CC BY
81
УДК 622.34
Секисов
Артур Геннадиевич Artur Sekisov
Лавров Александр Юрьевич Alexander Lavrov
Манзырев Дмитрий Владимирович Dmitry Manzyrev
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ЗАБАЙКАЛЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
PROMISING METHODS OF LEACHING GOLD FROM TRANSBAIKALIE TECHNOGENIC FORMATIONS USING PHOTOELECTROCHEMICAL PROCESSES
Рассмотрены технологии активационного кю-ветного, кучного и скважинного выщелачивания золота из минерального сырья с позиций обеспечения возможности эффективного освоения техногенных минеральных образований и песков россыпей. В качестве активирующих воздействий рассматривается использование фотоэлектрохимических и электро-сорбционных процессов в пульпе и на сорбентах
Ключевые слова: фотоэлектрохимические процессы, электросорбционные процессы, техногенные минеральные образования
Activation technologies of vat and heap leaching together with drill-hole leaching of gold from minerals in terms of providing the possibilities to effectively process tech-nogenenic mineral formations and placers are described. Application of photoelectro-chemical and electrosorption processes in the pulp and sorbents as activating agents are also reviewed
Key words: photoelectrochemical processes, electrosorption processes, technogenenic mineralforma-tions
Техногенные золотосодержащие отходы (отвалы забалансовых руд, гале-эфельные отвалы, хвостохранилища) в силу относительно малых концентраций драгоценных металлов могут эффективно осваиваться технологиями, не требующими существенных капитальных вложений и эксплуатационных затрат [1; 2; 3; 4]. К ним относятся кучное, кюветное, скважинное выщелачивание (или их комбинации),
и в ряде случаев — преимущественно селективная выемка минерализованной массы с последующим обогащением гравитационным или комбинированным методами.
Кучное выщелачивание — наиболее эффективный способ переработки техногенных образований. Он имеет определенные сложности только для объектов с высоким содержанием сульфидов и сырья, склонного к шламообразованию. В последнем случае
эффективна подготовка материала агломерацией [5]. Кучное выщелачивание золота из хвостов обогащения (по канд. техн. наук Ю.И. Рубцову [6]) наиболее эффективно проводить в интенсивном фильтрационном (поршневом) режиме с предварительным «накислораживанием» цианидного раствора и использованием его при агломерации (с цементом и окисью кальция или гашеной известью).
Для исследования процессов кучного и подземного скважинного выщелачивания металлов в ЧФ ИГД СО РАН смонтирован лабораторный стенд, включающий две пер-коляционные пластиковые колонны, фото-электрохимический реактор и емкость для приготовления контрольного цианидного раствора, насыщаемого кислородом воздуха. В колонны с дренажными сетками в нижних (придонных) частях и крышки — в верхних загружается мелкофракционная руда или агломерированные хвосты обогащения, которые затем орошаются активным и контрольным раствором соответственно.
Фотоэлектрохимический лабораторный реактор, предназначенный для проду-
цирования раствора, насыщенного активными формами кислорода, представляет химически инертную пластиковую емкость с погруженными в нее электродами, над которыми установлена лампа ультрафиолетового излучения типа ДРТ-240. В реактор погружен диспергатор воздуха, который пластиковой трубкой соединен с компрессором.
На стенде проведены сравнительные эксперименты по извлечению золота из агломерированных хвостов флотационного обогащения руд Новоширокинского месторождения по двум вариантам:
1) с использованием цианидных растворов, насыщенных кислородом воздуха;
2) с использованием растворов, в которых до ввода цианида натрия и щелочи предварительно формируются фотоэлект-рохимическим способом кислородно-водородные ион-радикальные кластеры.
Результаты стендовых испытаний (табл. 1) показали явные преимущества фотоэлектрохимической схемы с позиций кинетики процесса выщелачивания золота и с точки зрения извлечения металла в ра-бочийраствор [7].
Таблица 1
Результаты экспериментов по кучному выщелачиванию золота изхвостов флотационного обогащения Новоширокинской фабрики
№ п/п Выщелачивание «накислороженным» раствором Выщелачивание раствором из фотоэлектрохимического реактора
Содержание Аи в рабочем растворе после 3-х, 4-х, 2,53 3,46
5-ти, 1,7 2,1
6-ти, 1,0 0,56
7-ми 0,56 0,07
суток выстаивания, мг/л 0,3 0,04
Содержание Аи в твердой фазе 0,44 0,365
после выщелачивания, г/т
Извлечение (расчет по твердому) 56,3 63,9
Примечание. Содержание Аи по входным пробам 1,0075 г/т и 1,0098 г/т соответственно.
Для исследования процессов скважин- материала нижних слоев Балейского хвос-ного активационного выщелачивания для тохранилища (мощность отложений около
15 м) разработан и апробирован соответствующий стенд. Он включает емкость для размещения руд или хвостов обогащения, трубы, перфорированные в призабойной части (моделирующие откачную и закач-ную скважины), погружные электроды (обеспечивающие синтез гипохлорита на-
трия), блок питания, трубы для подачи фотоактивированного раствора, аэролифт (эрлифт), погружнойэлектросорбционный цилиндр. Схема активационного выщелачивания лежалых хвостов обогащения Ба-лейскойЗИФ-1ириведенанарис. 1 [8].
Исх. мат. 1 кг
Т = 4ч Т:Ж= 1:1
Обработка в мельнице
Приготовление раствора:
Н20 - 1 л NaOH — 1 г/л
Барботаж ф.а. воздухом (1ч) Фотоэлектролиз (15 мин) У = 20 В
к
NaCN-0,25rl СаО — 0,2 г П""* Сорб. выщелачивание 3 ч
Анионитовая смола А-100 15 мл Барботаж воздухом Электросорбция У = 5 В
Отмывка на сите (0,63 мм)
▼
Пульпа
Сорб. выщелачивание 12 ч
Золотосодержащая смола 1
Анионитовая смола А-100 15 мл Барботаж воздухом Электросорбция У = 5 В
Отмывка на сите (0,63 мм)
Золотосодержащая смола 2
т
Пульпа
Сушка
Кек Пар
выщелачивания
Рис. 1. Схема эксперимента по выщелачиванию золота излежалых хвостов обогащения ЗИФ-1
Наряду с методом кучного и сква- компаниями [9] используется и менее рас-жинного выщелачивания золота и меди пространенный метод извлечения этих ме-из бедных и некондиционных руд малыми таллов — кюветного выщелачивания (vat
(цинковой пылью) или проходит через сорбционную колонну с углем.
В России в ближнем зарубежье известны единичные, не очень успешные попытки использования этого метода выщелачивания. Это в основном связано с отсутствием малых предприятий по добыче и переработке руд и техногенного минерального сырья, а также отсутствием информации о первых положительных опытах использования кю-ветного выщелачивания.
Исходя из положительного опыта использования технологии активационного выщелачивания золота с 2-стадийной сорбцией в чановом варианте предлагается технологическая схема активационного выщелачивания золота для траншейного варианта (см. рис. 2).
4
Рис. 2. Аппаратурно-технологическая схема активационного кюветного выщелачивания:
leaching). Например, в южной части штата Невада (округ Кларк, район г. Боулдер-Си-ти) золотосодержащую руду после мелкого дробления помещают в траншеи, поверхность которых предварительно покрывают специальной прочной полимерной пленкой и заливают щелочным раствором цианида натрия, насыщенным кислородом. При этом подача раствора осуществляется медленно, малыми порциями, и руда по завершении подачи раствора в большинстве случаев периодически закрывается пленкой. Некоторые предприниматели периодически откачивают раствор и донасыщают его кислородом воздуха с помощью компрессора. После выщелачивания золота раствор пропускается через дегазатор и контактный чан, где оно осаждается цинковым скрапом
1 — аэролифт; 2 — аэролифт-электроактиватор; 3 — фотоактиватор воздуха; 4 — компрессор; 5 — блок питания
Согласно схеме, подготовка активного раствора осуществляется не в фотоэлект-рохимическом реакторе, а путем фотохимической обработки воздуха и подачей его в аэролифт-электроактиватор, обеспечивающий активационное предокисление мелкодробленой руды пли хвостов обогащения перед их цианированием или гидрохлорированием. После цикла активационной обработки порция пульпы поступает в дальнюю часть траншеи, где окисление протекает
преимущественно в диффузионном режиме в объемах пленочной воды. В результате реализации указанного комплекса процессов достигается повышение извлечения золота из техногенных образований, бедных руд и россыпей.
Хлоридно-пероксидная схема базируется на использовании в качестве исходного реагента раствора хлорида натрия, из которого путем электролиза и фотоэлектролиза (мембранного и безмембранного) готовит-
ся ряд окислителей и комплексообразова-телей (гипохлорит натрия, хлорноватистая кислота и др.). При этом предусматривается окончание схемы в двух вариантах — хлоридном (с подготовкой смолы в комбинированной хлор-форме) и цианидном, с предварительной нейтрализацией остаточного активного хлора сульфитом натрия. Использование данной схемы предлагается для кучно-кюветного варианта переработки хвостов сепарации и бедных руд [10].
Комбинированная схема предложена для подготовки к чановому выщелачиванию богатых руд и концентратов. Она включает флотацию сульфидных и сульфоарсенид-ных минералов (пирита и арсенопирита) с получением флотоконцентрата, его пре-докисление в подготовленной Н-катиони-рованием воде и использование пероксид-но-сульфатного комплекса при pH 2,5-3, продуцируемого фотоэлектролизом [11].
Собственно процесс выщелачивания, как и последующей электросорбции, также осуществляется в циклическом режиме. При этом наиболее эффективен вариант
2-стадийной сорбции: после первого цикла локального цианирования (пли гидрохлорирования) и по завершении процесса. При таком варианте кюветного выщелачивания суммарное извлечение золота составляет свыше 85 %.
Кюветное активационное выщелачивание может использоваться и в комплексе с кучным выщелачиванием для переработки продуктивного материала с относительно широким диапазоном крупности (пески россыпей, алевриты и др.). Авторами проведены лабораторные исследования фотоэлектрохимического кюветного выщелачивания золота из лежалых хвостов обогащения Дарасунской фабрики и магне-титовых шлихов Баунтовского узла по хло-ридно-пероксидной схеме. В обоих случаях достигнуто достаточно высокое (более 85 %) извлечение золота в жидкую фазу и на сорбент.
Разработки авторов в области активационного выщелачивания золота из минерального сырья защищены патентами РФ и США [12; 13; 14].
Литература
1. Чечеткин B.C., Секисов А.Г., Трубачев А.И., Салихов B.C., Манзырев Д.В. Вещественный состав руд восточно-забайкальских месторождений и технологии их обогащения / Материалы международной научной конференции «Современные проблемы геологии и разведки полезных ископаемых». — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. — С. 136-138.
2. Трубачев А.И., Секисов А.Г. Геотехногенные месторождения золота Восточного Забайкалья / Материалы III-го Всероссийского симпозиума с международным участием «Минералогия и геохимияландшафтагорнорудныхтерриторий». — Чита: ИПРЭКСО РАН, 2010. — С. 38-41.
3. Зыков Н.В., Секисов А.Г., Павлов П.М., Рубцов Ю.И., Лавров А.Ю., Манзырев Д.В. Особенности освоения эфельных отвалов Забайкалья как техногенных источников получения золота // Горный информационно-аналитический бюллетень. — Вып. 6. — М.: МГГУ, 2008. — С. 299-300.
4. Трубачев А.И., Секисов А.Г., Салихов B.C., Манзырев Д.В., Петухов А.А. Золотоносность горно-технологических отходов Восточного Забайкалья / X Международная научно-практическая конференция «Кулагинские чтения». — Чита: ЧитГУ, 2010. — Ч. I. — С. 39-42.
5. Кучное выщелачивание благородных металлов / Под ред. М.И. Фазлуллина. — М.: Изд-во Акад. горн, наук, 2001. — 647 с.
6. Рубцов Ю.И., Макаренко Н.А. Алгоритм и программа скоростного кучного выщелачивания золота в условиях ввода цианида натрия с раствором в режиме поршневого орошения / Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — №5. — С. 240-244.
7. Секисов А.Г., Лавров А.Ю., Петухов А.А. Результаты исследований фотоэлектрохимического выщелачивания металлов из руд Удоканского месторождения и техногенных образований Забайкалья / Труды конф. с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы форми-
рования техногенной геосреды». Т. I. Прикладная геомеханика. Обогащение полезных ископаемых, экология. — Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2010. — С. 233-236.
8. Секисов А.Г., Трубачев А.И., Рубцов Ю.И., Манзырев Д.В., КонареваТ.Г., Петухов А.А. Геолого-технологическая оценка и тестирование хвостов обогащения золотосодержащих руд и золотомышьяковистых огарков / X Международная научно-практическая конференция «Кулагиис-киечтения». — Чита: ЧитГУ, 2010. Ч. I. — С. 31-33.
9. Секисов А.Г., Зыков Н.В., Королев B.C. Дисперсное золото. Геологический и технологический аспекты. — Чита: ЧитГУ, 2007. — 270 с.
10. Секисов А.Г., Манзырев Д.В. Наноразмерные структуры в воде и минеральном веществе.
— Новосибирск: ИГД СО РАН Чит. фил. — Чита: ЧитГУ, 2009. — 228 с.
11. СекисовА.Г., ЛавровА.Ю., Шкатов В.Ю. Обоснование комбинированнойтехнологичес-кой схемы переработки золото-полиметаллических руд Новоширокинского месторождения / 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. 289-291.
12. 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. Конарева; патентообладатель Заб. горн, колледж. — № 2007118333/03; заявл. 16.05.2007; опубл. 27.03.2009, Бюл. №9.-4 с.
13. 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.
14. 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.—5с.
Коротко об авторах_____________________________________________Briefly about the authors
Секисов А.Г., д-р техн. наук, директор Читинского
филиала ИГД СО РАН
Научные интересы: химические и физико-химические способы переработки полезных ископаемых
Лавров А.Ю., канд. техн. наук, директор института экономики и управления ЧитГУ 1аугоу_2002@таП.ги
Научные интересы: обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья, химия твердого тела, электрохимия
Манзырев Д.В., канд. геол.-минер. наук, директор геологического научного центра ЧитГУ [email protected]
Научные интересы: геологическое обеспечение освоения месторождений полезных ископаемых
A. Sekisov, Doctor of Technical Science, Director of Chita branch of Mining Institute
Scientific interests: chemical and physico-chemical methods of mineral processing
A. Lavrov, F. Doctor of Technical Science, Director of the Institute of Economics and Management, Chita State University
Scientific interests: mineral processing and recycling, solid state chemistry, electrochemistry
D. Manzyrev, F. D. in geological-mineral Science, Director of Geological Research Center, Chita State university
Scientific interest: geological providing of exploration of mineral deposits
