СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ УПОРНЫХ РУД КУЧНЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ
REMOVAL METHOD OF GOLD FROM REFRACTORY ORES BY HEAP LEACHING

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано, в частности, для извлечения золота при кучном выщелачивании упорных сульфидных золотосодержащих руд цианидными растворами.
Известен способ выщелачивания (М.А. Меретуков, А.М. Орлов. Металлургия благородных металлов, (зарубежный опыт). М.: Металлургия. С.97-113. 1991). Способ включает дробление руды, подготовку руды к штабелированию, укладку штабеля на гидроизолированное и экологически надежное основание, монтаж системы орошения кучи и подачу раствора цианида на воздухе механическими разбрызгивателями, распылителями из резиновых трубок.
Недостатком способа является низкая эффективность извлечения золота из штабеля.
Известен способ кучного выщелачивания золота, включающий дробление руды, окомкование руды с введением цемента и водного раствора цианида натрия, укладку штабеля на гидроизолированное основание, монтаж системы орошения, подачу накислороженного раствора орошением и получение продукционных растворов (См. "Кучное выщелачивание благородных металлов". / Под ред. проф. д.т.н. М.И. Фазлуллина. - М.: Издательство Академии горных наук. 2001. С.471-473). Извлечение золота после 60 суток выщелачивания составляло 80-85% в условиях дополнительного ввода цианида натрия в циркуляционные растворы в стадии выщелачивания.
Недостатком способа является невысокая скорость растворения золота, не позволяющая в течение летнего периода использовать одно основание для выщелачивания на нем 2-3 рудных штабелей. Из-за длительной стадии выщелачивания в циркуляционных растворах накапливаются плохо растворимые соли, приводящие к образованию осадка и в трубопроводах. С целью предотвращения осадкообразования вводят специальный реагент, что удорожает расходы на обслуживание.
Известен способ (патент SU 1669193) четырехступенчатого химического выщелачивания цветных металлов из пиритных огарков путем последовательного выщелачивания раствором серной кислоты с добавлением железного скрапа, подачей содового раствора для нейтрализации при повышенной температуре, прокаливанием осадка и выщелачиванием прокаленного осадка солянокислым раствором тиокарбамида для извлечения золота.
2
3
2
2
3
Известен патент RU 2379363 «Способ рудоподготовки окисленных золотосодержащих руд к кучному выщелачиванию золота». Способ включает просеивание руды, измельчение, повторное просеивание, дробление, просеивание, повторные дробление и просеивание, после чего перемешивают руду со связующим веществом, содержащим цемент, в количестве 30-50 кг/т руды, увлажняют до 12% влажности, гранулируют и формируют кучу из полученных окатышей для выщелачивания золота. В качестве связующего вещества при перемешивании используют смесь из цемента и самораспадающегося феррошлака, составляющего 30-50% от общего количества смеси. Феррошлак имеет следующий состав, %: CrO - 5,5-6,5; SiO - 24,5-26,5; CaO - 46-48; AlO - 4,0-5,0; MgO - 13,5-14,5; влага - 0,5-1,1. Использование в качестве связующего смеси из цемента и самораспадающегося феррошлака дает возможность уменьшить количество используемого цемента, повышая экономичность способа.
2
Известен патент RU 2430170 «Способ извлечения золота из окисленных глинистых золотосодержащих руд», который включает дробление, просеивание руды, перемешивание руды с вяжущим веществом, гранулирование руды с получением окатышей, формирование штабеля из полученных окатышей и кучное выщелачивание золота путем орошения раствором цианида натрия с получением обогащенных по золоту растворов. В качестве вяжущего вещества используют продукт совместного помола смеси, содержащей 70% доменного гранулированного шлака и 30% извести в пересчете на активный CaO, взятый в количестве 25 килограмм на тонну руды. Крупность дробления руды составляет 60 мм, причем продукт совместного помола смеси, состоящей из доменного гранулированного шлака и извести, имеет тонкость помола, соответствующую удельной поверхности 3000-3500 см/г.
2
Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд является способ по патенту RU 2430170 «Способ извлечения золота из окисленных глинистых золотосодержащих руд», который включает дробление, просеивание руды, перемешивание руды с вяжущим веществом, гранулирование руды с получением окатышей, формирование штабеля из полученных окатышей и кучное выщелачивание золота путем орошения раствором цианида натрия с получением обогащенных по золоту растворов. В качестве вяжущего вещества используют продукт совместного помола смеси, содержащей 70% доменного гранулированного шлака и 30% извести в пересчете на активный CaO, взятый в количестве 25 килограмм на тонну руды. Крупность дробления руды составляет 60 мм, причем продукт совместного помола смеси, состоящей из доменного гранулированного шлака и извести, имеет тонкость помола, соответствующую удельной поверхности 3000-3500 см/г.
Недостатком способа является повышенная крупность дробления руды, что при отработке упорных руд приводит к снижению степени извлечения золота вследствие длительности процесса выщелачивания. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд, содержащих, в частности, сульфиды и карбонаты.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение степени извлечения золота при цианидном выщелачивании упорных сульфидных руд, снижение расхода цианида, а также замена части цемента на механоактивированный пиритный огарок.
Технический результат достигается тем, что в руду перед укладкой в штабель или в процессе формирования штабеля вводят пиритные огарки с последующим выщелачиванием золота раствором цианида. При этом по предпочтительности использования пиритные огарки располагают в ряд: выветрелые, лежалые, огарки текущего производства (текущие).
Способ предусматривает, что перед укладкой в штабель руду и пиритные огарки перемешивают в присутствии цемента, увлажняют, окатывают и выстаивают, а укладку в штабель проводят в течение времени, пока окатыши сохраняют пластичность.
По варианту способа в процессе формирования штабеля пиритные огарки укладывают слоями, причем толщина их слоя не должна ухудшать фильтрационные свойства подгатавливаемого к отработке рудного штабеля.
В случае использования лежалых и текущих пиритных огарков их аэрируют в течение времени, определяемого опытным путем. Кроме того, возможно использование текущих пиритных огарков в качестве дополнительного связующего после механоактивации в планетарных мельницах или в других аналогичных устройствах после измельчения по классу -0,044 мм.
Выбор пиритных огарков в качестве добавки к золотосодержащей упорной сульфидной руде обусловлен следующим.
1. Пиритные огарки являются дополнительным источником добычи золота и серебра: содержание золота колеблется в интервале 0,5-3,0, серебра - 2,0-30,0 г/т. Такие содержания золота и серебра позволяют вести их рентабельное выщелачивание с высокой степенью извлечения.
2. Наличие соединений серы в пиритных огарках в процессе их окисления и складирования способствует образованию серной кислоты, содержание которой увеличивается со временем хранения. При формировании рудного штабеля в присутствии пиритных огарков и его выстаивания происходит разложение карбонатной составляющей руды, что способствует высвобождению золота из «карбонатной рубашки» и его последующему растворению цианидами. Образующийся при этом сульфат кальция агрегирует мелкие частицы руды, предотвращает преждевременное разрушение окатышей и препятствует загрязнению продукционных растворов, что, в свою очередь, способствует достаточно высокой фильтрационной проницаемости рудного штабеля в процессе его отработки.
-
2-
2-
2
3
3
3. Присутствие повышенных содержаний сульфидной и сульфатной серы в пиритных огарках, в отличие от доменных, медных, никелевых шлаков, при длительном контакте с кислородом воздуха способствует также образованию соединений серы переменной валентности: HS, SO , SO , являющихся комплексообразователями, в присутствии которых происходит растворение золота (Г.Г. Минеев, А.Ф. Панченко - Растворители золота и серебра в гидрометаллургии. М.: Металлургия. 1994, с.73-82). Повышенная концентрация таких соединений отмечена в выветрелых огарках, являющихся наиболее предпочтительными. При использовании лежалых и текущих пиритных огарков необходимо их дополнительное аэрирование.
4. Пониженное содержание солей в огарках текущего производства позволяет их использовать после механоактивации в планетарных мельницах или другом аналогичном оборудовании в качестве дополнительного связующего одновременно с цементом, что снижает расход последнего. Необходимая тонкость измельчения пиритных огарков, как показали предварительные опыты, должна быть не менее -0,044 мм. Вариантом дополнительного снижения расхода цемента в процессе формирования окатышей является добавка при измельчении пиритных огарков извести, расход которой определяют при опытных работах.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
-
2-
2-
2
3
3
На месте проведения работ сооружают непроницаемое основание и формируют на нем рудный штабель, подлежащий выщелачиванию. С этой целью осуществляют дробление и просеивание руды, вводят в нее выветрелые пиритные огарки или лежалые или текущие пиритные огарки после аэрирования, увлажняют, гранулируют, окатывают руду и выстаивают окатыши, а укладывание в штабель проводят в течение времени, пока окатыши сохраняют пластичность. Время аэрирования при использовании лежалых или текущих пиритных огарков устанавливают опытным путем. Аэрирование необходимо для генерирования серной кислоты и ионов серы переменной валентности: HS, SO , SO , - являющихся комплексообразователями при растворении золота.
По другому варианту способа пиритные огарки отсыпают слоями в процессе формирования рудного штабеля в количестве, не ухудшающем фильтрационную проницаемость сооружаемого штабеля. Количество слоев и их мощность зависят от технологических свойств руды и пиритных огарков, что устанавливают в процессе проведения опытных работ.
Наиболее предпочтительны для использования выветрелые пиритные огарки, имеющие минимальное содержание сульфидной серы и повышенные концентрации серы низших степеней окисления. Кроме того, в таких огарках величина pH достигает значений 2-3, что способствует растворению «карбонатной рубашки» частиц золота и их освобождению для цианидного выщелачивания. Образующийся при этом сульфат кальция способствует цементации мелких классов руды, повышая, таким образом, устойчивость окатышей и сохраняя фильтрационную способность рудного штабеля.
В свою очередь, лежалые и особенно текущие огарки при использовании необходимо подвергать дополнительной аэрации воздухом, что увеличивает в них концентрацию комплексообразователей, способствующих растворению золота.
Для снижения расхода цемента при формировании окатышей возможно использовать текущие огарки после механоактивации. Вариантом этого приема является дополнительное введение извести при механоактивации пиритных огарков.
Механоактивацию осуществляют в планетарных мельницах или других аналогичных устройствах, позволяющих измельчать пиритные огарки по классу -0,044 мм.
Как показали опытные работы, измельченные при механоактивации пиритные огарки по классу -0,044 мм начинают проявлять схватывающие свойства и при окатывании руды могут частично служить заменой цементу, снижая его расход. Дополнительное введение извести при механоактивации пиритных огарков усиливает их схватывающие свойства. Расход извести определяют в предварительных опытах. Схватывающие свойства подвергнутых механоактивации пиритных огарков сохраняются в течение одного часа, в течение которого их необходимо перемешать с рудой и цементом, что осуществляется в условиях непрерывного процесса грануляции и окомкования.
Опытными работами установлено, что оптимальное количество вводимых пиритных огарков составляет 20-25% от массы выщелачиваемой руды. При содержании в руде менее 20% пиритных огарков не достигается необходимая полнота разложения «карбонатной рубашки» золотосодержащей карбонатной руды, а при содержании в руде более 25% огарков возрастает удельный расход цианидов вследствие взаимодействия растворяемого кислотой железа с цианидами.
Возможность осуществления предлагаемого технического решения иллюстрируют следующие примеры.
Целесообразность применения пиритных огарков при кучном выщелачивании упорных сульфидных руд иллюстрирует примеры 1 и 2.
Пример 1.
2
2
2
3
2
2
3
3
К навескам упорной золотосодержащей руды (руда - метасоматиты по диоритам состава, %: SiO - 65,0; S - 3,0; Fe - 6,5; CO - 5,3) добавили выветрелые пиритные огарки состава, %: 51.2 FeO; 10.4 FeO; 2.0 S; 7.5 SiO; 2,9 AlO; 1.9 CaO; 3.0 MgO; 1.4 г/т Au - в количестве 10, 15, 20, 25, 30% от массы руды и цемент из расчета 15 кг/т. Смесь перемешали, увлажнили, окатали и выстояли в течение 5 суток. Окатыши загрузили в перколятор и провели цианидное выщелачивание раствором цианида натрия 1,06 г/дм. Показатели выщелачивания приведены в таблице 1.
Таблица 1
Зависимость показателей выщелачивания от содержания введенных в руду пиритных огарков
Показатели
% пиритных огарков
По способу-прототипу
10
15
20
25
30
Масса смеси, г
52900
55400
58120
61110
663010
49260
Содержание Au, г/т
1,78
1,81
1,69
1,83
1,88
1,57
Содержание Au в
растворе, мг/дм<sup>3</sup>
0,58
0,62
0,62
0,69
0,67
0,36
Расход цианида, кг/г
Au
0,76
0,78
0,83
0,89
1,08
1,17
Извлечение Au, %
65,4
68,3
73,2
75,3
77,8
46,2
Как видно из данных таблицы 1, извлечение золота в присутствии выветрелых пиритных огарков существенно выше, чем по способу-прототипу. При этом оптимальное содержание огарков в руде находится в интервале значений 20-25% от массы руды.
Пример 2.
2
2
3
К навескам упорной золотосодержащей руды (руда - терригенно-карбонатные породы состава, %: SiO - 59,6; S - 2,7; Fe - 7,3; CO - 9,6) добавили выветрелые пиритные огарки состава по примеру 1 в количестве 10, 15, 20, 25, 30% от массы руды и цемент из расчета 15 кг/т. Смесь перемешали, увлажнили, окатали и выстояли в течение 5 суток. Окатыши загрузили в перколятор и провели цианидное выщелачивание раствором цианида натрия 1,06 г/дм. Показатели выщелачивания приведены в таблице 2.
Таблица 2
Зависимость показателей выщелачивания от содержания введенных в руду пиритных огарков
Показатели
% пиритных огарков
По способу-прототипу
10
15
20
25
30
Масса смеси, г
52890
55980
58660
62790
69950
56540
Содержание Au, г/т
3,79
3,55
3,51
3,72
3,73
3,55
Содержание Au в
растворе, мг/дм<sup>3</sup>
0,81
0,83
0,83
0,91
0,98
0,70
Расход цианида,
кг/г Au
1,32
1,33
1,35
1,24
1,01
1,49
Извлечение Au, %
41,8
43,2
44,6
50,3
64,3
36,8
Как видно из данных таблицы 2, извлечение золота из терригенно-карбонатных пород в присутствии выветрелых пиритных огарков также выше, чем по способу-прототипу. При этом оптимальное содержание огарков в руде находится в интервале значений 25-30% от массы руды.
Аналогичные результаты получены при вводе пиритных огарков в процессе отсыпания рудного штабеля из окатышей, не содержащих пиритных огарков, на различных типах золотосодержащей руды.
Предпочтительность использования пиритных огарков в зависимости от времени их вылеживания при хранении иллюстрирует пример 3.
Пример 3.
К навескам массой по 20 кг каждая упорной сульфидной золотосодержащей руды по примеру 1 добавили по 5 кг выветрелых, лежалых и текущих пиритных огарков, ввели цемент из расчета 15 кг на 1 т соответственно. После приготовления и выстаивания окатышей в течение 5 суток провели цианидное выщелачивание по примеру 1. Показатели выщелачивания приведены в таблице 3.
Таблица 3
Выбор предпочтительности использования пиритных огарков
Показатели
Тип огарков
выветрелые
лежалые
текущие
Масса окатышей, кг
25
25
25
Содержание Au в окатышах, г/т
1,83
1,80
1,72
Содержание Au в растворе, мг/дм<sup>3</sup>
0,74
0,65
0,49
Расход цианида, кг/г Au
0,95
1,00
1,15
Извлечение Au, %
81,4
76,2
50,6
Как видно из данных таблицы 3, по степени извлечения золота из руды и удельному расходу цианида натрия пиритные огарки по предпочтительности использования располагаются в ряд: выветрелые > лежалые > текущие. Аналогичные результаты получены и при выщелачивании терригенно-карбонатных золотосодержащих руд.
Эффективность аэрирования воздухом лежалых и текущих пиритных огарков иллюстрирует пример 4.
Пример 4. Через увлажненные лежалые и текущие пиритные огарки, содержащие 3 и 5% сульфидной серы соответственно, в течение 20 суток пропускали воздух. По окончании аэрирования пиритные огарки перемешали соответственно с упорной сульфидной рудой из расчета 25% от массы руды в присутствии цемента по примеру 1 и провели выщелачивание аналогично примеру 1. В аналогичных условиях готовили окатыши с использованием неаэрированных пиритных огарков и выщелачивали их. Показатели выщелачивания приведены в таблице 4.
Таблица 4
Влияние аэрирования на степень извлечения золота и удельный расход цианида
Показатели
Пиритные огарки
лежалые
текущие
исходные
аэрированные
исходные
аэрированные
Масса окатышей, кг
25
25
25
25
Содержание Au в
окатышах, г/т
2,80
2,80
2,72
2,72
Содержание Au в
1,06
1,14
0,68
0,73
растворе, мг/дм<sup>3</sup>
Расход цианида,
1,0
0,96
1,15
1,02
кг/г Au
Извлечение Au, %
76,2
82,3
50,6
53,6
Как видно из данных таблицы 4, дополнительное аэрирование лежалых и текущих пиритных огарков способствует увеличению степени извлечения золота и снижению удельного расхода цианида натрия. Аналогичные результаты получены и при выщелачивании терригенно-карбонатных золотосодержащих руд.
Влияние времени выстаивания сформированных в присутствии пиритных огарков окатышей на степень извлечения золота и удельный расход цианида натрия иллюстрирует пример 5.
Пример 5. Сформированные по примеру 1 окатыши, содержащие 25% пиритных огарков, разделили на 2 части: одну часть сразу после окатывания поместили в перколятор и начали выщелачивание, а выщелачивание второй части начали после выстаивания в течение 5 суток. Показатели выщелачивания приведены в таблице 5.
Таблица 5
Влияние времени выстаивания на прочность окатышей и показатели выщелачивания
Показатели
Окатыши
без выстаивания
после выстаивания
Прочность окатышей, МПа
0,2
0,6
Масса окатышей, кг
25
25
Содержание Au в окатышах, г/т
1,86
1,86
Содержание Au в растворе, мг/дм<sup>3</sup>
0,63
0,66
Расход цианида, кг/г Au
1,02
0,93
Извлечение Au, %
68,5
71,3
Как видно из данных таблицы 5, выстаивание сформированных окатышей перед укладкой их в штабель способствует увеличению прочности, степени извлечения и снижению удельного расхода цианида натрия.
Возможность использования пиритных огарков текущего производства после механоактивации в качестве дополнительного связующего иллюстрирует пример 6.
Пример 6. Пиритные огарки текущего производства измельчили на планетарной мельнице по классу -0,044 мм, ввели в цемент и смесь использовали в качестве связующего при получении окатышей по примеру 1. После выстаивания в течение 5 суток определили прочность полученных окатышей по стандартной методике. Результаты определения приведены в таблице 6.
Таблица 6
Зависимость прочности окатышей от состава связующего
Состав окатышей
Расход, кг/т
Цемент
15
14
13
12
11
10
Огарок
-
1
2
3
4
5
Прочность, МПа
0,6
0,5
0,5
0,4
0,4
0,2
Как показали опыты, дополнительное введение оксида кальция повышает прочность окатышей на 15%.
Аналогичные результаты получены при использовании руды по примеру 2.
Таким образом, приведенные примеры показывают преимущества и возможность осуществления предлагаемого способа кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд.