CC BY
61
1ОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
© С.А. Абдурахмонов,
И.Б. Насридинов,
А.К. Кунбазаров,
Б.Р. Раимжанов, 2000
УДК 622.349.71:522.342.002.2:581.5
С.А. Абдурахмонов, И.Б. Насридинов, А.К. Кунбазаров, Б.Р. Раимжанов
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В СВЯЗИ С ПРИВЛЕЧЕНИЕМ К ПЕРЕРАБОТКЕ УПОРНЫХ ЗОЛОТО-МЫШЬЯКОВЫХ РУД
звлечение золота из упорных руд, трудноподдающихся обработке традиционными металлургическими методами, в настоящее время представляет собой одну из важнейщих проблем золотодобывающей промышленности. Упорные золотосодержащие руды характеризуются, как правило, сложным вещественным составом. Золото в таких рудах находится в субдис-персной (субколлойдной) форме и входит в поликрсталлическую решетку первичных сульфидов (арсенопирита, пирита).
Известно, что золото в недрах Земли освобождается в результате переотложения первичных сульфидов при низкотемпературном метаморфизме, Разработка условий освобождения благородных металлов и сохранение при этом мышьяка в его устойчивой форме предопределяют новый аспект природоохранной технологии переработки упорных руд,
Механизм освобождения золота. Наши исследования [1] показывают, что золото в черносланцевых рудах входит в поликри-сталлическую основу первичных сульфидов в виде его органических соединений совместно с другими металлическими и неметаллическими примесями. В состав металло-рганических соединений в зависимости от минерального состава руд входят наряду с золотом мышьяк, сурьма, серебро, медь,
теллур, железо и др. Такое золото из кристаллической основы первичных сульфидов освобождается благодаря подвижным свойствам ор-гано-минеральных (флюидных) ассоциаций. В процессе нагревания они транспортируют золото на поверхность кристаллов сульфида за счет дефектов кристаллической решетки последних, образующихся при термообработке.
В работе [2] при исследовании структуры и свойств малых металлических частиц пришли к выводу, что изменение межатомных, расстояний как на поверхности частиц (разрыхление), так и в центральной части (сжатие) приводит к изменению параметров решетки, что установлено для золота, кадмия и других металлов. Структура малых частиц при размерах 1 нм близка к жидким или аморфным средам. При изучении преобразования сланцевого материала в присутствии золота, серебра и поведения некоторых элементов в гидротермальных условиях при повышенных давлениях и температурах в работе [3] установили, что перенос и концентрирование золота и серебра происходят в различных гидротермальных условиях. Перенос этих элементов происходит на фоне подвижного поведения мышьяка, сурьмы и других •элементов. Эти подвижные металлические ансамбли (флюиды), осуществляющие транспортировку золота и серебра в составе вмещающих рудных и нерудных минералов, по нашему мнению, могут при изменении равновесных физикохимических условий, в свою очередь, освобождать эти металлы из состава тех же вмещающих минералов, например сульфидов.
Первичные сульфиды по сравнению с переотложенными вторичными имеют менее упорядоченную кристаллическую структуру. По А.Е. Ферсману при переотложении первичных сульфидов под воздействием геопроцессов происходит их самоочищение
и освобождение от микропримесей. Освобождение микропримеси сульфидов, в том числе золота и серебра- сложный и ступенчатый процесс. В связи с этим нам представляется, что освобождение золота из состава первичных сульфидов происходит в результате следующих параллельно последовательных процессов, протекающих при термообработке сульфидов [4]: выделение органо-минеральных примесей; преобразование (разложение) органических веществ при 330-400 °С и выделение по-лиминеральных ассоциаций; полиморфное превращение полиминеральных ассоциаций; выделение (освобож-дение) благородных металлов. В общем виде освобождение микропримеси сульфидов протекает по схеме:
РеБ2 (МеР) —РеБ2 + МеР, (1)
1,о
РеАэБ(МеР)......РеАэБ + МеР (2)
где МеР - органо-минеральный комплекс.
При переотложении сульфидов по схеме (I, 2) органо-минеральный комплекс (ОМК) из поликристаллической основы сульфидов перемещается на поверхность зерен, где под воздействием физико-химических процессов преобразуется. Прежде всего ОМК распадается на органические и минеральные составляющие по схеме
1
МеР — Р + Ме
Продукты разложения ОМК - органические вещества (Р) типа гумино-гумусовых веществ и полиминеральная ассоциация (Ме), в свою очередь, подвергаются дальнейшему преобразованию. Органическое вещество распадается на компоненты: летучие- С02, БО, Ы2, О, Н20 и т.д., нелетучие-С, СБ, СЫ,Б° и др. При этом нелетучие компоненты органического вещества образуют тонкие сажистые пленки, которые покрывают поверхность полиминеральной ассоциации и тем самым (сдерживают освобождение золота, серебра и других компонентов.
Минеральная составляющая ОМК- по-лиминеральная ассоциация (ПМА) по свойствам и поведению близка к сложным сульфосолям типа блеклых руд, имеющих общую формулу: АпВтХ2, где А - Си, Ре, 7п
и др.; В - мышьяк, сурьма; Х - сера,
Золото- и сереброносные ПМА иногда не разлагаются под воздействием сильных кислот и щелочей, а в процессе обжига при высокой температуре переходят в еще более упорную оплавленную форму в виде интерметаллических соединений (ИМС). Из состава таких сложных соединений благородные металлы цианированием не извлекаются.
Среди изоморфных элементов, входящих в состав ПМА, золото наиболее инертно, поэтому оно в первую очередь стремится выделиться в самородную форму. Золото из состава ПМА освобождается по ста-диально-ступен-чатому механизму в составе менее сложного, но более устойчивого к данным равновесным условиям соединения. Этим соединением в зависимости от состава ПМА может быть стибнит, арсенит, теллурид золота и др. При дальнейшем преобразовании указанных соединений золото выделяется в более простые формы, в том числе самородную. По этой причине в сульфидных рудах, оно чаще всего находится в различных формах: самородной (Аи; АиАд), сульфидной (Аи2Бз, АиБ2), тел-луридной (АиТе2), реже сурьмянистой (АиБЬ2), мышьяковистой (АпАэ2) и др.
Серебро, как и золото, освобождается в результате ступенчатого механизма преобразования микропримеси сульфидов- ОМК и ПМА. Так, в процессе термообработки серебряных блеклых руд образуются новые более устойчивые к данным равновесным температурным условиям минералы. Полиморфные фазовые превращения блеклых, руд происходят ступенчато - от сложного к простому, от менее устойчивого к более устойчивому. Конечный продукт полиморфного превращения сложных сульфидов серебра - аргентит (акантит) - наиболее простой и устойчивый сульфидный минерал серебра.
ПМА ввиду чрезвычайной активности в зависимости от условий термообработки и окислительно-восстанови-тельной среды
образует плотные минеральные пленки -оксиды, карбиды, азиды или ИМС. При этом освобожденное от сульфидов субдисперс-ное золото переходит во вторичную упорную пассивированную форму. Степень пе-
рехода зависит от характера и вещественного состава образующегося легкоплавкого соединения, покрывающего или заключающего (пассивирующего) золото.
Свободное золото, присутствующее в руде до обжига, в силу его исключительной инертности не пассивируется в процессе обжига по отношению к цианистому процессу. Пассивации подвергаются лишь те формы золота, которые находятся в сростках с сульфидами или в составе ПМА. В этой связи в целях освобождения связанного золота ("не естественное золото") приходится варьировать условиями термообработки рудных концентратов с учетом особенностей вещественного состава последних с тем, чтобы освободить золото, в то же время исключить оплавление легкоплавких соединений с образованием пассивирующих минеральных пленок. Из всех форм золота наиболее упорной в технологическом отношении является форма, входящая в поликристаллическую основу сульфидов (арсе-нопирита и пирита), освобождение которой требует кардинальных мер по вскрытию последней.
Вскрытие же других упорных форм золота можно вести без разрушения кристаллической решетки основных сульфидов- пирита и арсенопирита, но подход к каждому конкретному сырью должен быть индивидуальным, дифференцированным с учетом особенностей минеральных форм нахождения благородных металлов.
Влияние условий термообработки. Влияние условий термообработки на поведение золота и серебра оценивается по степени перехода их в цианистый раствор из продуктов термообработки. Извлечение золота и серебра из продуктов термообработки флотоконцентратов цианированием свидетельствует, что поведение этих металлов существенно отличается друг от друга. Оба металла по-своему реагируют на изменения температуры термообработки флотоконцентратов. На кривых, зависимости извлечения золота и серебра в цианистый раствор от условий термообработки появляются своеобразные максимумы. Поведение золота и серебра (связанные с ПМА) в процессе термообработки зависят с одной стороны от поведения сульфосолей
и блеклых руд, а с другой- от поведения основных сульфидов (арсенопирита и пирита). При этом полиморфное превращение сульфосолей и блеклых руд благоприятно влияет на поведение (извлечение) золота и серебра, Тогда как разложение арсенопирита и пирита отрицательно влияет на извлечение этих металлов. Поэтому для подготовки золото- и серебро-содержащих концентратов к цианированию термообработкой необходимо руководствоваться с одной стороны температурными условиями полиморфного фазового превращения ПМА, а с другой- созданием условий предотвращения деструкции кристаллической решетки арсенопирита и пирита.
Подготовка золото-мышьяковых концентратов к цианированию. Поскольку золото во многих сульфидных рудах связано с кристаллической решеткой арсенопирита и пирита, то главное технологическое действие при переработке таких руд направлено на их разложение. При этом мышьяк удаляется в газовую (пирометал-лур-гический процесс) или жидкую (гидрометаллургический процесс) фазу, что неизбежно приведет к загрязнению водновоздушную среду. При создании природоохранной технологии извлечения золота из мышьяковых руд первостепенное значение имеет технологическое действие, направленное на совмещение процесса освобождения золота с обезвреживанием мышьяка. Это достигается окислением арсенопирита в скородит:
О2
РеАэБ........РеАэ04 + Б04
Сложность и простота экспериментального моделирования этого процесса, проходящего в недрах в гипергенной зоны ар-сенопиритных месторождений, заключается в подборе оптимальных условий перевода арсенопирита в скородит- арсенат железа, не разрушая существующую природную связь мышьяка с железом, в то же время при максимальном освобождении золота.
Из результатов нашего исследования [5] следует, что гидрохимическим путем можно достичь окисления лишь поверхностных слоев арсенопирита. Глубокое окисление, т.е. более полный переход арсенопирита в скородит, происходит при последующей
термообработке. При этом мышьяк не возгоняется, независимо от того, что температура термообработки превышает температуру возгона мышьяка. Такая особенность в поведении мышьяка, очевидно, объясняется тем, что окисленный слой на поверхности арсенопирита способствует дальнейшему окислению мышьяка до арсената железа, минуя его возгоняемые формы. Этому способствует также и сохранение природной связи железа с мышьяком, упрочняющейся за счет разрыва связи железа с серой в результате удаления последней из кристаллической решетки арсенопирита. При этом как бы образуются дополнительные связи за счет освободившейся валентности железа и мышьяка. При температуре 450-500 °С соединение мышьяка с железом принимает кристаллическую структуру скородита.
Критерии технологической оценки упорных руд. Извлечение благородных металлов при прямом цианировании не связано с содержанием в концентратах мышьяка ( или сульфидов), а отражает лишь формы нахождения благородных металлов, которые определяются генетическими особенностями рудных месторождений. Исходя из этого основным критерием технологической оценки руд и концентратов благородных металлов является не количественное содержание вредных примесей (мышья-ка, сурьмы и др.), а форма нахож-
дения в них золота, серебра и их характер ассоциации с сульфидами.
В связи с этим упорные руды делятся на две категории. К первой следует отнести серебряные и золотосеребряные руды, где золото и серебро наряду с их свободной формой связаны с ПМА; ко второй - сульфидно-мышьковые руды, где золото входит в поликристаллическую основу первичных сульфидов- арсенопирита и пирита.
В соответствии с установленной категорией упорности руд меняются методы их подготовки к цианированию. Так, для первой категории упорных руд рекомендуется технологическая схема "низкотемпературная термообработка - цианирование". При этом в условиях низкотемпературной термообработки происходят полиморфные превращения ПМА, тогда как основные сульфиды- арсенопирит и пирит в этих условиях не претерпевают никаких изменений. В связи с этим термообработка упорных руд при сравнительно низкой температуре в определенной окислительно- восстановительной атмосфере дает возможность для селективного изменения технологических свойств золото- и сереброносных ПМА, предотвращая при этом окисление (разруше-ние) арсенопирита и пирита и, тем самым, исключая отрицательное влияние продуктов разложения последних как на процесс цианирования, так и на окружающую среду.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кунбазаров А.К., Искак-баева Т.У., Ишмурзин Ф.Я. Металлоорганические соединения в органическом веществе черносланцевых пород // Зап.Узб. отд. ВМО. Вып.38. С. 117-121.
2. Морохов И.Д., Петинов В.И., Трусов Л.И. Структура и свойства малых металлических частиц // Усп.физ.наук. 1981. Т.
133. Вып. 4. С. 653.
3. Кольцов А.Б., Котов Н.В., Кузьмин С.А. Преобразование сланцевого материала в присутствии золота, серебра и поведение некоторых элементов в гидротермальных условиях при повышенных Р-Т параметрах //Зап .ВМО. Вып. 2. 1986. С. 247-271.
4. Кунбазаров А.К. О механизме освобождения микропримеси сульфидов // Компл. исп. мин. сырья. 1989. N 6. С. 24-29.
5. Кунбазаров А.К. Минера-лургия золота и серебра // Ташкент. ФАН. 1991. С. 64.
У----------------------------------------------7
Абдурахмонов С.А., Насридинов И.Б.,
Кунбазаров А.К., Раимжанов Б.Р. - Навоийский государственный горный институт.
У
