Технологическое тестирование упорных золотосодержащих руд (на примере месторождения Кокпатас) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 622.7+622

Шумилова Лидия Владимировна

Shumilova Lidia

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОКПАТАС)

REFRACTORY AURIFEROUS ORE TECHNOLOGICAL TESTING

(BY THE EXAMPLE OF KOKPATAS DEPOSIT)

Проведены геолого-технологические исследования руд месторождения Кокпатас с применением как традиционных схем рационального анализа, так и различных окислителей и комплексооб-разователей.

Установлено, что при использовании методов глубокого окисления минеральной матрицы с электроактивацией пульпы и фотоактивацией раствора реагентов можно более чем на 20 % увеличить извлечение золота из упорных руд

Ключевые слова: упорные руды, пирит, арсенопирит, Key words: refractory ores, pyrite, arsenopyrite, coaly mat-углистое вещество, дисперсное золото, электроак- ter, dispersed gold, electroactivation, photoactivation тивация, фотоактивация

Geological and technological investigation of Kok-patas ore with application of both traditional outline of rational analysis and different oxidizers and complexing agents has been done.

It was found that the method of mineral matrix deep oxidation by pulp electroactivation and reagent solution photoactivation may increase gold extraction from refractory ores for more then 20 %

Для оптимального выбора технологической схемы переработки упорных золотосодержащих руд необходимо определить минеролого-геохимические и структурнотекстурные параметры, а также формы дисперсного золота.

В Читинском государственном университете совместно с Читинским филиалом ИГД СО РАН под руководством докторов технических наук Ю.Н. Резника и А.Г. Секисова была создана творческая группа ученых для проведения исследований по технологическому тестированию упорных золотосодержащих руд месторождения Кокпатас. Руды данного месторождения относятся к упорным и содержат золото в дисперсной форме.

Используемые стандартные методы анализа не позволяют выявить все содержащееся в руде дисперсное золото, которое относительно прочно связано с минералообразующими элементами или органическими соединениями. Для извлечения золота из этих минералов требуется предварительное глубокое окисление.

При обосновании методики геолого-тех-нологического тестирования руд с дисперсным золотом участники эксперимента в первую очередь исходили из результатов исследований, проведенных на базе трех золоторудных месторождений Кокпатас, Даугызтау (Узбекистан, Навоийский вилоят) и Yellow Jacket (США, штат Невада, округ Кларк).

Целью геолого-технологических исследований руд месторождения Кокпатас было определение содержания в них дисперсного золота с учетом возможного нахождения его в зоне окисления в различных формах в минералах-носителях - гетите, гидрогетите, скородите, алуните, а в зоне основной золотоносной сульфидной минерализации - в пирите, арсенопирите и в углистом веществе (последний факт выяснился уже в ходе исследований).

В процессе тестирования применялись как традиционные схемы рационального анализа с последовательным растворением в щелочи и кислоте пленок и включений соответствующих минералов, так и различные окислители и комплексообразователи, в том числе полученные в результате электросинтеза и фотосинтеза для перевода в раствор дисперсного золота.

В качестве активного компонента обрабатывающего раствора использовались следующие химические соединения:

1) перекись водорода в метастабильной форме, получаемой путем электролиза водной фазы, или комбинированной - стабильно-метастабильной, образуемой в процессах фотолиза или радиолиза;

2) хлорсодержащие реагенты (гипохлорит натрия, соляная и хлорноватистая кислоты), продуцированные путем электрохимического и фотохимического синтеза;

3) метастабильные пероксидно-гидрок-сидные, гидроксидно-цианидные комплексы, продуцируемые в жидкой фазе пульпы путем щадящего электролиза цианидно-щелочного раствора в активационной цианидной схеме.

Тестирование отобранных проб руды осуществлялось в Центральной физико-химической лаборатории (ЦФХЛ) Северного рудоуправления Навоийского ГМК (г. Учкудук).

Анализировались жидкие и твердые пробы по утвержденным методикам. Замеры концентраций золота в жидкой фазе производились на двух атомных спектрофотометрах АА-БОДМ (США) и С-115 (Украина). Твердая проба анализировалась пробирным и атомно-абсорб-

ционным методами.

При активационном режиме выщелачивания золота в зависимости от вещественного состава руды в качестве основных реагентов использовались цианид натрия; щелочь (каустическая сода); перманганат калия; хлорид натрия (поваренная соль); гипохлорит натрия; молекулярный хлор; соляная кислота.

Эксперименты проводились в лабораторных пачуках (НЖС) объемом 30 л с перфорированными трубчатыми электродами, подведенными через изолятор в донной части корпуса, одновременно выполняющими функцию аэратора. В зависимости от используемых реагентов параметры напряжения варьировали от п до 20 В.

Результаты исследований позволили выделить две формы золота:

а) легкоцианируемую (образующую циановый комплекс при стандартных условиях);

б) упорную, требующую дополнительного активационного воздействия на минеральную матрицу и элементы, непосредственно связанные с дисперсным золотом.

На основании изложенного были выдвинуты несколько гипотез причинно-следственной связи влияния ряда факторов на показатели извлечения золота из упорных руд. Сущность первого предположения заключалось в том, что при стандартном цианировании (в отсутствии значительных количеств активных перекисных соединений, гидроксил-ионов и ионов гидроксония), вероятно, извлекается только относительно слабо связанное с матрицей дисперсное золото, которое могло быть связано с органическим веществом и не разрушается щелочью.

При тестировании проб окисленных руд для извлечения дисперсного золота по предложению инженера-химика Т.Г. Конаревой был использован сравнительно простой и безопасный органический экстрагент, используемый после обработки пульпы перекисью водорода в щелочной среде.

В результате использования такого экстрагента был получен неожиданный результат,

который свидетельствовал о явном наличии органометаллической формы выделения золота в Кокпатасской руде: после отделения экстрагента содержание золота в фильтрате не уменьшилось, а резко возросло (с 1,2 мг/л до 5,2...7,3 мг/л). Повторный эксперимент с аналогичной пробой руды показал практически такой же результат.

С целью проведения контроля в фильтрат был введен активированный уголь. Пробирный и комбинированный (пробирный с эмиссионноспектральным окончанием) анализы подтвердили высокие результаты, полученные на атомно-абсорбционном спектрофотометре по жидкой фазе.

Исходя из результатов такого экстракционно-сорбционного тестирования, было сделано предположение о присутствии в окисленных рудах месторождения дисперсного золота, связанного не только с минералообразующим комплексом элементов, но и с органическим.

Следующая причина низкого извлечения золота, возможно, объясняется тем, что такая органометаллическая форма дисперсного золота не обнаруживается полностью в процессе анализа в силу специфических свойств (нестойкости, высокой летучести, повышенной склонности к гидратации его атомов, высвободившихся после разрушения комплекса и т.д.).

При проведении технологического тестирования сульфидных и сульфидно-углистых руд необходимо было окислить как саму минеральную матрицу, так и предполагаемую органическую составляющую, поэтому пробы подвергались более сложной обработке, чем окисленные. Глубокое окисление минеральной массы осуществлялось с использованием активных хлор- и кислородсодержащих перок-сидно-гидроксидных и пероксидно-гидроксиль-ных комплексов, полученных в результате электрохимических и фотохимических процессов.

Основные формы дисперсного золота в сульфидных рудах месторождения Кокпатас -это его комплекс с железом, мышьяком и серой (золото в большей степени сконцентрировано в арсенопирите), железом и серой, желе-

зом, медью и серой (пирите), а также вероятные органо-металлические соединения преимущественно в углефицированных подтипах сульфидных руд.

Возможность нахождения дисперсного золота в форме теллуридов, селенидов, сурьмяных соединений не рассматривалась, т.к. соответствующие элементы не были выявлены в процессах предварительного спектрального анализа химического состава руд.

Для тестирования сульфидных руд разработаны две реагентные схемы: щелочно-цианидная и хлоридная. Эти схемы обеспечивают максимальный выход золота (см. таблицу).

Лабораторный комплекс для технологического тестирования руд с предварительным окислением предполагаемых матриц дисперсного золота включил следующие компоненты:

- лабораторный пачук емкостью 30 л с трубчатыми электродами, выполняющими также и функцию воздуховодов;

- кварцевую колбу с фторопластовой (химически инертной) пробкой, через которую были введены подводящая и отводящая стеклянные трубки;

- компрессор и электрический шкаф с выпрямителем и регулируемым блоком;

- ультрафиолетовую лампу ДРТ-230, которая устанавливалась над колбой (на расстоянии порядка 15 см). Лампа использовалась и для прямого облучения пульп, в этом варианте она закреплялась на двух штативах.

Технологическая схема хлоридного фото-электроактивационного выщелачивания золота и других металлов из сульфидных руд включает в себя следующие процессы:

- приготовление пульпы и введение №С1 (~ 5 г/л жидкой фазы);

- электролиз барботируемой пульпы ~ 1,5

час;

- введение НС1 (0,3 мл/л жидкой фазы), барботаж 0,5 час;

- после барботажа облучение ультрафиолетовым светом (ультрафиолетовой лампой ДРТ-230) 3.5 мин при продолжении электролиза.

Основные технологические параметры схем извлечения золота из сульфидных руд месторождения Кокпатас

Показатели обработки Схемы обработки проб

цианидная щелочно- цианидная хлоридная

кон- троль- ная экспери- менталь- ная с электро-активац. с фотоэлектроактивацией

режим 1 режим 2 режим 3

Содержание Аи в твердой фазе, г/т пробирный анализ 1,87 - 1,78 1,77 1,30 - -

атомноабсорбционный анализ 1,40 - 1,32 1,72 1,50 - -

Содержание Аи в жидкой фазе, мг/л SCAN 0,61 0,54 1,22 0,91 1,85 1,01 1,87

С-115 0,69 0,58 1,31 1,14 2,69 1,44 2,72

Содержание Аs х10-3% 0,432 - 0,382 0,418 0,552 0,532 0,514

Суммарный выход Аu из пробы, г/т ~ 2,8 - ~ 8,0 3,4 -4,1 - -

Примечания - - электро- и фотоэлек-тро-активация щелочного раствора электролиз NaCI(5 г/л), ввод НС1 2,3 мг/л с различной концентрацией НСІ 0,3...1,3 мг/л

Содержание Аи по входной пробе - 2,71 (про (атомно-абсорбционный анализ), содержа бирный анализ), 2,65 ние As - 0,521 %

Как видно из таблицы, хлоридная и ще-лочно-цианидная схемы обеспечивают значительный выход золота в жидкую фазу в сравнении с цианидной (как контрольной, так и экспериментальной), а также и по сравнительной оценке содержания золота в хвостах выщелачивания.

В лаборатории (ЦФХЛ Северного РУ) были смоделированы технологические схемы с электроактивацией пульпы основных реагентов и фотоактивацией (в варианте прямого облучения и озоновым барботажем) вспомогательных реагентов на реальной пульпе (см. рисунок).

Параметры технологических схем приведены для жидкой фазы по данным атомного спектрофотометра SCAN и для твёрдой фазы - по данным атомно-абсорбционного анализа.

Наибольший эффект выхода золота в жидкую фазу наблюдается при электроактивации пульпы и фотоактивации реагентов, а по критерию увеличения рабочей емкости смолы -при электроактивации пульпы. Такая разница в содержании золота в пульпе и на сорбенте свидетельствует о возможностях дополнительного извлечения металла в процессе сорбционного выщелачивания.

Золотосодержащая сульфидная руда рАи=1,85 г/т

Подготовка пробы к исследованию (дробление, истирание, перемешивание, сокращение)

Т

I Цианирование (t=6 ч)

II Цианирование с электроактивацией пульпы^= 6 ч)

III Цианирование с электроактивацией пульпы и фотоактивацией раствора^=6 ч)

Твёрдая Жидкая

фаза фаза

і,б П Oau=1 ,36 г/т Oau=1 ,04 мг/л

0,б

Твёрдая

фаза

Жидкая

фаза

Т

Твёрдая Жидкая

фаза фаза

Oau=1 ,23 г/т Oau=1 ,47 мг/л

Двухстадийная сорбция (индивидуально по каждому варианту, t=12 ч)

Твёрдая фаза

Т

Жидкая фаза

0,5

Oau=1,1 г/т Oau=1 ,09г/т

Cau=0,83 і /т

CAu=0,62 мг/л

1 П

СAu=0,74мг/г Cau=0,68 мг/л СAu=0,67мг/г

0,5

Cau=0 ,31 мг/л

(^^^мг/г

0,5 —

0

0

Схема технологического тестирования золота из упорных сульфидных руд месторождения Кокпатас Примечание: жидкая фаза - атомный спектрофотометр SCAN, твёрдая фаза - атомно-абсорбционный анализ

При проведении анализов с использованием методов глубокого окисления минеральной матрицы обнаруживается «дополнительное», или сверхбалансовое золото.

Кажущееся несоответствие данных анализов (баланс металла по жидкой и твердой фазам относительно входной пробы, существенная разница данных при замерах по жидкой фазе различными методами) только подтверждает факт наличия нескольких форм нахождения дисперсного золота в рудах месторождения.

Следовательно, технология цианирования с электроактивацией пульпы и фотоактивацией раствора реагентов ультрафиолетовым светом в прианодной зоне является потенциально эффективной для переработки упорных золотосодержащих руд и при соответствующем аппаратурном оформлении может быть успешно реализована на горных полигонах выщелачивания.

На основании экспериментальных дан-

1. Секисов А.Г. Дисперсное золото. Геологические и технологические аспекты / А.Г. Секисов, Н.В. Зыков, В.С. Королев. - Чита: ЧитГУ, 2007. -С. 269.

2. Шумилова Л.В. Современные тенденции в переработке золотосодержащих руд и техногенных отходов / Л.В. Шумилова, Ю.Н. Резник, Ю.И. Рубцов. - Чита: ЧитГУ, 2007. - С. 262.

3. Yannopoulos J.C. The extractive metallurgy of gold. - New York: Van Nostrand Reinhold, 1991. - 280р.

4. Чантурия В.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России // Горный журнал. - 2005. - № 12.

5. Van Aswegen P.S.; Marais М-J, Haines А. К. Design and operation of a commercial bacterial oxida-

Коротко об авторе_________________________________

Шумилова Л.В., канд. техн. наук, ФГОУ СПО Забайкальский горный колледж, заместитель директора по учебной работе

[email protected]

Научные интересы: разработка технологии кучного выщелачивания золота из бедных руд и техногенных отходов

ных, полученных при проведении технологического тестирования упорных золотосодержащих руд месторождения Кокпатас, можно выделить следующие основные причины низкого извлечения золота:

1) неполноценный контакт цианового комплекса с микровключениями золота в минеральной матрице;

2) выход в жидкую фазу циановых комплексов, содержащих примесные элементы, снижающие сорбционную емкость смолы по золоту;

3) эффект переосаждения золотоциановых комплексов из жидкой фазы пульпы на минералы-сорбенты, активированные в процессе рудоподготовки.

Таким образом, при переработке сульфидных и сульфидно-углистых руд применение технологии выщелачивания с активационными блоками позволяет минимизировать отмеченные недостатки и повысить извлечение золота более чем на 20 %. ___________________________________Литература

tion plant at Fairview. - 12 p.

6. ВпеПеу С. BacTech’s Thermophilic Biooxidation Plan at Youanmi Mine: An Update on Performance and Cost // Randol Gold Forums 96 (21-24 Apr., Olim-pic Valley, Cat, 1996). - P. 291-294.

7. Biooxidation of two arsenical refractory gold concentrates and gold cyanidation / Z. Yongzhu, L. Yfyuan, Z. Tiancong, Q.Rongqing // Extract. Met. Gold and Base Metals. - Melbourne, 1992. - P. 345-348.

8. Шумилова Л.В. Переработка золотосодержащих руд методом кучного и кюветного выщелачивания: проблемы и перспективы развития /Л.В. Шумилова, Ю.Н. Резник, А.И. Трубачев - Чита: ЧитГУ, 2009. - 388 с.

____________________________Briefly about author

Shunilova L., Ph. D. (Engineering), Federal Public Educational Institution of Medium Vocational Education Trans-baikal Mining Colledge, Deputy of educational work director

Scientific interests: development of gold heap leaching technology from exhausted ores and technic wastes