Научная статья на тему 'Использование фотоэлектрохимических и электросорбционных процессов при геолого-технологическом и геотехнологическом тестировании упорных руд'

Использование фотоэлектрохимических и электросорбционных процессов при геолого-технологическом и геотехнологическом тестировании упорных руд Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
99
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДИСПЕРСНОЕ ЗОЛОТО / ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ / АКТИВНЫЕ ОКИСЛИТЕЛИ / ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ / ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР / DISPERSE GOLD / ON PHOTO-ELECTRO-CHEMICAL SYNTHESIS / ACTIVE OXIDANTS / PHOTO-ELECTRO-CHEMICAL LEACHING / PHOTO-ELECTRO-CHEMICAL REACTOR

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Лавров Александр Юрьевич, Манзырев Дмитрий Владимирович

Рассмотрены основные направления практической реализации фотоэлектрохимических и электросорбционных процессов при исследовании минерального сырья в геотехнологии. Приведена оценка их применимости на примерах конкретных объектов. Проанализированы результаты промышленного эксперимента по фотоэлектрохимическому синтезу активных окислителей сульфидных золотосодержащих минералов, которые проводились на гидрометаллургическом заводе ГМЗ-3 Навоийского горнометаллургического комбината. Показано, что в ходе проведения промышленных испытаний технологии получен существенный прирост извлечения золота на ионно-обменную смолу

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Лавров Александр Юрьевич, Манзырев Дмитрий Владимирович

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

The Use of Photo-Electro-Chemical and Electro-Sorption Processes in Geological-Technological and Geo-Technological Testing of Refractory Ores

The article deals with basic directions in practical realization of photo-electro-chemical and electro-sorption processes in studying minerals and in geo-technology. The authors give their acceptability appraisal through the examples of specific objects. The results of the industrial experiment on photoelectrochemical synthesis of active oxidants sulphide gold bearing minerals, which were carried out at the hydrometallurgical plant GMZ-3 of Navoi mining-metallurgical complex are analyzed. It is shown that in the course of carrying out of technology industrial tests, a substantial increase in the extraction of gold on the ion-exchange resin is received

Текст научной работы на тему «Использование фотоэлектрохимических и электросорбционных процессов при геолого-технологическом и геотехнологическом тестировании упорных руд»

УДК 622.7

Лавров Александр Юрьевич Alexander Lavrov

Манзырев Дмитрий Владимирович Dmitrij Manzyrev

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ И ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ТЕСТИРОВАНИИ УПОРНЫХ РУД

THE USE OF PHOTO-ELECTRO-CHEMICAL AND ELECTRO-SORPTION PROCESSES IN

GEOLOGICAL-TECHNOLOGICAL AND GEO-TECHNOLOGICAL TESTING OF REFRACTORY ORES

Рассмотрены основные направления практической реализации фотоэлектрохимических и элект-росорбционных процессов при исследовании минерального сырья в геотехнологии. Приведена оценка их применимости на примерах конкретных объектов.

Проанализированы результаты промышленного эксперимента по фотоэлектрохимическому синтезу активных окислителей сульфидных золотосодержащих минералов, которые проводились на гидрометаллургическом заводе ГМЗ-3 Навоийского горнометаллургического комбината.

Показано, что в ходе проведения промышленных испытаний технологии получен существенный прирост извлечения золота на ионно-обменную смолу

Ключевые слова: дисперсное золото, фотоэлектрохимический синтез, активные окислители, фотоэлектрохимическое выщелачивание, фотоэлектрохимический реактор

The article deals with basic directions in practical realization of photo-electro-chemical and electro-sorp-tion processes in studying minerals and in geo-tech-nology. The authors give their acceptability appraisal through the examples of specific objects.

The results of the industrial experiment on photo-electro-chemical synthesis of active oxidants sulphide gold bearing minerals, which were carried out at the hydrometallurgical plant GMZ-3 of Navoi mining-metallurgical complex are analyzed.

It is shown that in the course of carrying out of technology industrial tests, a substantial increase in the extraction of gold on the ion-exchange resin is received

Key words: disperse gold, on photo-electro-chemical synthesis, active oxidants, photo-electro-chemical leaching, photo-electro-chemical reactor

Повышение эффективности освоения природных и техногенных месторождений со сложным вещественным составом минерального сырья и формами нахождения в нем промышленно ценных компонентов возможно путем внедрения новых физико-химических процессов при его тестировании для выбора эффективных

технологических схем извлечения промыш-ленно ценных металлов.

В последние годы появились новые перспективные технологические решения на основе использования процессов бактериального (био) окисления сульфидных и сульфидно-солевых минералов, содержащих дисперсное золото, окисления высо-

коактивными кислород- и хлорсодержа-щими реагентами руд с органическими и углистыми включениями, получили развитие исследования электрохимической и плазмохимической активации процессов выщелачивания, активированной сорбции в локальных электрических и магнитных полях, что позволяет решать задачи геолого-технологического и геотехнологического тестирования, геолого-технологической оценки на качественно новом уровне.

В начале-середине 90-х гг. ХХ в. в РГ-ГРУ (МГРИ) при финансовой поддержке частных инвесторов для решения проблемы окисления сульфидных и сульфосоле-вых минералов, содержащих дисперсное золото, органические включения в рудах и для выщелачивания из них ряда цветных металлов, апробирован фотоэлектрохимический способ синтеза реагентов [10] как альтернатива разработанному ранее в США окислению озоном и сопутствующим ему пероксидно-гидроксидным комплексом [1,2]. При неоспоримых преимуществах последнего способа его промышленная реализация требует использования мощных генераторов озона и сопутствующих ему соединений, длительного барботажа пульпы, полученной воздушной реакционной смесью.

Сущность предложенного в РГГРУ и получившего дальнейшее развитие в Читинском филиале ИГД СО РАН и ЗабГУ способа подготовки раствора для обработки руд с дисперсным золотом [3-8] принципиально заключается в облучении световым потоком, преимущественно в ультрафиолетовой части спектра растворов определенного состава и выделяемых в них, а именно в приповерхностной зоне анодов электролитической ячейки, газов: атомарного и двух атомарного кислорода и/или хлора.

В зависимости от солевого состава исходного раствора при облучении пузырьков выделяющихся активных газов быстро и с высоким выходом формируется озон, гид-роксид и пероксиды или атомарный хлор, диффундирующие в жидкую фазу и образующие с ней соответствующие клатраты и гидратированные радикалы. Эти компо-

ненты при последующем взаимодействии с гидратированными ионами раствора продуцируют в нем активные ион-радикальные кластеры. Кроме того, при непосредственном воздействии на водный раствор излучения в диапазоне жесткого ультрафиолета в нем образуются дополнительные, хотя и менее активные, гидроксил-радикалы и перекись водорода.

Полученный вторичный раствор, содержащий активный реакционный комплекс, в зависимости от состава и количества «непродуктивных» сульфидов минеральной матрицы, может быть использован либо для непосредственного растворения составляющих ее основу цветных металлов, либо для перевода в сульфатную форму с последующим выщелачиванием благородных металлов цианидами или хлоридно-кислород-ными соединениями [9-11].

Подготовленные фотоэлектрохимическим способом растворы успешно испытаны в лабораторных и полупромышленных условиях при тестировании схем сорбционно-го выщелачивания золота, серебра, некоторых металлов платиновой группы и ряда цветных металлов. Вместе с тем, такая технология приготовления растворов также требует дальнейшего совершенствования.

Для повышения эффективности выщелачивающих реагентов за счет увеличения выхода активных комплексов, содержащих водород и кислород и/или галоген ( перекись, гидроксил-радикал, хлористый водород, хлорноватистую кислоту) газо-водную смесь, формируемую в анодной и катодной камерах, авторами [10] предлагается подвергать фотохимической обработке во второй стадии: непосредственно при электролизе (т.е. фотоэлектрохимической обработке) и после смешивания водно-газовых суспензий, полученных в катодной и анодной камерах.

Для реализации этого способа предварительно готовят раствор реагентов, содержащих кислород (например, гидроксид натрия) и /или галоген (например, хлорид натрия) и ведут его электролиз. При этом в анодной камере (камерах) мембранного электролизера образуются соответственно

пузырьки активного кислорода в результате электролиза воды, гидроксил-радикала, перекиси водорода и хлора за счет его окисления на аноде. Для повышения выхода электролизных газов гидроксил-радикала и пероксида водорода, в предварительно подготовленный водный раствор вводят гидроксид щелочных или щелочноземельных металлов и кислород воздуха и /или хлориды щелочных металлов. Облучение прианодного пространства ультрафиолетовым светом приводит к образованию в этих пузырьках моноатомарной и трехатомар-ной (озона) форм активного кислорода. Кроме того, при разрядке гидроксил-ионов на аноде и при взаимодействии атомарного кислорода с водой образуются гидроксил-радикалы.

Содержащие кислород клатраты, сформированные в процессе предварительного барботажа, при облучении ультрафиолетовым светом также образуют гидроксил-радикалы. При наличии в растворе анионов галогенов, они, разряжаясь на аноде, образуют пузырьки соответствующих газов в молекулярной форме. Облучение их ультрафиолетовым светом переводит их частично в активную атомарную форму. За счет подъема пузырьков кислорода и/или галогена ( например, хлора) в верхней части анодной камеры накапливается газо-водная смесь «кислород-вода» и/ или «галоген-вода». В верхней части катодной камеры накапливаются пузырьки водорода, формируя смесь «водород-вода».

Суспензии смешивают и полученную смесь суспензий облучают ультрафиолетовым светом в отдельной камере. Перед смешиванием для обеспечения необходимого рН, зависящего от типа раствора, католит-ную и анолитную суспензии пропускают через колонку с ионообменными смолами-анионитами и катионитами, подготовленными в определенных формах.

При смешивании суспензий в областях коалесценции пузырьков происходит диффузионный обмен газов и в объеме пузырьков под действием ультрафиолетовых лучей начинаются интенсивные фотохимические реакции между кислородом и водородом,

кислородом и галогеном ( хлором) , галогеном и водородом, протекающие по цепному механизму. Продукты реакций (гидроксил-радикал, перекись водорода, гипохлорит-радикал, хлористый водород) продуцируют при диффузии в водную фазу и последующем гидролизе соответствующие активные ион-радикальные комплексы. Высокая концентрация пузырьков газов в отделенных эмульсиях и их продолжительная экспозиция в фотохимическом реакторе обеспечивают интенсивный выход активных продуктов реакций.

Предложенный способ успешно апробирован авторами при геолого-технологическом тестировании упорных разновидностей руд Удоканского месторождения с позиций выбора для него эффективного реагентного состава и режима выщелачивания меди и серебра. Геолого-технологическое тестирование с использованием растворов серной кислоты различной концентрации, с насыщением и без насыщения кислородом, показало низкую эффективность выщелачивания меди из силикатного (с хризоколлой) подтипа окисленных и халькозин-борнитового подтипа сульфидных руд. Дисперсные формы нахождения серебра, а для богатых сортов халькозин-борнитовых руд и золота, создают определенные сложности извлечения даже для переработки концентратов, полученных при обогащении руд флотационным методом. Растворы определенного состава, полученные в фотоэлектрохимическом реакторе, позволили найти эффективные составы исходных реагентов, обеспечивающие приемлемый уровень извлечения всех ценных металлов из упорных разновидностей Удо-канских руд при использовании геотехнологических схем шахтного и кучного выщелачивания (рис. 1).

Наиболее полные испытания способ прошел на гидрометаллургическом заводе ГМЗ-3 НГМК (г. Учкудук). Работы на испытательной технологической линии велись ЗАО «Акватэк» и ООО «Геохим» (Москва) по нескольким технологическим схемам. По одной из технологических схем, предложенной А.Ю. Лавровым (рис. 2),

получен существенный прирост извлечения золота на смолу по сравнению с параллельной технологической линией, работающей

с той же производительностью, что и экспериментальная, и с той же концентрацией цианидов.

Рис. 1. Кучное выщелачивание крупнофракционных сульфидных руд Удоканского месторождения

Рис. 2. Технологическая схема фотоэлектроактивационного выщелачивания

с 2-стадийной сорбцией

Как видно из графика (рис. 3) фотоэлектрохимическая подготовка реагентов с продуцированием H2O и OH* существенно повышает извлечение золота, но при этом

требует ускоренного ввода сорбента для исключения переосаждения золота на минералы глин и сорбции его углистыми включениями.

Продолжительность, I

Рис. 3. Зависимость содержания золота в обогащенном продукте от продолжительности выщелачивания

При использовании схемы двухста-дийной сорбции, разработанной авторами совместно с другими сотрудниками Читинского филиала ИГД СО РАН и ООО «Гео-

хим», фотоэлектрохимические процессы подготовки реагентов и обработки пульп могут быть использованы для эффективной переработки упорных руд.

Литература

1. Лавров А.Ю. Геоэкологические и геотехнологические процессы эффективного освоения месторождений руд золота и цветных металлов. Чита: ЧитГУ, 2008. 203 с.

2. Лавров А.Ю., Секисов А.Г. Фотохимическая и электрохимическая активация процессов выщелачивания и сорбции дисперсных форм благородных металлов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 6. С. 179-183.

3. Лавров А.Ю., Секисов А. Г., Манзырев Д. В. Перспективные способы выщелачивания золота из техногенных образований Забайкалья с использованием фотоэлектрохимических процессов // Вестник Читинского государственного университета № 2 (69). Чита: ЧитГУ, 2011. С. 106-111.

4. Секисов А.Г., Лавров А.Ю. Основные направления реализации фотоэлектрохимических и электросорбционных технологий при освоении природных и техногенных объектов // Труды конф. с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды». Т. I. Прикладная геомеханика. Обогащение полезных ископаемых, экология. — Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2010. С. 298-300.

5. Секисов А.Г., Лавров А.Ю., Зыков Н.В. Обоснование эффективности использования комбинированных технологий при освоении Удоканского месторождения // Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых: матер. VI междунар. науч.-практ. конф. М.: РГГРУ, 2010. С. 50.

6. Секисов А. Г., Лавров А.Ю., Манзырев Д. В. Экологощадящие технологии извлечения меди и дисперсных форм благородных металлов из руд на основе фотоэлектрохимического синтеза кластерных реагентных комплексов // Материалы международного совещания: Инновацион-

ные процессы в технологиях комплексной, экологически безопасной переработки минерального и нетрадиционного сырья (Плаксинские чтения). Новосибирск: Институт горного дела СО РАН, 2009. С. 141.

7. Секисов А.Г., Лавров А.Ю., Петухов А.А. Результаты исследований фотоэлектрохимического выщелачивания металлов из руд Удоканского месторождения и техногенных образований Забайкалья // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: матер. конф. Т. I. Прикладная геомеханика. Обогащение полезных ископаемых, экология. Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2010. С. 233-236.

8. Секисов А.Г., Лавров А.Ю., Шкатов В.Ю. Использование фотоэлектрохимических процессов и электросорбционного извлечения золота при переработке упорных руд // Материалы международного совещания «Новые технологии обогащения и комплексной переработки трудно-обогатимого природного и техногенного сырья» (Плаксинские чтения — 2011, г. Верхняя Пыш-ма). 2011. С. 418-421.

9. 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. Секи-сов, Ю.Н. Резник, А.Ю. Лавров, В.С. Королев; патентообладатель ЧитГУ — № 2008151184/02; заявл. 15.12.2008; опубл. 20.04.2010, Бюл. № 11. - 7 с.

10. Пат. 2413013 Российская Федерация, МПК C22B3/00 (2006.01), C25B1/00 (2006.01). Способ приготовления водного раствора реагентов для выщелачивания металлов из рудного минерального сырья / А.Г. Секисов, Ю.Н. Резник, Д.В. Манзырев, А.Ю. Лавров; патентообладатель ЧитГУ - № 2009138066/02; заявл. 14.10.2009; опубл. 27.02.2011, Бюл. № 6. - 5 с.

11. Пат. 2461637 Российская Федерация, МПК С22В 11/00, С22В 7/00, С22В 3/04. Способ переработки техногенного минерального сырья с извлечением промышленно ценных и/или токсичных компонентов / А.Г. Секисов, Ю.Н. Резник, Ю.И, Рубцов, Т.Н. Александрова, А.Ю. Лавров; патентообладатель ФГБОУ ВПО «ЗабГУ» - 2011109335/02; заявл. 11.03.2011; опубл. 20.09.2012. Бюл. № 26. - 5 с.

Коротко об авторах _

Лавров А.Ю., канд. техн. наук, доцент, декан факультета экономики и управления, Забайкальский государственный университет Тел.: (3022) 41-68-44

Научные интересы: обогащение полезных ископаемых

Манзырев Д.В., канд. геол.-минер. наук, зав. Геологическим научным центром ЗабГУ [email protected]

Научные интересы: геологическое обеспечение освоения месторождений полезных ископаемых

_Briefly about the authors

A. Lavrov, Candidate of Technical Sciences, dean of the faculty of Economics and management, Zabaikal-sky State University

Scientific interests: enrichment of minerals

D. Manzyrev, F. Doctor in geological-mineral Science, head of Geological Research Center, Chita State university

Scientific interests: Geological providing of exploration of mineral deposits

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.