания Самсоновского рудного узла // Второй международный конгресс Цветные металлы – Красноярск, 2010. – С. 46–48.

2. Минеев Г.Г., Панченко А.Ф. Растворители золота и серебра в гидрометаллургии. – М.: Металлургия. 1994. – 240 с.

3. Михайлов А.Г., Тарабанько В.Е., Харитонова М.Ю., Вашлаев И.И., Свиридова М.Л. Возможности воды и раствора сульфитного щелока в подвижности цветных и благородных металлов в хвостах флотационного обогащения // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. – 2014. – Т. 7, № 2. – С. 271–279.

4. Михайлов А.Г., Харитонова М.Ю., Вашлаев И.И., Свиридова М.Л.. Исследование подвижности водорастворимых форм цветных и благородных металлов в массиве лежалых хвостов обогащения // Физико-технические проблемы переработки полезных ископаемых. – 2013.– № 3. – С. 188–196.

5. Панченко А.Ф, Лодейщиков В.В., Хмельницкая О.Д. Изучение нецианистых растворителей золота и серебра // Цветные металлы. – 2001. – № 5. – С.17–20.

6. Патент РФ № 2402620, МПК С22В 3/04, 27.10.2010.

7. Толстов Е.А., Толстов Д.Е. Физико-химические геотехнологии освоения месторождений урана и золота в Кызылкумском регионе. – М.: ООО Геоинформцентр, 2002. – С. 277.

Выщелачивание представляет собой метод, позволяющий вовлекать в переработку минеральное сырье низкого качества и эффективно осваивать месторождения с малыми запасами, экономически невыгодными для переработки другими методами . В мировой практике для выщелачивания золота из золотосодержащих руд широко применяется цианирование. Несмотря на преимущества перед другими растворителями, высокая токсичность цианидов вынуждает искать альтернативные растворители золота, удовлетворяющие ужесточенным экологическим требованиям. Большая группа нецианистых растворителей - тиокарбамид (тиомочевина), хлор, бром, тиосульфаты натрия и аммония, гидросульфиды, соли гуминовых кислот и др. изучена Иргиредметом. Результаты обобщены в работах . Работы по изучению растворения цветных металлов нецианистыми растворителями из руд и отходов обогащения проводились в ИХХТ СО РАН. Установлено, что при выветривании хвостов обогащения образуются растворимые формы цветных и благородных металлов . Возможность сульфитного щелока переводить в растворимую форму цветные и благородные металлы показана в . Полученные результаты легли в основу технологии восходящего капиллярного выщелачивания .

Цель исследования - определить оптимальный растворитель для извлечения металлов из золотосодержащих руд и отходов обогащения. Использовался метод агитационного выщелачивания. Данное исследование является предварительным этапом технологических исследований, позволяет на небольшом объеме материала выбрать оптимальный выщелачивающий реагент и установить максимально возможную степень извлечения металла из конкретной руды.

Материалы и методы исследования

Выщелачивание проводилось растворами тиомочевины, гуматов, йодистого аммония, йода и лигнина. Расход реагентов составил: тиомочевины 30 г/л, 10 г/л, гуматов - 100 г/л, йодистого аммония - 5 г/л, йода - 25 мл/л, сульфитный щелок (лигнин) 200 мл.

В качестве сульфитного щелока использованы отходы бисульфитной варки целлюлозы Енисейского ЦБК (г. Красноярск) с содержанием сухих веществ 8,7 мас. % без дополнительной обработки или концентрирования. Состав органических веществ щелока - лигносульфонаты - 65-66 %, углеводы - 16-17 %, органические кислоты 16-18 %.

Объектами для проведения исследований были первичные руды месторождения Самсон Нижнего Приангарья и отходы обогащения полиметаллических руд Норильского промузла, складированные в долине р. Щучья. Общий анализ горно-геологических условий, природных и технологических факторов показал возможность применения на этих объектах технологии восходящего капиллярного выщелачивания.

Исследования проводились для четырех проб, содержание в которых полезных компонентов приведено в табл. 1.

Таблица 1

Учитывается или нет данная публикация в РИНЦ. Некоторые категории публикаций (например, статьи в реферативных, научно-популярных, информационных журналах) могут быть размещены на платформе сайт, но не учитываются в РИНЦ. Также не учитываются статьи в журналах и сборниках, исключенных из РИНЦ за нарушение научной и издательской этики."> Входит в РИНЦ ® : да	Число цитирований данной публикации из публикаций, входящих в РИНЦ. Сама публикация при этом может и не входить в РИНЦ. Для сборников статей и книг, индексируемых в РИНЦ на уровне отдельных глав, указывается суммарное число цитирований всех статей (глав) и сборника (книги) в целом."> Цитирований в РИНЦ ® : 1
Входит или нет данная публикация в ядро РИНЦ. Ядро РИНЦ включает все статьи, опубликованные в журналах, индексируемых в базах данных Web of Science Core Collection, Scopus или Russian Science Citation Index (RSCI)."> Входит в ядро РИНЦ ® : нет	Число цитирований данной публикации из публикаций, входящих в ядро РИНЦ. Сама публикация при этом может не входить в ядро РИНЦ. Для сборников статей и книг, индексируемых в РИНЦ на уровне отдельных глав, указывается суммарное число цитирований всех статей (глав) и сборника (книги) в целом."> Цитирований из ядра РИНЦ ® : 0
Цитируемость, нормализованная по журналу, рассчитывается путем деления числа цитирований, полученных данной статьей, на среднее число цитирований, полученных статьями такого же типа в этом же журнале, опубликованных в этом же году. Показывает, насколько уровень данной статьи выше или ниже среднего уровня статей журнала, в котором она опубликована. Рассчитывается, если для журнала в РИНЦ есть полный набор выпусков за данный год. Для статей текущего года показатель не рассчитывается."> Норм. цитируемость по журналу: 0,853	Пятилетний импакт-фактор журнала, в котором была опубликована статья, за 2018 год."> Импакт-фактор журнала в РИНЦ: 0,302
Цитируемость, нормализованная по тематическому направлению, рассчитывается путем деления числа цитирований, полученных данной публикацией, на среднее число цитирований, полученных публикациями такого же типа этого же тематического направления, изданных в этом же году. Показывает, насколько уровень данной публикации выше или ниже среднего уровня других публикаций в этой же области науки. Для публикаций текущего года показатель не рассчитывается."> Норм. цитируемость по направлению: 0,394

Проба № 1
Проба № 2
Проба № 3
Проба № 4

Проба № 1 отобрана из технологической пробы лежалых отвальных хвостов Норильской обогатительной фабрики, складированных в долине р. Щучья. Внешне материал представляет собой серый песок средней крупности 2,0 мм. Из рудных минералов присутствуют пирротин, хромит; в подчиненном количестве халькопирит; изредка брусит, пентландит. По истечении нескольких десятилетий хранения содержание сульфидных минералов не превышает 10 %. В пробе, помимо золота, содержатся Ni, Cu, Co, металлы группы платины. Минералогический анализ показал, что доля свободного золота составляет 10-15 % от общего его содержания и находится в сростках с сульфидами. Минералогический анализ исходного материала показал, что сульфиды цветных металлов составляют 60-70 %, а в оксидных фазах - до 15-20 %. Золото (~87 %) и платина (~19 %) представлены органическими формами, основная часть платины (45 %) связана с оксидами железа и марганца, палладий - на 61 % связан с сульфидными минералами.

Проба № 2 отобрана из технологической пробы коры выветривания участка Верхнеталовский месторождения Самсон. Преобладающее срастание золота - с оксидами железа, в меньшей степени - с кварцем. Золото относительно равномерно распределено по всем классам крупности. Свободное золото присутствует в основном в крупности менее 0,044 мм. В результате гравитационных испытаний в шлих извлеклось 40 % золота. В настоящее время отработка месторождения ведется по гравитационной технологии. Содержание золота в хвостах гравитационного обогащения составляет 0,74 г/т, что требует дальнейшей переработки выщелачиванием . Золото распределено по классам крупности относительно равномерно, обедненные до отвального содержания классы в руде не представлены. Содержание золота в руде, определенное пробирным анализом, - 2,8 г/т. Форма золотин сложная, присутствует губчатое и пористое золото. Раскрытие золота происходит в крупности менее 0,16 мм.

Проба № 3 представляет собой флотоконцентрат, полученный из руды Верхнеталовского участка месторождения Самсон в лабораторных условиях на флотомашине механического типа. Реагентный режим: ксантогенат 150 г/т, ИМ50 - 50 г/т и сосновое масло 160 г/т. Масса навески 300 г. Объем камеры 3 литра. Отношение Т:Ж = 1:3. Время флотации 10 минут. После флотации пульпа промывалась от реагентов. Далее концентрат высушивался.

Проба № 4 отобрана из технологической пробы отходов гравитационной переработки месторождения Самсон.

Пробы руды измельчали до 2 мм, крупность флотоконцентрата 0,44 мм. Масса навески в каждом опыте составляла 100 г, объем раствора - 200 мл. Измельченная проба с выщелачивающим раствором при соотношении жидкой фазы к твердой Ж:Т = 2:1 взаимодействовала в течение 24 часов при комнатной температуре при периодическом перемешивании. Для контроля процесса через 1, 2, 4, 24 часа отфильтровывали пробы раствора на анализ на содержание полезных компонентов. По окончанию эксперимента (24 часа) проба также анализировалась. Извлечение металлов рассчитывалось по содержанию в фильтрационных растворах. В табл. 2 приведены максимальные значения извлечений, полученные в результате проведения опытов.

Результаты исследования и их обсуждение

Проба № 1. При использовании в качестве выщелачивающего раствора тиомочевины 3 % за 24 часа эксперимента получено наибольшее извлечение золота (53,03 %). Есть смысл увеличить время агитации при использовании тиомочевины и йодистого аммония. При использовании гуматов, лигнина и йода максимум извлечений достигается за 1-4 ч активации.

Для выщелачивания платины, палладия, меди и никеля наилучший результат показал раствор сульфитного щелока (рис. 1).

Проба № 2. Максимальное извлечение наблюдалось в опытах при продолжительности выщелачивания 2 часа гуматом (43,18 %), 4 часа йодом (33,25 %), 1 час лигнином (22,14 %). Дальнейшее увеличение продолжительности до 24 ч приводит к снижению перехода металла в раствор (рис. 2).

Таблица 2

Результаты агитационного выщелачивания

Тиомочевина, 3 %

Тиомочевина, 1 %

Аммоний йодистый

Сульфатный щелок

извлечение, %

извлечение, %

извлечение, %

извлечение, %

извлечение, %

извлечение, %

Проба № 1: Au

Проба № 2

Проба № 3

Проба № 4

Рис. 1. Кинетика извлечения металлов в раствор при использовании лигнина (проба № 1)

Проба № 3. Лучшее извлечение (42,13 %) получено при обработке йодом за 24 часа. При обработке гуматами в течение 4 часов извлечение достигается 26,39 %. Остальные растворители в опытах с данной пробой не работают (рис. 3).

Проба № 4. На рис. 4 представлена кинетика извлечения золота отвальных хвостов месторождения Самсон в раствор при использовании различных растворителей. Как видно, максимальное извлечение золота в раствор наблюдается при использовании йода (63,66 %) за 24 часа выщелачивания. При применении йодистого аммония и йода можно предположить дальнейшее нарастание извлечения золота в раствор при продолжении опыта более 24 часов. (рис. 4). Поэтому для того, чтобы проследить дальнейшее направление процесса, необходимо увеличить время агитации для этих растворов.

Рис. 2. Кинетика извлечения золота в раствор для различных растворителей (проба № 2): 1 - гуматы; 2 - йод; 3 - лигнин

Рис. 3. Кинетика извлечения золота в раствор при различных растворителях (проба № 3): 1 - йод; 2 - гуматы

Заключение

Опыты показали, что для выщелачивания золота из исследуемых материалов наиболее эффективны растворы: для лежалых отвальных хвостов Норильской обогатительной фабрики, складированных в долине р. Щучья - раствор тиомочевины 3 %; для руды месторождения Самсон (в порядке убывания) - гуматы - йод - сульфитный щелок; для концентрата месторождения Самсон - йод - гуматы; для хвостов гравитационного обогащения месторождения Самсон - йод - сульфатный щелок - йодистый аммоний - гуматы. Для извлечения платины, никеля, палладия и меди из отвальных хвостов Норильской фабрики наибольшие извлечения дает раствор сульфитного щелока.

Рис. 4. Кинетика извлечения золота в раствор для различных растворителей (проба № 4): 1 - йод; 2 - йодистый аммоний; 3 - гуматы; 4 - лигнин; 5 - тиомочевина

Полученные результаты являются ориентиром для выбора растворителей и их концентраций, с которыми дальше будут проведены укрупненные лабораторные испытания при фильтрационном режиме выщелачивания.

Основные выводы

1. Показана принципиальная возможность перевода в раствор цветных металлов при выщелачивании хвостов Норильской обогатительной фабрики сульфитным щелоком. Извлечение составляет 30-84 %. Для извлечения золота возможно использование тиомочевины 3 %, извлечение выше, чем другими исследованными растворителями.

2. Показана принципиальная возможность перевода в раствор золота при выщелачивании руды и флотоконцентрата месторождения Самсон йодом и гуматами. Извлечение 26-43 %.

3. Показана принципиальная возможность перевода в раствор золота при выщелачивании лежалых хвостов гравитационного обогащения месторождения Самсон йодом и сульфитным щелоком. Извлечение 64-40 %.

4. Представляется целесообразным дальнейшее проведение исследований по выщелачиванию исследуемых материалов.

Библиографическая ссылка

Михайлов А.Г., Харитонова М.Ю., Вашлаев И.И., Свиридова М.Л. ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ЗОЛОТА И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ НЕЦИАНИСТЫМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 7. – С. 132-136;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36018 (дата обращения: 24.03.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

По своей сущности процесс кучного выщелачивания близок к процессу выщелачивания просачиванием. Он заключается в том, что руда, уложенная в виде штабеля (кучи) на специальном водонепроницаемом основании (площадке) орошается сверху цианистым раствором. При медленном просачивании раствора через слой руды происходит выщелачивание золота и серебра. Стекающий снизу раствор идет на осаждение благородных металлов.

Как и выщелачивание просачиванием, кучное выщелачивание пригодно для переработки пористых проницаемых для цианистого раствора руд, а также таких руд, в которых сконцентрировано, в основном, на внутренней поверхности трещин и потому доступно действию цианистого раствора. в руде должно быть достаточно мелкое.

Обычно кучному выщелачиванию подвергают руду после дробления до крупности 5-20 мм. Однако иногда выщелачивают и не дробленую руду с размером кусков до 100 мм и более. Присутствие глинистых веществ снижает проницаемость кучи, замедляет выщелачивание и уменьшает извлечение золота. В таких случаях рекомендуется предварительно окомковать руду с небольшой добавкой цемента, цианида и щелочи.

Кучное выщелачивание проводят на открытом воздухе на специально подготовленных площадках. Для придания площадке водонепроницаемых свойств ее покрывают слоем бетона, асфальта или утрамбованной глины.

Иногда для этой цели используют пленки из синтетических материалов. Чтобы облегчить сток растворов, площадке обычно придают небольшой уклон (2-4°).

На подготовленной площадке проводят отсыпку кучи. Эта операция - наиболее ответственная часть всей технологии. Отсыпку следует выполнять таким образом, чтобы руда в куче лежала однородной (без каналов), рыхлой и проницаемой для цианистых растворов массой. Обычно отсыпку ведут фронтальными погрузчиками или бульдозерами. Наиболее распространенная форма кучи - четырехугольная усеченная пирамида. Высота куч изменяется от 3 до 10-15 м, а вместимость по руде может достигать 100-200 тыс. т.

Кучи орошают цианистым раствором с помощью специальных разбрызгивающих устройств (форсунок), установленных над ними. Скорость подачи раствора зависит от характера руды и может изменяться в широких пределах - от 0,15 до 3 м ³ раствора на 1 м ² поверхности кучи в сутки. Концентрация цианистого раствора 0,05 - 0,1 % NaCN, рН 10-11. В качестве защитной щелочи иногда применяют едкий натр, так как известь вызывает частое забивание разбрызгивателей.

Золотосодержащий раствор, вытекающий из основания кучи, стекает в облицованные пластиком дренажные канавки, проложенные рядом с кучей вдоль ее длинных сторон, и по ним отводится в пруд-сборник. Осаждение благородных металлов обычно осуществляют, сорбируя их активным углем. Обезличенный раствор подкрепляют по цианиду и щелочи и возвращают на выщелачивание.

По окончании кучного выщелачивания золота кучу орошают водой для отмывки растворенного золота, и после дренирования промывного раствора выщелоченную руду транспортируют в отвал. Длительность всего цикла обработки, включая отсыпку кучи, орошение цианистым раствором, промывку водой, дренирование промывного раствора и разгрузку, составляет в среднем 30-90 сут. Извлечение золота и серебра обычно не превышает 50-70 %.

Процесс кучного выщелачивания отличается простотой технологии, весьма низкими капитальными и эксплуатационными затратами. Вместе с тем извлечение золота и серебра этим методом невысокое. С учетом этих факторов кучное выщелачивание применяют для переработки бедного сырья, содержащего 1-2 г/т золота, - забалансовых руд, вскрышных пород, старых отвалов золотоизвлекательных предприятий и т. д. Применение кучного выщелачивания экономически эффективно также для отработки относительно богатых, но не больших по запасам месторождений, для которых нецелесообразно строительство золотоизвлекательных фабрик.

С начала 70-х годов установки для кучного выщелачивания получили широкое распространение за рубежом и особенно в США. Это обусловлено тем, что в связи с повышением цен на в эксплуатацию стали вовлекать бедное сырье и небольшие по запасам месторождения, для которых кучное выщелачивание золота — наиболее рентабельный способ переработки.

Вы читаете, статья на тему кучное выщелачивание золота

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на стадии подготовки руд к выщелачиваннию. Способ включает раскрытие рудообразующих минералов дроблением и измельчением и первичную концентрацию золота. Новым является то, что после раскрытия рудообразующих минералов при дроблении и измельчении их подвергают термической и электрической активации. При этом концентрацию золота обеспечивают укрупнением внутрикристаллических выделений золота при формировании вскрывающих их микротрещин контактно-ударным взаимодействием во встречных воздушных потоках.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на стадии подготовки руд к выщелачиванию. Известен способ подготовки руд, содержащих тонкодисперсное золото, включающий раскрытие рудообразующих минералов дроблением и измельчением, их выщелачивание с переводом золота и раствор с получением, в конечном итоге, золотой головки Недостатком данного способа является низкая интенсивность процесса и низкие показатели извлечения. Известен также способ подготовки руд, содержащих тонкодисперсное золото, включающий раскрытие рудообразующих минералов и первичное концентрирование золота гравитационными или флотационными методами, сорбции-десорбции Недостатком данного способа является низкая степень вскрытия золота, обусловленная невозможностью полноценного воздействия на скрытое внутри кристаллов минералов-носителей тонкодисперсное золото. Целью изобретения является повышение эффективности способа путем увеличения концентрации золота в объеме кристаллов минералов-носителей. Это достигается тем, что в известном способе подготовки руд, содержащих тонкодисперсное золото, рудооразующие минералы, в том числе и включающие тонкодисперсное золото, подвергаются термической и электрической активации и контактно-ударному воздействию во встречных воздушных потоках, обеспечивая укрупнение внутрикристаллических выделений золота и формирование вскрывающих их микротрещин. Способ осуществляется следующим образом. Руда, содержащая тонкодисперсное золото, подвергается дроблению и измельчению. Полученный измельченный продукт проходит сушку и через бункер-питатель подается сжатым воздухом в активатор, представляющий собой систему конус-в-конус. Твердые минеральные частицы, взвешенные в потоке сжатого воздуха, ударяются о нагретую поверхность внутреннего конуса и приобретают электрический заряд (пиро- и трибо-электрический эффекты) или приобретают заряд от коронирующего электрода. После контактного взаимодействия с внутренней поверхностью воздушно-твердая смесь разделяется на два разнонаправленных вихреобразных потока, которые, перемещаясь к вершине конуса, периодически сталкиваются, что приводит к контактной зарядке твердых частиц. Поскольку частицы минералов в зависимости от размеров, формы, вещественного состава приобретают заряды разных знаков, то при столкновении таких частиц происходят контактные разряды, которые приводят к прямой и опосредованной (через тепловое воздействие) активации кристаллической решетки. В результате многократных электро- и тепло-воздействий на минеральные частицы, содержащие тонкодисперсное золото, происходит направленная диффузия и агрегация атомов последнего (Константинов Н.Н. Золоторудные провинции мира. М. Недра, 1993, с. 230). Кроме того, за счет многократных разогревов-остываний, механических нагрузок в золотоносных минералах формируются трещины, открывающие доступ к золоту воздействующих агентам (теплу, реагентам и пр.) на последующих стадиях извлечения.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ВЫЩЕЛАЧИВАНИЮ РУД, СОДЕРЖАЩИХ ТОНКОДИСПЕРСНОЕ ЗОЛОТО, включающий раскрытие рудообразующих минералов дроблением и измельчением и первичную концентрацию золота, отличающийся тем, что после раскрытия рудообразующих минералов при дроблении и измельчении их подвергают термической и электрической активации, а концентрацию золота обеспечивают укрупнением внутрикристаллических выделений золота при формировании вскрывающих их микротрещин контактно ударным взаимодействием во встречных воздушных потоках