CC BY
306
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2014, том 57, №2_
МЕТАЛЛУРГИЯ
УДК 622.7/669.2.8.21.4
Ш.Р.Самихов, З.А.Зинченко
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТИОСУЛЬФАТНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТЫХ МЫШЬЯКСОДЕРЖАЩИХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЧОРЕ
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 12.11.2013 г.)
Представлены результаты исследования процесса тиосульфатного выщелачивания золото-мышьяксодержащей руды и найдены оптимальные условия его проведения. Показано, что наиболее высокие скорости растворения золота и серебра достигались при температурах 80-90°С.
Ключевые слова: тиосульфатное выщелачивание - месторождение - извлечение золота - температура процесса - расход реагентов - обожжённая руда.
Одним из перспективных растворителей благородных металлов является малотоксичный раствор тиосульфата натрия. Тиосульфаты - это соединения, содержащие группы (S2O3)2-, которые являются структурным аналогом сульфата, где один атом кислорода замещён атомом серы. Уникальная химия иона тиосульфата, который имеет структуру [S-SO3)2-], определяется сульфидоподобным атомом серы, придающим ему восстановительные свойства, сильную способность к комплексообразова-нию, а также способность образовывать сульфиды [1].
Золото с тиосульфат-ионом образует достаточно прочный комплекс состава [Au(S2O3)2]-3, энергия Гиббса образования которого составляет -1024.9 кДж/моль и не разлагающийся с выделением серы даже при подкислении. Константа нестойкости этого комплекса составляет 410-30, поэтому стандартный потенциал окисления золота в присутствии ионов SO3S2- снижается до +0.15 В, и окисление золота кислородом с переходом в раствор становится термодинамически возможным [2].
В последние годы интерес к тиосульфату, как альтернативному растворителю золота, заметно активизировался. Выполнен значительный объём теоретических и технологических исследований [3,4].
Процесс растворения золота в тиосульфате в присутствии кислорода протекает по реакции, аналогичной цианистому процессу:
4Au + 8Na2S2Oз + O2 + H2O = 4Naз[Au(S2Oз)2] + 4NaOH
Термодинамическая вероятность приведённой реакции достаточно велика (AG0 = - 96.5 кДж/моль) и возрастает с повышением температуры [3].
Стойкость золото-тиосульфатного комплекса (Кн = 4-10) близка к стойкости золото-цианистого комплекса, комплекс не окисляется и не разлагается в кислой среде. Однако практическая реализация тиосульфатной технологии сталкивается с кинетическими препятствиями. При нормаль-
Адрес для корреспонденции: Зинченко Зинаида Алексеевна, Самихов Шонавруз Рахимович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 229/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected], samikhov 72@mail. ru
ной температуре процесс протекает в кинетической области, при величине энергии активации 53.6 кДж/моль, а скорость перехода металлов в растворы с концентрацией 0.5М Na2S2Oз составляет 0.045 - 0.050 мг/см'ч, что приблизительно в 30 раз ниже скорости цианистого процесса [2].
Особую роль в тиосульфатном процессе играет температурный фактор. Заметное повышение скорости растворения золота начинается при температуре выше 500С [5,6] и при температуре более 900С скорость растворения составляет около 4.6 мг/смч, что в 3 раза выше скорости цианистого процесса. Однако в этих условиях концентрация кислорода в растворе крайне низка, что тормозит процесс, отсюда следует, что при высокой температуре необходимо вводить в растворитель различные окислители.
Известно, что комплексные соединения многих переходных металлов в высшей степени окисления могут выступать окислителями в различных химических процессах. Такими эффективными окислителями могут быть аммиачные и тиосульфатные комплексы меди и кобальта.
Показано, что наиболее высокие скорости растворения золота и серебра достигались при температурах 40-60°С, а извлечение из руд «двойной упорности» составляло 75-80% [7].
В компании «Ньюмонт» применили тиосульфатное выщелачивание золота (в кучном варианте) для переработки руд, содержащих природные углеродистые сорбенты [7].
В табл.1 приведены результаты исследований тиосульфатного выщелачивания мышьяксо-держащей золотой руды месторождения Чоре. Опыты по выщелачиванию руды проводились в стеклянных стаканах емкостью 500 мл, мешалки применялись стеклянные с двумя лопастями. Навеска руды и тиосульфат загружались в склянку, и производилось перемешивание в течение определенного промежутка времени. Через 2,4,8 и 24 ч после начала опыта мешалку останавливали, и производился отбор аликвоты для определения рН и концентрации металлов. В растворах золото, серебро и мышьяк определялись методом атомно-абсорбционной спектроскопии.
Предварительные опыты проводили при концентрации №^203 4 г/дм3 и соотношении Т:Ж 1:5 с содержанием исходного г/т : Аи - 2.45; Ag - 14.82 и Ля - 0.4%. Продолжительность опытов -30 ч, рН среды - 9.3. Золото и серебро в раствор в данных условиях переходило в незначительных количествах. Как видно из табл. 1, за 30 ч всего в раствор выщелачивается Ли - 43.06%; Ag - 40.45% .
Таблица 1
Извлечение металлов при тиосульфатном выщелачивании руды Чоринского месторождения
Условия опыта Раст- Раст- Раст- Извлечение Ли, % Извлечение А& % Извлечение Ля, %
Время Руда, г Вода, мл Na2S20з, г рН вор Ли, мг/л вор А& мг/л вор Ля, мг/л
2 9.3 0.060 0.283 54.4 12.24 9.48 6.80
4 9.2 0.098 0.540 112.56 20.0 18.22 14.07
8 100 500 2 9.2 0.146 0.805 154.72 29.79 27.16 19.34
24 9.1 0.199 1.115 204.56 40.61 37.62 25.57
30 9.3 0.211 1.199 229.04 43.06 40.45 28.63
Особую роль в тиосульфатном процессе играет температурный фактор. Заметное повышение скорости растворения золота начинается при температуре выше 50°С [4,5] и при температуре более 90°С, скорость растворения составляет около 4.6 мг/смч, что в 3 раза выше скорости цианистого
процесса. Это связано с состоянием поверхности золота при комнатной температуре: наличием на ней пассивирующих покрытий, растворяющихся при повышенной температуре.
Однако в этих условиях концентрация кислорода в растворе крайне низка, что тормозит процесс, отсюда следует, что при высокой температуре необходимо вводить в растворитель различные окислители. Известно, что комплексные соединения многих переходных металлов в высшей степени окисления могут выступать окислителями в различных химических процессах. Такими эффективными окислителями могут быть аммиачные и тиосульфатные комплексы меди и кобальта.
Показано, что наиболее высокие скорости растворения золота и серебра достигались при температурах 40-60°С, а извлечение из руд «двойной упорности» составляло 75-80% [6].
Растворение металлов в тиосульфате изучено в интервале температур 20-100°С при рН - 9.5 в течение двух часов (табл. 2). При температуре 25°С скорость процесса очень мала - извлечение металлов при этом : Аи - 9.18%; Ag - 7.02% и Аб - 5.82%. При увеличении температуры до 80-90°С степень извлечения металлов заметно возрастает, составляя: Ли - 60.82%; Ag - 53.73% и Аб - 45.68%.
Таблица 2
Влияние температуры процесса на выщелачивание компонентов из руды
№№ п/п Время, мин Условия опыта Раствор Ли, мг/л Раствор ЛЯ, мг/л Раствор Аб, мг/л Извлечение Ли, % Извлечение ля, % Извлечение аб, %
Руда, г Вода, мл №28203, г °С рН
1 120 100 500 2 25 9.2 0.045 0.208 48.05 9.18 7.02 5.82
2 30 9.1 0.062 0.273 66.79 12.65 9.21 8.09
3 40 9.3 0.111 0.523 106.42 22.65 17.64 12.89
4 50 9.0 0.183 0.923 167.92 37.35 31.14 20.34
5 60 9.5 0.241 1.214 244.95 49.18 40.96 29.67
6 70 9.2 0.281 1.460 332.55 57.35 49.26 40.28
7 80 9.2 0.297 1.609 370.77 60.61 54.28 44.91
8 90 9.4 0.298 1.594 377.13 60.82 53.78 45.68
Результаты исследования влияния расхода тиосульфата на процесс выщелачивания при температуре процесса 80°С и продолжительности 2 ч показывают, что увеличение расхода тиосульфата от 0.5 до 3.5 г существенно изменяет извлечение основных компонентов. Установлено, что оптимальным расходом тиосульфата в выщелачивании металлов является 4 г/дм3. При этом извлечение основных металлов увеличивается и достигает максимального значения: Ли - 59.39%; Ag - 51.08% и Аб - 42.69%. Дальнейшее увеличение расхода тиосульфата не влияет на извлечение металлов.
Изучение зависимости степени извлечения металлов от продолжительности процесса при 80°С и расходе тиосульфата 4 г/дм3 показало, что в течение 140 мин с момента взаимодействия тиосульфата с рудой в раствор извлекается: Ли - 59.88%; Ag - 50.03% и Аб - 43.29% (таблица 4.).
Таблица 3
Результаты исследования влияния расхода тиосульфата на выщелачивание металлов
№№ п/п Время, мин Условия опыта Раствор Аи, мг/л Раствор А& мг/л Раствор Ая, мг/л Извлечение Аи, % Извлечение А& % Извлечение Ая, %
Руда, г Вода, мл №28203, г °С рН
1 120 100 500 0.5 80 9.0 0.109 0.543 143.16 22.24 18.32 17.34
2 1 9.6 0.214 1.027 236.69 43.67 34.65 28.67
3 1.5 9.3 0.266 1.372 285.49 54.28 46.29 34.58
4 2 9.1 0.291 1.514 352.44 59.39 51.08 42.69
5 2.5 9.3 0.295 1.568 366.73 60.20 52.90 44.42
6 3 9.0 0.300 1.517 359.88 61.22 51.18 43.59
7 3.5 9.2 0.301 1.528 359.30 61.43 51.55 43.52
Таблица 4
Результаты изучения продолжительности процесса на степень выщелачивания компонентов
Время, мин Условия опыта Раст- Раст- Раст- Извлечение Аи, % Извлечение А& % Извлечение Ая, %
№№ п/п Руда, г Вода, мл №28203, г 1, °С рН вор Аи, мг/л вор А& мг/л вор Ая, мг/л
1 30 8.9 0.119 0.481 71.66 24.28 16.22 8.68
2 40 9.3 0.157 0.687 109.55 32.04 23.18 13.27
3 60 9.6 0.199 0.935 160.57 40.61 31.54 19.45
4 80 100 500 2 80 9.3 0.226 1.064 220.68 46.12 35.90 26.73
5 100 9.4 0.258 1.256 285.65 52.65 42.37 34.60
6 120 9.1 0.286 1.460 345.26 58.37 49.26 41.82
7 140 9.5 0.289 1.483 357.40 59.88 50.03 43.29
8 160 9.2 0.293 1.503 362.93 59.98 50.71 43.96
Влияние соотношения твёрдого к жидкому на процесс тиосульфатного выщелачивания (табл. 5) изучено при расходе тиосульфата 4 г/дм3, рН - 9.2 и продолжительности процесса 2 ч. Полученные результаты свидетельствуют, что наибольшая степень извлечения металлов достигается при соотношении Т:Ж = 1:5, при котором достигнутые извлечения: Аи - 58.98%; Ag - 49.66% и Ая - 42.38%.
Таблица 5
Результаты изучения соотношения Т:Ж на процесс выщелачивания компонентов
Время, мин Условия опыта Раст- Раст- Раст- Извлечение Аи, % Извлечение А& % Извлечение Ая, %
№№ п/п Руда, г Вода, мл №28203, г 1, °С рН вор Аи, мг/л вор А& мг/л вор Ая, мг/л
1 200 9.4 0.365 1.546 295.97 29.79 20.86 14.34
2 300 9.5 0.337 1.584 315.79 41.26 32.06 22.95
3 120 100 400 2 80 9.1 0.312 1.469 326.83 50.94 39.65 31.67
4 500 9.2 0.289 1.472 349.89 58.98 49.66 42.38
5 600 9.4 0.243 1.239 286.69 59.51 50.16 41.67
6 700 9.0 0.205 1.044 230.99 58.57 49.31 39.17
С целью улучшения процесса тиосульфатного выщелачивания пробы руды подвергались обжигу при температуре 600°С в течение 2 ч. В процессе обжига происходит вскрытие упорных золото -
сульфидных руд, при этом минералы пирит и арсенопирит окисляются, что приводит к вскрытию содержащегося в них золота.
На рисунке представлена кинетика тиосульфатного выщелачивания обожжённой при температуре 600°С руды. Причём приведены для сравнения кривые, полученные при комнатной температуре (25°С) и при температуре 80°С. В первом случае за 30 ч степень извлечения всех компонентов достигает максимального значения (в %): Au - 71.51; Ag- 58.26 и As - 46.16.
При 80° те же показатели удается получить за 8 ч.
Одна обожжённая при 600°С проба при исходном содержании Au - 2.58 г/т, Ag - 12.16 г/т и As - 0.34% была подвергнута цианированию (табл. 6). Сравнивая полученные результаты, можно видеть, что цианирование более эффективно для руды месторождения Чоре на данном этапе исследований. За 24 ч в цианистый раствор извлекается 86.28% Au и 75.90% Ag.
80
Продолжительность процесса, мин
Рисунок. Зависимость степени выщелачивания золота, серебра и мышьяка в раствор тиосульфата от продолжительности процесса.
Таблица 6
Результаты опытов по цианированию обожженной руды
Условия опыта Раст- Раст- Раст-вор Лб, мг/л Извлечение Ли, % Извлечение Л& % Извлечение ЛБ, %
Вре-мя,час Руда, г Вода, мл г рН вор Au, мг/л вор Л& мг/л
2 9.5 0.743 2.723 471.87 42.67 33.59 20.69
4 9.4 1.050 4.276 943.74 61.05 52.75 41.38
8 100 150 2 9.8 1.304 5.143 1161.54 75.81 63.44 50.93
24 10 1.484 6.153 1431.12 86.28 75.90 62.75
30 9.6 1.490 6.203 1442.52 86.63 76.52 63.25
Поступило 29.11.2013 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каковский И.А., Поташников Ю.М. Кинетика процессов растворения. - М.: Металлургия, 1975, 224 с.
2. Жучков И.А., Бубеев П.П. - Изв. вузов. - Цв. металлургия, 1990, №2, с. 64-68.
3. Жучков И.А., Бубеев И.П. - Изв.вузов. - Цв. металлургия, 1992, №5, с. 56-62.
4. Жучков И.А., Бубеев И.П. - Сб. Обогащение руд. - Иркутск: ИПИ, 1987, с. 102-108.
5. Бывальцев В.Я., Скобеев И.К. и др. - Изв. вузов. Цв. металлургия, 1987, №6, с. 27-28.
6. Зеленов В.И., Щендригин А.Н. - ВНИИ экон. минер. сырья и геол.-развед. работ. - М.:ВИЭМС, 1986, 40 с.
7. Aulmore M., Muir D. - Minerals Eng, 2001, v,14, № 2, рр. 135-174.
Ш.Р.Самих,ов, З.А.Зинченко ТАДЦИЦОТИ РАВАНДИ ИШЦОРОНИИ МАЪДАНИ ТИЛЛОИ АРСЕНДОРЙ КОНИ ЧОРЕ БО ТИОСУЛФАТ
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Натичах,ои тадкикоти раванди ишкоронии , маъдани тиллои-арсендор бо тиосулфат нишон дода шудааст ва шароити мукаррарии гузариши он низ ёфт шудааст. Нишон дода шуда аст, ки суръати баланди хдлшавии тилло ва нукра хднгоми хдрорати 80-90°С будан ба амал маояд.
Калима^ои калиди: ишцоронй бо тиосулфат - кони тилло - цудошавии тилло - уарорати раванд -хароцоти реагентуо - маъдани сухташуда.
SH.R.Samikhov, Z.A.Zinchenko INVESTIGATION PROCESS OF THIOSULPHATE LEACHING OF CHORE DEPOSIT GOLD ARSENKCONTAINING ORE
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The results of the gold arseniccontaining ore thiosulphate leaching process study are presented and optimum conditions of its are determined. It is shown that the most high velocities of the gold and silver dissolution were reached at temperature 70-80°С.
Key words: thiosulphate leaching - deposit - recovery of gold - the process temperature -reagent consumption - roasting ore .
