Деарсенизация золотосодержащих арсенопиритных руд Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

---------------------------- © П.Л. Палеев, А.Н. Гуляшинов,

Г.И. Хантургаева, И.Г. Антропова, В.П.Мязин, 2009

П.Л. Палеев, А.Н. Гуляшинов, Г.И. Хантургаева,

И.Г. Антропова, В.П.Мязин

ДЕАРСЕНИЗАЦИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ АРСЕНОПИРИТНЫХ РУД

~П современных условиях увеличения объемов производст-

-Я-М ва золота, горнодобывающая промышленность вынуждена вовлекать в переработку труднообогатимое мышьяксодержащее (арсенопиритное) сырье и как сопутствующий компонент извлекать мышьяк из недр в составе добываемых руд. В Читинской области имеются большие запасы руд, содержащих тонкое и дисперсное золото (Усть-Кара, Балей, Новинка). Золото в этих рудах входит в макроструктуру арсенопирита в виде вкрапленных ассоциаций.

Важной задачей в технологии комплексной переработки полупродуктов металлургического производства является удаление, обезвреживание, захоронение или использование мышьяка. Промышленное использование мышьяка и его соединений не превышает 1,5% от количества, поступившего с сырьем на предприятия цветной металлургии, а обезвреживание или захоронение мышьяковых продуктов ввиду высокой их токсичности связано с большими затратами. Основное количество мышьяка поступает на предприятия отрасли с медными и золотосодержащими концентратами - 52,4% от всего количества [1].

В золотодобывающей отрасли мышьяк в основном представлен в форме арсенопирита и частично арсенатов кальция и железа и накапливается в хвостохранилищах и отвалах обогатительных фабрик. Существует точка зрения, что мышьяк в хвостохранилищах золотоизвлекающих фабрик (ЗИФ) находится в устойчивой форме арсенопирита, скородита и в экологическом плане безопасен. Однако это справедливо лишь тогда, когда эти соединения находятся в массиве горных пород в условиях равновесного их образования и макрокристаллического состояния.

Как показала многолетняя практика, арсенопирит, скородит и другие малорастворимые в воде соединения мышьяка, находясь в хвостоотстойниках и отвалах в тонкодисперсной форме в смеси с реагентами обогатительных фабрик, в условиях подвижности кислотно-щелочного и кислородного баланса среды, претерпевают окисление, растворяются в фильтрующихся водах и загрязняют окружающую среду [2].

При технологическом переделе мышьяк переходит практически во все твердые продукты обжига, а также концентрируется в отходящих газах и сточных водах. В связи с этим проблема вывода мышьяка в виде нетоксичных соединений, к которым относятся его сульфиды, является актуальной задачей. Особенно важно это для Байкальского региона, где действует режим особого природопользования.

Из отходов мышьяка в естественных условиях устойчивы и могут складироваться без захоронения арсениды железа, скородит и сульфиды мышьяка. Последние, являются наиболее концентрированными по содержанию основного компонента и компактны по объему. Они относятся к IV классу опасности [3].

Одним из перспективных способов перевода мышьяка в сульфидную форму, является обжиг арсенопиритных руд при температуре 800-900 °К, в атмосфере перегретого водяного пара с серосодержащими агентами. При обжиге происходит образование сульфидов мышьяка и декрипитация минералов, которая приводит к вскрытию золота, что облегчает дальнейшее его извлечение. В качестве объекта исследования служила проба золотосодержащей ар-сенопиритной руды месторождения Усть-Кара Читинской области (Карийское рудное поле, участок - Сульфидный).

На долю рудной минерализации концентрата приходилось 7075%, из которой 54-55% арсенопирита и 19-20% пирита. Нерудную часть концентрата составляли кварц 15-16% в виде сростков с сульфидными минералами или в виде отдельных частиц, а также полевые шпаты. Содержание золота в пробе составляло 44,5 г/т, серебра - 26,2 г/т. Причем, золото в основном тонкое, более чем на 70% находилось в сростках в виде рассеянной вкрапленности с арсенопиритом.

Таким образом, общей характерной особенностью объекта исследования являлось наличие в них тонкого и тонкодисперсного золота (сотые и тысячные доли мкм), значительная часть которого

тесно ассоциирована с сульфидными минералами, главным образом с арсенопиритом и пиритом.

Для исследования кинетики деарсенизации арсенопиритного концентрата и образования сульфидов мышьяка в атмосфере перегретого водяного пара, процесс обжига проводили в трубчатом реакторе. Пиритный концентрат служил в качестве сульфидизатора мышьяка.

Химический анализ огарка на содержание мышьяка осуществляли стандартным гипосульфидным методом, фотометрически, по окраске коллоидного раствора.

В результате термодинамического моделирования обжига системы FeAsS-FeS2-H2O в интервале температур 600-1100 К в зависимости от расхода FeS2 и Н20 на 1 моль FeAsS установлено, что при взаимодействии 1 моля арсенопирита с 1 молем пирита и воды при температуре 600 °К мышьяк выделяется в конденсированной фазе в форме металлического мышьяка. Увеличение температуры обжига до 800 °К приводит к разложению пирита до пирротина и сульфидизации в парогазовой среде мышьяка до его тетрасульфида ^А): в возгонах содержание As4S4 составляет 24,5%. Металлический мышьяк не обнаружен. Мышьяк, помимо тетрасульфида, в газовой фазе представлен в виде As4 (0,3%), As4O6 (0,2%). При температуре обжига 900 К содержание тетрасульфида мышьяка снижается (до 16,8%). Дальнейшее увеличение температуры до 1100 К приводит к уменьшению содержания образующегося сульфида мышьяка. Установлено, что для практически полного превращения мышьяка из 1 моля арсенопирита в сульфидную форму 1 моля пирита недостаточно.

Увеличение количества сульфидизатора (рис. 1) до 1,5 моля приводит к выделению мышьяка в сульфидных формах при температуре 900-950 °К. Сульфиды мышьяка представлены трисульфи-дом до 70% (As2S3) в конденсированной фазе и тетрасульфидом до 30% (As4S4) в возгонах. При увеличении температуры до 1000 °К конденсированная фаза трисульфида мышьяка исчезает. Мышьяк полностью возгоняется в виде As4S4, AsS и As4.

Увеличение количества сульфидизатора (рис. 2) несколько расширяет температурный диапазон существования трисульфида As2S3(к) (от 900 до 1000 °К).

О

2

га

1 1

3

.о

I 0,5 -

I 1

0^

600

AsS —х—As4S4 ж As2S3(k)

температура, К

♦ Аз(к) ■ As4 А АэЭ X As4S4 Ж As2S3(k)

Рис. 2. Система FeAsS - 2 FeS2 - Н20

Увеличение количества молей воды влияет на образование трисульфида мышьяка, который при избыточном содержании воды не образуется. Из рис. 2 видно, что при 900 °К мышьяк возгоняется в виде тетрасульфида.

Сульфидизация токсичных форм мышьяка при условии диссоциации арсенопирита возможна в гетерогенном процессе продуктом термического разложения пирита - серой.

Таким образом, результаты проведенного термодинамического моделирования показывают на возможность полного извлечения мышьяка в малотоксичной сульфидной форме посредством обжига

арсенопирита с пиритом в атмосфере перегретого водяного пара. Теоретически необходимый расход

сульфидизатора составляет 1,5-2 моля. Увеличение количества воды более 1 моля приводит к окислению образующихся сульфидов мышьяка. Термодинамический анализ свидетельствует о возможности проведения экспериментальных исследований в необходимом интервале температур (900-1000 К) при избытке сульфидиза-тора и ограниченном количестве воды с получением сульфидов мышьяка заданного состава.

Результаты экспериментальных исследований по деарсениза-ции золотосодержащих арсенопиритных руд подтвердили термодинамические расчеты. При обжиге арсенопиритного концентрата с сульфидизатором в атмосфере перегретого водяного пара мышьяк практически полностью возгоняется в малотоксичной сульфидной форме Аз282.

---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Снурников А.П. Комплексное использование минеральных ресурсов в цветной металлургии. М: Металлургия, 1986.

2. Новин А.П., Румянцев Ю.В., Перфильев О.Г. Пути повышения извлечения золота из руд и песков // Сб. науч. тр. Ин-та Иргиредмет. - Иркутск, 1981.

3. Исабаев С.М. Сульфидирование мышьяксодержащих соединений и разработка способов вывода мышьяка из концентратов и промпродуктов цветной металлургии. Автореф. дис.... д-ра техн. наук, Иркутск. - 1991. ШГЛ

— Коротко об авторах ----------------------------------------------

Палеев П.Л., Гуляшинов А.Н., Хантургаева Г.И., Антропова И.Г. - Байкальский институт природопользования СО РАН,

Мязин В.П. - Читинский государственный университет, [email protected]