Способ переработки сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов
METHOD OF PROCESSING SULFIDE GOLD-CONTAINING FLOTATION CONCENTRATES

Изобретение относится к биовыщелачиванию золотосодержащих флотоконцентратов, с растворением тяжелых металлов, которые могут быть извлечены из растворов биовыщелачивания, в частности к способам извлечения сурьмы из биопульпы сорбцией.
Известен способ извлечения сурьмы и мышьяка из раствора биовыщелачивания золотосодержащих концентратов. Способ включает сорбцию сурьмы и мышьяка на анионите Lewatit К 5517, (RU №2410454.МПК С22В 30/00 С22В 11/00 С22В 3/18 С22В 3/24, опубл. 27.01.2011.)
Недостатком способа является то, что извлечение сурьмы из растворов биовыщелачивания проводят после стадии биоокисления флотоконцентрата на гидрометаллургическом переделе.
Известен способ извлечения сурьмы из сернокислых растворов. Способ включает сорбцию на анионите и десорбцию сурьмы с анионита с использованием раствора десорбента. Сорбцию ведут анионитом Lewatit К 5517, а десорбцию проводят путем подачи через неподвижный слой анионита раствора десорбента. Техническим результатом изобретения является максимальное извлечение сурьмы и увеличение концентрации сурьмы в растворе, который направляется на электролиз (RU №2410455, МПК С22В 30/00, С22В 11/00, С22В 3/18, С22В 3/24,опубл. 27.01.2011).
Недостатком способа является то, что извлечение сурьмы из растворов биовыщелачивания проводят после стадии биоокисления флотоконцентрата на гидрометаллургическом переделе.
Известен также способ переработки золотосодержащих концентратов, включающий биовыщелачивание концентрата с окислением и растворением тяжелых металлов, в том числе сурьмы, и извлечение их из раствора биовыщелачивания ионным обменом, т.е. сорбцией (RU №2151208. МПК С22В 11/00, опубл. 20.06.2000).
Недостатком способа является невысокая степень извлечения сурьмы из растворов, а также извлечение сурьмы из растворов биовыщелачивания на гидрометаллургическом переделе.
Наиболее близким является способ переработки сульфидных золотосодержащих концентратов, включающий биовыщелачивание концентрата с получением бипульпы и раствора биовыщелачивания. Способ включает биовыщелачивание флотоконцентрата с растворением сурьмы и извлечение сурьмы из раствора биовыщелачивания сорбцией. При этом сорбцию сурьмы из раствора биовыщелачивания проводят на анионите Lewatit К 5517, при температуре 45-50°С, расходе анионита 50-100 г/л раствора и продолжительности 8-10 часов. После сорбции проводят десорбцию (RU №2410452, МПК С22В 30/00 С22В 11/00 С22В 3/18 С22В 3/24,опубл. 27.01.2011). Техническим результатом является увеличение комплексности переработки золотосодержащих руд и более полное извлечение из них сурьмы.
Недостатком способа является то, что извлечение сурьмы из растворов биовыщелачивания проводят на гидрометаллургическом переделе.
Задачей изобретения является увеличение комплексности переработки золотосодержащих руд и более полное извлечение сурьмы из сернокислых растворов, в частности из биопульпы золотосодержащих флотоконцентратов, снижение токсичной нагрузки тяжелых металлов на ассоциацию микроорганизмов, что в свою очередь способствует увеличению стабильности процесса и возможности извлечения сурьмы в дополнительную товарную продукцию.
Поставленная задача решается тем, что в способе переработки сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов, включающем биовыщелачивание золотосодержащих флотоконцентратов с получением биопульпы, извлечение сурьмы сорбцией, согласно изобретению процесс биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов проводят одновременно с процессом сорбции сурьмы из биопульпы, сорбцию сурьмы проводят анионообменной смолой Lewatit MonoPlus марки МР-64, заряженной в сульфатную форму 5% раствором серной кислоты, при расходе смолы не более 5% от объема биопульпы в реакторе и продолжительности процесса сорбции не менее 24 часов; смолу на сорбцию подают в сорбционных ячейках, подачу смолы осуществляют по принципу противотока; сорбцию сурьмы проводят при температуре биопульпы в реакторе не выше 38°С и при расходе воздуха не менее 2 л/мин.
В процессе сорбции используется анионообменная смола Lewatit MonoPlus марки МР-64. Данная смола относится к группе среднеосновных макропористых анионитов (третичные и четвертичные аминогруппы) на основе сополимеров стирола-дивинилбензола. Гранулы имеют однородный диаметр (монодисперсное распределение) и обладают высокой химической, механической и осмотической стабильностью. Улучшенная кинетика ведет к увеличению использования емкости по сравнению с аналогичными типами гетеродисперсных смол. Заряженная в сульфатную форму 5%-раствором серной кислоты смола способна селективно извлекать сурьму из раствора биопульпы до 90%.
Остальные параметры процесса сорбции сурьмы устанавливаются параметрами процесса биовыщелачивания, а именно биовыщелачивание флотоконцентрата ведут в чанах с механическим перемешиванием, аэрацией и терморегуляцией, температура пульпы в реакторе не выше 38°С, расход воздуха не менее 2 л/мин.
Технический результат достигается тем, что проведение биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов, одновременно с процессом сорбциии сурьмы, повышает комплексность переработки золотосодержащих руд и более полное извлечение сурьмы из биопульпы.
Технический результат достигается также тем, что при совмещении процесса биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов и процесса сорбции сурьмы из биопульпы увеличивается степень извлечения золота из биокека на 1,0-1,5%.
Технический результат достигается также тем, что смолу на сорбцию подают в сорбционных ячейках. Использование сорбционных ячеек предотвращает контакт смолы с механическими частями перемешивающих устройств реактора и предотвращает его износ и, как следствие, уменьшает расход смолы.
Технический результат достигается также тем, что смола, находящаяся в ячейках, не осаждается в виде постели на дно реактора.
Технический результат достигается также тем, что направление сорбента на сорбцию противотоком позволяет наиболее полно извлекать ионы сурьмы из раствора биопульпы. Степень сорбции достигает 90%.
Технический результат достигается также тем, что сурьма извлекается как ценный товарный продукт.
Технический результат достигается также тем, что для процесса сорбции сурьмы не требуется дополнительного оборудования. Баковое оборудование одновременно используется для двух процессов биовыщелачивания флотоконцентрата и сорбции сурьмы.
Технический результат достигается также тем, что происходит более полное окисление сульфидов сурьмы за счет смещения равновесия перехода сурьмы из твердой фазы в жидкую фазу биопульпы, при этом происходит и более полное вскрытие содержащегося в них золота.
Технический результат достигается также тем, что при уменьшении содержания сульфидов сурьмы в биокеке снижаются реагентные затраты на гидрометаллургическом переделе.
Технический результат достигается также тем, что поскольку сорбент, помимо сурьмы, забирает на себя из жидкой фазы биопульпы железо и мышьяк, уменьшается токсическое воздействие их на микроорганизмы и процесс биоокисления проходит более интенсивно.
При бактериальном биовыщелачивании сульфидного золотосодержащего флотоконцентрата большинство сульфидных минералов сурьмы окисляются, переходя в оксиды, которые растворяются в сернокислом растворе. Концентрация сурьмы в растворе составляет 1,0-2,1 г/л. После сгущения или фильтрования раствора биопульпы он поступает на утилизацию, при этом происходит потеря ценных компонентов.
Таким образом, в результате недоокисления сульфидов сурьмы около половины содержащегося в них золота отправляется на гидрометаллургический передел невскрытым. В связи с этим происходит значительный перерасход цианида, кислорода и потеря золота с хвостами цианирования.
Высокое содержание сурьмы в растворе биопульпы позволяет, наряду с золотом, извлекать ее как товарный продукт.
Одним из направлений по увеличению комплексности переработки золотосодержащих руд является совмещение процесса биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов с сорбцией сурьмы из биопульпы.
Биовыщелачивание золотосодержащего сульфидного флотоконцентрата приводит к окислению минералов пирротина, пирита, арсенопирита и антимонита и частичному переводу железа, мышьяка, сурьмы и других металлов в жидкую фазу биопульпы.
Введение анионообменных смол в биопульпу, непосредственно в реактор, позволяет извлекать из раствора эти металлы и оказывать значительное влияние на равновесие процессов растворения и окисления сульфидных минералов, что в конечном итоге сказывается на увеличении комплексности переработки золотосодержащих руд и более полном извлечение сурьмы из сернокислых растворов, а также полноте извлечения золота в товарный продукт.
Способ осуществляется следующим образом.
Золотосодержащий флотоконцентрат плотностью 150 г/л направляют на бактериальное окисление. Флотоконцентрат поступает параллельно в головные реакторы, а выходящая из реакторов биопульпа объединяется и поступает последовательно в хвостовые реакторы. Раствор питательных солей поступает в емкость для приготовления питания БИО. Анионообменная смола Lewatit MonoPlus марки МР-64 в количестве, не более 5% от объема биопульпы в реакторе, загружается в ячейки, которые в свою очередь перемещаются по реакторам противотоком, от хвостового к головному.
3
3
3
Объем одной ячейки составляет 4,2 м. Исходя из этого расчет показывает, что в реактор с объемом биопульпы 440 м необходимо установить 6 ячеек заданного объема и 11 ячеек - в реактор, объемом 880 м.
При перемещении анионообменной смолы по принципу противотока снижается токсическая нагрузка на ассоциацию микроорганизмов, что, в свою очередь, повышает стабильность процесса биовыщелачивания.
Параметры процесса сорбции сурьмы устанавливаются параметрами процесса биовыщелачивания, а именно температура пульпы в реакторе не выше 38°С, расход воздуха не менее 2 л/мин. Расход смолы составляет не более 5% от объема биопульпы в реакторе, продолжительность сорбции не менее 24 часов, после чего смола перемещается от хвостового реактора к вышестоящему реактору. При этом степень извлечения сурьмы из раствора достигает 90%.
При совмещении процесса биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов и сорбции сурьмы из биопульпы увеличивается степень извлечения золота из биокека на 1,0-1,5% на гидрометаллургическом переделе.
Пример
Для исследований использовали золотосодержащий флотоконцентрат Олимпиадинского месторождения, химический состав которого представлен в таблице 1.
Плотность биопульпы составляла - 150 г/л. В качестве питательной среды использовали минеральные соли, г/л: сульфат аммония - 1,0; аммофос - 0,4; гидроокись калия - 0,1.
Отличительной особенностью данного процесса является совмещение процесса биовыщелачивания золотосодержащего флотоконцентрата с сорбционным извлечением сурьмы из биопульпы. Расход смолы составляет не более 5% от объема пульпы в реакторе. Данный расход является оптимальным, так как не оказывает токсического эффекта на ассоциацию микроорганизмов и достаточно полно сорбирует ионы сурьмы из биопульпы.
Продолжительность процесса сорбции не менее 24 часов, при этом извлечение сурьмы из раствора достигает 90%. Остальные параметры процесса сорбции сурьмы устанавливаются параметрами процесса биовыщелачивания, а именно температура биопульпы в реакторе не выше 38°С, расход воздуха не менее 2 л/мин.
В работе использовали анионообменную смолу Lewatit MonoPlus марки МР-64, заряженную в сульфатную форму 5%-раствором серной кислоты.
Смола в реакторе находилась в специальных сорбционных ячейках, выполненных из стальной проволоки диаметром 0,6 мм. Величина отверстий в сетке достаточная для контакта раствора биопульпы и смолы, но в то же время удерживает смолу внутри. Использование сорбционных ячеек предотвращает контакт сорбента с механическими частями перемешивающих устройств реактора и предотвращает его износ и, как следствие, уменьшает расход смолы. Кроме того, смола, находящаяся в ячейках, не осаждается в виде постели на дно реактора, совместно с твердой фазой. Заполненная смолой ячейка устанавливалась в реактор до полного погружения столба смолы. После 24-часовой сорбции ячейка перемещалась в следующий вышестоящий реактор. Передвижку насыщенной смолы по реакторам проводили по принципу противотока от крайнего хвостового до загрузочного реактора. Такой способ подачи смолы позволяет наиболее полно извлекать ионы сурьмы из раствора биопульпы. После полного сорбционного цикла в течение не менее 24 часов ячейка с насыщенной смолой вынималась из реактора, смола выгружалась из ячейки и отправлялась на промывку, десорбцию сурьмы и регенерацию известными способами. А полученный биокек направлялся в гидрометаллургическое отделение для извлечения золота.
Были проведены исследования влияния сорбции сурьмы из биопульпы на полученный биокек.
Химический состав биокека без добавления смолы представлен в таблице 2.
Степень окисления сульфидного мышьяка составила 92,9%; сурьмы - 48,8% и железа - 99,6% по сравнению с исходным содержанием их в золотосодержащем флотоконцентрате.
Биокек был отправлен на сорбционное цианирование с целью определения степени извлечения золота. Результаты цианирования биокека без добавления смолы представлены в таблице 3.
Результаты сорбционного цианирования показали, что степень извлечения золота из твердой фазы биокека в эксперименте по биовыщелачиванию золотосодержащего флотоконцентрата без добавления смолы составила 96,2%.
Так, средняя концентрация биомассы в загрузочном реакторе составляла 1,85 г/л, в хвостовых - 2,9 и 3,2 г/л.
Смола является сорбционно-активной и сорбирует сурьму из биопульпы. Остаточное содержание сурьмы в растворе составило 0,17 г/л. Наряду с сурьмой на сорбент переходят и такие примесные элементы, как мышьяк и железо. Остаточная концентрация их в растворе составила соответственно 1,51 и 8,77 г/л в сравнении с исходным содержанием 3,22 и 15,2 г/л. Содержание сурьмы в жидкой фазе биопульпы в контрольном эксперименте составляло 1,32 г/л. При этом степень сорбции сурьмы из биопульпы на смолу составила 87,1%. Степень сорбции мышьяка и железа - 53,1 и 42,3% соответственно.
Среднее содержание сурьмы на смоле составило 29,7 г/кг. Содержание мышьяка и железа - 48,1 и 115 г/кг смолы соответственно.
Далее был исследован биокек, полученный с проведением сорбции сурьмы из биопульпы при биовыщелачивании золотосодержащего флотоконцентрата.
Химический состав биокека при совмещении процесса биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов и сорбции сурьмы из биопульпы с добавлением смолы представлен в таблице 4.
На основании полученных результатов определили, что при совмещении процесса биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов и сорбции сурьмы из биопульпы степень окисления сульфидного железа составила 99,5%; сурьмы - 97,1%; мышьяка - 98,8% по сравнению с исходным содержанием их во флотоконцентрате. При этом степень окисления сульфидной сурьмы в эксперименте с добавлением смолы повысилась почти в 2 раза.
Результаты сорбционного выщелачивания биокека при совмещении процесса биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов и сорбции сурьмы из биопульпы с добавлением смолы представлены в таблице 5.
При совмещении процесса биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов и сорбции сурьмы из биопульпы и расходе смолы не более 5% от объема пульпы в реакторе извлечение золота из продукта биовыщелачивания составило 97,5%.
В результате проведенных исследований определили, что расход смолы не более 5% от объема пульпы в реакторе является оптимальным, так как не приводит к ингибированию ассоциации микроорганизмов, а также в достаточной степени сорбирует ионы сурьмы из биопульпы, препятствуя ее переосаждению, так как высвободившиеся с твердой фазы ионы сурьмы переходят на анионообменную смолу.
В итоге, удалось снизить токсическую нагрузку на ассоциацию микроорганизмов, увеличить степень окисления сульфидов сурьмы. При этом степень извлечения золота из биокека увеличилась с 96,2% до 97,5%.
Насыщенная смола направлялась на дальнейшую десорбцию и регенерацию с целью получения сурьмы как дополнительной товарной продукции.
При загрузке анионообменной смолы по принципу противотока с расходом не более 5% от объема пульпы в реакторе снижается токсическая нагрузка на ассоциацию микроорганизмов, что, в свою очередь, повышает стабильность процесса биовыщелачивания.
При совмещении процесса биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов и сорбции сурьмы из биопульпы извлечение сурьмы из раствора достигает 90%, а также увеличивается степень извлечения золота из биокека на гидрометаллургическом переделе на 1,0-1,5%.