способ бактериального окисления золотосодержащих сульфидных концентратов при получении золота

Формула изобретения

Способ бактериального окисления золотосодержащих сульфидных концентратов при получении золота, включающий резервуарное стадийное окисление в непрерывном режиме при помощи микроорганизмов, отличающийся тем, что перед стадийным окислением проводят предварительную подготовку концентрата добавлением в него серной кислоты в количестве, необходимом для стабилизации значения рН и определяемом в соответствии с количественным соотношением железа и мышьяка (Fe/As) и питательных веществ, при этом в концентрат добавляют серную кислоту при отношении количества серной кислоты к концентрату не более 1:100 при отношении железа и мышьяка (Fe/As) ниже 2,9, от 1:100 до 2:100 - при отношении Fe/As от 3,4 до 3,5, от 2:100 до 3:100 - при отношении Fe/As от 3,6 до 3,9, стадийное окисление ведут в три стадии ассоциацией микроорганизмов Sulfobacillus olympiadicus sp.nov., S-5, архей Ferroplasma acidiphilum, Y-9, архей Ferroplasma acidiphilum Y-10, Leptospirillum ferrooxidans L-5 и микроскопические грибы Aspergillus niger A-5, на 1-й стадии окисление ведут с добавлением серной кислоты в четырех резервуарах, работающих параллельно, при титре клеток (5,0-8,0)×10⁹, на 2-й и 3-й стадиях окисление ведут с использованием по одному резервуару, работающих последовательно, при титре клеток (4,0-5,0)·10 ⁹, при скорости протока пульпы, не превышающей скорость воспроизводства ассоциации микроорганизмов, при этом серную кислоту на предварительной подготовке добавляют к сульфидному концентрату в количестве не менее 70% от ее общего количества и не более 30% серной кислоты - на 1-й стадии окисления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам получения золота с использованием микроорганизмов. Может быть применено на горнодобывающих предприятиях при переработке упорных золотосодержащих руд с повышенным содержанием пирротина, арсенопирита, пирита и других сульфидных минералов, карбонатов, с неоднородной тонкодисперсной вкрапленностью золота.

Известен способ бактериального выщелачивания сульфидного флотационного концентрата при переработке первичных золотосульфидных руд [Патент РФ 2256712, МПК ⁷ C22B 11/00, С22В 3/18. Способ переработки первичных золотосульфидных руд / ЗАО «Полюс». - Заявлено 2004.12.29; опубл. 2005.07.20]. Способ включает постадийное бактериальное выщелачивание флотационного концентрата с использованием отличающихся сообществ бактерий на каждой стадии, с повышением температуры на последних стадиях.

Недостатком способа является недостаточно полное окисление сульфидных минералов.

Прототипом изобретения является способ биоокисления упорных сульфидных руд [Патент РФ 2188243, МПК ⁷ C22В 3/18, С22В 11/08. Интегрированный способ биоокисления для выщелачивания сульфидных руд с использованием резервуарного/кучного методов/ Echo Behi Mines LTD (CA); Biomin Technologies S A (CH). - Заявлено 1998.05.18; опубл. 2002.08.27]. Способ представляет собой последовательность дробных ступенчатых операций акклиматизации микроорганизмов, получения системы биоокисления, окисления руды микроорганизмами в резервуаре, обезвоживания и последующего кучного выщелачивания. В качестве окисляющих микроорганизмов используют Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferroxidans, Thermosulfidooxidans, Sulfolobus brierlevi, Sulfalobus acidocaldarius, Sulfolobus ВС и Sulfolobus solfactaricus, их смесь или сочетания отдельных видов.

Недостатком известного способа является недостаточно полное окисление сульфидных минералов и элементной серы вследствие нестабильности биолого-физико-химического процесса в экзотермических условиях, а также сокращение технологических возможностей способа при переработке руд с повышенным содержанием пирротина, арсенопирита, пирита, карбонатов.

Задачей изобретения является повышение степени окисления сульфидов путем повышения скорости реакций окисления сульфидных минералов и элементной серы, стабилизации температурного режима процесса, стабилизации рН среды, а также расширение технологических возможностей способа.

Задача решается тем, что в способе бактериального окисления золотосодержащих сульфидных концентратов при получении золота, включающем резервуарное стадийное окисление в непрерывном режиме при помощи микроорганизмов, согласно изобретению перед стадийным окислением проводят предварительную подготовку концентрата добавлением в него серной кислоты в количестве, необходимом для стабилизации значения рН и определяемом в соответствии с количественным соотношением железа и мышьяка (Fe/As) и питательных веществ, при этом в концентрат добавляют серную кислоту при отношении количества серной кислоты к концентрату не более 1:100 при отношении железа и мышьяка (Fe/As) ниже 2,9, от 1:100 до 2:100 - при отношении Fe/As от 3,4 до 3,5, от 2:100 до 3:100 - при отношении Fe/As от 3,6 до 3,9, стадийное окисление ведут в три стадии ассоциацией микроорганизмов Sulfobacillus olympiadicus sp.nov., S-5, архей Ferroplasma acidiphilum, Y-9, архей Ferroplasma acidiphilum Y-10, Leptospirillum ferrooxidans L-5 и микроскопические грибы Aspergillus niger A-5, на 1-й стадии окисление ведут с добавлением серной кислоты в четырех резервуарах, работающих параллельно, при титре клеток (5,0-8,0)×10 ⁹, на 2-й и 3-й стадиях окисление ведут с использованием по одному резервуару, работающих последовательно, при титре клеток (4,0-5,0)×10⁹, при скорости протока пульпы, не превышающей скорость воспроизводства ассоциации микроорганизмов, при этом серную кислоту на предварительной подготовке добавляют к сульфидному концентрату в количестве не менее 70% от ее общего количества и не более 30% серной кислоты - на 1-й стадии окисления.

Технический результат изобретения заключается в окислении сульфидного концентрата ассоциацией микроорганизмов Sulfobacillus olympiadicus sp.nov., S-5, архей Ferroplasma acidiphilum, Y-9, архей Ferroplasma acidiphilum Y-10, Leptospirillum ferrooxidans L-5 и микроскопические грибы Aspergillus niger A-5 при титре клеток (5,0-8,0)×10⁹ на 1-й стадии, и при титре клеток (4,0-5,0)×10⁹ на 2-й и 3-й стадиях, что способствует повышению скорости реакций окисления сульфидных минералов и элементной серы на всех стадиях.

Технический результат заключается также в стабилизации температурного режима экзотермической реакции окисления сульфидов микроорганизмами на всех стадиях процесса и, в итоге, повышении степени окисления сульфидов и расширении технологических возможностей путем окисления сульфидного концентрата в четырех параллельных реакторах на 1-й стадии процесса и в двух последовательных реакторах на 2-й и 3-й стадиях (по схеме 4-1-1) при скорости протока пульпы, не превышающей скорость воспроизводства ассоциации микроорганизмов. Скорость реакции окисления сульфидов различных минералов различна. Наибольшую скорость окисления имеет пирротин, обладающий наиболее низким электродным потенциалом, более медленно окисляется арсенопирит, в последнюю очередь - пирит. Максимальное количество тепла выделяется на 1-й стадии при окислении пирротина. Распределение этого количества тепла на четыре параллельных реактора 1-й стадии предотвращает чрезмерное выделение тепла, приводящее к гибели ассоциации микроорганизмов.

Технический результат заключается также в стабилизации рН среды, что способствует стабилизации биолого-физико-химического равновесия бактериального окисления и, в итоге, способствует повышению степени окисления сульфидов и расширению технологических возможностей путем добавления серной кислоты в количестве, определяемом по следующей зависимости:

Отношение количества железа к количеству мышьяка в концентрате (Fe/As)	Отношение количества H2SO4 к количеству концентрата, кг/кг
3,3	<1:100
3,4-3,5	(1:100)-(2:100)
3,6-3,9	(2:100)-(3:100)

Технический результат заключается также в стабилизации рН среды, что способствует стабилизации биолого-физико-химического равновесия бактериального окисления и, в итоге, способствует повышению степени окисления сульфидов и расширению технологических возможностей путем нейтрализации карбонатов, входящих в состав сульфидного концентрата, добавлением не менее 70% серной кислоты к сульфидному концентрату на предварительной подготовке и не более 30% от общего количества кислоты - на 1-й стадии окисления.

Способ осуществляют следующим образом.

Руду шихтуют, дробят, измельчают, обогащают и получают сульфидный концентрат, например флотационный. Концентрат сгущают до 48-50% твердого, фильтруют и дополнительно измельчают до 95% кл. - 0,044 мм. Проводят химический анализ концентрата. Определяют количество содержания в концентрате железа и мышьяка. Определяют количество концентрированной серной кислоты, необходимой для стабилизации заданного значения рН, в соответствии с количественным отношением железа и мышьяка (Fe/As) по следующей зависимости:

при отношении Fe/As менее или равном 3,3 необходимо не более 10 кг серной кислоты на тонну концентрата; при отношении Fe/As менее или равном 3,5 - не более 20 кг серной кислоты на тонну концентрата; при отношении Fe/As менее или равном 3,9 - не более 30 кг серной кислоты на тонну концентрата.

В резервуар предварительной подготовки концентрата подают сульфидный концентрат. Готовят пульпу с соотношением Т:Ж=1-5, добавляя воду и питательные соли, концентрированную серную кислоту не менее 70% от общего количества. В качестве питательных используют соли азота, фосфора, калия.

Подготовленную пульпу подают самотеком через пульподелитель на операцию бактериального окисления в линию, состоящую из шести реакторов. Биореактор представляет собой резервуар (чан) емкостью 1000 м³ каждый с теплообменниками-охладителями, механической мешалкой и аэратором для подачи воздуха. Биореакторы расположены по схеме 4-1-1 соответственно 3 стадиям бактериального окисления: 1-я стадия - четыре биореактора параллельно, 2-я стадия - пятый биореактор последовательно, 3-я стадия шестой биореактор - последовательно. Первые четыре биореактора являются головными (загрузочными). В них ведут загрузку подготовленного флотационного концентрата и серной кислоты в количестве не более 30% от общего количества кислоты.

Процесс бактериального окисления ведут в непрерывном режиме при помощи ассоциации микроорганизмов Sulfobacillus olympiadicus sp.nov., S-5, архей Ferroplasma acidiphilum, Y-9, архей Ferroplasma acidiphilum Y-10, Leptospirillum ferrooxidans L-5 и микроскопические грибы Aspergillus niger A-5 при титре клеток (5,0-8,0)×10 ⁹ на 1-й стадии и при титре клеток (4,0-5,0)×10 ⁹ на 2-й и 3-й стадиях.

Поддерживают следующие технологические параметры в линии биореакторов: плотность пульпы 140-170 г/л, скорость движения пульпы между реакторами 50 м ³/ч; поддерживают технологические параметры по стадиям соответственно: на 1-й стадии рН 2,00-2,05, температура 38-40°С, продолжительность процесса 80 часов; на 2-й и 3-й стадиях рН 1,85-1,90, температура 38-41°С, продолжительность - 20 часов на каждой.

Окисленный концентрат в виде пульпы направляют на разделение твердой и жидкой фаз фильтрацией и затем на гидрометаллургические операции для получения золота.