СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА
METHOD OF EXTRACTING GOLD

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу извлечения золота и, в частности, к извлечению золота из золотосодержащих руд и концентратов. Представленные в качестве примера и не ограничивающие воплощения, в основном, относятся к извлечению золота и, в частности, к способу извлечения золота в процессе выщелачивания из золотосодержащего материала.
Предпосылки изобретения
Золото можно получить гидрометаллургически посредством цианирования или солянокислого выщелачивания. Золотосодержащие руды, концентраты, остатки окисления и продукты обжига практически полностью подвергают цианированию с одновременной адсорбцией металла углем в щелоке, углем из нефильтрованных пульп или цианированию с последующей цементацией золота с помощью цинка (процесс Merrill-Crowe). Солянокислое выщелачивание с высокой кислотностью и высоким окислительно-восстановительным потенциалом в основном применяют в случае вторичных сырьевых материалов, содержащих высокие концентрации металлов платиновой группы (МПГ), таких как, например, анодные шламы. В настоящее время, существует лишь незначительное количество не применяющих цианирование способов извлечения золота в промышленном масштабе из золотоносных руд, концентратов, остатков окисления, продуктов обжига или низкосортных вторичных сырьевых материалов.
Уже в 19-ом столетии, золото выщелачивали с помощью газообразного хлора. Путем использования газообразного хлора можно увеличить окислительно-восстановительный потенциал выщелачивающего раствора и извлечь в раствор золото из сырьевого материала в виде комплекса хлорида золота. Одной из основных проблем того времени было осаждение золота на материалы производственного оборудования, например, на вращающуюся деревянную бочку. Иногда в конце срока эксплуатации установки/оборудования для выщелачивания бочки сжигали для извлечения золота. Осуществлялись попытки предотвратить подобные явления, например, путем обмазывания смолой деревянной поверхности. Эта склонность комплекса хлорида золота к осаждению/обратному восстановлению (называемая также прег-роббинг, обратная сорбция, обеднение раствора) в сырьевой материал или другой материал, присутствующий в процессе, вызвала проблемы при разработке хлоридных способов.
2+
На стадии разработки способов выщелачивания хлорида золота обычно применяют высокие концентрации хлорида, обычно с добавлением брома и в присутствии окислителя (такого как Cu). Это необходимо для растворения золота и для стабильного удержания золота в растворе. Обычно считают, что уменьшение концентрации хлорида имеет негативное влияние на кинетику выщелачивания золота. Однако высокие концентрации хлора и брома могут стать причиной высоких производственных затрат, таких как увеличенное количество воды для промывания или увеличенный расход химреагентов для сливания и/или выщелачивания остатка, и значительно усложняют химическую составляющую способа.
Например, в AU 2008202814 раскрыт способ извлечения золота и других благородных металлов с помощью растворов галогенидов.
В AU 201320205 раскрыт способ вымывания золота и серебра, включающий выщелачивание золота и серебра при нагревании с помощью кислотного выщелачивателя, который содержит хлорид-ионы и/или бромид-ионы в качестве анионов и медь и железо в качестве катионов, из сульфидных руд, содержащих золото и серебро, в кислотный выщелачиватель; абсорбирование по меньшей мере золота и серебра, содержащихся в кислотном выщелачивателе, на активированный углерод и вымывание золота и серебра на активированном углероде, на котором адсорбированы по меньшей мере золото и серебро, с помощью водного раствора тиосульфата, который поддерживают при pH меньше 7. Последовательный способ из AU 201320205, по-видимому, не позволяет извлекать золото из склонных к прег-роббингу сырьевых материалов.
Одна из проблем, связанных со способами, описанными в AU 2008202814 и AU 201320205, состоит в том, что требуются высокие концентрации галогенидов (например, хлорида и бромида), что приводит к необходимости очищать все производственные водные смывы перед тем, как сбрасывать их в окружающую среду, что увеличивает стоимость обработки химреагентами, стоимость технологической воды и возможно стоимость выпаривания.
Краткое описание изобретения
Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ, способный устранить указанные выше недостатки. Этой цели достигают с помощью способа, отличительные признаки которого указаны в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные воплощения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение основано на неожиданном открытии того, что выщелачивающий раствор, имеющий низкую концентрацию хлорида, можно использовать в выщелачивании золотосодержащих сырьевых материалов в мягких условиях с высокой степенью извлечения золота, если специфическим образом регулировать параметры способа. Помимо возможной нейтрализации, технологические водные смывы из способа требуют только незначительной очистки перед сбросом в окружающую среду.
Соответственно, предложен способ извлечения золота из золотосодержащего сырьевого материала. Способ включает приведение в контакт золотосодержащего материала с выщелачивающим раствором, содержащим хлорид-ионы, для выщелачивания золота из золотосодержащего материала в выщелачивающий раствор, и при этом выщелачивающий раствор, содержащий золото, находится в контакте с сорбирующим материалом для извлечения золота из выщелачивающего раствора.
Преимущество способа состоит в том, что получают более экологически безопасный способ выщелачивания золота, так как выщелачивание можно осуществлять в более мягких производственных условиях (при более низких концентрациях хлорид-ионов, ионов двухвалентной меди и/или трехвалентного железа), а применение таких веществ, как бромид и цианид, можно исключить. Дополнительное преимущество способа по изобретению состоит в том, что хлоридсодержащие водные растворы, например, морская вода, в природном виде доступная в районе расположения производства по выщелачиванию, может быть непосредственно или с использованием только незначительного добавления химреагентов (таких как, хлорид натрия/хлорид кальция) использоваться в процессе извлечения золота, тем самым уменьшая операционные затраты и упрощая производственный процесс в целом.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано более подробно с помощью предпочтительных воплощений со ссылкой на прилагаемые чертежи, где
на Фиг. 1 показана блок-схема производственного процесса извлечения золота, иллюстрирующая первый пример изобретения;
Фиг. 2 иллюстрирует степень экстракции золота, полученную в железистых и медных выщелачивающих средах для специфической руды;
Фиг. 3 иллюстрирует степень экстракции золота, полученную в присутствии сорбирующих материалов и без них;
на Фиг. 4 показан вид под микроскопом золота, осажденного на бромбутильном каучуке;
Фиг. 5 иллюстрирует полученные степени экстракции золота в среде с низким содержанием хлорида;
Фиг. 6 иллюстрирует извлечение золота (%) в различных хлоридных способах извлечения золота; и
Фиг. 7 иллюстрирует окислительно-восстановительные потенциалы в процессе альтернативных примеров способа по настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
В настоящем изобретении предложен способ извлечения золота из золотосодержащих сырьевых материалов. Способ включает (a) выщелачивание указанного золотосодержащего сырьевого материала в содержащем хлорид выщелачивающем растворе, содержащем общую концентрацию галогенид-ионов менее 120 г/л, причем общая концентрация хлорид-ионов составляет менее 120 г/л, для растворения золота и получения выщелачивающего раствора, содержащего золото в растворе; и одновременно приведение в контакт выщелачивающего раствора, содержащего золото в растворе, с сорбирующим материалом с получением выщелачивающего раствора, содержащего золотосодержащий сорбирующий материал; и (b) извлечение золота и возможно серебра из указанного золотосодержащего сорбирующего материала.
В частности, в настоящем изобретении предложен способ извлечения золота из золотосодержащих сырьевых материалов. Способ включает (а) выщелачивание указанного золотосодержащего сырьевого материала в содержащем хлорид выщелачивающем растворе, содержащем общую концентрацию галогенид-ионов менее 50 г/л, причем общая концентрация хлорид-ионов составляет менее 50 г/л, общая концентрация бромид-ионов составляет менее 10 г/л и общая концентрация ионов двухвалентной меди и/или трехвалентного железа составляет по меньшей мере 0,26 г/л, для растворения золота и получения выщелачивающего раствора, содержащего золото в растворе; и одновременно приведение выщелачивающего раствора, содержащего золото в растворе, в контакт с сорбирующим материалом с получением выщелачивающего раствора, содержащего золотосодержащий сорбирующий материал; и (b) извлечение золота и возможно серебра из указанного золотосодержащего сорбирующего материала.
Далее для примера приведены воплощения настоящего изобретения. Хотя описание может относиться к «любому», «одному» или «нескольким» воплощению(ям) в нескольких местах, это необязательно означает, что каждая такая ссылка относится к тому же воплощению(ям) или что этот признак применяют только в одном изобретении. Признаки, относящиеся к одному из изобретений в различных воплощениях можно также объединять для получения других воплощений. Кроме того, слова "содержащий" и "включающий" следует понимать как не ограничивающие описанные воплощения тем, что они включают только те признаки, которые были указаны, и такие воплощения могут также включать признаки/элементы, которые не были специально указаны. Все слова и выражения следует интерпретировать широко, и они предназначены проиллюстрировать, а не ограничить, воплощение изобретения.
Комплекс хлорида золота не настолько стабилен, как, например, комплекс бромида золота или комплекс цианида золота. Обычно, низкий окислительно-восстановительный потенциал, отсутствие бромида и низкие концентрации хлорида в выщелачивающем растворе приводят к более медленному растворению золота и/или к восстановлению/осаждению золота на сырьевом материале/поверхностях оборудования и т.д.. Кроме того, в настоящем изобретении предложен способ, в котором золото можно извлечь в среду, где золото менее стабильно в растворе, с помощью умеренно хлоридной выщелачивающей среды даже в отсутствие бромида путем обеспечения параллельных процессов восстановления/адсорбции/абсорбции (см. Примеры 1 и 5 ниже).
В настоящем способе стабильность комплекса хлорида золота в выщелачивающем растворе не требуется, так как золото сразу захватывается сорбирующие материалом, когда подвергается воздействию выщелачивающего раствора. Это позволяет использовать более низкие концентрации хлорида, более низкие концентрации окислителя, т.е. более низкие концентрации железа, и/или меди, и/или другого окислителя, и более низкие окислительно-восстановительные потенциалы, а также применять прег-роббинговые сырьевые материалы (см. Пример 4 ниже). В одном из приведенных в качестве примера воплощении, можно выщелачивать и извлекать золото в материал, имеющий склонность к осаждению золота в растворе (называемый прег-роббинговый материал). В одном из приведенных в качестве примера воплощении, становятся достижимыми более низкое потребление химикатов и более низкие капитальные затраты и операционные затраты. В одном из приведенных в качестве примера воплощении, в способе вообще не используют цианид. Эти признаки делают способ более экологически безопасным и в большей степени применимым к различным сырьевым материалам.
Соответственно, способ по настоящему изобретению подходит для золотосодержащих сырьевых материалов, легко обрабатываемых при обогащении и/или предварительно окисленных и не являющихся легко обрабатываемыми. Указанный сырьевой материал может являться прег-роббинговым, но не обязательно. Термин "прег-роббинг", как он используется здесь и далее, относится к повторному осаждению, восстановлению и/или адсорбции золота, растворенного из материала-основы, на поверхности прег-роббингового материала, например, на поверхности материалов из аморфного углерода и, таким образом, к потерям золота из раствора и удержанию в пустой породе и/или остатке от выщелачивания. Термин "прег-роббинговый сырьевой материал" относится также к присутствию прег-роббингового материала, такого как, углеродсодержащий аморфный графитовый углерод, другое углеродсодержащее вещество, глина или другой адсорбирующий/восстанавливающий компонент или любая их смесь, в указанном сырьевом материале. Указанный сырьевой материал обычно содержит по меньшей мере 0,01% масс., в частности, по меньшей мере 0,5% масс., предпочтительно по меньшей мере 1% масс., от общей массы сырьевого материала прег-роббингового вещества, которое снижает извлечение золота.
Согласно настоящему изобретению, золотосодержащий сырьевой материал, если он не является легко обрабатываемым при обогащении, предпочтительно является предварительно окисленным перед стадией выщелачивания (а) любым из следующих методов: обжиг, окисление под давлением и биоокисление, например, бактериальное окисление, или любая их комбинация. Если необходимо, легко обрабатываемый при обогащении золотосодержащий сырьевой материал также можно предварительно окислить перед стадией выщелачивания (а). Указанный сырьевой материал может, например, представлять собой руду, концентрат, хвосты, обожженный огарок, остаток окисления, остаток выщелачивания, промежуточный продукт выщелачивания, вторичный сырьевой материал, отходы производства, гравитационный концентрат, сульфидный концентрат, лом отходов электрического и электронного оборудования (WEEE) или другой легко обрабатываемый при обогащении материал или любую их смесь.
На Фиг. 1 показан пример схемы способа извлечения золота. Золотосодержащий сырьевой материал (1) подают на стадию (20) выщелачивания золота, где сырьевой материал (1) выщелачивают при атмосферном давлении или немного повышенном давлении в присутствии сорбирующего материала (2), который способен захватывать, например, абсорбировать, восстанавливать и/или осаждать растворенное золото из выщелачивающего раствора. Если обрабатывают сырьевой материал, содержащий легко обрабатываемое при обогащении вещество, указанный сырьевой материал (1') сначала подвергают стадии (10) осаждения, например, окислению под давлением (РОХ), как обсуждается выше, с получением легко обрабатываемого при обогащении золотосодержащего сырьевого материала (1).
Выщелачивание (20) можно осуществлять при суммарном давлении, включающем гидростатическое и атмосферное давление. При необходимости можно применять небольшое избыточное давление. Обычно в верхней части реактора избыточное давление составляет менее 50 кПа (0,5 бар). В частности, гидростатическое давление можно применять для ускорения кинетики растворения. Предпочтительно стадию (а) выщелачивания осуществляют в условиях атмосферного давления. Температура стадии (а) выщелачивания соответствует температуре кипения или находится ниже температуры кипения выщелачивающего раствора, преимущественно от 70 до 105°С, предпочтительно от 90 до 100°С. Температура стадии (а) выщелачивания может локально повышаться выше температуры кипения выщелачивающего раствора из-за гидростатического давления.
Выщелачивание осуществляют в выщелачивающем растворе (2), который содержит хлорид-ионы.
Общая концентрация галогенидов выщелачивающего раствора составляет менее 120 г/л, например от 50 до 100 г/л, альтернативно менее 50 г/л, в частности, менее 40 г/л, предпочтительно от 1 до 35 г/л, более предпочтительно от 2 до 30, еще более предпочтительно от 10 до 20 г/л. Общая концентрация хлоридов выщелачивающего раствора составляет менее 120 г/л, например от 50 до 100 г/л, альтернативно менее 50 г/л, в частности, менее 40 г/л, предпочтительно от 1 до 35 г/л, более предпочтительно от 2 до 30, еще более предпочтительно от 10 до 20 г/л.
2
2
2
3
В примере по настоящему изобретению, хлорид для комплексования золота обеспечивают в виде раствора соли (например, NaCl или CaCl) или получают из некоторых других источников хлорида. В соответствии с предпочтительным примером по настоящему изобретению, выщелачивающий раствор содержит водный раствор, содержащий хлорид, доступный по месту расположения предприятия по выщелачиванию. Соответственно, общая концентрация хлорида выщелачивающего раствора может изменяться в зависимости от природы водного раствора, содержащего хлорид. Указанный водный раствор, содержащий хлорид, доступный по месту расположения предприятия по выщелачиванию, может представлять собой, например, раствор хлорида, образованный из хлоридсодержащих химреагентов, морской воды, содержащих хлорид водных сливов, полученных на предприятии по выщелачиванию, или любой их смеси. Например, содержание хлорида в морской воде меняется в зависимости района расположения. Как сказано ранее, указанные хлорид-ионы обычно содержатся в выщелачивающем растворе самопроизвольно, однако, указанные хлорид-ионы можно альтернативно или дополнительно ввести в выщелачивающий раствор, например, в форме хлоридной соли или раствора, содержащего соль, такую как хлорид натрия (NaCl), хлорид кальция (CaCl), хлорид двухвалентной меди (CuCl), хлорид трехвалентного железа (FeCl), или любую их смесь. В конкретном примере по настоящему изобретению, выщелачивающий раствор представляет собой морскую воду или получается из нее. В альтернативном примере выщелачивающий раствор представляет собой синтетический водный раствор хлорида.
В некоторых способах выщелачивания золота уровня техники бромид-ионы добавляют в раствор для более стабильного удержания золота в виде комплекса бромида золота. В соответствии со способом по настоящему изобретению, в выщелачивающий раствор нет необходимости добавлять бромид-ионы. Однако их присутствие на стадии выщелачивания является допустимым. В предпочтительном примере по настоящему изобретению стадию (а) выщелачивания 10 осуществляют в среде, свободной от добавленных бромид-ионов. Обычно концентрация бромид-ионов в содержащем хлорид выщелачивающем растворе составляет менее 10 г/л, более предпочтительно от 0 до 5 г/л, наиболее предпочтительно 0 г/л.
Значение pH на стадии (а) выщелачивания предпочтительно поддерживают ниже предела осаждения двухвалентной меди и/или трехвалентного железа. Обычно pH составляет менее 4,0, предпочтительно менее 2,7, более предпочтительно не более 1. В примере настоящего способа, pH составляет от 1 до 4, предпочтительно от 1 до 1,5, для дальнейшего удерживания двухвалентной меди и трехвалентного железа или двухвалентной меди в растворимом виде. Можно применять значения pH до 4,0, так как pH процесса атакамит/осаждение двухвалентной меди увеличивается с уменьшением концентрации хлорида. Концентрация HCl может составлять менее 40 г/л, предпочтительно менее 12 г/л, более предпочтительно менее 10 г/л. pH не оказывает значительного влияния на кинетику растворения золота. Однако высокое значение pH является преимущественным в присутствии примесей, так как при более высоком pH уровень примесей в растворе меньше, количество хлорида, связанного с комплексами примесей, меньше и в результате можно уменьшить количество слива. Настоящий способ можно также проводить в сильнокислой среде (HCl~10 г/л), тогда как в способах уровня техники активность ионов трехвалентного железа для растворения золота в сильнокислой среде уменьшается.
В сильнокислой среде (HCl~10 г/л) ионы трехвалентного железа и/или двухвалентной меди можно использовать в качестве окислителя. При более высоких значениях pH (>1,5) осаждается железо, и в качестве окислителя можно использовать двухвалентную медь в низкой концентрации. Приведенное в качестве примера воплощение прежде всего подходит для выщелачивания несвязанного золота, например, легко обрабатываемой при обогащении руды, обожженного огарка, остатков окисления, остатков выщелачивания, вторичных сырьевых материалов, гравитационных концентратов и/или сульфидных концентратов.
4
2
2
4
4
Окислительно-восстановительный потенциал выщелачивающего раствора на стадии (а) выщелачивания регулируют до уровня, при котором растворяется золото. Условия окисления обычно создают в присутствии окисляющего агента, обычно ионов двухвалентной меди и/или трехвалентного железа (3). Указанные ионы двухвалентной меди обычно обеспечивают в выщелачивающем растворе в виде солей меди, например, CuSO и/или CuCl, или они находятся в сырьевом материале. CuCl может обладать преимуществами в случаях, когда собственная концентрация хлорид-иона водного раствора, содержащего хлорид, доступного по месту расположения предприятия по выщелачиванию, чрезвычайно мала и количество хлорид-ионов должно доводиться до более высокой концентрации. Предпочтительно указанные ионы двухвалентной меди и/или трехвалентного железа обеспечивают в форме соответствующих сульфатных солей, т.е. CuSO и/или FeSO. Подачу кислородсодержащего газа (5), такого как, например, кислород, воздух или обогащенный кислородом воздух, обычно обеспечивают дополнительно для поддержания двухвалентной меди и/или трехвалентного железа в окисленном состоянии.
Общая концентрация растворенных ионов двухвалентной меди и/или трехвалентного железа в содержащем хлорид выщелачивающем растворе составляет по меньшей мере 0,26 г/л, предпочтительно по меньшей мере 1 г/л, более предпочтительно по меньшей мере 3 г/л, еще более предпочтительно от 5 до 45 г/л, наиболее предпочтительно от 9 до 20 г/л. На стадии выщелачивания по настоящему изобретению не требуются таких сильных окислителей, как пероксид водорода, азотная кислота или газообразный хлор. В одном из аспектов по настоящему изобретению, присутствие ионов меди не является обязательным, даже в сырьевом материале. Это благодаря факту, что окислительно-восстановительный потенциал трехвалентное железо/двухвалентное железо увеличивается с уменьшением концентрации хлорид-иона. Предпочтительно, общая концентрация ионов трехвалентного железа в содержащем хлорид выщелачивающем растворе составляет от 0 г/л до 10 г/л, более предпочтительно от 0,26 г/л до 5 г/л. Более предпочтительно, общая концентрация ионов двухвалентной меди в содержащем хлорид выщелачивающем растворе составляет менее 20 г/л, более предпочтительно менее 5 г/л, еще более предпочтительно менее 1 г/л, наиболее предпочтительно 0 г/л. В одном из приведенных в качестве примера воплощении, выщелачивание проводят в среде, свободной от железа. В одном из приведенных в качестве примера воплощении, выщелачивание проводят в среде, свободной от меди.
3+
3+
2+
В одном из приведенных в качестве примера воплощении, золото выщелачивают в растворе хлорида трехвалентного железа, в котором первичное окисление золота проводят с помощью иона трехвалентного железа (III) Fe. Первоначальный состав выщелачивающего раствора включает небольшую концентрацию Fe, умеренную концентрацию Cl, не содержит Br и не содержит Cu, т.е. представляет собой среду, в которой золото относительно нестабильно в растворе. Выщелачивание золота осуществляют путем мгновенного выделения золота в процессе выщелачивания на активированный углерод или другой сорбирующий материал (см. Пример 1 ниже).
Окислительно-восстановительный потенциал выщелачивающего раствора на стадии (а) выщелачивания хлоридом регулируют до уровня, при котором растворяется золото, обычно до по меньшей мере 400 мВ для Ag/AgCl, предпочтительно выше 450 мВ для Ag/AgCl, в частности выше 500 мВ для Ag/AgCl. Согласно настоящему способу, окислительно-восстановительный потенциал обычно поддерживают ниже 600 мВ для Ag/AgCl, предпочтительно даже ниже 530 мВ для Ag/AgCl. В частности, окислительно-восстановительный потенциал составляет от 450 до 530 мВ для Ag/AgCl.
Согласно настоящему изобретению, стадию (а) выщелачивания осуществляют в присутствии сорбирующего материала (4), который способен захватывать, например, абсорбировать, адсорбировать, восстанавливать и/или осаждать растворенное золото из выщелачивающего раствора. Присутствие сорбирующего материала требуется из-за того, что, вероятно, комплексы хлорида золота обладают очень низкой стабильностью в условиях выщелачивания и должны как можно скорее выделяться на сорбирующий материал. В противном случае, золото будет обратно осаждаться на сырьевой материал, материалы конструкции или другую поверхность, даже в отсутствие прег-роббингового материала в указанном сырьевом материале.
В процессе выщелачивания сорбирующий материал можно располагать так, чтобы он постоянно находился, например, на стенках реактора выщелачивания, или сорбирующий материал (4) может находиться в выщелачивающем растворе, например, в форме частиц, ионообменной смолы и/или статистически расположенных зерен.
Обычно сорбирующий материал (4) выбирают из углерода, содержащего химреагенты и материалы, предпочтительно из группы, состоящей из активированного углерода, смолы, органических растворителей, органических веществ, таких как, например, древесина, уголь и волокна, неорганический углерод, каучук, пластмассы, биополимеры и любые их комбинации. Например, сорбирующий материал содержит одно или более веществ, выбранных из активированного углерода, смолы в выщелачивателе, растворителя в выщелачивателе, органического вещества, неорганического углерода, каучука, пластмассы, ионообменной смолы и полимерного каучука.
В одном из приведенных в качестве примера воплощений, золото восстанавливают на углероде в хлоридном выщелачивателе (англ. - carbon in chloride leach (CICL)). В Примере 1 ниже показано, что извлечение из менее стабильных растворов (то есть растворов, где комплекс хлорида золота является нестабильным) можно проводить мгновенно, причем можно использовать CICL, или смолу в хлоридном выщелачивателе (англ. - resin in chloride leach (RICL)), или соответствующий способ в качестве способа извлечения золота. Применение CICL обладает преимуществами из-за того, что позволяет применять более низкие концентрации реагентов, более низкие окислительно-восстановительные потенциалы и использовать прег-роббинговые сырьевые материалы и технологическое оборудование, предназначенное для использования в хлоридном выщелачивании (см. Пример 4 ниже).
В типичном примере по настоящему изобретению сорбирующий материал (4) представляет собой активированный углерод. Преимущество активированного углерода состоит в высокой площади адсорбции/восстановления/осаждения, высокой склонности к взаимодействию с золотом в хлоридной среде, хорошей доступности и низкой стоимости в сравнении с многими другими сорбирующими материалами. Активированный углерод (активный углерод, активированный древесный уголь, активированный уголь) представляет собой форму углерода, обработанного так, что поры небольшого объема увеличивают площадь поверхности, доступной для адсорбции и химических реакций. Активированный углерод имеет высокую степень микропористости, обеспечивая необходимый уровень активации. Кроме активированного углерода, подходящие сорбирующие материалы, используемые в одном из приведенных в качестве примера воплощении, включают, например, смолу в выщелачивателе, растворитель в выщелачивателе, органическое вещество (например, древесину), неорганический углерод, каучук, пластмассу, ионообменную смолу и/или полимерный каучук. На Фиг. 4 приведено полученное с помощью микроскопа изображение золота, осаженного на бромбутильном каучуке.
В другом примере по настоящему изобретению сорбирующий материал (4) представляет собой пластмассу, такую как полимерный каучук. Пример полимерного каучука, подходящего для извлечения золота, представляет собой селективный по отношению к золоту полимер, такой как, например, полистирольный каучук. В таком полистирольном каучуке золото скорее адсорбируется на твердые сферические шарики из полистирольного каучука, чем на гранулы активированного углерода. Другой пример подходящей ионообменной смолы включает смолы, содержащие пиперазиновый функциональные группы.
Количество сорбирующего материала (4), добавляемого в выщелачивающий раствор (2), зависит от количества извлекаемого золота, и/или концентрации прег-роббингового материала в золотосодержащем сырьевом материале и/или скорости растворения золота. Предпочтительно, концентрация сорбирующего материала (4) составляет по меньшей мере 5 г/л, предпочтительно по меньшей мере 10 г/л, более предпочтительно от 20 до 80 г/л в выщелачивающем растворе.
Согласно Фиг. 1, золотосодержащий сорбирующий материал (7) подвергают стадии (b) извлечения золота (30) для извлечения золота из указанного сорбирующего материала. Золото можно извлекать из золотосодержащего сорбирующего материала (7) с помощью известных способов. Золото можно извлекать из сорбирующего материала (7), например, пирометаллургически, путем вымывания, продувки или выщелачивания золота из пирометаллургически полученной золы.
Предпочтительно, золото извлекают из золотосодержащего сорбирующего материала (7) пирометаллургически. Пирометаллургическое извлечение золота из золотосодержащего сорбирующего материала обычно достигают путем сжигания золотосодержащего сорбирующего материала с получением сплава (8) Дорэ, обогащенного золотом (и возможно серебром). Полученный в результате сожженный сорбирующий материал (31) можно при необходимости выщелачивать или вымывать (40) для обеспечения полного извлечения золота (42) и серебра (43). Медь (41), извлеченная путем необязательной стадии выщелачивания или элюирования (40), можно подать рециклом на стадию (а) хлоридного выщелачивания (20) для обеспечения ионов двухвалентной меди (4), необходимых на указанной стадии (а) выщелачивания (20).
Обедненный золотом выщелачивающий раствор (21), полученный на стадии (а) выщелачивания золота (20), можно подвергнуть жидкость-твердофазному разделению (50) для отделения остатка (52) выщелачивания от раствора и получения фильтрата (51) выщелачивания. Фильтрат (51) выщелачивания можно подать рециклом прямо на стадию (а) выщелачивания (20) или сначала обработать для извлечения источника ионов двухвалентной меди и/или трехвалентного железа из указанного фильтрата (51) выщелачивания, например, путем осаждения. Обедненный медью фильтрат выщелачивания можно слить в окружающую среду, например, обратно в море, а осажденную медь и/или железо можно растворить и вернуть рециклом на стадию (а) выщелачивания (20).
Одновременно можно частично или полностью извлекать серебро (см. Пример 2 ниже). Альтернативно или в дополнение к этому, серебро можно извлекать путем осаждения (например, путем сульфидирования), восстановления, цементирования (например, медью), экстракции растворителем, ионного обмена или некоторых других подходящих способов из сорбирующего материала (и/или из выщелачивающего раствора).
Примеси тоже можно восстанавливать/адсорбировать/абсорбировать/осаждать на сорбирующем материале. Извлечение золота с углерода можно проводить пирометаллургически. Получают Au-Ag сплав Доре. Примеси могут попадать в Au-Ag сплав Доре, вымываться с углерода или вымываться с сожженного углерода, т.е. золы. Вместо или дополнительно к углероду, можно использовать некоторые альтернативные сорбирующие материалы в выщелачивателе, например, смолу в выщелачивателе, растворитель в выщелачивателе, органическое вещество (например, древесину), неорганический углерод (например, глину), каучук, пластмассу, ионообменную смолу и/или полимерный каучук.
2+
3+
-
2+
В приведенном в качестве примера способе, золото можно выщелачивать в умеренном хлоридном растворе. Ионы трехвалентного железа можно использовать в качестве первичного окислителя. В приведенном в качестве примера способе, для окисления или стабилизации золота совсем не требуется Br и совсем не требуется или требуется в небольших количествах Cu. Приведенный в качестве примера способ может включать около 0-10 г/л Fe, предпочтительно около 0,26-5 г/л; менее 120 г/л Cl, предпочтительно около 50-100 г/л; менее 20 г/л меди (Cu), предпочтительно менее 5 г/л, более предпочтительно менее 1 г/л; температуру от 75°С до температуры кипения выщелачивающего раствора, предпочтительно 90°С; pH ниже пределов осаждения трехвалентного железа и/или двухвалентной меди, но концентрацию HCl вплоть до 10 г/л.
Считают, что в таких условиях комплекс хлорида золота менее стабилен в выщелачивающем растворе. По этой причине, хлоридное выщелачивание золота традиционно проводят при более высоких окислительно-восстановительных потенциалах, имея в растворе более высокие концентрации двухвалентной меди, хлорида и бромида. В одном из приведенных в качестве примера воплощении, одновременное присутствие сорбирующего материала, такого как, например, активированный углерод, делает возможным извлечение золота на стадии выщелачивающего раствора (см. Пример 1 ниже).
2+
2+
В одном из приведенных в качестве примера воплощении, золото можно выщелачивать при более низких концентрациях хлорида по сравнению с существующими способами хлоридного выщелачивания золота. Низкая концентрация хлорида увеличивает предел pH, выше которого происходит процесс осаждения Cu/атакамит. По этой причине, Cu находится в водной форме и способен окислять золото также при более высоких значениях pH. Приведенный в качестве примера способ можно применять, даже когда pH=4, с низкими концентрациями хлорида.
В приведенном в качестве примера способе, золото, присутствующее в сырьевом материале (называемом также золотосодержащий сырьевой материал), вымывают в одну стадию (возможно при низкой концентрации трехвалентного железа (III) и в присутствии кислородсодержащего газа (например, воздуха/кислорода/обогащенного кислородом воздуха)) в хлоридной среде. При необходимости можно применять низкую концентрацию двухвалентной меди (II). Окислительно-восстановительный потенциал (редокс потенциал) может составлять от 400 мВ до 750 мВ для Ag/AgCl электрода сравнения, предпочтительно от 500 мВ до 620 мВ, более предпочтительно от 500 мВ до 550 мВ. pH составляет ниже предела осаждения двухвалентной меди и/или трехвалентного железа, а концентрацию HCl можно использовать на уровне [HCl]=10 г/л или даже выше. Например, выщелачивающий раствор может иметь концентрацию HCl от 5 г/л до 40 г/л, предпочтительно от 10 г/л до 12 г/л, более предпочтительно 10 г/л. Не требуется других сильных окисляющих реагентов, таких как, например, пероксид водорода или азотная кислота. Золото, полученное в растворе во время выщелачивания, одновременно восстанавливают/адсорбируют/абсорбируют/осаждают на стадии выщелачивания на активированный углерод или другой подходящий для золота сорбирующий материал. Серебро, если присутствует, можно выщелачивать в присутствии избытка хлорида и извлекать одновременно с помощью углерода. Альтернативно или в дополнение к этому, серебро после этого можно осадить или экстрагировать с помощью других средств, например, с помощью SX (экстракции растворителем).
Приведенная в качестве примера установка для реализации способа может включать a) секцию выщелачивания и извлечения золота, b) секцию сжигания активированного углерода и/или секцию возможного элюирования (или обработки осадителем/восстановителем/адсорбентом/абсорбентом), c) секцию жидкость-твердофазного разделения, d) секцию циркуляции, e) секцию выпаривания (технологический раствор можно сделать сбалансированным, например, с помощью выпаривания для удаления избытка воды из выщелачивающего раствора), и d) секцию обработки примесей.
Приведенное в качестве примера воплощение включает циркуляцию химреагентов в замкнутом контуре, где баланс воды поддерживают путем выпаривания, и/или обратного осмоса (RO), и/или некоторых других способов удаления воды, так что нет слива или есть только незначительное количество слива в окружающую среду.
В одном из приведенных в качестве примера воплощений, после того, как золото (и серебро) отделили от выщелачивающего раствора, проводят стадию жидкость/твердофазного разделения. Раствор циркулирует в технологическом процессе и избыток воды можно удалять путем выпаривания и/или некоторых других подходящих способов удаления воды. Примеси, если таковые накопились, можно подвергнуть подходящей обработке отработанной воды для минимизирования отрицательного воздействия на окружающую среду.
Поскольку присутствие меди и бромида не требуется, нет необходимости организовывать извлечение меди и бромида. Однако в одном из приведенных в качестве примера воплощении выщелачивающий раствор может содержать медь (добавленную или из сырьевого материала), причем можно организовать подходящее извлечение и/или циркуляцию меди.
Примеры
Пример 1: Экстракция Au в условиях выщелачивания золота. Условия хлоридного выщелачивания золота тестировали с помощью легко обрабатываемой при обогащении руды. Таблица 1 (параметры теста) ниже и Фиг. 1 (экстракция золота) показывают, что извлечение золота высоких степеней (>90%) можно достичь в менее стабильных растворах, свободных от присутствия брома, на основании анализа твердого вещества во время экспериментов, перечисленных в Таблице 1 (условия выщелачивания в присутствии трехвалентного железа или двухвалентной меди).
Опыт 1: Опыт 1 представлял собой "опыт сравнения", который проводили в обычной среде окислительного выщелачивания, стабильно удерживая золото в растворе (высокие [Cl], [Br] и [Cu], аналогично способу Intec или некоторым другим стадиям способов хлоридного выщелачивания). Степень извлечения золота составляла 91%.
Опыты 2, 3 и 7: при использовании низких концентраций ионов трехвалентного железа или двухвалентной меди в растворе (в отсутствие углерода и бромида), степень экстракции золота была ниже и изменялась в пределах 58-80% (опыты 2 и 7, Таблица 1 и Фиг. 2). Это происходит благодаря нестабильности комплекса хлорида золота при более низких окислительно-восстановительных потенциалах. Добавление NaBr к выщелачивателю, содержащему трехвалентное железо (в отсутствие углерода, опыт 3, Таблица 1, Фиг. 2) немного улучшает извлечение золота от 58% до 62%.
3+
Опыт 4: выщелачиватель золота CICL с трехвалентным железом с концентрацией [Fe]=5 г/л, свободный от бромида и двухвалентной меди, давал предполагаемые ~85% Au экстракции (Фиг. 1, см. опыт 4). Это показывает, что при использовании восстанавливающего вещества (т.е. активированного углерода), золото можно выщелачивать и извлекать также в среде с меньшей окисляющей способностью.
3+
Опыт 5: более низкая концентрация трехвалентного железа в CICL (2,5 г/л [Fe] в опыте 5, Таблица 1, Фиг. 2) показала более низкие степени извлечения золота (~70%) в сравнении с опытом 4, но более высокие степени извлечения в сравнении с опытами 2 и 3 без CICL.
Опыт 6: среда с более низкой кислотностью (опыт 6, Таблица 1, Фиг. 2) дала извлечение золота (~87%) на том же уровне, что и среда с более высокой кислотностью (опыт 4, Таблица 1, Фиг. 2), демонстрируя, что кислотность среды не уменьшает активность ионов трехвалентного железа, а выщелачивание эффективно как при высокой, таки при более низкой кислотности среды.
2+
2+
Опыты 7-9: было показано, что выщелачиватель CICL с двухвалентной медью с концентрацией [Cu]=5 г/л или [Cu]=1 г/л (опыт 8 и 9, Таблица 1, Фиг. 2) давал очень хорошие степени извлечения золота >90%.
Дополнительно, можно предположить, что с помощью противоточного режима углерода, скорее всего, можно увеличить извлечение золота до более высокой степени.
Пример 2: Извлечение Au и Ag на углероде. Пример 2 показывает, что золото можно извлечь на углероде. Серебро можно по меньшей мере частично извлечь в приведенном в качестве примера способе выщелачивания; однако, извлечение серебра не было очень высоким. При использовании тех же экспериментальных параметров, показанных в Примере 1 (Таблица 1), извлечение золота в хлоридном выщелачивании с трехвалентным железом, включающем одновременную адсорбцию металла углем в щелоке (опыт 4 (Fe 5 г/л, CICL), составляло 85% (на основании анализа твердого вещества) и 89% (на основании анализа углерода). Это несколько ниже, чем в "высоко" хлоридном выщелачивании без углерода (92%). Экстракция серебра в хлоридном выщелачивании с трехвалентным железом с CICL составляла 53% (на основании анализа остатка) и 29% (на основании анализа углерода). Это уровень той же величины, что в "высоко" хлоридном выщелачивателе (опыт 1 (высокие Cl+Br+Cu), Таблица 1, Фиг. 2) без углерода (56%).
2+
3+
2+
Пример 3: В представленном в качестве примера способе выщелачивания, ион трехвалентного железа является сильным окислителем. При более высоких концентрациях Cl окислительно-восстановительный потенциал Fe/Fe уменьшается, делая Cu основным и самым сильным окислителем в растворе, что является причиной того, что медь является основным окислителем, присутствующим в способах выщелачивания золота уровня техники. В представленном в качестве примера способе выщелачивания присутствие меди не является необходимым (необходимо отметить, однако, что в реальных ситуациях на практике некоторое количество меди часто присутствует, например, из-за используемого сырьевого материала).
Пример 4: Опыт по выщелачиванию золота проводили для прег-роббингового остатка окисления сырьевого материала в выщелачивающей среде, идентичной тем, что показаны в Таблице 1. Фиг. 5 иллюстрирует степени экстракции золота, полученные в присутствии сорбирующих материалов и без них. На Фиг. 3 показано, что извлечение золота составляло лишь 0,5% без сорбирующего материала в выщелачивателе, т.е. когда не использовали углерод в хлоридном выщелачивателе (CICL). При использовании CICL способа извлечение золота увеличивалось до 81%.
Пример 5: Экстракция Au в условиях выщелачивания золота. Условия хлоридного выщелачивания золота тестировали с легко обрабатываемой при обогащении рудой. Таблица 3 (тестовые параметры) ниже и Фиг. 5 (экстракция золота) показывает, что степени извлечения золота, сравнимые с цианированием, можно достичь при низкой концентрации хлорида в менее стабильных растворах, свободных от бромида, и только с небольшим количеством ионов двухвалентной меди в растворе.
2+
-
2+
-
2+
-
Пример 6: Показательный опыт по выщелачиванию в мягких условиях с низкой концентрацией хлорида (Опыт 3 с [Cu]=35 г/л, [Cl]=40 г/л, рН=2,6, Т=98°С, t=40 ч, подачей кислорода) и раствором типа морской воды (Опыт 4 с [Cu]=17,5 г/л, [Cl]=20 г/л, pH<3, Т=98°С, t=40 ч, подачей кислорода) и в растворе в еще более мягких условиях (Опыт 5 с [Cu]=9 г/л, [Cl]=10 г/л, pH<3, Т=98°С, t=40 ч, подачей кислорода) проводили для сравнения с выщелачиванием уровня техники с высокой концентрацией хлорида (Опыты 1 и 2). Окислительно-восстановительный потенциал во время эксперимента составлял <600 мВ и даже <500 для Ag/AgCl (Фиг. 3), т.е. при величине, когда золото не считают стабильным в растворе. Неожиданно было обнаружено, что во всех опытных растворах с мягкими условиями (Опыты 3-5) извлечение золота составляло >90%.
-
2+
2+
2+
Фиг. 6 демонстрирует, что 92% золота можно было выщелачивать в способе уровня техники с высокой концентрацией галогенида (Опыт 1). Раствор был свободен от углерода. Опыт с одновременной адсорбцией металла углем в щелоке (Опыт 2), [Cu]=1 г/л, [Cl]=100 г/л) приводил в результате к извлечению примерно 94%. Путем применения способа по настоящему изобретению, Опыт 3 ([Cl]=40 г/л с 35 г/л Cu), Опыт 4 ([Cl]=20 г/л с 17,5 г/л Cu) и Опыт 5 ([Cl]=10 г/л с 9 г/л Cu), можно извлечь, соответственно, 99, 97 и 90% золота.
Фиг. 7 демонстрирует окислительно-восстановительный потенциал во время экспериментов по выщелачиванию. В частности, в Опыте 4 окислительно-восстановительный потенциал был очень низким, ниже 520 мВ для Ag/AgCl. Не было хлоридных способов/ лабораторных исследований, в которых было бы зарегистрировано, что при таких низких потенциалах хлоридное выщелачивание золота является успешным. Неожиданно было обнаружено, что при таких низких потенциалах золото может растворяться в присутствии сорбирующего материала. Как показано в способе по настоящему изобретению, золото может растворяться при низком окислительно-восстановительном потенциал при использовании морской воды или аналогичного типа содержащего хлорид синтетического водного раствора.
Пример 7: Экстракция Au в условиях выщелачивания золота. Условия хлоридного выщелачивания золота протестировали при низких концентрациях хлорида. Тестовые параметры приведены в Таблице 4. Бромид не добавляли. Время постоянного присутствия во всех опытах составляло 20 ч и температура выщелачивания составляла 98°С. Таблица 4 дополнительно показывает, что приемлемые степени извлечения золота могут достигаться при низких концентрациях хлорида.
Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что, так как технология развивается, изобретательская концепция может быть реализована различными путями. Изобретение и его воплощения не ограничиваются примерами, описанными выше, а могут изменяться в пределах заявленного объема формулы изобретения.
Пояснения к изменениям в формуле изобретения, сделанным на международной стадии
Измененная формула изобретения состоит из 17 пунктов.
Пункты 2, 4, 5, 7 исключены.
Пункты 3, 6, 8-21 перенумерованы в пункты 2, 3, 4-17, соответственно.
Пункт 1 измененной формулы включает признаки первоначальных пунктов 1, 5, 7 и 19.
Пункт 2 измененной формулы уточнен путем исключения признака, относящегося к общей концентрации галогенид-ионов и хлорид-ионов.
В пунктах 2-17 измененной формулы скорректирована зависимость.
В остальном, пункты формулы оставлены без изменений.