CC BY
122
УДК 622.34
Резник Юрий Николаевич Yury Reznik
Секисов Артур Геннадьевич Artur Sekisov
Мязин Виктор Петрович Victor Myazin
Лавров Александр Юрьевич Alexander Lavrov
ИННОВАЦИОННЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД
INNOVATIVE COMBINED PROCESS OF PROCESSING SULFIDE GOLD ORES
Рассмотрены комбинированные процессы флотации и электрофлотации «тонкого» золота и сульфидных минералов, содержащих дисперсное золото. Определены перспективы использования для переработки полученных флотоконцентратов инновационных процессов фотоэлектрохимического и биоокисления, фотоэлектрохимического выщелачивания металлов из окисленных золотосодержащих руд и концентратов и их электросорбции
Елючевые слова: сульфидные золотосодержащие руды, дисперсное золото, электросорбция
Combined processes of both fine-grained gold and gold containing sulfide minerals flotation and electroflotation are considered in the article mentioned. Application potential of such innovation processes as photoelectrochemical and bio-oxidation ones, photoelectrochemical leaching of metals from oxidized gold-bearing ores and concentrates, and their electrosorption are outlined to process the flotoconcentrates received
Key words: sulfide gold bearing ores, dispersed gold, electrosorption
В настоящее время основными технологиями, используемыми при переработке сульфидных золотосодержащих руд, являются флотационное концентрирование сульфидных минералов, содержащих дисперсное золото, последующее автоклавное пли бактериальное окисление полученного концентрата, обеспечивающее структурно-вещественную трансформацию минеральной матрицы и сорбционное выщелачивание из нее драгоценных металлов [1;
2]. Повышение эффективности этих процессов, как показали наши исследования [3; 4], может быть обеспечено путем использования их в комбинации с фотоэлек-трохимической обработкой рудных пульп, технологических растворов и сорбентов. Основным преимуществом фотоэлектро-химических процессов во всех этих случаях является относительно низкозатратное и экологически безопасное формирование в обрабатываемых средах активных ион-
радикальных кластеров или связанных пар иои(атом)-квазичастица, обеспечивающих интенсивное протекание массообменных процессов [5; 6;7;8].
Для повышения эффективности флотационного обогащения золотосодержащих руд авторами совместно с В.Ю. Шкатовым
предложено использовать сочетание катодной электрохимической обработки пульп и фотохимической обработки воды в анодной камере, с последующим вводом ее в камеру флотомашины для активации поверхности сульфидных минералов (рис. 1).
Рис. 1. Схема аппарата для фотоэлектрохимической подготовки руд к флотации:
1 — отверстие для подачи пульпы; 2 — отверстие для подачи электролита в анодную камеру; 3 — отверстие для вывода пенного продукта; 4 — отверстие для вывода продуктов электролиза анодной камеры; 5 — отверстие для вывода хвостов электрофлотации; 6 — стальные катоды; 7 — керамическая мембрана; 8 — анод
Отсутствие в этом способе высоких концентраций поверхностно-активных веществ, требуемых для получения мелких пузырьков, как, например, при механическом дроблении газовой фазы, и высокое поверхностное натяжение в минеральной суспензии способствуют закреплению тонких частиц сульфидов и золота на пузырьках, с последующим образованием флотационных комплексов. В этом случае в катодном пространстве происходит смещение равновесия в реакции диссоциации воды и изменение pH вплоть до значений, препятствующих коалесценции пузырьков водорода, обеспечивая тем самым электрохимическую коррекцию pH вместо реагент-ной обработки. Таким образом, возрастает вероятность встречи и закрепления тонких частиц полезного компонента на пузырьках
газа указанного размера, полученных электролитическим методом и, следовательно, повышается вероятность выноса их во фло-токонцентрат.
Смешивание пульпы с предварительно приготовленной в анодной камере газоводной эмульсией «кислород-вода» позволяет насытить минеральную суспензию активным кислородом, что приводит к частичному окислению поверхности минералов и позволяет её активировать по отношению к флотационным реагентам. Растворение кислорода в воде повышает окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) минеральной суспензии, что в начальный период способствует дегидратации поверхности сульфидов, облегчает сорбцию на ней анионов и молекул флотационного реагента-собирателя, а также способствует
закреплению минеральных частиц на поверхности пузырька. Это приводит к гид-рофобизации поверхности извлекаемых минералов и увеличивает потенциальную способность их к образованию флотационных комплексов.
Для более эффективного регулирования ОВП пульпы, в процессе флотации, в анодную камеру проточного мембранного электролизера должна подаваться вода, предварительно насыщенная кислородом воздуха, с последующим воздействием на полученную смесь и выделяющиеся пузырьки электролитического кислорода ультрафиолетового излучения для образования различных окислителей (гидрооксил-ра-дикалов, метастабильной перекиси водорода, ионов гидроксония, озона), быстро повышающих значение ОВП пульпы. Окисление пульпы, содержащей минералы с различной скоростью реакции с активными формами кислорода (например, сфалерит и золотосодержащий галенит), в этом случае позволит осуществить селективную флотацию, т.к. легкоокисляющийся минерал (сфалерит) потеряет способность сорбировать сульфидгидрильный собиратель, а трудноокисляемый — сохранит.
Пропускание минеральной суспензии через катодную камеру проточного мембранного электролизера с одновременным образованием газоводной эмульсии «кислород-вода» в анодной камере позволяет вести процесс электрофлотации непрерывно.
Подача минеральной суспензии после процесса электрообработки в камеру фло-томашины позволяет сформировать флотационные комплексы, состоящие из рудных минералов, пузырьков водорода и пузырьков воздуха обычной флотационной крупности, обладающих достаточной подъемной силой для выноса полезного компонента на поверхность водной фазы. В результате увеличивается скорость транспортировки рудных минералов во флотоконцентрат и возрастает удельная производительность флотационной машины.
Использование фотоэлектрохимичес-ких процессов для повышения эффективности окисления сульфидных, сульфоар-
сенидных минералов во флотоконцентрате возможно как для автоклавного, так и для бактериального (био) вариантов.
Второй из них представляет наибольший интерес, поскольку в этом случае существенно сокращается общее время подготовки концентрата к выщелачиванию и снижаются капитальные и эксплуатационные затраты. Основными условиями эффективной комбинации фотоэлектрохимичес-кого и биоокисления является исключение подавляющего жизнедеятельность железо- и сероокисляющих бактерий прямого воздействия УФ-излучения на пульпу и обеспечение разрыва во времени между завершением реакций продуктов фотоэлектросинтеза с атомами поверхностного слоя твердой фазы и началом стадии биоокисления подготовленной ими поверхности.
Сущность идеи фотоэлектрохимичес-кой обработки сульфидной руды или полученного из нее концентрата раствором реагентов (преимущественно серной кислоты) или пульп заключается в растворении железа в водной среде с участием активного кислорода с одновременным образованием нано- и микроскоплений элементной серы (п80), накоплении в пленочной воде, окружающей минеральные частицы, молекулярного электролизного кислорода (02*) и ионов водорода Н+. Эти продукты физико-химического окисления сульфидных минералов, в первую очередь пирита, пирротина, сульфоарсенидов (арсенопирита), обеспечивают последующий интенсивный рост бактерий, поскольку они являются либо исходным окисляемым субстратом (Я0, Ре2+), либо окислителями (02*, Н+), экзотермические реакции между которыми обеспечивают возможность протекания биохимических процессов в клетках бактерий.
Комбинированное (фотоэлектрохими-ческое и бактериальное) окисление, как показали укрупненные лабораторные эксперименты, позволяет, в сравнении с вариантом бактериального окисления, получить прирост извлечения золота после дальнейшей отмывки и сорбционного цианирования на 17...20 %.
Фотоэлектрохимические процессы могут быть также эффективно использованы и на стадиях выщелачивания и сорбции золота из окисленных руд и концентратов, в том числе (соблюдая определенные условия) и при использовании цианидов.
Опытно-промышленные и промышленные испытания электроактивационных и фотоэлектроактивационных схем выщелачивания при переработке руд месторождений Кокпатас и Даугызтау проводились на ГМЗ-З Навоийского (ранее Новоинско-го) ГМК после получения перспективных результатов на стадии геолого-технологи-ческого тестирования руд. Общая разница
по выходу металла на смолу составила более 70 кг за все время проведения испытаний [3].
В укрупненных лабораторных экспериментах оптимизированы параметры технологической схемы двухстадийной сорбции-электросорбции с сокращенной реагентной обработкой, разработанной совместно с ЗАО «Геохим» (рис. 2). Данная технология была предложена для переработки упорных руд, содержащих дисперсное золото, а также примеси, активно реагирующие с цианидами, и сорбционно активные минеральные компоненты.
Рис. 2. Технологическая схема фотоэлектроактивационного сорбционного выщелачивания и ее технологические показатели
В отличие от традиционной технологии «уголь в пульпе», когда сорбент перемещается против хода движения пульпы, т.е. по градиенту содержания растворенного золота, предлагаемая технология двухстадийной сорбции предполагает первоначальный ввод сорбента по ходу движения пульпы (сорбент специально подготовлен и активно участвует в процессе локального цианирования) и последующий ввод основной
части сорбента против хода движения смолы. Специальная подготовка заключается в формировании наноразмерных ион-ради-кальных кластеров, содержащих комплексообразующую группу, которые концентрируются в пленочной фазе сорбента.
Время цианирования существенно (до одного часа) сокращается, в первую очередь за счет того, что перед цианированием проводится насыщение пульпы активным
кислородом, обеспечивающим формирование в жидкой фазе пульпы гидроксидно-пе-роксидных комплексов, действующих аддитивно с цианидами, что, в свою очередь, ускоряет растворение золота.
Перечисленные мероприятия ориентированы и на решение задач снижения активности примесей и проявления сорбционного эффекта соответствующими минералами пульп при минимальном расходе реагентов (ввод в пульпу цианидов Ма, К или Са осуществляется в концентрациях
0,0п % (весовое). Эксперименты, проведенные в лабораторных условиях, показали существенный прирост извлечения золота
на сорбент (до20%).
Еще одним из перспективных направлений инновационных исследований являются работы в области повышения эффективности процесса электросорбции растворенного золота и сопутствующих ему элементов из сбросных и лежалых хвостов обогащения. Полупромышленные испытания разработанного нами электросорбе-ра (1,0...1,5 м3/час) на сбросной пульпе ГМЗ-З Навоийского ГМК показали реальную возможность значительного доизвлече-ния золота, в основном, переосажденного на углистое вещество и глинисто-слюдис-тыечастицы [3].
Литература
1. АндрееваГ.С., ГорюшкинаС.Я., НебераВ.П. Переработкаиобогащение полезныхиско-паемыхроссыпныхместорождений. — М.: Недра, 1993. — 212 с.
2. Кучное выщелачивание благородных металлов / Под ред. М.И. Фазлуллина. — М.: Изд-во Акад. горн, наук, 2001. — 647 с.
3. Секисов А.Г., Зыков Н.В., Королев B.C. Дисперсное золото. Геологический и технологический аспекты. — Чита: ЧитГУ, 2007. — 270 с.
4. Секисов А.Г., Манзырев Д.В. Наноразмерные структуры в воде и минеральном веществе. — Новосибирск: ИГД СО РАН Чит. фил.; Чита: ЧитГУ, 2009. — 228 с.
5. Пат. 2350665 Российская Федерация, МПК С 22 В 3/18. Способ кюветно-кучного выщелачивания металлов из минеральной массы / А.Г. Секисов, Ю.Н. Резник, Н.В. Зыков, Л.В. Шумилова, А.Ю. Лавров, Д.В. Манзырев, С.С. Климов, B.C. Королев, Т.Г. Конорева; патентообладатель Заб. горн, колледж. — № 2007118333/03; заявл. 16.05.2007; опубл. 27.03.2009, Бюл. №9.-4 с.
6. Пат. 2386706 Российская Федерация, МПК С 22 В 3/00, С 22 В 11/00. Способ приготовления водного раствора реагентов для выщелачивания золота из руд и концентратов / А.Г. Секисов, Ю.Н. Резник, А.Ю. Лавров, B.C. Королев; патентообладатель ЧитГУ. — № 2008151184/02; заявл. 15.12.2008; опубл. 20.04.2010, Бюл. №11. — 7с.
7. Пат. 2403301 Российская Федерация, МПК С 22 В 11/00, С 22 В 3/04. Способ активационного выщелачивания металлов из руд и концентратов / А.Г. Секисов, Ю.Н. Резник, Д.В. Манзырев, B.C. Королев, М.С. Басс, Д.А. Дейс; патентообладатель ЧитГУ. — № 2009115746/02; заявл. 24.04.2009; опубл. 10.11.2010, Бюл. №31.
8. Patent 5.942.098, USA, International Class С 25 В 001/00, С 25 С 001/20 Method of treatment of water and method and composition for recovery of presious metal / Sekissov Artuor; ParonyanAromais, KouzinVladimir, LalabekyanNatella. Filed 12.04.96.
Коротко об авторах______________________________
Резник Ю.Н., д-р техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, ректор Читинского госу-дарственногоуниверситета (ЧитГУ) [email protected]
Научные интересы: минеральная подготовка при горнопромышленном освоении месторождений полезных ископаемых
Секисов А.Г., д-р техн. наук, директор Читинского филиала Института горного дела СО РАН [email protected]
Научные интересы: химические и физико-химические способы переработки полезных ископаемых
Мязин В.П., д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой обогащения и переработки вторичного сырья, заслуженный деятель науки РФ, Читинский государственныйуниверситет (ЧитГУ)
Служ. тел.: (3022) 26-02-83
Научные интересы: обогащение полезных ископаемых, переработка вторичного сырья, геоэкология
Лавров А.Ю., канд. техн. наук, директор института экономики и управления ЧитГУ [email protected]
Научные интересы: обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья, химия твердого тела, электрохимия
______________________Briefly about the authors
Yu. Reznik, Honoured scientific worker, professor, Doctor of Technical Sciences, Head of Chita State University
Scientific interests: mineral preparation during industrial and mining exploration of mineral deposits
A. Sekisov, Doctor of Technical Sciences, Director of Chita branch of Mining Institute
Scientific interests: chemical and physico-chemical methods of mineral processing
V. Myazin, professor, Doctor of Technical Sciences, Head of enrichment and recycling Department of Chita State University
Scientific interests: Ore processing, processing of secondary raw materials, geoecology
A. Lavrov, Candidate of Technical Sciences, Director of the Institute of Economics and Management of Chita State University
Scientific interests: mineral processing and recycling, solid state chemistry, electrochemistry
