Научная статья на тему 'Бактериальное выщелачивание упорного золотосодержащего концентрата с оценкой тестового сорбционного цианирования остатков биоокисления'

Бактериальное выщелачивание упорного золотосодержащего концентрата с оценкой тестового сорбционного цианирования остатков биоокисления Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
1250
241
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БАКТЕРИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ / УПОРНЫЕ ФЛОТАЦИОННЫЕ КОНЦЕНТРАТЫ / ИЗВЛЕЧЕНИЕ / СОДЕРЖАНИЕ / ЦИАНИРОВАНИЕ / ИССЛЕДОВАНИЕ / ИСПЫТАНИЯ / BACTERIAL OXIDATION / HARD FLOTATION CONCENTRATES / EXTRACTION / CONTENT / RESEARCH / TESTS / CYANIDATION

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Мязин Виктор Петрович, Баранов Владимир Валентинович

Рассматривается возможность использования предварительного бактериального окисления концентрата с применением автотрофных термофильных бактерий Acidithiobacillus Ferroxidans, Acidithiobacillus Thiooxidans и Leptospirillum Ferroxidans перед операцией сорбционного цианирования применительно к упорным углисто-мышьяковым золотосодержащим флотационным концентратам с целью повышения извлечения золота из них. Испытания выполнялись в непрерывном режиме с использованием лабораторного стенда. Приведены методики проведения бактериального выщелачивания, прямого и сорбционного цианирования, условия и режимы испытаний. Объектом исследования в работе являлись «упорные» флотационные концентраты, полученные при переработке сульфидной золотосодержащей руды. По результатам экспериментальных исследований установлено, что процесс выщелачивания золота из остатков биологического окисления относится к числу эффективных техно-логических решений. Введение в технологический процесс специальной операции обработки продуктов биоокисления позволяет увеличить извлечение золота из упорного концентрата на 88,95 %

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Мязин Виктор Петрович, Баранов Владимир Валентинович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

BACTERIAL LEACHING OF HARD GOLD CONCENTRATES WITH EVALUATION OF TEST SORPTION CYANIDATION OF BIOOXIDATION TAILS

The possibility of preliminary bacterial oxidation use with application of autotrophic thermophilic bacteria (Acidithiobacillus Ferroxidans, Acidithiobacillus Thiooxidans and Leptospirillum Ferroxidans) prior to sorption cyanidation as applied to hard carbonaceousarsenic gold-containing flotation concentrates with the aim of gold leaching out of them. The tests were conducted permanently with the use of laboratory easel. The methodics of conducting bacterial leaching, direct and sorption cyanidation, conditions and test regimes are presented. The object of research is hard flotation concentrates, derived in the result of sulphur goldcontaining ore. The results of experimental researches have stated that the process of gold leaching out of biooxidation tails is referred to the number of effective technological decisions. The introduction into the technological process of a special operation of biooxidation products handling allows to increase gold extraction from hard concentrate up to 88,95 %.

Текст научной работы на тему «Бактериальное выщелачивание упорного золотосодержащего концентрата с оценкой тестового сорбционного цианирования остатков биоокисления»

УДК 669.21/23;57.66; 622

Мязин Виктор Петрович Victor Myazin

Баранов Владимир Валентинович Vladimir Baranov

БАКТЕРИАЛЬНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ УПОРНОГО ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО КОНЦЕНТРАТА С ОЦЕНКОЙ ТЕСТОВОГО СОРБЦИОННОГО ЦИАНИРОВАНИЯ ОСТАТКОВ БИООКИСЛЕНИЯ

BACTERIAL LEACHING OF HARD GOLD CONCENTRATES WITH EVALUATION OF TEST SORPTION CYANIDATION OF BIOOXIDATION TAILS

Рассматривается возможность использования предварительного бактериального окисления концентрата с применением автотрофных термофильных бактерий AcidithюbaciIlus Ferroxidans, AcidithюbaciIlus Thiooxidans и LeptospirШum Ferroxidans перед операцией сорбционного цианирования применительно к упорным углисто-мышьяковым золотосодержащим флотационным концентрам с целью повышения извлечения золота из них. Испытания выполнялись в непрерывном режиме с использованием лабораторного стенда. Приведены методики проведения бактериального выщелачивания, прямого и сорбционного цианирования, условия и режимы испытаний. Объектом исследования в работе являлись «упорные» флотационные концентраты, полученные при переработке сульфидной золотосодержащей руды. По результатам экспериментальных исследований установлено, что процесс выщелачивания золота из остатков биологического окисления относится к числу эффективных технологических решений. Введение в технологический процесс специальной операции обработки продуктов биоокисления позволяет увеличить извлечение золота из упорного концентрата на 88,95 %

The possibility of preliminary bacterial oxidation use with application of autotrophic thermophilic bacteria (Acidithiobacillus Ferroxidans, Acidithiobacillus Thiooxidans and Leptospirillum Ferroxidans) prior to sorption cyanidation as applied to hard carbonaceous-arsenic gold-containing flotation concentrates with the aim of gold leaching out of them. The tests were conducted permanently with the use of laboratory easel. The methodics of conducting bacterial leaching, direct and sorption cyanidation, conditions and test regimes are presented. The object of research is hard flotation concentrates, derived in the result of sulphur gold-containing ore. The results of experimental researches have stated that the process of gold leaching out of biooxidation tails is referred to the number of effective technological decisions. The introduction into the technological process of a special operation of biooxidation products handling allows to increase gold extraction from hard concentrate up to 88,95 %.

Ключевые слова: бактериальное окисление, упорные флотационные концентраты, извлечение, содержание, цианирование, исследование, испытания

Key words: bacterial oxidation, hard flotation concentrates, extraction, content, cyanidation, research, tests

Бактериальное выщелачивание относится к предварительной операции перед цианированием флотационного концентрата с целью окисления сульфидных минералов, таких как арсенопирит, пирит и антимонит, а также вскрытия ассоциированного с ними золота. Введение операции бактериального окисления позволяет достигать высокого извлечения благородных металлов в процессе цианирования остатков бактериального выщелачивания даже при неполном окислении пирита [ 1 ]. Достоинство этого процесса заключается в том, что он исключает загрязнение окружающей среды

Химический состав

токсичными соединениями мышьяка, кроме того, для проведения технологического процесса не требуются высокая температура и повышенное давление.

Целью работы являлось проведение экспериментальных исследований бактериального окисления «упорных» золотосодержащих концентратов в непрерывном режиме с последующим цианированием кеков бактериального окисления.

Объект исследования — «упорные» флотационные концентраты, полученные при переработке сульфидной золотосодержащей руды (табл. 1).

Таблица 1

флотоконцентрата

Содержание ценного компонента и примесей

Аи, г/т Ад, г/т Аэ, % ЭЬ, % Fe, % Сорг, % Э, % Эсул, % ЭЮ2,% С03,%

69,4 13,4 4,6 0,65 18,5 1,26 17,7 16,6 24,25 1,24

Для переработки концентратов испыта- — цианирование концентратов после

ны следующие технологические режимы [2]: их доизмельчения.

— прямое цианирование; Условия цианирования и результаты

— сорбционное цианирование; приведены в табл. 2.

Таблица 2

Полученные результаты опытов по цианированию концентрата

Расход, г/т Результаты опыта Содержание, г/т Извлечение, %

Раствор, мг/л Смола (А-100), г/т* Кек, г/т

№СМ Са0 Аи Ад Аи Ад Аи Ад Аи Ад Аи Ад

83 % класса - 0,045 мм, смола 20г/т

7,79 4,88 0,1 0,5 54,2 71,2 63,7 13,1 64,8 16,4 3,6 22,78

100 % класса - 0,045 мм, смола 20г/т

9,62 4,56 0,1 0,7 81,9 82,8 59,8 3,1 64,8 16,4 5,54 60,69

83 % класса - 0,045 мм

12,98 4,56 0,5 1,9 0 0 66,2 13,5 64,8 16,4 1,53 22,47

Полученные результаты (табл. 2) позволяют заключить, что исследуемый концентрат относится к типу упорного минерального сырья [3]. При прямом цианировании концентрата извлечение золота составило 1,53 %, серебра 22,47 %. В тесте сорбционного цианирования с до-

измельчением извлечение золота составляет 6 % , по серебру 61 %. Поэтому для интенсификации процесса цианирования перед операцией введена специальная обработка концентрата методом бактериального окисления в непрерывном режиме.

Для бактериального выщелачивания Acidithiobacillus Ferroxidans, Acidithiobacillus

«упорного» флотационного концентра- Thiooxidans и Leptospirillum Ferroxidans

та использованы автотрофные умеренно- (табл. 3). термофильные палочковидные бактерии

Таблица 3

Микроорганизмы и сфера их применения

Микроорганизмы Процессы Возможная сфера применения

Acidithiobacillus Ferroxidans Acidithiobacillus Thiooxidans Leptospirillum Ferroxidans Окисление сульфидных минералов, S0 и Fe2+ при pH 1,4...3,5 и t = 5-40 0С Кучное, подземное и чановое выщелачивание металлов из сульфидных и смешенных руд и концентратов, из отходов пирометаллургической промышленности; выщелачивание серы из углей

Считается, что данный тип [5] бактерий окисляет сульфидные минералы до водорастворимых сульфатов прямым и косвенным путем. В первом случае кристаллическая решетка сульфидных минералов разрушается под воздействием энзимов (ферментов) бактерий:

4FeAsS + 1302 + 6Н20 ^ 4Н^04 +

2FeS2 + 7O2 + 2H2O

2FeSO4 + 2H2SO4

4FeSO4 + 02 + 2Н^04 -> 2Fe2(SO4)3 + 2Н20 2So+ 2НП0+ за -2 2Н^а

2 2 2 4

Н3Ав03+ 0,502 = Н3АвО. Во втором случае сульфидные минералы окисляются под действием некоторых продуктов метаболизма бактерий, главным образом Fe2(SO4)3, который является продуктом окисления FeSO4 микроорганизмами [6]. Процесс биоокисления сульфидов можно проследить на основе химических реакций:

FeAsS+Fe2(SO4)3+0,75 02+1,5 H20=3FeS04+ + So+ Н3Ав03

2FeAsS--Fe2(SO4)3+6 02+4 Н20 ^ 2Н^04+ 4FeSO4+ H2SO4

2Н3Ав03+- Fe2(SO4)3 ^ 2FeAsO4+3 H2SO4 FeS2+ Fe2(SO4)3 -4 3FeSO4+2 So FeS2+ 7Fe2(S04)3+8 Н20 ^ 15FeSO4 + 8Н^04 Fe2(S04)3+6 Н203 -> 2Fe(0H)3+ 3Н^04 Fe(0H43+ H2S04 -> Fe(0H) S04+ 2Н20. В присутствии моновалентных катионов, таких как NH-+,K+,Na+, образуются нерастворимые соединения — ярозиты (сульфат калия и железа).

Для оценки эффективности бактериального окисления сульфидных минералов использовали разработанный лабораторный стенд, состоящий из пяти

последовательно расположенных реакторов, работающих в непрерывном режиме (см. рисунок). При этом объем первого реактора составил 6 л, последующих — 3 л. Для обеспечения непрерывного самотечного движения пульпы принято каскадное расположение реакторов. Для перемешивания пульпы каждый реактор оборудован лопастной мешалкой с индивидуальным приводом, термостатом для поддержания заданной температуры пульпы. Для подачи воздуха в реакторах использовали лабораторный компрессор [7].

Методика бактериального выщелачивания упорного золотосодержащего концентрата заключалась в следующем. Исходный флотоконцентрат крупностью 80...95 % класса — 0,074 мм непрерывно подавался вибрационным питателем в первый основной реактор. В этот реактор также насосом подавалась питательная среда растворенных солей в воде N Р, К из расчета каждого элемента 1,6, 0,31, 0,99 кг на 1 т концентрата соответственно. Технологические параметры транспортирующего потока задавали исходя из обеспечения непрерывного движения пульпы по каскаду, плотность пульпы — 18.19 % твердого. Принятые режимы выщелачивания концентрата: температура пульпы 39...400 С; рН-1,2.1,8, концентрация бактериальных клеток 108...109 кл/мл. Время выщелачивания в каскаде 96 ч, продолжительность тестовых испытаний — в течение одного месяца. Для выщелачивания использована культура (табл. 3), выращенная на том же концентрате в течение 20 дней.

Компрессор

Схема цепи аппаратов стенда бактериального окисления и направление движения потока

При проведении опытов в процессе выщелачивания флотоконцентрата автоматически контролировались рН, ЕЙ пульпы и концентрация в ней 2 и 3-валентного железа.

На полученных остатках биовыщелачивания проведены дальнейшие лабораторные испытания с целью определения природной сорбционной активности. Анализ полученных данных показал, что продукты биовыщелачивания обладают умеренной природной сорбционной активностью 6,73... 10,58 %. В первую очередь это объясняется незначительным содержанием в них органического углерода.

Получаемый остаток (табл. 4) после обработки микроорганизмами отфильтровали и промыли водой методом декантации в три стадии. При этом на каждую стадию использовали по три удельных объема раствора воды.

Методом фазового анализа остатков биоокисления установлено, что золото преобладает в свободной форме и сростках (91,58 %), и может быть эффективно извлечено цианированием, порядка 5,13 % золота связано с сульфидами, а 0,67 % — в тонковкрапленной форме. В пленках присутствует 41,14 %, в свободной форме лишь 0,39 % связано с сульфидами. При этом содержание тонковкрап-ленного золота в кварце составляет 58,46 %.

Таблица 4

Химический анализ золотосодержащих остатков биоокисления

Au, г/т Ag, г/т Дз,% БЬ,% Ре,% Б,% Б ,% сул' Б ,% элем' бю2,% Нд,%

64,1 15,5 0,74 0,68 2,58 6,92 6,20 0,65 39,9 6*10-4

Установленное наличие в золотосодержащем остатке биоокисления органического углерода позволило в дальнейших опытах использовать сорбционное цианирование остатков бактериального выщелачивания. Методика проведения опытов приводится далее [9].

Объединенные остатки предварительно промыли методом декантации в три стадии. На первых двух стадиях промывки использовали серную кислоту концентрацией 0,3 % исходя из того, чтобы рН после промывки не превышал численного значения двух. После промывки кеков водой их отфильтровали. На каждую стадию промывки использовали по три удельных объема водного раствора. Затем подвергали высушиванию и взвешиванию, после чего отбирали среднюю пробу для проведения химического анализа и технологических тестов

по сорбционному цианированию полученных остатков.

При проведении тестовых исследований использованы следующие режимы:

— масса пробы — 100 г;

— плотность пульпы — 33 %;

— рН - 10,0...11,0;

— предварительная аэрация 1 ч около 5 ррт (мг/л);

— концентрации NaCN 1 г/л;

— загрузка смолы 20 г/л (табл. 5);

— время выщелачивания 24 и 48 ч.

Контроль рН и NaCN осуществляли в

процессе выщелачивания через каждый час и далее — до полной стабилизации значений рН — 10-11 [10].

Принятый расход используемых реагентов в процессе цианирования остатков биоокисления представлен в табл. 6.

Таблица 5

Характеристика смолы Purolite

Название Тип матрицы Статическая обменная емкость, г-экв/л Влажность, % Примечание

А-100 Полистероль-ная 1,3 53...60 Анионит макропористого типа с хорошей осмотической прочностью, устойчив к органическим отравлениям. Применяется для обессоливания воды и сахарозы

Таблица 6

Расход реагентов цианирования остатков биоокисления

Измельчение класса - 0,074, мм, % Время агитации, ч Расход смолы, г/т Подача, г/т Расход, г/т

№СМ СаО №СМ СаО

80 24 20 19,60 15,52 17,29 15,52

Результаты тестовых исследований приведены в табл. 7.

Таблица 7

Полученные результаты теста по цианированию остатков биоокисления

Результаты опыта Содержание, г/т Извлечение,%

Раствор, мг/л Смола (А-100), г/т Кек, г/т

Аи Ад Аи Ад Аи Ад Аи Ад Аи Ад

2,40 3,20 1820,00 883,00 4,45 1,30 80,74 42,94 94,49 96,97

Анализ данных, полученных по результатам экспериментальных исследований, позволяет заключить, что процесс выщелачивания золота из остатков биологического окисления относится к числу эффективных технологических решений. Введение в технологический процесс специальной операции обработки продуктов биоокисления позволяет увеличить извлечение золота из упорного концентрата на 88,95 %. Можно предположить, что повышение процента извлечения золота, прежде всего, связано с тем, что в процессе биоокисления про-

изошло разложение «упорных» золотосодержащих сульфидных минералов, таких как пирит, арсенопирит и т.д., что привело к более полному раскрытию тонковкрап-ленного золота и в дальнейшем позволило дополнительно его извлечь с применением операции сорбционного цианирования, остатков биоокисления. Процесс бактериального выщелачивания концентратов является весьма устойчивым и легко контролируемым, не требующим больших эксплуатационных затрат.

Литература_

1. Каравайко Г.И., Росси Дж. Биогеотехноло-гия металлов. Практическое руководство. М., 1989. 345 с.

2. Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко Л.С. Металлургия благородных металлов. М.: МИ-СИС. Изд. дом «Руда и Металлы», 2005. 432 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Лодейщиков В.В.Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. Иркутск: ОАО «Ир-гиредмет», 1999. С. 342.

4. Лодейщиков В.В. Упорные золотые руды и основные принципы их металлургической переработки. В кн.: Гидрометаллургия золота. М.: Наука, 1980. С. 5-18.

5. Технологическая оценка упорных золотомы-шьяковых руд и концентратов. Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья (ВИМС). М., 1999. С. 36.

6. Минеев Г.Г. Биометаллургия золота: монография. М.: Металлургия, 1989. С. 160.

7. Patent RF № 2030851, MPK A01B79/02 ot 20.03.1995.

8. Ефимова М.Г, Ревякина В.П. Инструкция по проведению рационального анализа золота и серебра в полиметаллических рудах и продуктах их обогащения. Институт Цветметинформация, 1969. С. 43.

9. Афанасьев А.И., Полтавский Н.С. Переработка концентратов с высоким содержанием мышьяка методом бактериального выщелачивания. Современные методы извлечения из упорных углистых, сульфидных мышьяксодержащих концентратов. В сб.: Тезисы докладов и сообщений на семинаре в г. Туле, 1979. С. 18-19.

_References

1. Karavaiko G.I., Rossi J. Biogeotehnologiya metallov. Prakticheskoe rukovodstvo [Biogeotechnol-ogy of metals. Practical guide]. Moscow, 1989. 345 p.

2. Kotlyar Yu., Meretukov M.A., Strizhko L.S. Metallurgiya blagorodnyh metallov [Metallurgy of noble metals]. Moscow: MISA. Ed. house «Ore and Metals», 2005.432 p.

3. Lodeyschikov V.V. Tehnologiya izvlecheniya zolota i serebra iz upornyh rud [Tehnology of gold and silver extraction from hard ores]. Irkutsk: JSC «Ir-giredmet», 1999, pp. 342.

4. Lodeyschikov V.V. Upornye zolotye rudy i osnovnye printsipy ih metallurgicheskoy pererabotki [Hard gold ores and basic principles of their metallurgical processing]. Proc.: Hydrometallurgy of gold. Moscow: Nauka, 1980. P. 5-18.

5. Tehnologicheskaya otsenka upornyh zoloto-myshyakovyh rud i kontsentratov [Technological assessment of hard gold-arsenic ores and concentrates]. All-Union Scientific Research Institute of Mineral Resources (VIMS). Moscow, 1999. P. 36.

6. Mineev G.G. Biometallurgiya zolota [Biomet-allurgy of gold]: monograph. Moscow: Metallurgy, 1989. 160 pp.

7. Patent RF № 2030851, MPK A01B79/02 ot 20.03.1995 (Patent RF № 2030851, MPK A01B79 / 02 ot 20.03.1995).

8. Efimov M.G., Revyakina V.P. Instruktsiya po provedeniyu ratsionalnogo analiza zolota i serebra v polimetallicheskih rudah i produktah ih obogashheni-ya [Instruction on rational analysis of gold and silver polymetallic ores and products of their enrichment]. Tsvetmetinformatsiya Institute, 1969. 43 p.

9. Afanasiev A.I., Poltavskiy N.S. Pererabotka kontsentratov s vysokim soderzhaniem myshyaka metodom bakterialnogo vyshhelachivaniya. Sovre-mennye metody izvlecheniya iz upornyh uglistyh, sulfidnyh myshyaksoderzhashhih kontsentratov [Processing of concentrates with high arsenic content by bacterial leaching. Modern methods of extraction

from hard carbonaceous, arsenic sulfide concentrates]. Proc.: Abstracts and messages of the seminar in Tula, 1979. P. 18-19.

10. Зеленов В.И. Методика исследования зо- 10. Zelenov V.I. Metodika issledovaniya zolota

лота и серебросодержащих руд. М.: Недра, 1989. С. i serebrosoderzhashhih rud [Method of gold and silver-302. containing ores research]. Moscow: Nedra, 1989. 302 p.

Коротко об авторах_

Briefly about the authors

Мязин В.П., д-р техн. наук, профессор, зав. каф. «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия myazinvpchita@mail.ru

V. Myazin, doctor of technical sciences, professor, head of Mineral and Secondary Raw Materials department, Transbaikal State University, Chita, Russia

Научные интересы: обогащение полезных иско- Scientific interests: mineral processing

паемых

Баранов В.В., аспирант, Забайкальский государс- V. Baranov, postgraduate, Transbaikal State Univer-

твенный университет, г. Чита, Россия sity, Chita, Russia

vladimirbaranov_@maiI.ru

Научные интересы: обогащение полезных иско- Scientific interests: mineral processing

паемых

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.