Рациональные способы подготовки биокеков к выщелачиванию золота в цианистых средах

Образование и науки | Эта статья также находится в списках: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , | Постоянная ссылка

Чубаров Анатолий Викторович

Рациональные способы подготовки биокеков к выщелачиванию золота в цианистых средах

05.16.02. – Металлургия черных, цветных и редких металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иркутск – 2010

Работа выполнена в Институте цветных металлов и материаловедения ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Научный руководитель: доктор химических наук, доцент

Белоусова Наталья Викторовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Елшин Виктор Владимирович

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

Жижаев Анатолий Михайлович

Ведущая организация: ОАО «Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов»

Защита состоится « 3 » июня 2010 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д212.073.02 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус «К», конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета и библиотеке Сибирского федерального университета

Автореферат разослан « 20 » апреля 2010 г.

Отзывы на автореферат (в 2-х экземплярах, заверенные печатью организации) просьба высылать по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ИрГТУ; ученому секретарю диссертационного совета Д 212.073.02.

e-mail: salov@istu. edu

Ученый секретарь

диссертационного совета

профессор В. М. Салов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В большинстве первичных золотосодержащих руд, которые перерабатываются в настоящее время и относятся к классу упорных, лишь 30 – 40 % золота представлено свободным металлом, остальная часть – в основном тесные сростки с пиритом, пирротином, арсенопиритом и другими сульфидами, не разрушающимися в ходе осуществления традиционных технологических операций. Наиболее перспективным и высокоэффективным с точки зрения экологии и экономики способом является биогидрометаллургия, использующая окисление названных минералов при помощи бактерий родов Acidithiobacillus, Leptospirillum, Sulfobacillus, а также архебактерий рода Ferroplasma. При этом степень окисления сульфидов достигает 96 – 97 %. Однако образующийся продукт – биокек – содержит значительное количество элементной серы и сульфидов сурьмы, создающих трудности при осуществлении цианирования и сорбционного выщелачивания, снижая степень извлечения золота до 70 – 80 % и увеличивая расходы NaCN и извести, используемой в процессе нейтрализации. Возникает необходимость в подготовке такого типа сырья к дальнейшему извлечению уже свободного металла, но не растворяющегося вследствие наличия примесей-восстановителей. Известны способы подготовки материала известкованием, которое оказывается малоэффективным вследствие своей большой продолжительности, и электрохимическим окислением, сопряженным с определенными трудностями при реализации его в промышленных масштабах. Таким образом, указанная проблема остается актуальной и осложняется поступлением в переработку сырья все более ухудшающегося качества.

Работа выполнена в соответствии с планами Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета 2005-2009 гг.

Цель работы. Целью настоящей работы являлась разработка способа подготовки продуктов биоокисления упорных сульфидных золотосодержащих руд и концентратов к извлечению золота в щелочных цианистых средах.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

·  исследование растворения элементной серы и сульфидов сурьмы (III, V) в системах S – H2O – OH – – S2-, S – H2O – OH – – CN-, Sb2S3 – H2O – OH – – S2-, Sb2S3 – H2O – OH – – CN-, Sb2S5 – H2O – OH – – S2-, Sb2S5 – H2O – OH – – CN – в условиях технологических процессов нейтрализации, цианирования и сорбционного выщелачивания золотосодержащих биокеков;

·  изучение поведения основных примесей, затрудняющих переработку биокека традиционными способами, в процессах нейтрализации, цианирования и сорбционного выщелачивания;

·  исследование процессов, протекающих в щелочной пульпе биокека при барботировании кислорода;

·  разработка, проведение пилотных и промышленных испытаний и внедрение технологии подготовки биокека к выщелачиванию золота традиционными гидрометаллургическими методами цианирования и сорбционного выщелачивания.

Методы исследований. Исследования растворения элементной серы и сульфидов сурьмы в щелочных сульфидных и цианидных растворах проведены с применением симплекс-решетчатого метода планирования эксперимента. Для определения концентраций золота, различных S-, As – и Sb – содержащих анионов в растворах использовали атомно-абсорбционный, титриметрический и гравиметрический методы, атомно-эмиссионную спектрометрию с индуктивно-связанной плазмой, спектрофотометрию в УФ – и видимой областях спектра. Составы твердых фаз изучены методами пробирного и рентгенофазового анализа, инфракрасной абсорбции, растровой электронной и оптической микроскопии, рентгеноспектрального анализа.

Научная новизна работы:

- Впервые проведены систематические исследования растворения элементной серы и сульфидов сурьмы в многокомпонентных системах в широком диапазоне концентраций; с привлечением метода симплекс-решетчатого планирования получены математические модели, количественно описывающие указанные процессы; определены кинетические параметры и рассчитаны термодинамические характеристики протекающих реакций.

- Установлены и объяснены количественные закономерности поведения S, Sb2S3 и Sb2S5 в ходе нейтрализации биокеков, а также при осуществлении технологических операций цианирования и сорбционного выщелачивания в цианистых растворах.

- Описан химизм процессов, протекающих при барботировании сжатого кислорода через сильнощелочные пульпы кеков биоокисления золотосодержащих материалов.

- Предложен новый способ подготовки продуктов биоокисления сульфидного золотосодержащего сырья к гидрометаллургической переработке, позволяющий значительно увеличить извлечение и чистоту получаемого золота, сократить расходы токсичных реагентов, снизив тем самым отрицательное воздействие цианистой технологии на окружающую среду.

Практическая значимость работы. Практическую ценность представляют полученные значения растворимости элементной серы и сульфидов сурьмы в сложных растворах в изученных интервалах концентраций, которые могут быть использованы как справочные и применены в технологических расчетах гидрометаллургических процессов извлечения золота из сульфидного сырья, при проектировании оборудования и составлении технико-экономических обоснований и регламента. Разработанный способ подготовки продуктов биоокисления упорных сульфидных золотосодержащих руд и концентратов к выщелачиванию золота в цианистых средах путем окисления сжатым кислородом при повышенных значениях рН подтвержден патентом РФ №2340690 и внедрен в производство на золото-извлекательных фабриках Олимпиадинского ГОКа. Результаты работы используются в учебном процессе при проведении практических занятий, выполнении курсовых и дипломных работ в Сибирском федеральном университете.

На защиту выносятся:

- математические модели процессов растворения элементной серы и сульфидов сурьмы в щелочных цианид – и сульфидсодержащих системах в условиях производственного процесса цианирования;

- закономерности растворения элементной серы и сульфидов сурьмы в процессе нейтрализации кеков биоокисления сульфидных золотосодержащих руд и концентратов;

- способ гидрометаллургического вскрытия золота, находящегося в тесной ассоциации с сульфидами сурьмы, позволяющий повысить извлечение металла в результате протекания процесса растворения Au за счет взаимодействия последнего с образующимися сернистыми анионами;

- технология подготовки продуктов биоокисления упорных сульфидных золотосодержащих руд и концентратов к выщелачиванию золота в цианистых растворителях путем изменения химического состава сырья в результате окисления кислородом при повышенных значениях рН (12 и выше).

Апробация работы. Результаты работы и основные выводы были доложены и обсуждены на научной конференции «Благородные металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд» (г. Иркутск, 2005 г.), Международном совещании «Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов («Плаксинские чтения 2006»)» (г. Красноярск, 2006 г.), XV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (г. Москва, 2008 г.), 5-й Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), IV Съезде микробиологов Узбекистана (г. Ташкент, 2008 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 22 работы, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, получен патент РФ №2340690 (опубл. 10.12.2008). Результаты работы использованы при написании монографии (Совмен, В. К. Переработка золотоносных руд с применением бактериального окисления в условиях Крайнего Севера / В. К. Совмен, В. Н. Гуськов, А. В. Белый и др. – Новосибирск: Наука, 2007. – 144 с.).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 122 страницах, состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографического списка из 165 наименований, включает 46 рисунков и 8 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и задачи исследования, обозначена научная новизна и практическая ценность работы, сформулированы основные защищаемые положения.

В первой главе приведены основные классификации золотосодержащих руд и известные способы их переработки. Сложный минеральный состав и неудовлетворительные показатели извлечения металла общепринятыми гидрометаллургическими методами позволяют выделить упорные золотосодержащие руды в отдельную категорию минерального сырья, для которой высокоэффективной с точки зрения экологии и экономики является биогидрометаллургическая технология. Однако этот наиболее прогрессивный способ приводит к появлению нового продукта – биокека, требующего специфических условий переработки.

Рассмотрены существующие технологии извлечения золота из продуктов биоокисления сульфидных руд и концентратов. Указаны преимущества традиционных процессов сорбционного выщелачивания в цианистых средах перед пирометаллургическими и автоклавными способами. Проведен критический анализ факторов, осложняющих извлечение золота из биокеков методами, предполагающими использование щелочных растворов цианидов. Показана необходимость предварительной обработки такого типа сырья перед процессами цианирования и сорбционного выщелачивания.

Приведен обзор существующих способов подготовки серосодержащих материалов к гидрометаллургической переработке. Неудовлетворительные технологические показатели операций делают актуальной проблему разработки новых технологий подготовки продуктов биоокисления сульфидных руд и концентратов к выщелачиванию золота в цианистых средах.

Во второй главе описаны методики проведения эксперимента и анализа, а также методики проведения пилотных и промышленных испытаний предлагаемой технологии.

Поведение элементной серы и сульфидов сурьмы (III, V) в модельных растворах исследовали с применением симплекс-решетчатого метода планирования эксперимента, исходя из состава жидких фаз технологических пульп действующих фабрик Олимпиадинского ГОКа. Из факторов, оказывающих существенное влияние на процесс, были приняты во внимание:

Х1 – объемная доля (об. д.) дистиллированной воды,

Х2 – концентрация ОН-, выраженная в объемных долях 0,1 М раствора NaOH,

Х3 – концентрация CN-, выраженная в объемных долях 0,02 М раствора NaCN, или концентрация S2-, выраженная в объемных долях 0,06 М раствора Na2S.

В качестве функций Y служили количества S и сурьмы (III, V), перешедшие в жидкую фазу, выраженные в мг/дм3.

Изучение поведения S, Sb2S3 и Sb2S5 в названных системах проведено при температурах 20, 30 и 40 ºС.

Полученные в ходе эксперимента данные использовали для расчета математических моделей, представляющих собой полиномы неполной третьей степени, на основании которых были получены диаграммы, иллюстрирующие количественные закономерности растворения серы и сульфидов сурьмы в щелочных сульфид – и цианидсодержащих растворах в исследованном диапазоне концентраций. Проверкой уравнений было установлено, что они адекватно описывают экспериментальные данные с вероятностью 95 %. Среднеквадратичная ошибка в определении величин Y не превышает ± 3 %.

Исследования поведения элементной серы и сульфидов сурьмы (III, V) в процессах нейтрализации биокека и сорбционного выщелачивания нейтрализованного продукта проведены с материалом Олимпиадинской ЗИФ. На каждом этапе отбирали пробы жидкой и твердой фаз, которые анализировали различными физико-химическими методами.

Пилотные испытания проведены на опытной установке, моделирующей гидрометаллургические переделы фабрик Олимпиадинского ГОКа (рис. 1).

Промышленные испытания проведены в гидрометаллургических отделениях ЗИФ-2 и ЗИФ-3 Олимпиадинского ГОКа на действующем оборудовании.

Рис. 1 – Схема пилотной установки

В третьей главе приведены результаты исследований растворения элементной серы и сульфидов сурьмы (III, V) в системах S – H2O – OH – – S2-, S – H2O – OH – – CN-, Sb2S3 – H2O – OH – – S2-, Sb2S3 – H2O – OH – – CN-, Sb2S5 – H2O – OH – – S2- и Sb2S5 – H2O – OH – – CN-, а также процессов, имеющих место при нейтрализации кеков биоокисления сульфидных золотосодержащих руд и концентратов. Знание количественных закономерностей в данных системах необходимо при расчете состава жидкой фазы пульпы, а также выборе оптимальных параметров подготовки биокека к сорбционному выщелачиванию золота в цианистых средах.

Исследованием систем S – H2O – OH – – S2- и S – H2O – OH – – CN – установлено, что в 0,1 М растворах OH – при растворении серы образуются в основном соединения Sn2- и S2-; снижение концентрации щелочи в 2 раза приводит к тому, что основными продуктами взаимодействий являются кислородсодержащие анионы, в частности SО32-, S2О32-. При этом фактором, определяющим формы образующихся соединений, является активность ОН – и S2- – ионов.

Математическая модель для систем S – H2O – OH – – S2-имеет вид:

Y = 68Х1 + 195Х2 + 3150Х3 + 34Х1Х2 – 2236Х1Х3 + 6510Х2Х3 + 15035Х1Х2Х3. (1)

Для систем S – H2O – OH – – CN-

Y = 68,0X1 + 195,0X2 + 745,0X3 + 34,0X1X2 + 55,2X1X3 + 1369,6X2X3 + 3375,3X1X2X3. (2)

Анализ коэффициентов уравнения 1 позволяет говорить о том, что в процессе нейтрализации переход серы в раствор в большей степени обусловлен появлением в жидкой фазе сульфид-ионов. Это согласуется с известным представлением об автокаталитической природе взаимодействия

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O. (3)

Увеличение растворимости в присутствии гидроксид – ионов может быть объяснено активацией молекул S8. При этом добавление гидроксида натрия в сульфидсодержащие системы приводит к незначительным изменениям. Это связано с присутствием ОН – в растворах Na2S вследствие гидролиза последнего, о чем свидетельствует и тот факт, что при низких концентрациях сульфида введение NaOH оказывает еще более слабое влияние на растворимость. Максимальный переход S в жидкую фазу 3631 мг/дм3 наблюдается в смеси с соотношением об. д. Na2S и NaOH 0,72 : 0,28. Диаграмма, иллюстрирующая указанные закономерности, представлена на рис. 2.

На основании уравнения 2 получена диаграмма растворения серы в щелочных растворах, содержащих CN – – ионы. Результаты исследований позволяют говорить о большем влиянии на растворение серы цианид-ионов (по сравнению с ОН-), связанным с протеканием реакции

S + CN – → SCN-. (4)

Как следствие, растворимость серы в растворах гидроксида натрия значительно меньше, чем в растворах цианида натрия. Это связано с более сложным механизмом процесса, поскольку термодинамическая обусловленность обоих взаимодействий практически одинакова (ΔG0293 реакций 3 и 4 составляют -79,51 и -82,29 кДж, соответственно).

Рис. 2 – Диаграмма растворения для систем S – H2O – OH – – S2-

На диаграмме наблюдается характерная выгнутость изолиний в направлении компонента Х1, что свидетельствует о значительном влиянии разбавления на растворение серы в изучаемых условиях. Необходимо отметить уменьшение кривизны линий в области низких концентраций, связанное со снижением взаимного влияния OH – и CN – при увеличении степени гидролиза последнего. Максимальный переход S в жидкую фазу 867,6 мг/дм3 наблюдается при смешении растворов NaOH и NaCN в объемном соотношении 0,3:0,7.

Повышение температуры до 30 и 40 ºС приводит к усилению влияния гидроксид-ионов вследствие ускорения реакции S с OH-. Наибольшие значения растворимости в исследуемом диапазоне концентраций достигаются в точке с максимальным содержанием OH – и составляют 1754,0 и 2733,0 мг/дм3 для температур 30 и 40 ºС соответственно. Математические модели имеют вид:

Y30 = 90,2X1 + 1754X2 + 1154X3 + 164,8X1X2 – 300,8X1X3 – 1274,8X2X3 – 2226X1X2X3, (5)

Y40 = 303,0X1 + 2733X2 + 1965X3 – 272,0X1X2 – 629,2X1X3 – 368,0X2X3 + 1215,6X1X2X3. (6)

Вклад процесса гидролиза CN – в образование ионов ОН – при нагревании также увеличивается, что приводит к меньшей зависимости растворимости серы от разбавления или концентрирования растворов.

Получены математические модели для систем Sb2S3 – H2O – OH – – S2-:

Y20 = 29,8X1 + 1109X2 + 2099X3 + 390,5Х1Х2 – 1037,1Х1Х3 – 496,0Х2Х3 – 3939,2Х1Х2Х3; (7)

Y30 = 46,0X1 + 1196X2 + 2985X3 + 516,0Х1Х2 – 1278,0Х1Х3 – 1554,0Х2Х3 + 4626,0Х1Х2Х3; (8)

Y40 = 47,4X1 + 1184X2 + 2044X3 – 456,8Х1Х2 – 242,8Х1Х3 – 800,0Х2Х3 + 535,2Х1Х2Х3. (9)

Анализ полиномов во всех случаях позволяет говорить о преобладающем влиянии концентрации S2- на растворимость сульфида сурьмы (III) (из коэффициентов, описывающих независимые факторы, максимальные значения имеют β3). При нагревании увеличивается роль взаимодействия Sb2S3 с OH – - ионами, а также уменьшается отрицательное значение β123, который при 30 ºС становится положительным. Это связано с увеличением степени гидролиза S2-.

В системах Sb2S3 – H2O – OH – – CN – зависимость несколько изменяется: растворение сульфида сурьмы зависит лишь от концентрации OH-, влияние же СN – очень слабо. Это связано с отсутствием взаимодействия Sb2S3 непосредственно с цианидом: известно, что сурьма с цианид-ионами устойчивых соединений не образует. Растворение в цианистых растворах происходит в результате реакции Sb2S3 с гидроксид-ионами. Математические модели для этих систем представлены ниже:

Y20 = 29,8X1 + 1109X2 + 233,0X3 + 390,4Х1Х2 + 534,4Х1Х3 + 232,0Х2Х3 – 3261,6Х1Х2Х3; (10)

Y30 = 46,0X1 + 1196X2 + 529,1X3 + 516,0Х1Х2 + 13,8Х1Х3 + 1845,8Х2Х3 – 3059,7Х1Х2Х3; (11)

Y40 = 46,5X1 + 1184,5X2 + 991,5X3 – 462,0Х1Х2 – 214,0Х1Х3 + 1008Х2Х3 + 998,4Х1Х2Х3. (12)

Установленные закономерности растворения Sb2S3 в исследованных системах справедливы и для Sb2S5 с той лишь разницей, что максимальное значение уже при 20 ºС составляет 2870,0 мг/дм3 (в пересчете на Sb) и достигается в 0,05 М растворе Na2S. Это является следствием увеличения склонности Sb к образованию анионных соединений при повышении степени окисления до +5.

Результаты исследования кинетики во всех системах свидетельствуют о диффузионном режиме процессов (максимальное значение Еа = 22,2 кДж/моль получено для систем Sb2S3 – H2O – CN-).

Данные, полученные в экспериментах с технологическим продуктом – биокеком Олимпиадинской ЗИФ, хорошо коррелируют с результатами исследований модельных систем (табл. 1, 2).

Таблица 1 – Результаты анализа жидкой фазы после нейтрализации биокека

рН пульпы

Общая концентрация в растворе, мг/дм3

S

Sb

As

1

10

590

5,02

4,53

2

11

1121

27,67

15,81

3

12

5970

55,44

3,91

Таблица 2 – Результаты анализа твердой фазы после нейтрализации биокека

рН пульпы

Содержание

*Sэл., %

Ss, %

Sbок., %

Sbs, %

Au, г/т

Исходный биокек

9,1

3,0

5,8

1,6

115

1

10

8,1

4,4

3,9

2,4

107

2

11

8,6

4,2

3,5

2,8

104

3

12

7,0

3,9

3,0

3,1

107

* Sэл. – элементная сера, Ss – сера в сульфидных соединениях,

Sbок. и Sbs – сурьма в кислородсодержащих и сульфидных соединениях, соответственно

Следует отметить, что при добавлении щелочи в пульпу до рН 12,0 происходит растворение золота, концентрация которого в жидкой фазе достигает 6,0 мг/дм3 в виде комплексов [Au2(HS)2S2]2- и [Au(S2O3)2]3-.

В четвертой главе описано предлагаемое решение проблемы гидрометаллургической переработки золотосодержащих биокеков. Представлены данные исследований процессов, протекающих при пропускании кислорода через пульпу нейтрализованного биокека при высоких значениях рН.

Методами рентгенофазового анализа и растровой электронной микроскопии установлено, что большинство сульфидных минералов в твердой фазе окисляется, открывая поверхность золота для контакта с О2 и CN-(рис. 3).

Рис. 3 – Результаты исследований проб исходного (а) и окисленного (б) биокека методом растровой электронной микроскопии

Анализом жидкой фазы установлено, что основное количество сернистых соединений окисляется за первые 3 часа, после чего концентрация их изменяется незначительно. При продолжении пропускания О2 происходит доокисление и накопление газа в пульпе до ~30 мг/дм3. При этом наблюдается снижение рН до 10,5-10,8 и прекращение перехода сурьмы в раствор.

Для получения технологических характеристик проведено исследование процессов цианирования и сорбционного выщелачивания золота из окисленного и неокисленного биокека. Установлено, что в случае выщелачивания окисленного биокека удается достичь извлечения Au на уровне 95-97 % от операции в отличие от выщелачивания биокека, не подвергавшегося окислению, когда извлечение находится на уровне 70-80 %. Определено, что удовлетворительные показатели процесса могут быть получены при содержании О2 не ниже 10 мг/дм3 (рис. 4). Извлечение золота закономерно увеличивается при увеличении количества окислителя в пульпе как за счет большего растворения Au, так и за счет более полной сорбции металла.

Рис. 4 – Извлечение золота (а) и накопление CNS–ионов (б) в процессе сорбционного выщелачивания при концентрации кислорода в пульпе:

5 мг/дм3 (1), 10 мг/дм3 (2), 20 мг/дм3 (3)

Следует отметить, что при использовании предварительной обработки биокека кислородом в щелочной среде значительно упрощается контроль процессов цианирования и сорбционного выщелачивания: рН пульпы и концентрация цианида натрия в жидкой фазе изменяются незначительно и монотонно, при этом содержание CNS – и сурьмы в растворе много ниже, чем при выщелачивании без обработки. Кроме того, расход цианида натрия снижается на 30 % при уменьшении концентрации Au в хвостах.

Определены оптимальные значения расхода кислорода, который в зависимости от состава сырья составляет 150 – 250 дм3/(т·ч), и способ подачи газа в пульпу.

В результате проведенной работы предложен новый способ подготовки продуктов биоокисления сульфидных золотомышьяковых руд и концентратов к выщелачивания золота в цианистых средах (рис. 5).

Рис. 5 – Предлагаемая технологическая схема переработки биокеков

Среди преимуществ данной технологии перед существующими следует назвать следующие: небольшая продолжительность, снижение расхода NaCN на стадии сорбционного выщелачивания, увеличение концентрации золота на сорбенте и уменьшение разрушения последнего в цикле сорбция-десорбция, уменьшение остаточной концентрации Au в хвостах сорбционного выщелачивания, снижение расхода электроэнергии на процессы окисления-восстановления примесей при электролитическом восстановлении золота и получение более чистого катодного металла.

Пятая глава посвящена обсуждению результатов пилотных и промышленных испытаний предложенной технологии в гидрометал-лургических отделениях Олимпиадинской ЗИФ.

Пилотные и промышленные испытания проведены на ЗИФ-2 и ЗИФ-3 Олимпиадинского ГОКа с двумя технологическими продуктами: «питанием сорбции-1», представляющим собой биопульпу, нейтрализованную щелочными хвостами флотации, и «питанием сорбции», представляющим собой отфильтрованный и промытый водой биокек, нейтрализованный суспензией гашеной извести. Показано, что использование предварительного окисления в сильнощелочной пульпе позволяет увеличить извлечение золота на 10 – 15 % и извлекать 97 % металла в случае отфильтрованного и нейтрализованного известью биокека, а также сократить расход NaCN на 20-30 %. При проведении испытаний с воздухом в качестве источника кислорода было установлено, что извлечение золота из твердой фазы на уровне извлечения его при работе с О2 достигается при значительно большем расходе газа (примерно в 10 раз), что спряжено со значительным пенообразованием. При этом необходимо отметить, что содержание сурьмы в жидкой фазе выше, чем в случае использования кислорода.

Сравнение предлагаемого и действующего способов переработки биокеков показало, что применение кислорода для предварительной обработки пульпы в сильнощелочной среде является эффективным с точки зрения технологических показателей и экономики даже при расходах 250 дм3/(т·ч).

Поскольку на стадии окисления происходит растворение 30 – 40 % золота вследствие образования растворимых сульфидных и тиосульфатных комплексов, может быть предложена комбинированная технологическая схема вскрытия золота, находящегося в тесной ассоциации с сульфидами сурьмы, предполагающая окисление материала в сильнощелочной среде. Поскольку устойчивость цианидных комплексов больше, то при добавлении NaCN происходит замещение лигандов, и в момент введения сорбента концентрация [Au(CN)2]- в растворе превышает содержание примесей. В результате извлечение золота на сорбент становится больше, чем в процессе сорбционного выщелачивания по стандартной методике, а чистота получаемого катодного металла достигает 88 – 92 %.

ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности поведения элементной серы и сульфидов сурьмы в щелочных сульфид – и цианидсодержащих растворах, моделирующих жидкие фазы технологических пульп процессов нейтрализации, цианирования и сорбционного выщелачивания золотосодержащих биокеков при температурах 20, 30 и 40 ºС. Получены математические модели, описывающие количественную зависимость растворимости S, Sb2S3 и Sb2S5 от концентраций гидроксид-, сульфид- и цианид-ионов. Показаны роль процесса гидролиза CN – в увеличении перехода серы и сурьмы в раствор и влияние активности ионов ОН – на формы продуктов взаимодействий. Определены кинетические характеристики протекающих реакций.

2. Показано, что поведение элементной серы и сульфидных соединений сурьмы в процессах нейтрализации биокеков, а также цианирования и сорбционного выщелачивания идентично поведению их в модельных системах. Установлено влияние рН пульпы на переход сурьмы и серы в жидкую фазу. Исследовано накопление тиацианат-ионов в растворе в процессах цианирования и сорбционного выщелачивания золота в цианистых средах. Показано негативное влияние концентрации ионов CNS – на сорбцию [Au(CN)2]-.

3. Исследованием процессов, протекающих при барботировании кислорода через пульпу нейтрализованного биокека при рН 12 и выше, установлено, что основное количество соединений-восстановителей, образующихся при нейтрализации и препятствующих извлечению золота стандартными гидрометаллургическими операциями, может быть окислено и переведено в форму, не влияющую на дальнейшую переработку продукта. Определен уровень концентрации растворенного кислорода в пульпе, необходимый для цианистого выщелачивания Au с удовлетворительными технико-экономическими показателями.

4. Предложена технология подготовки золотосодержащих биокеков к выщелачиванию золота в цианистых средах, заключающаяся в увеличении рН пульпы до 12 и выше с последующим барботированием кислорода. В ходе пилотных и промышленных испытаний определен оптимальный расход и способ подачи газа; показана эффективность данного способа: сокращение продолжительности окисления до 3 часов, увеличение извлечения золота на 10 – 15 %, сокращение расхода NaCN на 15 – 30 % в зависимости от состава сырья, устранение ряда проблем ведения процесса (поддержание постоянной концентрации CN- и рН, значительное пенообразование), увеличение концентрации золота на сорбенте, улучшение показателей электролитического осаждения Au и повышение чистоты получаемого катодного металла.

5. Предложена комбинированная технологическая схема вскрытия золота, ассоциированного с сульфидами сурьмы, предполагающая окисление материала в сильнощелочной среде и последующее сорбционное выщелачивание раствором цианида натрия. В результате образования сернистых комплексов золота в ходе предварительного окисления удается перевести в раствор до 40 % металла, что позволяет на стадии сорбционного выщелачивания сократить количество сорбированных примесей.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1.  Чубаров, А. В. Влияние операции предварительного окисления на процесс выщелачивания золота / А. В. Чубаров, С. В. Останова, В. Н. Гуськов, С. В. Дроздов // Актуальные вопросы развития технологии добычи и переработки руд цветных и благородных металлов: Сб. тезисов докладов конференции, 2005 г. – Усть-Каменогорск.

2.  Чубаров, А. В. Влияние кислорода на процесс выщелачивания золота / А. В. Чубаров, С. В. Останова, С. В. Дроздов // Благородные металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд: материалы научной конференции, 2005 г. – Иркутск – Т. 2 – С. 205.

3.  Совмен, В. К. Роль кислорода в процессах переработки сульфидных золотосодержащих руд / В. К. Совмен, В. Н. Гуськов, А. В. Должиков, С. В. Дроздов, А. В. Чубаров, И. В. Полежаева // Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов (Плаксинские чтения): материалы международного совещания, 2006 г. – Красноярск – С. 91-92.

4.  Совмен, В. К. Новые керамические диспергаторы в процессах переработки сульфидных золотосодержащих руд / В. К. Совмен, В. Н. Гуськов, В. В. Бондарь, С. В. Дроздов, А. В. Чубаров, С. А. Агафонов // Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов (Плаксинские чтения): материалы международного совещания, 2006 г. – Красноярск – С. 265-266.

5.  Совмен, В. К. Сорбционные свойства ионообменной смолы АМ-2Б в трехкомпонентной системе цианид-роданид-тиосульфат / В. К. Совмен, В. Н. Гуськов, С. В. Дроздов, А. В. Чубаров, С. В. Астапчик, В. С. Климанцев // Золото Сибири: сборник тезисов докладов IV международного симпозиума, 2006 г. – Красноярск – С. 104.

6.  Совмен, В. К. Исследование поведения серы в щелочных растворах в процессе переработки продуктов биоокисления золотосодержащих руд / В. К. Совмен, В. Н. Гуськов, С. В. Дроздов, А. В. Чубаров, А. С. Казаченко, В. В. Максименко // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: Материалы международной научно-технической конференции, 2007 г. – Екатеринбург – С. 175-178.

7.  Совмен, В. К. Исследование поведения сульфидов сурьмы в процессе переработки кеков биоокисления золотосодержащих флотоконцентратов / В. К. Совмен, В. Н. Гуськов, А. В. Чубаров, С. В. Дроздов, В. В. Максименко// Сб. докладов 4-й международной научной школы молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых», 2007 г. – Москва – С. 165-167.

8.  Дроздов, С. В. Интенсивное цианирование гравитационных концентратов месторождения «Панимба» / С. В. Дроздов, А. В. Чубаров, И. А. Герасимчук // Сборник трудов 6-й международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов», 2008 г. – Красноярск – С. 218.

9.  Чубаров, А. В. Физико-химическое обоснование применения кислорода при гидрометаллургической переработке золотосодержащих биокеков / А. В. Чубаров // Сб. материалов XV международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2008». – Москва, 2008. – С. 421.

10.  Максименко, В. В. Изучение взаимодействий соединений серы при переработке кеков биоокисления золотосодержащих флотоконцентратов / В. В. Максименко, А. В. Чубаров, А. С. Казаченко // Сб. материалов XV международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2008». – Москва, 2008. – С. 336.

11.  Чубаров, А. В. Интенсификация процессов гидрометаллургической переработки кеков биоокисления золотосодержащих флотоконцентратов / А. В. Чубаров, С. В. Дроздов // Труды 5-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 2008 г. – Санкт-Петербург – Т.12. – С. 324-326.

12.  Казаченко, А. С. Поведение элементной серы в системах S – H2O – OH – - S2- / А. С. Казаченко, В. В. Максименко, А. В. Чубаров // Материалы научно-практической конференции «Химическая наука и образование Красноярья», 2008 г. – Красноярск – С. 10-12.

13.  Совмен, В. К. Предварительная подготовка кеков биоокисления флотоконцентратов упорных сульфидных золотомышьяковистых руд к цианированию / В. К. Совмен, В. Н. Гуськов, С. В. Дроздов, А. В. Чубаров // Материалы IV съезда микробиологов Узбекистана. Ташкент, 2008г. – С. 31.

14.  Чубаров, А. В. Экологические аспекты применения кислорода при гидрометаллургической переработке золотосодержащих биокеков / А. В. Чубаров // Труды 6-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 2008 г. – Санкт-Петербург – С. 301-302.

15.  Чубаров, А. В. Растворение элементной серы в системах S – H2O – OH – - S2- / А. В. Чубаров, Н. В. Белоусова, А. С. Казаченко, В. В. Максименко // Журнал СФУ. Химия. – 2008. – Т. 1, № 3. – С. 235-241.

16.  Совмен, В. К. Способ извлечения золота из упорных сульфидных руд. Патент РФ №2340690. МПК С22В 11/08 /Закрытое акционерное общество «Золотодобывающая компания «Полюс» /В. К. Совмен, В. Н. Гуськов, С. В. Дроздов, А. В. Должиков, А. В. Чубаров – Заявлено 26.12.2005; Заявка 2005140718/02; опубл. 10.12.2008.

17.  Чубаров, А. В. Исследование поведения элементной серы в растворах H2O – OH – - CN – / А. В. Чубаров, В. В. Максименко, Н. В. Белоусова // Известия вузов. Цветная металлургия. – 2009 г. – № 6. – С. 20-25.

18.  Чубаров, А. В. Поведение сульфидов сурьмы (III, V) в щелочных сульфидсодержащих растворах / А. В. Чубаров, Н. В. Белоусова, А. С. Казаченко // Журнал СФУ. Химия. – 2009. – Т. 2, № 2 – С. 165-172.

19.  Чубаров, А. В. Подготовка кеков биоокисления золотомышьяковых руд и концентратов к выщелачиванию золота в цианистых средах / А. В. Чубаров //Материалы 5 Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития», 2009 г. – Москва – С. 348.

20.  Проскурякова, И. А. Извлечение золота из сульфидных материалов сложного состава / И. А. Проскурякова, В. В. Максименко, А. В. Чубаров, С. В. Дроздов // Труды 7-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 2009 г. – Санкт-Петербург. – С. 388-390.

21.  Чубаров, А. В. Переработка продуктов биоокисления упорных сульфидных золотомышьяковистых руд и концентратов / А. В. Чубаров, В. В. Максименко, И. А. Проскурякова // Труды 7-й международной конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 2009 г. – Санкт-Петербург. – С. 406-407.

22.  Чубаров, А. В. Предварительное окисление биокека в технологии переработки сульфидных золотосодержащих руд и концентратов / А. В. Чубаров, Н. В. Белоусова, С. В. Дроздов, В. В. Максименко // Цветные металлы. – 2010 г. – № 1. – С. 20-23.



Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника