Лабораторные исследования высокотемпературного автоклавного окисления полиметаллических золотосодержащих сульфидных концентратов

УДК 669.21.8.046.8:669.213

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО АВТОКЛАВНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

А.В. Епифоров1, А.В. Богородский2, С.В. Баликов3, Ю.Е. Емельянов4, Н.В. Копылова5

ОАО «Иргиредмет»,

664025, Иркутск, бул. Гагарина, 38.

Проведены лабораторные исследования по автоклавному выщелачиванию с последующим цианированием сульфидного золотосодержащего флотоконцентра, содержащего сульфиды меди и цинка, одного из месторождений республики Казахстан. Представлены результаты исследований по определению оптимальных условий процесса автоклавного окисления флотоконцентрата. Выявлено влияние температуры и продолжительности процесса на извлечение меди и цинка в раствор автоклавного выщелачивания, а также на извлечение благородных металлов в процессе цианирования. Представлены результаты исследований по гидрометаллургическому выделению цветных металлов (медь, цинк) из растворов автоклавного выщелачивания. Результаты исследований показывают, что извлечение благородных металлов при цианировании зависит от степени окисления сульфидов в автоклавном процессе. Автоклавное вскрытие позволяет повысить извлечение золота по операции до 98%. Извлечение меди и цинка в раствор при автоклавном выщелачивании достигает 98-99% и зависит от температуры и продолжительности процесса. Извлечение меди и цинка из растворов автоклавного выщелачивания составляет 99%. Ил. 3. Табл. 1. Библиогр. 4 назв.

Ключевые слова: автоклавное выщелачивание; степень окисления сульфидов; сульфидные флотоконцен-траты; цианирование; экстракция.

LABORATORY STUDIES OF HIGH-TEMPERATURE AUTOCLAVE OXIDATION OF POLYMETALLIC GOLD-BEARING SULFIDE CONCENTRATES

A.V. Epiforov, A.V. Bogorodsky, S.V. Balikov, Y.E. Emelyanov, N.V. Kopylova

"Irgiredmet" JSC,

38 Gagarin Blvd, Irkutsk, 664025.

The authors carried out laboratory studies of autoclave leaching with subsequent cyanidation of gold-bearing sulfide flotation concentrate containing sulfides of copper and zinc from one of the deposits in the Republic of Kazakhstan. The study results on determination of the optimum conditions of flotation concentrate pressure oxidation are presented. The influence of temperature and duration of the process on the extraction of copper and zinc into the pressure oxidation solution, as well as on the extraction of precious metals during the cyanidation process are revealed. The article presents study results on the hydrometallurgical separation of nonferrous metals (copper, zinc) from autoclave leach solutions. The study results show that the extraction of noble metals under cyanidation depends on the oxidation degree of sulfides in the autoclave process. Autoclave opening allows to increase gold recovery up to 98% per operation. Extraction of copper and zinc into the solution under autoclave leaching reaches 98-99%, and depends on the temperature and duration of the process. Extraction of copper and zinc from autoclave leach solutions reaches 99%. 3 figures. 1 table. 4 sources.

Key words: autoclave leaching; sulfide oxidation degree; sulfide flotation concentrates; cyanidation; extraction.

Упорные полиметаллические золотосодержащие сульфидные руды и концентраты можно перерабатывать автоклавным окислением в сернокислой среде. При этом решается сразу несколько задач: во-первых, окисление сульфидов и вскрытие ассоциированных с

ними золота и серебра; во-вторых, извлечение в раствор тяжелых цветных металлов, растворимых в серной кислоте (медь, никель, цинк и др.), которые в дальнейшем могут быть выделены из раствора известными способами [1].

1Епифоров Александр Владимирович, младший научный сотрудник лаборатории №7, тел.: (3952) 330851, (3952) 330853, 89501397942.

Epiforov Alexander, Junior Researcher of the Laboratory №7, tel.: tel. (3952) 330851, (3952) 330853, 89501397942.

2Богородский Андрей Владимирович, научный сотрудник лаборатории №7, (3952) 3308-1, (3952) 330853, 89148956146.

Bogorodsky Andrei, Research Worker of the Laboratory №7, tel.: (3952) 3308-1 (3952) 330853, 89148956146.

3Баликов Станислав Васильевич, доктор технических наук, директор бизнес-центра, тел.: (3952) 333156, 89148753262.

Balikov Stanislav, Doctor of technical sciences, Director of the Business Center, tel.: (3952) 333156, 89148753262.

"Емельянов Юрий Евгеньевич, ведущий научный сотрудник лаборатории №7, тел.: (3952) 330851, (3952) 330853,

89025106475, e-mail: epiforoff@mail.ru

Emelyanov Yury, Leading Researcher of the Laboratory №7, tel. (3952) 330851, (3952) 330853, 89025106475, e-mail: epiforoff@mail.ru

5Копылова Наталья Викторова, научный сотрудник лаборатории №7, тел.: (3952) 330851, (3952) 330853, 89027632044. Kopylova Natalya, Research Worker of the Laboratory №7, tel.: (3952) 330851, (3952) 330853, 8902 7632044.

В данной статье представлены результаты исследований по комплексной переработке флотационного концентрата [2], полученного из первичной полиметаллической руды одного из месторождений Казахстана, по технологии, включающей автоклавное окисление и извлечение тяжелых и благородных металлов из продуктов автоклавного выщелачивания (АВ).

Изучение вещественного состава исследуемой руды показало, что руда относится к золотокварцево-му умеренносульфидному полиметаллическому типу [3]. Общая доля рудных минералов в пробе 17,2%, из них 15,8% приходится на сульфиды, которые представлены, главным образом, пиритом. Медь в основном присутствует в виде халькопирита, цинк - сфалерита. Основными ценными компонентами являются золото и медь. Содержание золота 2,5 г/т, массовая доля меди - 0,85%. Серебро и цинк могут извлекаться попутно. Результаты рационального анализа, выполненного по методике ОАО «Иргиредмет» [4], показали, что в цианируемой форме в исследуемой пробе руды содержится 58,9% золота. Основной причиной технологической упорности руды к цианистому процессу является тонкая вкрапленность золота в сульфиды.

В результате флотационного обогащения получен концентрат, содержащий 8,2 г/т золота, 14,0 г/т серебра, 2,83% меди, 1,4% цинка, 23,7% серы.

Исследования по автоклавному вскрытию проводили в лабораторном автоклаве вместимостью 1 дм3, в который загружали навеску флотоконцентрата в соотношении Ж:Т=2:1 и нагревали при перемешивании до заданной температуры (200-220 оС). Процесс окисления проводили при общем давлении кислорода 2,4-3,0 МПа и продолжительности 0,5-3,0 часа. Крупность материала при выщелачивании составляла 95% класса минус 0,074 мм.

В таблице представлены результаты опытов по определению оптимальных параметров (температуры и продолжительности) автоклавного окисления фло-токонцентрата.

Было установлено, что через 1 час при температуре 220 ^ степень окисления сульфидов достигает 99,7%.

Медь и цинк через один час автоклавного окисления флотоконцентрата практически полностью переходят в раствор. Извлечение меди в раствор состави-

ло 98%, цинка - 99%. На рис. 1 показана зависимость извлечения меди и цинка в раствор от температуры и продолжительности процесса автоклавного окисления.

Окисленную пульпу фильтровали. Кеки промывали водой до рН 5-6 и далее в течение двух часов подвергали щелочной обработке при Ж:Т=5:1 и температуре 75-80 ^ с добавлением 50 г/л NaOH. После щелочной обработки материал фильтровали и проводили сорбционное цианирование в лабораторном агитаторе при концентрации NaCN 1 г/л, СаО - 2 кг/т и соотношении Ж:Т=2:1. В качестве сорбента использовали активированный уголь марки №гК R035-15 в количестве 10% объемных. Продолжительность цианирования составляла 24 часа.

Извлечение золота в процессе сорбционного цианирования кеков АВ зависит от технологических параметров процесса автоклавного окисления [1]. На рис. 2 представлена зависимость извлечения золота от температуры и продолжительности процесса АВ.

На рис. 2 видно, что увеличение продолжительности автоклавного окисления концентрата от одного до трех часов не оказывает значительного влияния на последующее извлечение золота из кеков АВ. Извлечение золота в процессе сорбционного цианирования достигает 96-98%.

Были проведены исследования по гидрометаллургическому извлечению меди и цинка из кислых растворов АВ. В экспериментах использовали растворы декантационной промывки кеков АВ, содержащие H2SO4 - 56 г/л, ионов: Fe3+ - 19 г/л, ^ - 8,3 г/л, Zn - 6,1 г/л.

Для извлечения меди из раствора применяли метод жидкостной экстракции. Так как процесс экстракции протекает в слабокислой среде, избыточную кислотность нейтрализовали карбонатом кальция (известняком), при этом железо выпадало в осадок, который отделяли фильтрацией, а медь и цинк оставались в растворе. Затем из раствора экстрагировали медь экстрагентом ВК 992 производства КНР (аналог Lix 64), в качестве разбавителя экстрагента использовали керосин. Экстракцию проводили в течение 5 минут. Исследования показали, что извлечение меди в органическую фазу зависит от объемной доли экстра-гента и достигает 99% (рис. 3).

Результаты опытов автоклавного окисления флотоконцентрата

Номер п/п Температура, °С Продолжится ь-ность, ч Выход кека, % Концентрация в жидкой фазе, г/л Со держание в кеке, % Степень окисления сульфидов, %

НгЭСи Ре Си гп Рбобщ. Рбсульф. Си гп

1 200 0,5 53 147 92 17,5 12,1 14,2 3,1 0,44 0,04 78,1

2 1 63 196 89 16,9 14,7 8,5 1,74 0,14 0,02 95,4

3 2 74 220 53 16,6 14,3 16,7 0,06 0,02 0,03 97,6

4 3 86 294 15 14,6 12,7 18,9 0,05 0,02 0,02 99,8

5 220 0,5 52 206 57 13,3 12,9 10,4 1,80 0,06 0,01 82,7

6 1 81 220 52 19,4 16,4 17,1 0,07 0,02 0,03 99,7

7 2 88 220 45 21,0 17,6 18,4 0,06 0,02 0,03 99,7

8 3 92 220 23 20,3 17,1 19,3 0,05 0,02 0,03 99,8

100

го

X ^ _

и&

ш

99,5

99

98,5

1 2 Продолжительность, ч

3

♦ Температура 200°С

А Температура 220°С а)

0 1 2

Продолжительность, ч

Температура 200°С ♦ Температура 220°С

б)

Рис. 1. Зависимость извлечения меди (а) и цинка (б) в раствор от температуры и продолжительности

автоклавного окисления флотоконцентрата

100

о 95 с

0

(О

V

X

V

1 90 оз

(О

85

0 12 3

Продолжительность АВ, ч ♦ Температура 200°С  Температура 220°С

Рис. 2. Зависимость извлечения золота при цианировании кеков от температуры и продолжительности

автоклавного окисления

Далее из обезмеженного раствора проводили осаждение цинка.

В очищенный от меди раствор при температуре 85-90 оС добавляли порциями СаСО3 до достижения рН 4-5. Затем осаждали цинк добавлением СаО. При этом цинк практически полностью выпадал в осадок в виде оксида и карбоната. Остаточное содержание его в растворе составляло 2-4 мг/л (извлечение в осадок 99,9%).

Проведенные лабораторные исследования комплексной переработки сульфидного полиметаллического флотоконцентрата с использованием высокотемпературного автоклавного окисления показали, что данная технология обеспечивает высокую степень окисления сульфидов до 99%. При этом цветные ме-

таллы полностью переходят в раствор в виде сульфатов. Извлечение меди в раствор автоклавного выщелачивания составило 99%, цинка - 98%. Кроме того, высокая степень окисления сульфидов позволяет повысить извлечение золота при сорбционном цианировании кеков АВ до 98 %.

Проведены исследования по гидрометаллургической переработке технологических растворов АВ, содержащих медь и цинк. Экспериментально был опробован метод жидкостной экстракции для извлечения меди из нейтрализованного раствора. Извлечение меди в органическую фазу составило 99%. При осаждении цинка из обезмеженного раствора известняком и известью 99% металла выпадает в осадок (цинковый концентрат).

3

0

Исследования показали, что технология, основанная на автоклавном окислении сульфидных полиметаллических материалов, является весьма эффективной для переработки данного минерального сырья, что подтверждается высокими показателями извлечения тяжелых цветных и благородных металлов в про-

дукты окисления, которые в дальнейшем могут селективно перерабатываться по раздельным гидрометаллургическим схемам с получением товарных продуктов (катодная медь, металл Доре, цинковый концентрат и др.).

Библиографический список

1. Набойченко С.С., Шнеерсон Я.М., Калашникова М.И., Чу-гаев Л.В. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009. Т. 2. 612 с.

2. Епифоров А.В., Богородский А.В., Баликов С.В., Емельянов Ю.Е., Копылова Н.В. Исследование высокотемпературной автоклавной технологии переработки полиметаллического золотосодержащего рудного сырья // Научные основы и современные процессы комплексной переработки трудно-

обогатимого минерального сырья: международное совещание «Плаксинские чтения-2010» (Казань, 13-18 сент. 2010 г.). Казань, 2010.

3. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. В 2-х т. Иркутск: Иргиредмет, 1999. 786 с.

4. Рациональный анализ на золото и серебро руд и продуктов их переработки ОАО «Иргиредмет»: методика. М-Л1-01-2009.

УДК 543.056:543.51

ВЫБОР УСЛОВИЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОБОПОДГОТОВКИ ДЛЯ АНАЛИЗА КВАРЦИТОВ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ

Ю.В. Сокольникова1, И.Е. Васильева2

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1 а.

Для анализа кварцитов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой необходимо переведение твёрдых проб в раствор. Изучены три способа разложения: 1 - в однокамерных автоклавах под воздействием микроволнового излучения, 2 - в однокамерных автоклавах с резистивным нагревом и 3 - в двухкамерных автоклавах с резистивным нагревом. Сравнение вариантов и выбор наилучшего способа разложения, обеспечивающего минимальные погрешности результатов и высокую производительность анализа, выполнены с использованием кластеризованной ранжировки. Оптимальным признан способ 2, для которого подобраны температурно-

1Сокольникова Юлия Владимировна, кандидат химических наук, младший научный сотрудник химико-аналитической лаборатории, тел.: (3952) 511470, е-mail: jsokol@igc.irk.ru

Sokolnikova Yulia, Candidate of Chemistry, Junior research worker at the Chemico- Analytical Laboratory, tel.: (3952) 511470, e-mail: jsokol@igc.irk.ru

2Васильева Ирина Евгеньевна, доктор технических наук, заведующая лабораторией оптического спектрального анализа и стандартных образцов, тел.: (3952) 425837, е-mail: vasira@igc.irk.ru

Vasilyeva Irina, Doctor of technical sciences, Head of the Laboratory of Optical Spectral Analysis and Standard Samples, tel.: (3952) 425837, e-mail: vasira@igc.irk.ru