комбинированный способ кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд

Формула изобретения

Комбинированный способ кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд, включающий сооружение непроницаемого основания, отсыпку штабеля руды, монтаж систем орошения выщелачивающих и сбора продукционных растворов, окисление сульфидной минерализации и последующее цианирование руды, отличающийся тем, что окисление сульфидной минерализации инициируют подачей раствора кислоты в сооруженный рудный штабель до значения величины рН в интервале 4,0-8,0, при этом в качестве окислителя используют гипохлорит кальция или гипохлорит натрия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при кучном и чановом выщелачивании золота из упорных сульфидных руд и продуктов их переработки.

По оценкам экспертов доля руд, содержащих тонковкрапленное золото, составляет более 40% мировых запасов. Золото в таких рудах, нередко содержащих природные сорбенты, находится, в основном, в минералах арсенопирита и пирита. Цианидное выщелачивание из подобных руд обычно затруднено и требуются дополнительные операции для вскрытия золота. В качестве таких операций применяют:

тонкое и сверхтонкое измельчение, что удорожает процесс;

обжиг, требующий организации газо- и пылеулавливания;

автоклавное окисление, характеризующееся большими капитальными затратами на оборудование;

бактериальное выщелачивание, недостатками которого являются длительность процесса и сложность ведения процесса при кучном выщелачивании;

окисление азотистой кислотой в автоклаве - Arseno-процесс, характеризующийся большим газовыделением и дорогостоящим оборудованием.

Известны способы выщелачивания золотоносных руд, включающие обработку руд щелочными циансодержащими растворами (Лодейщиков В.В. «Извлечение золота из упорных руд и концентратов», М., Недра, 1968) в кучах или пачуках на гидрометаллургических заводах с аэрированием кислородом воздуха. Недостатком предложенных способов является невысокая степень извлечения при обработке упорных золотосодержащих руд. Известны способы переработки золотосеребряных руд и концентратов, содержащих природные сорбенты и сульфиды. Так, по а.с. № 1356481 SU руду обрабатывают смесью керосина и тиокарбамида, а затем проводят цианидное выщелачивание. По другому а.с. № 1693886 SU золотосеребросодержащий материал обрабатывают аэрозолем продуктов окисления углеводородного топлива, например, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и цианируют обработанный материал. Однако, несмотря на подавление природной сорбционной емкости, степень вскрытия минералов, содержащих тонковкрапленное золото, остается недостаточным. По а.с. № 2023729 RU «Способ переработки золотосодержащих сульфидных концентратов» осуществляют предварительное бактериальное выщелачивание до степени окисления сульфидов 45-60% с последующим флотационным концентрированием и возвратом концентрата на цианидное выщелачивание. Недостатком способа является большое количество технологических операций и ведение процесса в кислой среде с последующим цианированием в щелочной среде.

По совокупности используемых реагентов при выщелачивании руд, содержащих природные сорбенты, можно отметить патент США № 3574600, согласно которому для подавления природной сорбционной активности руды, содержащей углистое вещество, рудную пульпу предварительно обрабатывают кислотой при РН 1-2 и температуре 50-60°С и барботируют через нее озон или добавляют гипохлорит с последующим цианированием. Цель - вскрытие золота путем окисления сульфидов, в данном патенте не ставится.

Аналогами по сути предлагаемого способа - предварительного вскрытия тонкодисперсного золота из сульфидной минерализации и последующего его цианирования - являются: патент США № 2839387 «Способ цианирования благородных металлов», предусматривающий предварительную обработку золотосодержащего материала органическим окислителем, в качестве которого используют диэтилен-триамин или тетраэтиленпентамин, и последующее цианидное выщелачивание;

способ предварительного окисления сульфидной минерализации солями хлорного (NG) или азотнокислого железа при температуре 64-70°С (Материалы Первого международного конгресса «Цветные металлы Сибири -2009», 8-9 сентября 2009, Раздел 4. Производство цветных металлов, г.Красноярск).

Недостатками этих способов являются невысокая полнота вскрытия золота из упорных сульфидных руд, а в случае использования солей Fе³⁺ - ведение предварительного окисления сульфидной минерализации в кислой среде для предотвращения их гидролиза.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому комбинированному способу кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд, принятым за прототип, является способ тиосульфатно-цианидного выщелачивания золота из биокека, согласно которому биопульпу после процесса биоокисления флотоконцентрата, содержащего 3-10% элементной и 1-3% сульфидной серы, обрабатывают кислородом при значениях рН жидкой фазы на уровне 9,8-10,5 и его содержании 15-20 мг/дм³. По окончании предварительного окисления кека кислородом и частичного (30-40%) тиосульфатного выщелачивания золота в пульпу вводят цианиды и продолжают выщелачивание золота при концентрации кислорода в пульпе 15-20 мг/дм³.

Сложной задачей, предваряющей процесс выщелачивания золота, является длительная по времени операция биовыщелачивания, требующая к тому же поддержания условий жизнедеятельности бактерий, что не всегда выполнимо в условиях низких температур при круглогодичной работе в труднодоступных районах, многостадийность процесса и необходимость получения большого количества кислорода на месте проведения работ.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка комбинированного способа кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение степени извлечения золота при цианидном выщелачивании упорных сульфидных руд.

Технический результат достигается тем, что руду перед цианированием обрабатывают окислителями, в качестве которых используют соли гипохлорита кальция или натрия. Гипохлорит кальция вводят в руду в виде сухой соли, а гипохлорит натрия - в виде раствора перед сооружением штабеля в процессе окомкования руды. По другому варианту способа гипохлорит натрия подают в сооруженный рудный штабель в виде раствора. Соли гипохлорита вводят в руду в количестве, обеспечивающем заданную степень окисления ее сульфидной минерализации, и инициируют ее окисление подачей раствора технической соляной кислоты в сооруженный рудный штабель до значения величины рН в интервале 4,0-8,0. При вводе гипохлорита натрия в сооруженный рудный штабель одновременно в него подают раствор соляной кислоты. Для окисления сульфидной серы используют товарные гипохлорит кальция и натрия и/или гипохлорит натрия, полученный на месте производства работ. Вскрытие тонкодисперсного золота в интервале значений рН=4,0-8,0 при использовании гипохлоритов сводит до минимума переход в раствор ионов железа и мышьяка. При этом величина окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) должна быть вполне достаточной для вскрытия сульфидной минерализации, что регулируется величиной рН.

Вскрытие сульфидов облегчается тем, что выделяющийся при взаимодействии гипохлорита и соляной кислоты атомарный хлор по реакции:

NaClO+2HCl=NaCl+2Сl+H₂O

весьма агрессивен и начинает сразу взаимодействовать с сульфидной минерализацией руды в штабеле, что повышает эффективность последующего цианидного вскрытия золота.

Использование более дешевой серной кислоты нежелательно вследствие пониженного выхода атомарного хлора при взаимодействии с гипохлоритом и возможным образованием сульфата кальция, выпадающего в осадок при наличии карбонатов в руде и снижающего доступ цианида к поверхности золота при выщелачивании.

Величины Ж:Т, концентрации гипохлорита и соляной кислоты на этапе гипохлоритной обработки сульфидной минерализации руды отсыпаемого штабеля в связи с ее колебаниями состава, обусловленного генезисом месторождения, определяют опытным путем, а расход гипохлорита выбирают, исходя из экономических соображений (не более 10 кг/г золота) и полноты извлечения золота при последующем цианировании.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

На месте производства работ устраивают непроницаемое основание, отсыпают на нем рудный штабель и монтируют внутри штабеля систему подачи выщелачивающих и систему сбора продукционных растворов. При использовании гипохлоритов кальция или натрия определенные опытным путем их количества вводят в подаваемую для отсыпки штабеля руду в виде сухой соли или раствора соответственно в процессе окомкования и инициируют процесс окисления сульфидной минерализации подачей раствора технической соляной кислоты до значения величины рН в интервале 4,0-8,0.

По варианту способа при подаче гипохлорита натрия в подготовленный для отработки рудный штабель по раздельным системам, уложенным внутри штабеля, одновременно вводят растворы гипохлорита и соляной кислоты, выдерживая соотношение объемов ингредиентов таким образом, чтобы образующийся раствор имел величину рН в интервале значений 4,0-8,0.

Необходимые концентрации гипохлорита, соляной кислоты и величину Ж:Т на этапе вскрытия сульфидной минерализации устанавливают опытным путем для каждого вовлекаемого в отработку рудного штабеля. По достижении заданного значения Ж:Т подачу гипохлорита и соляной кислоты прекращают и приступают к цианидному выщелачиванию золота, сбору продукционных растворов и их переработке.

Определенное опытными работами необходимые количества кислоты и гипохлорита натрия в процессе окисления сульфидной минерализации вводят таким образом, чтобы к концу их подачи значение рН образующегося раствора на выходе из рудного штабеля не превышало 8,0. В этом случае, несмотря на присутствие гипохлорита, растворения золота не происходит.

Оставшиеся следы гипохлоритов разлагают путем выстаивания рудного штабеля и при необходимости проводят его водную промывку. Возможность осуществления предлагаемого технического решения иллюстрируют следующие примеры.

Целесообразность вскрытия сульфидной минерализации гипохлоритами кальция или натрия в интервале значений рН, равных 4,0-8,0, влияние величины РН на расход гипохлоритов и степень извлечения золота иллюстрирует пример 1.

Пример 1

В опытах использовалась хорошо гомогенезированная проба упорной сульфидно-мышьяковистой руды состава, %: пирит - 25,6; мышьяк - 2,0; золото - 3,2 г/т. В опыте по предлагаемому способу в навески пробы массой по 200 г каждая вводили гипохлорит кальция или раствор гипохлорита натрия соответственно из расчета 9 кг/т по основному веществу и сразу же добавляли раствор соляной кислоты до величины рН=3,0; 4,0; 5,5; 7,0; 8,0; 9,8; 10,5 соответственно. Эксперимент вели в закрытых сосудах при Ж:Т=3.

После 3-х часов перемешивания в сопоставимых условиях пробы расфильтровывали, в растворах определили содержания железа, мышьяка и золота и провели цианидное выщелачивание кека раствором цианида натрия 2,0 г/л при рН=10,5 в течение 24 часов.

Одновременно в оптимальных условиях провели цианидное выщелачивание исходной руды без предварительного вскрытия сульфидной минерализации гипохлоритами и по способу - прототипу. Показатели выщелачивания представлены в таблице 1.

Таблица 1
Показатели выщелачивания золота из упорной сульфидно-мышьяковистой руды
	Конечная величина рН раствора
Показатели	3,0	4,0	5,5	7,0	8,0	9,8	10,5
	Гипохлорит кальция
Концентрация в
фильтрате, мг/л:
железо	220	0,6	0,5	0,2	0,2	0,4	0,9
мышьяк	3,0	1,4	1,4	1,2	1,3	2,9	6,4
золото	0,007	0,002	0,002	0,001	0,001	следы	следы
Извлечение золота
после обработки и
цианирования, %	53,2	58,3	58,4	59,0	58,6	54,9	50,1
Гипохлорит натрия
Концентрация в
фильтрате, мг/л
железо	205	0,5	0,5	0,2	0,2	0,5	6,7
мышьяк	3,3	1,3	1,6	1,2	1,3	1,5	следы
золото	0,006	0,002	0,002	0,001	0,001	следы	следы
Извлечение золота
после обработки и
цианирования, %:	52,4	58,0	57,3	57,0	56,2	52,0	51,6
Извлечение золота цианированием без предварительной обработки, %							40,4
Извлечение золота по способу-прототипу, %:						52,3	54,0

Данные таблицы 1 свидетельствуют о достижении результаты по повышению степени вскрытости золота после обработки руд гипохлоритами по предлагаемому способу. Степень извлечения золота повысилась в среднем с 40,4% до 56,1% при использовании гипохлорита кальция и до 54,9% при использовании гипохлорита натрия.

Как видно из данных таблицы 1, интервал значений рН=4,0 - 8,0 является наиболее предпочтительным как по более низкому содержанию железа, мышьяка и золота в фильтрате, что благоприятно влияет на последующие переделы, так и по более высокому извлечению золота из данного типа руды. Практическое отсутствие в растворе золота в данном интервале значений рН свидетельствует о достаточности введенного количества гипохлорита в условиях неполного окисления сульфидов, а последующее цианирование с повышенной степенью извлечения золота - о приуроченности золота к поверхности сульфидной минерализации, что, в свою очередь, исключает необходимость ее полного окисления.

Целесообразность смешивания гипохлорита и соляной кислоты для окисления сульфидной минерализации и вскрытия золота непосредственно в рудном штабеле иллюстрирует пример 2.

Пример 2

В навески проб руды состава по примеру 1 массой 200 г каждая ввели гипохлорит кальция из расчета 9 кг/т и добавили раствор соляной кислоты в количестве, обеспечивающим значения рН пульпы, равные 3; 4; 5; 6; 7; 8;9 соответственно при Ж:Т=3. Время перемешивания 3 час. Затем пробы расфильтровали, в фильтрате определили содержание сульфат-иона, а кек процианировали при величине рН=10,5, концентрации цианида натрия 2,0 г/л и времени перемешивания 24 часа.

Другую часть проб обработали аналогичной смесью гипохлорита кальция и соляной кислоты через сутки после ее приготовления, затем расфильтровали и процианировали в сопоставимых условиях опыта. Все опыты проводили в закрытых емкостях. Результаты определений приведены в таблице 2.

Таблица 2
Зависимость показателей выщелачивания от времени выдержки приготовленного гипохлоритного реагента
Показатели	Конечная величина рН раствора
	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0
Смешивание гипохлорита и кислоты в рудном штабеле:
Содержание сульфат-иона, г/л	150	156	162	164	159	158	136
Извлечение золота, %	52,2	58,3	58,4	58,6	59,0	57,6	54,9
Выдержка смеси гипохлорита и кислоты перед контактом с рудой:
Содержание сульфат-иона, г/л	213	223	232	234	228	226	213
Извлечение золота, %	46,1	48,4	48,8	49,0	49,2	46,8	45,1

Как видно из данных таблицы 2, при взаимодействии гипохлорита кальция и соляной кислоты непосредственно в рудном штабеле эффективность вскрытия сульфидной минерализации, что определяется концентрацией образовавшегося сульфат-иона и степенью извлечения золота, выше, чем если контакт руды осуществляется с заранее приготовленной смесью гипохлорита кальция и соляной кислоты. Аналогичные результаты получены при использовании гипохлорита натрия.

Таким образом, приведенные примеры показывают возможность и эффективность предлагаемого комбинированного способа кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд.