Научная статья на тему 'Использование термохимических методов при переработке золотосодержащих пирит-арсенопиритовых концентратов'

Использование термохимических методов при переработке золотосодержащих пирит-арсенопиритовых концентратов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
514
55
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
REBELLIOUS ORES / ПИРИТ-АРСЕНОПИРИТОВЫЕ КОНЦЕНТРАТЫ / PYRITE–ARSENOPYRITE CONCENTRATES / СУЛЬФИДИРУЮЩИЙ И ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ ОБЖИГ / SULFIDIZING AND OXIDIZING BAKEOUT / СУЛЬФИД МЫШЬЯКА / ARSENIC SULFIDE / АРСЕНАТЫ ЖЕЛЕЗА / FERRIC ARSENATES / ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ / LEACHING / HYDRIDE DIOXIDE / ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЗОЛОТА / GOLD EXTRACTION / УПОРНЫЕ РУДЫ / ПЕРОКСИД ВОДОРОДА

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Гурман Маргарита Анатольевна

Представлены результаты исследования возможности применения сульфидирующего и окислительного обжига при переработке золотосодержащих пирит-арсенопиритовых концентратов. Показано, что в оптимальном режиме ступенчатый обжиг позволяет перевести 92,14—95,6% мышьяка в газовую фазу, преимущественно, в виде сульфида As 4S 4, содержание As в возгонах составляет 65,82—69,53%. Экспериментально подтверждена эффективность щелочного выщелачивания огарков в присутствии перекиси водорода в качестве окислителя для вскрытия золота, связанного с арсенатами железа FeAsO 4, Fe 4As 2O 11, Fe 3(AsO 4) 2.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Гурман Маргарита Анатольевна

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

Thermochemical Techniques in Gold-Bearing Pyrite–Arsenopyrite Concentrate Processing

The article discusses applicability of sulfidizing and oxidizing bakeout to processing of gold-bearing pyrite–arsenopyrite concentrates. It is shown that optimized step-by-step bakeout transfers 92.14–95.6% of arsenic in gas phase in the form of sulfide As 4S 4 mainly, and As content of fumes is 65.82–69.53%. The author proves experimentally efficiency of alkaline leaching of roasted product with hydride dioxide used as oxidizer to extract gold bonded with ferric arsenites FeAsO 4, Fe 4As 2O 11, Fe 3(AsO 4) 2.

Текст научной работы на тему «Использование термохимических методов при переработке золотосодержащих пирит-арсенопиритовых концентратов»

© М.А. Гурман, 2013

УЛК 622.7 М.А. Гурман

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПИРИТ — АРСЕНОПИРИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Представлены результаты исследования возможности применения сульфи-дируюшего и окислительного обжига при переработке золотосодержащих пирит-арсенопиритовых концентратов. Показано, что в оптимальном режиме ступенчатый обжиг позволяет перевести 92,14—95,6% мышьяка в газовую фазу, преимущественно, в виде сульфида Ав434, содержание Аз в возгонах составляет 65,82—69,53%. Экспериментально подтверждена эффективность щелочного выщелачивания огарков в присутствии перекиси водорода в качестве окислителя для вскрьттия золота, связанного с ар-сенатами железа РеАв04, Ре4Аз2011, Ре3(Ав04)2.

Ключевые слова: упорные руды, пирит-арсенопиритовые концентраты, сульфидируюший и окислительный обжиг, сульфид мышьяка, арсенаты железа, выщелачивание, пероксид водорода, извлечение золота.

Хабаровский край является одним из ведущих регионов России по добыче благородных металлов. Перспективы развития золотодобывающей промышленности края связаны 77,19 % в общей золотодобыче края [1].

Однако рост производства сопровождается постепенным истощением запасов богатых и легкообогатимых руд и необходимостью вовлечения в переработку сложных по составу, упорных руд низкого качества на месторождениях с небольшими запасами.

В настоящее время геологоразведочные работы в крае направлены на доразведку, доизучение и переоценку запасов и ресурсов на перспективных объектах с упорными рудами. Большинство таких руд характеризуется ультрадисперсной вкрапленностью золота в арсенопирите и пирите и содержит значительное количество мышьяка, осложняющего технологические процессы и создающего опасность загрязнения окружающей среды. Поэтому промышленное освоение таких месторождений во многом будет определяться наличием экологи-

чески безопасных технологий извлечения благородных металлов из руд.

Наиболее изученным из пирометаллургических способов вскрытия золота, ассоциированного с сульфидными минералами является окислительный обжиг [2], однако он не в полной мере отвечает современным требованиям по охране окружающей среды, вследствие того, что большая доля мышьяка извлекается в газовую фазу в виде высокотоксичного триоксида мышьяка.

Перспективным для вскрытия золота и удаления мышьяка из концентратов в сульфидной форме является окислительно-сульфидирующий обжиг. Данный метод отвечает требованиям экологии и производственной безопасности технологического процесса. Малотоксичный сульфид мышьяка можно получить в компактном виде, он обладает низкой растворимостью в воде, отличается длительностью хранения [3].

Целью исследований являлось изучение возможности применения термохимических методов для вскрытия тонковкрап-ленного золота и выведения мышьяка в малотоксичной форме из пирит-арсенопиритовых концентратов для их последующей гидрометаллургической переработки.

В качестве объекта исследований представлены флотационные концентраты, полученные нами в результате флотации первичных и частично окисленных золотомышьяковых руд Учаминского месторождения (Хабаровский край).

Флотационные концентраты отличаются сложностью вещественного состава, для них характерно значительное содержание мышьяка 20.27 и 14.58 %, из других компонентов, осложняющих технологию их переработки присутствуют медь — 0,32—0,22 %, свинец — 1,99—0,45 %, сурьма — 0,08—0,04 % [4]. Данные химического анализа концентратов подтверждаются результатами РФА и электронно-микроскопических исследований выделенных мономинеральных фракций. Согласно которым, в пирите, галените, сфалерите выявлены примеси серебра, мышьяка, сурьмы и меди; в арсенопирите содержатся примеси меди, сурьмы, свинца, серебра. Методом электронной микроскопии выявлены гнездовидные сгущения аморфного углистого вещества на поверхности лимо-нитизированного арсенопирита и углисто-глинистые прожилки в пирите.

Массовая доля золота составляет 20,27 и 33,23 г/т, серебра 199,8 и 207,8 г/т, соответственно, в концентратах первичной и частично окисленной руды. Основными концентраторами золота являются арсенопирит и пирит; золотом обогащены галенит, халькопирит, сфалерит. При вскрытии золотосодержащих сульфидов азотной кислотой, выявлено незначительное количество золота, крупность которого составила 55— 86 мкм. Большая же часть золота является ультрадисперсной вкрапленностью в сульфидных минералах и не обнаруживается электронно-микроскопическими методами.

В результате изучения вещественного состава сделан вывод о том, что концентраты являются упорными к цианированию и извлечение золота может осуществляться только после специальной химической подготовки, связанной с вскрытием золотосодержащих сульфидных минералов, а также удаления мышьяка из концентратов.

Особенностью полученных флотационных пирит-арсено-пиритовых концентратов, по данным минералогического анализа, является соотношение арсенопирита и пирита в их составе: 78 и 15% — в концентрате из первичной руды и 70 и 20% — в концентрате из частично окисленной руды, соответственно. Присутствие значительного количества пирита в концентратах может создавать дополнительные возможности сульфидирова-ния мышьяксодержащих соединений за счёт образования диоксида серы и элементарной серы в процессах высокотемпературного окисления арсенопирита и пирита. Проведенные ранее теоретические исследования протекания возможных химических реакций при обжиге пирит-арсенопиритового концентрата показали, что образование значительных количеств диоксида серы и элементарной серы способно обеспечить высокую вероятность вывода мышьяка в сульфидной форме.

Экспериментальные исследования выполнены на лабораторной установке для обжига в трубчатой печи, оснащенной трубками для подачи воздуха и вывода газообразных продуктов через гидрозатвор [5]. В результате исследований было установлено, что максимальное извлечение мышьяка в газовую фазу 89,1—87 % достигается в температурном интервале 500—550 °С при ограниченном расходе кислорода 0,12— 0,2 л/мин, соответственно, для первичной и частично окис-

ленной руды. Химический анализ возгонов после первой ступени обжига показал содержание Дэ — 65,82—69,53 %, что указывает на возгонку мышьяка преимущественно в виде тет-расульфида (теоретическое содержание Дэ в Дз4Б4 составляет 70,01 %).

Основным компонентом огарков, согласно данным минералогического анализа, является пирротин, установлено также присутствие зерен пироарсенопирита, частично сохраняющего форму кристаллов. Для пассивирования пирротина как активного поглотителя цианида и депрессора золота (при последующем цианировании), проведена вторая ступень обжига. При более высокой температуре 600—650 °С и избытке кислорода происходит окисление непрореагировавшего арсено-пирита и пирротина [6]. Проведение второй ступени обжига продолжительностью 2 часа при избыточном расходе кислорода приводит к дополнительному выводу в возгоны 6,5 и 5,14 % мышьяка. Таким образом, ступенчатый сульфидирующий и окислительный обжиг проведенный в оптимальных режимах позволяет перевести в возгоны 95,6 % и 92,14 % мышьяка из пирит-арсенопиритовых концентратов первичной и частично окисленной руды, соответственно.

Однако, в условиях обжига с избытком кислорода разложение зерен недоокислившегося арсенопирита сопровождается образованием некоторого количества нелетучей пятиокиси мышьяка Дэ205. При температурах 600—650 °С происходит взаимодействие оксидов мышьяка (V) с оксидами железа и образуются фазы РеДз04, Ре4Дз20п, Ре3(Дз04)2, что подтверждается данными рентгенофазового анализа (рис. 1).

Образование арсенатов железа в огарках является нежелательным для последующего извлечения золота гидрометаллургическими методами, поскольку они обладают плотной механической структурой [6], часть золота оказывается недоступной для цианистых растворов. Для вскрытия золота, связанного с окисленными формами мышьяка проведены эксперименты по щелочному выщелачиванию огарков в присутствии экологически безопасного окислителя пероксида водорода и в его отсутствии. Выщелачивание огарков в оптимальном режиме в щелочной среде в присутствии Н202 при продолжительности 100—120 минут позволяет перевести 95,12—89,58 % мышьяка в щелочной раствор и снизить его

450 400

100 -I-1--1-1--1-1-1-1

10 20 30 40 50 60 70 80

2И1е1а;град

Рис. 1. Рентгенофазовый анализ продуктов 2 ступени обжига:

■ — Ре203; ▲ — Ре3(Ав04)2; • — РвАв04 и Ре4Аз2Ои

содержание в огарках для их последующего цианирования — от 1,23—1,44 % до 0,06—0,15 % [7].

Установлено, что введение окислителя Н202 способствует не только окислению Ре(11) в Ре(Ш), но и значительному сокращению времени растворения арсенатов железа. Разрушение кристаллической структуры РеЛз04 приводит к освобождению ассоциированного с ним золота, что подтверждается результатами электронно-микроскопических исследований кеков выщелачивания (рис. 2).

Рис. 2. Электронно-микроскопическое изображение кека выщелачивания с включениями золота: Спектр 1 — Ре45035д7Ли19Сио,431о,4Л1о,о3

Рис. 3. Показатели переработки мышьяксодержащих огарков методами:

— ИИ прямого цианирования и — НИ цианирования с предварительным щелочным выщелачиванием в присутствии Н202

Щелочное выщелачивание огарков в присутствии перокси-да водорода способствует повышению извлечения золота при последующем цианировании с 91—91,5 до 97,18—97,94 %, по сравнению с прямым цианированием огарков, не подвергнутых щелочной обработке (рис. 3).

Выводы

На основании проведенных исследований установлена возможность применения сульфидирующего и окислительного обжига при переработке золотосодержащих пирит-арсенопи-ритовых концентратов. В оптимальном режиме ступенчатый обжиг позволяет перевести 92,14—95,6 % мышьяка в газовую фазу, преимущественно, в виде сульфида А84Б4, содержание Дэ в возгонах составляет 65,82—69,53 %.

Экспериментально подтверждена эффективность щелочного выщелачивания огарков в присутствии пероксида водорода в качестве окислителя для вскрытия золота, связанного с арсе-натами железа РеДэ04, Ре4Дз2011, Ре3(Дз04)2. Предварительное выщелачивание способствует повышению извлечения золота при последующем цианировании с 91—91,5 % до 97,18— 97,94 %, по сравнению с прямым цианированием огарков, не подвергнутых щелочной обработке.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Основные результаты деятельности горнодобывающей отрасли Хабаровского края в 2012 году и задачи на 2013 год / Министерство природных ресурсов Хабаровского края. Интернет [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://mpr. khabkrai.ru/contents/15/,

2. Лодейщиков, В.В. Извлечение золота из упорных сульфидных и углисто-сульфидных руд: аналитический обзор / В.В. Лодейщиков. — Иркутск: Иргиредмет, 2007. — 183 с.

3. Исабаев, С.М. Физико-химические основы сульфидирования мышьяк-содержащих соединений / С.М. Исабаев, A.C. Пашинкин, Э.Г. Мильке, М.И. Жамбеков. — Алма-Ата: Наука, 1986. — 184 с.

4. Александрова, Т.Н. Проблемы извлечения золота из упорных руд юга Дальневосточного региона России и некоторые пути их решения / Т.Н. Александрова, М.А. Гурман, С.А. Кондратьев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2011. — № 5. — С. 124—135.

5. Россовский С.Н. Технологическая оценка упорных золотомышьяко-вых руд и концентратов. Методические рекомендации № 31 / С.Н. Рос-совский, И.Д. Фридман, А.И. Никулин, Г.В. Седельникова. — М.: ВИМС, 1986. — 73 с.

6. Лодейщиков, В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд / В.В. Лодейщиков. — Иркутск: Иргиредмет, 1999. — 758 с.

7. Гурман, М.А. Исследование щелочного выщелачивания золотосодержащих арсенатов железа (II) и (III) в присутствии пероксида водорода / М.А. Гурман // IX Конгресс обогатителей стран СНГ: сборник материалов. — М.: МИСиС, 2013. — Т. 1. — С. 207—210.

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Гурман Маргарита Анатольевна — старший научный сотрудник, [email protected], Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск, [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.