CC BY
77
Таким способом моделируется ротация слоев.
Таким образом, выведены формулы (1), (8), (10), (20), (28)-(30), (31). Интерпретированы классические уравнения адсорбции с точки зрения их изоморфного соответствия уравнениям, следующим из универсальной системы математических зависимостей. В отличие от статистического уравнения Поляни предложено уравнение с введением коэффициента, учитывающего динамику процесса. Выведены уравнения для монослойной и полислойной адсорбции, а также общее уравнение изотермы адсорбции, позволяющее сократить количество ограничений теории БЭТ.
Библиографический список
1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1964.
2. Хилл Т. Статистическая механика. М.: ИИЛ, 1964.
3. Машнич В.И., Ознобихин Л.М. Непротиворечивая теория адсорбции // Термодинамика поверхностных явлений и адсорбции: тез. докл. к Всерос. семинару. Иваново; Плес, 2005. С. 64.
УДК 669.213.6:576.8
УКРУПНЕННО-ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПРОЦЕССА БИОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНОЙ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ В УСЛОВИЯХ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
А.Н.Михайлова1, Г.Г.Минеев2, ^.Гудков3
13
, ОАО «Иргиредмет», 664025, г. Иркутск, бул. Гагарина, 38. 2Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Одним из эффективных способов металлургической переработки упорных сульфидных руд с тонковкрапленным золотом является бактериальное окисление с последующим цианированием получаемых продуктов биоокисления. В данной статье представлены результаты укрупненно-лабораторных испытаний по биохимическому вскрытию и извлечению золота из упорных руд в условиях кучного выщелачивания с применением цианистых и нецианистых растворителей на основе серы. Проведенные исследования показали принципиальную возможность использования технологии кучного бактериального окисления при подготовке сульфидных золотосодержащих руд к последующему выщелачиванию цианистыми и нецианистыми растворителями на основе серы. Извлечение золота из продуктов биоокисления с последующим цианированием составило 85%, с использованием растворителей на основе серы - 82%. Ил.3. Табл. 1. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: сульфидная золотосодержащая руда; биоокисление; кучное биоокисление; выщелачивание; растворители на основе серы.
INTEGRATED LABORATORY TESTS OF SULFIDE GOLD ORE BIOCHEMICAL OXIDATION UNDER HEAP LEACHING
A.N. Mikhailova, G.G. Mineev, S.S. Gudkov
JSC "Irgiredmet", 38 Gagarin Blvd., Irkutsk, 664025. Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
One of effective methods of metallurgical processing of refractory sulfide ores with finely disseminated gold is bacterial oxidation followed by cyanidation of the obtained products by bio-oxidation of the products. The article presents the results of integrated laboratory tests on biochemical dissection and extraction of gold from refractory ores under heap leaching with the use of cyanide and cyanide-free sulfur-based solvents. The conducted studies show the fundamental possibility to use the technology of heap bacterial oxidation when preparing sulphide gold ores to subsequent leaching by cyanide and cyanide-free sulfur-based solvents. Extraction of gold from the products of bio-oxidation with the following cyanidation makes up 85%, with the use of sulfur-based solvents - 82%. 3 figures. 1 table. 5 sources.
Key words: sulfide gold ore; bio-oxidation; heap bio-oxidation; leaching; sulfur-based solvents.
1Михайлова Александра Николаевна, аспирант, младший научный сотрудник лаборатории №7, тел.: 89148736955, e-mail: [email protected]
Mikhailova Alexandra, Postgraduate, Junior Researcher at the Laboratory no. 7, tel.: 89148736955, e-mail: [email protected]
2Минеев Геннадий Григорьевич, доктор технических наук, профессор кафедры металлургии цветных металлов. Mineev Gennady, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Metallurgy of Non-Ferrous Metals.
3Гудков Сергей Станиславович, заведующий лабораторией №7. Gudkov Sergey, Head of the Laboratory no. 7.
В последние годы наблюдается тенденция к снижению содержания металлов в рудных месторождениях и усложнению состава перерабатываемого рудного сырья, а возрастающие требования к охране окружающей среды приводят к тому, что их переработка становится экономически невыгодной.
В месторождениях с упорными рудами сосредоточено до трети рудного золота, причем переработка таких руд с применением традиционной технологии извлечения золота цианированием малоэффективна [1]. Вкрапленность золота в сульфидах настолько тонка, что даже сверхтонкое измельчение материала не позволяет достичь необходимой степени вскрытия. Такое тонкодисперсное золото можно вскрыть с помощью автоклавного окисления, окислительного обжига или бактериального окисления (БО).
За рубежом в промышленном масштабе применяются все эти способы извлечения золота. Одним из эффективных способов металлургической переработки упорных сульфидных руд с тонковкрапленным золотом является бактериальное окисление руд с последующим цианированием получаемых продуктов. Метод биохимического вскрытия заключается в том, что в присутствии микроорганизмов, в частности, ав-тотрофных бактерий типа Ас!бШоЬасШи5 (Ыоох1бап$, Ас!бШоЬасШи5 ferrooxidans, золотосодержащие сульфиды железа окисляются до конечных химических соединений (сульфата и арсената железа, серной кислоты) без применения высоких давлений и температур.
Процесс бактериально-химического окисления пирита и арсенопирита в присутствии серо- и железо-окисляющих автотрофных бактерий описывается следующими основными реакциями [2].
Окисление пирита:
2Ре82 + 702 + 2Н20 -2Ре804 + 2И2804
2Ре82 + 2Н2804 + 02 -»*2Ре804 + 2Н20 + 48°
4Ре804 + 2Н2804 + 02 микрооргаТы 2Ре2(804)3 + 2Н20
28° + 302 + 2Н20 микроорганизмы 2Н2804 Ре82 + Ре2(804)з химически > 3Ре804 + 28°
2FeS2 + 7,5O2 + H2O микроорганЦзмы Fe2(SO4)3 + H2SO4
Окисление арсенопирита:
2FeAsS + 6,5O2 + 3H2O-^2H3AsO4 + 2FeSO4
4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 микроорганЦзмы 2Fe2(SO4)3 + 2H2O
2FeAsS + 2Fe2(SO4)3 + 3H2O + 2,5O2-2H3AsO4
+ 6FeSO4 + 2So
2So + 3O4 + 2H2O микроорганизмы 2H2SO4 2H3AsO4 + Fe2(SO4)3 химически > 2FeAsO4 + 3H2SO4
2РеАэ8 + 702 + 2Н20 микроорганизмы 2РеАэ04 + 2Н2804
Роль бактерий в данном случае сводится по существу к тому, что они выступают в качестве катализаторов биоокислительного процесса, т.е. выполняют функции переносчиков электронов от донора (сульфида) к акцептору (кислороду). Освобождающееся при этом золото становится доступным для последующего выщелачивания [2].
Использование в металлургии микроорганизмов, а также моделирование кучного бактериального окисления (КБО) при извлечении металлов из руд продиктовано созданием принципиально новых экологически чистых и экономически целесообразных производств [3].
Преимуществами биотехнологии перед другими альтернативными способами извлечения золота из упорного сырья являются следующие:
• отсутствие высоких температур и давлений, что делает данную технологию более безопасной с точки зрения охраны труда;
• простота технологического процесса и применяемого оборудования;
• высокие показатели извлечений золота;
• исключение загрязнения окружающей среды токсичными газообразными соединениями мышьяка, серы, сурьмы.
В данной статье представлены результаты укруп-ненно-лабораторных испытаний по биохимическому вскрытию и извлечению золота из упорных руд в условиях кучного выщелачивания с применением цианистых и нецианистых растворителей на основе серы. Исследования проводили на технологической пробе руды одного из месторождений России.
Главными компонентами пробы являются кремнезем, массовая доля которого составляет 57,6 %, и глинозем - 21,8 %. Доля оксида кальция в пробе - 5,8 %, оксида магния - 4,8 % и др.
Часть сульфидного железа представлена пиритом и арсенопиритом, а часть - окисленными минералами железа (2,74 %), которые находятся в рентгено-аморфных минералах - гематите и лимоните, мышьяк концентрируется в арсенопирите, небольшое количество сурьмы связано с тетраэдритом.
Содержание золота в руде составляет 2,05 г/т (таблица).
Химический состав пробы руды
Результаты рационального анализа показывают, что данная руда является весьма упорным к цианированию сырьем. Прямым цианированием из нее извлекается всего 11,05 % золота. Основная часть упорного к цианированию золота (77,33 %) тонковкраплена в сульфиды.
Исследования по бактериальному окислению руды проводили на лабораторной установке кучного бактериального выщелачивания. Лабораторная установка КБО представляет собой фильтрационную колонну диаметром 10 см и высотой 120 см с приемной
Компонент Массовая доля, % Компонент Массовая доля, %
SiO2 57,6 ^бщ. 1,71
AI2O3 21,8 <0,05
CaO 5,8 ^общ. 0,239
MgO 4,8 Ass. 0,185
K2O 3,9 ^ок. 0,035
^общ. 4,42 Скарб. 2,57
^ок. 2,74 Сорг. <0,050
Fes. 1,71 Au, г/т 2,05±0,29
и напорной емкостями. В емкости и в колонну подавался воздух. Установка располагалась в помещении с температурой 28-32 оС. Предварительно руду доиз-мельчали до крупности 96-98% класса минус 5 мм и загружали в фильтрационную колонну в количестве 10 кг. Первоначально руда орошалась раствором серной кислоты с концентрацией 5 г/л с целью ее закисления до рН выходного раствора, оптимального для жизнедеятельности бактерий, в течение 20 дней. На 21 сутки в колонну подавали бактериальные растворы. Для исследований использовали бактериальную культуру, выделенную из природных местообитаний (сульфидных рудопроявлений), представляющую собой смесь штаммов Ас'^ШоЬасШ^ thiooxidans, А^ШоЬасШ^ ferrooxidans.
Периодически на выходе из колонны отбирался бактериальный раствор для измерения технологических параметров: рН, ОВП, Ре3+, Ре2+. Испытания продолжались в течение 20 месяцев. На рис. 1 показана динамика изменения технологических параметров за период испытаний.
В процессе испытаний КБО из колонны отбирали пробы окисленной руды для определения эффективности вскрытия. За 12 месяцев испытаний степень окисления сульфидов составила 71%, за 20 месяцев -86%.
Цианирование отобранных кеков КБО проводили в агитационном режиме при загрузке СаО - 2кг/т, концентрации №СЫ - 2г/л, отношении ж:т=2:1 в течение 24 часов. На рис. 2 показана зависимость извлечения золота от высоты слоя материала в колонне.
Установлено, что максимальное извлечение золота получено при цианировании верхних слоев колонны и составляет 85%.
Наибольший интерес представляет использование нецианистых растворителей золота на основе серы при переработке кеков бактериального выщелачивания, что позволит исключить этап нейтрализации кеков БО и опасность загрязнения окружающей среды.
Известно, что процессы сульфитного и тиосуль-фатного выщелачивания золота протекают по следующим реакциям [4]:
2Аи + 4БОз2" + 1/2О2 + Н2О ^ 2[Аи(80з)2]3" + 2ОН- ■ 2Аи + 4НБОз" +1/2О2 ^ 2[Аи^ОзЬ] + Н2О + 2Н+; 2Аи + 4(8О2-Н2О) + 1/2О2 ^ 2[Аи^03)2]3" + Н2О + 6Н+; 2Аи + 482О32" + 1/2О2 + Н2О ^ 2[Аи^2О3)2]3" + 2ОН-
•¡к
1—I—I—I—
0 200 400
Продолжительность выщелачивания, сут
а)
650 т 600 2 550 § 500 О 450 400
0 200 400
Продолжительность выщелачивания, сут
б)
а
п
е
и ^
я е,
ия ре
^ 2
ав рта тс
тн а
ен ра
£
Ре (II) Ре (III)
♦ФФФ-
400
0 200 Продолжительность выщелачивания, сут
в)
Рис.1. Изменение технологических параметров бактериального раствора за период испытаний: а - рН; б - ОВП; в - концентрация Ре
Образуется прочный тиосульфатный комплекс золота (константа диссоциации равна 10-26).
Проведены исследования по выщелачиванию ке-ков БО в агитационном режиме с использованием растворителей на основе серы при отношении ж:т=4:1. В качестве растворителей использовали: №282О3 - 50 г/л, №28О3 - 42 г/л, Си8О4 - 2 г/л, 1МН3 - 20 мл/л [5]. Продолжительность выщелачивания составила 24 часа. На рис. 3 представлена зависимость извлечения золота из кеков бактериального окисления от высоты слоя материала в колонне с использованием растворителей на основе серы.
100
5? 80 ,е
ин 60
ен
че 40 лв
п
з: 20
0,2 0,4 0,6
Высота колонны, м
0,8
продолжительность 20 мес продолжительность 12 мес
Рис.2. Зависимость извлечения Аи из кеков БО от высоты слоя материала в колонне при цианистом
выщелачивании
7
5
3
1
0
0
100 80 60 40 20
■продолжительность 20 мес ■продолжительность 12 мес
0,2 0,4 0,6
Высота колонны, м
0,8
Рис.3. Зависимость извлечения Аи из кеков КБО от высоты слоя материала в колонне при нецианистом
выщелачивании
Максимальное извлечение Аи было получено при
выщелачивании верхнего слоя материала и составило 82%, что сопоставимо с результатами по цианированию (85%).
Данные исследования показали, что технология биохимического вскрытия в условиях кучного выщелачивания с последующим применением цианистых и нецианистых растворителей на основе серы для извлечения золота является весьма перспективной.
Проведенные исследования показали принципи-
альную возможность использования технологии кучного бактериального окисления при подготовке бедных упорных руд к последующему вскрытию золота цианистыми и нецианистыми растворителями. На данный момент испытаний (20 месяцев) степень окисления сульфидов в верхней части колонны достигла 86%. Извлечение золота из продуктов кучного бактериального окисления с верхней части колонны при последующем цианировании составило 85%, при использовании растворителей на основе серы - 82%.
Библиографический список
1. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. В 2 т. Иркутск: Иргиредмет, 1999. Т.1. 342 с.
2. Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М.: Недра, 1982.
3. Теория металлургических процессов: учебник Г.Г.Минеев [и др.]. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 524 с.
4. Жучков И.А., Минеев Г.Г., Аксенов А.В. Серосодержащие растворители благородных металлов в геохимических и металлургических процессах: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 388 с.
5. Гудков А.С. Автоклавное окисление сульфидных концентратов применительно к сульфит-тиосульфатному выщелачиванию благородных металлов // Золотодобыча. Иркутск, 2009. №134.
0
0
/
УДК 662.765:622.34
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТА «ФОМОЛ» ПРИ ФЛОТАЦИИ БАРИТОВЫХ РУД
О.И.Рандин1, М.Н.Гудвилл2, С.А.Богидаев3
1Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
2,3ОАО «Иргиредмет»,
664025, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 38.
Приведены параметры процесса флотации барита из золото-полиметаллических руд Салаирского ГОКа. В качестве собирателя используется реагент «Фомол», позволяющий повысить качество концентрата и извлечение сульфата бария. При этом технологические показатели флотации превышают получаемые при использовании традиционных реагентов. Изучен механизм взаимодействия Фомола с минеральной поверхностью. Методами квантовой химии CNDO и ab initio рассчитаны энергетические и электронные характеристики системы «Фомол-барит». Установлено, что флотационные свойства обусловлены стабилизацией системы за счет донорно-акцепторного взаимодействия атома бария (барит) и атома кислорода группы COONa (Фомол).
1Рандин Олег Иванович, кандидат химических наук, доцент кафедры информатики, тел.: (3952)405183, 89500979575, e-mail: [email protected]
Randin Oleg, Candidate of Chemistry, Associate Professor of the Department of Information Science, tel.: (3952) 405183,
89500979575, e-mail: [email protected]
2Гудвилл Максим Николаевич, старший научный сотрудник.
Gudvill Maxim, Senior Research Worker.
3Богидаев Сергей Александрович, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник. Bogidaev Sergey, Doctor of technical sciences, Senior Research Worker.
