Инновационные технологии в решении проблемы повышения эффективности золотодобычи в Забайкалье Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

---------------------------------- © Ю.Н. Резник, А.Г. Секисов,

Н.В. Зыков, Ю.И. Рубцов,

Л.В. Шумилова, Д.В. Манзырев, 2007

УДК 622.342.1(571.54/55)

Ю.Н. Резник, А.Г. Секисов, Н.В. Зыков, Ю.И. Рубцов, Л.В. Шумилова, Д.В. Манзырев

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗОЛОТОДОБЫЧИ В ЗАБАЙКАЛЬЕ

Забайкальский регион обладает значительными запасами рудного и россыпного золота, природные и техногенные источники которого характеризуются рядом минералогогеохимических особенностей. Последние определяют необходимость использования новых эффективных технологий извлечения металла.

В первую очередь такими особенностями являются комплексный характер и сложный вещественный состав руд, содержащих золото и его преимущественно дисперсная форма нахождения.

Для россыпных месторождений, гале-эфельных отвалов, хвостов ШОУ, характерно тонкое и чешуйчатое золото, золото в «рубашке» и также его дисперсные включения в окислы железа и сульфидные шлиховые минералы. Углубленные исследования форм нахождения дисперсного золота, выделенных по типам химических связей с минералообразующими элементами и акцессо-риями, позволяют считать, что промышленный потенциал природных и техногенных золотосодержащих минеральных образований может быть значительно выше оцениваемого. Развитие в последние годы новых перспективных технологических решений на основе использования процессов бактериального (био)окисления сульфидных и сульфидно-солевых минералов, содержащих дисперсное золото, окисления высокоактивными кислород и хлор содержащими реагентами руд с органическими и углистыми включениями, электрохимическая и плазмохимическая активация процессов вы-

щелачивания, активированной сорбции в локальных электрических и магнитных полях позволяет рассматривать эти особенности как инициацию их творческой реализации для конкретных типов золотосодержащих объектов.

В настоящее время в ЧитГУ и ЗабГК намечены следующие исследования в области развития таких инновационных технологий для золотодобывающей отрасли региона.

1. Экспериментальная проверка технологических схем комбинированного (физико-химического и бактериального) окисления сульфидных и сульфосолевых руд и концентратов.

Первые эксперименты, проведенные нами в сотрудничестве с РГГРУ и ООО «Геохим» на пирит-арсенопиритных золотосодержащих концентратах показали перспективность этого направления.

2. Развитие исследований технологии предокисления рудных золотосодержащих пульп активными формами кислорода, включая озон и последующей двухстадийной сорбцией растворенного золота.

Технология получения активных форм кислорода фотоэлек-тролитическим способом разработана с участием наших специалистов и запатентована в России и США (1).

3. Наиболее наукоемкой технологией, разработанной с участием выпускников ЧитГУ является технология двухстадийной сорбции с сокращенной реагентной обработкой (патент РФ).

Данная технология была разработана для переработки упорных руд, содержащих дисперсное золото, примеси активно реагирующие с цианидами и сорбционно активные минеральные компоненты.

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 (рисунок) 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.

Время цианирования существенно (до одного часа) сокращается, в первую очередь за счет того, что перед цианированием проводится насыщение пульпы активным кислородом,

227

обеспечивающим формирование в жидкой фазе пульпы гидроксид-но-пероксидных комплексов аддитивно с цианидами обеспечивающими ускоренное растворение золота.

Все перечисленные мероприятия ориентированы также и на решение задач снижения активности примесей и проявления сорбционного эффекта соответствующими минералами пульп при минимальном расходе реагентов (ввод в пульпу цианидов №, К или Са осуществляется в концентрациях 0,0п% (весовое)).

Эксперименты, проведенные в лабораторных условиях, показали существенный прирост извлечения золота на сорбент (до 20 %).

Технология двухстадийной сорбции с сокращенной реагентной обработкой (рисунок) принципиально базируется на следующих процессах.

1. Насыщение пульпы в течение часа двухатомарным кислородом воздуха, электролитическим кислородом и затравочным количеством атомарного и трехатомарного фото-электролитического кислорода с образованием соответствующих активных клатратов в первых пачуках цианирова-ния.

2. Ввод в пульпу цианидов и обработанного активным раствором сорбента 1 при его перемещение с пульпой в течение 3 часов. Сорбент участвует в процессе цианирования как: а) локальный концентратор (в пленочной фазе) активного реагентного комплекса, т.е. интенсифицирует процесс выщелачивания золота; б) как поглотитель переходящих в жидкую фазу примесей ^е, Си, Ag, 2п, №, Со, ...); в) как сорбент для легкоцианируемой части золота (для исключения его переосаждения на минералы-сорбенты).

3. Ввод сорбента 2 , который движется против хода движения пульпы, т.е. вводится в последний пачук сорбции и выводится из первого.

Сорбентом 1 преимущественно может быть ионообменная смола, сорбентом 2- активированный уголь.

Еще одним из перспективных направлений инновационных исследований, развиваемых в ЧитГУ и ЗГК являются работы в области повышения эффективности процесса электросорбции растворенного золота и сопутствующих ему элементов из сбросных и лежалых хвостов обогащения.

В твердой фазе пульп теряется не только дисперсное золото, не прореагировавшее с цианидами, но и растворенное, которое пе-

реосаждается на минералы, обладающие сорбционными свойствами. Особенно значительны такие потери при переработке руд, содержащих в значительных количествах глинистые минералы и/или углистое вещество, являющихся сорбентами золото-цианового комплекса.

В частности, при изучении этого эффекта на упорных золотосодержащих рудах месторождений Карлинской провинции (2) установлено, что в них присутствует активная форма углистого вещества, сорбирующего значительную часть растворенного при предварительном цианировании золота.

Глинистые минералы, особенно монтмориллонит- (Al2Mg3) (Si4O10)(OH)2 х nH2O, за счет слоистой структуры, наличия конституционной воды и гидроксильной группы, способны к активному взаимодействию с комплексными ионами с относительно большой энергией гидратации, т. е. в частности с золотоциановым комплексным анионом.

Основная идея способа электросорбционного извлечения золота из хвостов обогащения, разработанного нами в сотрудничестве с РГГРУ, компаниями ООО «Геохим» и «Advanced Recovery», состоит в ослаблении связей золота с минералами-сорбентами и его концентрированием в пленочной воде, окружающей их частицы электрическим полем определенных параметров с последующей электродиффузией и сорбцией ионов из пленочной воды технологическим сорбентом - ионообменной смолой.

Необходимо отметить, что к настоящему времени, не удалось однозначно определить, в какой именно форме сорбируется золото углистым веществом и глинистыми минералами (1-золотоцианового комплекса, 2- нейтральных групп атомов (что в циановой среде маловероятно) 3-«простых» гидратированных катионов). Но в любом случае, можно считать, что при электровоздействии на пульпу, содержащую цианиды, в результате ряда электрохимических процессов золото будет присутствовать в сорбенте в форме метастабильных комплексных анионов. Причем в прикатодных зонах за счет электродиффузии золотосодержащие анионы будет концентрироваться преимущественно в пленке воды, окружающей частицу сорбента (пленочной фазе). При этом относительно основной части жидкой фазы пульпы создается концентрационный градиент для ионов золота, обеспечивающий возможность их сорбции более активным сорбентом - ионообменной смо-

лой типа А-100 (бифункциональный анионит). В прикатодной зоне такой анионит выполняет роль ловушки смещающихся к катоду метастабильных катионов (Аи3),периодически вновь образующих комплексные анионы Au(CN)2") золота.

Метастабильные катионы золота, образуются в результате диссоциации первичного цианового золотосодержащего комплекса в электрическом поле.

Эти метастабильные катионы золота смещаются в сторону катода, периодически образуя и разрывая связь с циановыми анионами, переходя в анионную форму. В порах анионита сконцентрированы анионы цианида, смещающиеся в сторону анода, т.е. навстречу катионам золота. При сближении этих ионов резко возрастает вероятность формирования общего относительно стабильного анионитового золотосодержащего комплекса. Такой метастабиль-ный комплексный золотоциановый анион при контакте с пленочной фазой анионита удерживается в ней за счет роста энергии связей с гидратными оболочками и соответственно с молекулами капиллярной воды в составе ионита. После чего анион диффундирует в его гелевую фазу, образуя связи с функциональными группами. В результате этих процессов и происходит насыщение анионита золотом в электрическом поле. Эффективность системы процессов электродесорбции-электросорбции золота, как показали лабораторные и полупромышленные эксперименты, зависит от остаточной его концентрации в жидкой и твердой фазах пульпы, но главным образом от напряжения на электродах и расстояниям между анодами и катодами (т.е. от напряженности электрического поля), режима движения потока пульпы.

Электросорбционная система извлечения золота может быть использована не только для извлечения золота из хвостов, но и в основном процессе, преимущественно в головном и хвостовом па-чуках сорбции. Конструкция таких пачуков нами разработана.

В совокупности намеченные направления научных исследований, включающих математическое и физико-химическое моделирование технологических процессов разработки и внедрения инновационных технологий извлечения золота позволят не только обеспечить непосредственное повышение эффективности производства, но и обеспечит возможность подготовки высококвалифицированных, творческих специалистов для Забайкалья (техников, бакалавров, инженеров, магистров).

1. Sekissov et al Method for recovery of precious metals US Patent 5492 098.

2. The Extractive Metallurgy of Gold .VN Reinhold,NY 1995.

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

Резник Юрий Николаевич - доктор технических наук, профессор, ректор, Читинский государственный университет,

Секисов Артур Геннадевич - доктор технических наук, ФГОУ СПО Забайкальский горный колледж, гл. научный сотрудник,

Зыков Николай Васильевич - кандидат технических наук, доцент, директор ФГОУ СПО Забайкальский горный колледж,

Рубцов Юрий Иванович — кандидат технических наук, доцент, Читинский государственный университет,

Шумилова Лидия Владимировна - кандидат технических наук, зам. директора по учебной работе ФГОУ СПО Забайкальский горный колледж, Манзырев Дмитрий Владимирович - кандидат геологоминералогических наук, зам. директора по научной и инновационной работе ФГОУ СПО Забайкальский горный колледж.

© Л.В. Шумилова, 2007

УДК 622.234.42 Л.В. Шумилова