СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ
GOLD EXTRACTION FROM ORES AND CONCENTRATES

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и направлено, в частности, на интенсификацию процесса извлечения золота из руд и концентратов. Результат достигается тем, что обработку пульпы ведут в поле механических колебаний широкого непрерывного спектра частот акустического диапазона, создаваемого гидродинамическим преобразователем, с одновременным введением мелкодисперсных пузырьков воздуха в зону обработки, за счет разрежения, создаваемого этим же гидродинамическим преобразователем.
Интенсификация процессов выделения ценных металлов, и в частности золота, из рудной массы - весьма актуальная проблема, постоянно привлекающая внимание исследователей [1, 2], разрабатывающих новые методы ускоренного и более полного извлечения золота.
Известны способы интенсификации процессов выщелачивания благородных металлов воздействием инфранизкочастотного электрического тока [3, 4, 5, 6], импульсно-волнового воздействия с наложением электрических полей [7, 8, 9, 10, 11, 12].
Недостатки перечисленных способов - сложность аппаратурного обеспечения технологических процессов, высокая энергоемкость, высокий расход реагентов, а также относительно низкое извлечение отдельных элементов.
Среди способов интенсификации процессов выщелачивания весьма привлекательны способы с применением ультразвуковых воздействий, поскольку использование ультразвука в технологии обогащения и флотации связано с рядом нелинейных специфических явлений, сопровождающихся распространением ультразвуковых колебаний в жидких средах. Среди этих явлений главное - кавитация, вызывающая энергичные мелкомасштабные течения с большими градиентами скоростей, гидродинамические импульсы при захлопывании кавитационных полостей и др. Ультразвуковая обработка позволяет освобождать поверхность рудных частиц от всевозможных минеральных покрытий, снижать диффузионные сопротивления в растворах, ускорять обновление растворов вокруг частиц, интенсивно накислороживать растворы (при специальном применении), и в раде случаев существенно сокращать длительность выщелачивания [13, 14, 15].
Вследствие дисперсности и повышенной вязкости пульпы растворимость кислорода в ней понижена и его диффузия затруднена. Кроме того, тонко измельченные колчеданы легко окисляются, поглощают кислород и тем самым замедляют процесс растворения золота. Поэтому при выщелачивании пульп особое значение приобретает непрерывное насыщение их кислородом. Обычно это осуществляется энергичным перемешиванием пульпы, продуванием ее воздухом или чистым кислородом [16, 17].
11
Известны способы извлечения золота из бедных руд, интенсифицированные ультразвуком с частотой 35 кГц и мощностью ультразвука 300 Вт [18], а также электромагнитным полем с ультразвуковой частотой не менее 2·10Гц [19] (что лежит за пределами ультразвукового диапазона [20]), однако конструкции как высокочастотного, так и низкочастотного генераторов ультразвука, обеспечивающих излучение в узком диапазоне частот, не предназначены для решения дополнительных функций, аэрации, например, и ни высокая частота ультразвука, неспособного вызвать кавитацию, ни низкая выделенная частота ультразвука, которая по определению не может быть резонансной для частиц и кавитационных газовых пузырьков различных размеров, не обеспечивают приближения к теоретически возможному пределу интенсификации процесса выщелачивания и приводят лишь к дегазации раствора [14, 15, 20].
Известен также способ (наиболее близкий прототип) ускорения выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов интенсивным накислороживанием золотосодержащего концентрата в растворе цианида в аппарате с циркуляцией пульпы [21].
Настоящее изобретение направлено на интенсификацию процессов выщелачивания за счет совмещения широкополосного акустического воздействия с интенсивной аэрацией. Указанный результат достигается использованием оппозитного гидроакустического излучателя с оппозитным веерным излучением широкополосных с непрерывным спектром акустических колебаний, а также веерным рапределением в рабочем объеме облаков микропузырьков воздуха, активно засасываемого в зону распыления за счет особенностей конструкции гидроакустических излучателей.
В гидроакустических источниках, акустические колебания возбуждаются при взаимодействии потока жидкости с твердой излучающей системой. Эти излучатели позволяют генерировать акустические колебания с частотами от единиц Гц до 45 кГц, причем примерно 70% энергии излучения приходится на диапазон 0,5-10 кГц. Повышения плотности энергии в среде добиваются совпадением частоты автоколебаний в натекающей струе и частоты собственных колебаний препятствия. Установки с гидроакустическими излучателями в общем виде представляют собой устройство для подачи жидкости под давлением и гидроакустический преобразователь. Устройство по конструкции принципиально схоже с инжекторами и обладает свойством распылять в жидкости газ, в частности воздух, засасываемый за счет создаваемого в преобразователе разрежения.
В результате проведенного анализа уровня техники интенсификации выщелачивания золотосодержащих руд источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".
Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку в предложенном способе используется акустическое воздействие с широким непрерывным спектром частот, среди которых всегда существуют частоты, резонансные собственным частотам газовых кавитационных пузырьков различных размеров, а также способность гидроакустических излучателей инжектировать микропузырьки газа (в данном случае, воздуха) в жидкую среду. Следовательно заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.
В качестве источника широкополосного акустического воздействия используется оппозитный гидроакустический излучатель «веерного» типа,наиболее подходящий для реализации предлагаемого способа.
Гидроакустический излучатель характеризуется следующими параметрами:
конфигурация: двойной, оппозитный;
диапазон частот 3 Гц до 45 кГц;
3
плотность энергии - 0,5-2 Вт·с/см;
основная часть (0,7) энергии излучения приходится на диапазон 0,5-10 кГц.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. (по прототипу в оптимальном варианте) Установку по интенсивному цианированию снабжают керамическим диспергатором, установленным перед реакционной зоной. Реактор загружают концентратом, подают цианистый раствор для выщелачивания в реактор для проведения цианирования, включают циркуляцию раствора, включают подачу сжатого кислорода через керамический диспергатор, измеряют его расход и регулируют так, чтобы содержание кислорода в растворе было на уровне 5-10 мг/л, после чего ежечасно оценивают содержание золота в растворе. Процесс ведут до тех пор, пока концентрация золота в растворе не перестанет меняться в течение часа. По данным авторов в оптимальном режиме длительность процесса составляет 10 ч.
Пример 2. Установку по интенсивному цианированию снабжают двухлучевым оппозитным гидроакустическим излучателем, установленным перед реакционной зоной. Реактор загружают концентратом, подают цианистый раствор выщелачивания в реактор для проведения цианирования, включают циркуляцию раствора, включают гидроакустический излучатель, являющийся одновременно инжектором воздуха, после чего ежечасно оценивают содержание золота в растворе. Процесс ведут до тех пор, пока концентрация золота в растворе не перестанет меняться в течение часа. Проведенные исследования свидетельствуют, что в данном случае длительность процесса не превышает 6 ч.
Приведенные примеры иллюстрируют, что оппозитный гидроакустический излучатель с указанными параметрами, обеспечиваемыми при прокачке через него рабочего выщелачивающего раствора под давлением 4 атм, представляет собой источник акустического воздействия на суспензию, ускоряющего процесс выщелачивания, и параллельно обеспечивает активную аэрацию рабочей зоны, позволяющую дополнительно интенсифицировать процесс выщелачивания металла из предварительно измельченной золотоносной руды. Таким образом, изложенные выше сведения свидетельствуют о том, что заявленное изобретение, предназначенное для использования в гидрометаллургии, обладает заявленными выше свойствами. Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов. Следовательно заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
Литература.
1. Кошель Е.А. Повышение извлечения золота из упорного сырья на основе применения магнитно-импульсной обработки. Автореф. канд. дис. Москва, УРАН ИПКОН РАН, 2011.
2. Гроо Е.А. Технология извлечения золота из бедных руд в условиях удаленного расположения месторождений. Афтореф. канд дис, С. - П. Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2012.
3. Воронин П.А., Алкацев М.И., Келин В.Н., Кондратьев Ю.И., Хулелидзе К.К. Способ подземного выщелачивания металлов А. с.1197536, 1984.
4. Крылова Г.С., Елисеев В.Н., Ибрагимова Н.В., Кошель Е.А., Жуйков Ю.Ф., Бурмистенко Ю.Н. Способ интенсификации выщелачивания золота А. с.1197537, 2003.
5. Воронин П.А., Алкацев М.И., Келин В.Н., Кондратьев Ю.И., Хулелидзе К.К. Способ подземного выщелачивания металлов из руд А. с.1343920 СССР 1986.
6. Кондратьев Ю.И., Воронин П.А., Алкацев М.И., Кондратьев Д.Ю. Способ подземного и кучного выщелачивания металлов. Патент РФ №2116440, 1998.
7. Таскаев А.А., Воробьев А.Е., Секисов А.Г. Способ складирования и подготовки руд к переработке. Патент РФ 2026972, 1995.
8. Секисов А.Г., Пискунов С.А., Филатов Б.Л. Способ выщелачивания золотоносных комплексных руд, Патент РФ 2044875, 1995.
9. Воробьев А.Е., Забельский В.К., Сазонов А.Г., Рыскильдин К.Я., Чернецов Б.С., Чекушина Т.В. Способ кучного электрохимического выщелачивания металлов, Патент РФ 2087696, 1995.
10. Воробьев А.Е., Бубнов В.К., Чекушина Т.В., Бубнов В.В., Кабылденов А.С., Поляцкий И.В. Способ кучного выщелачивания комплексных руд Патент РФ 2091571, 1997.
11. Воробьев А.Е., Забельский В.К., Сазонов А.Г., Татарко Н.И.; Чекушина Т.В. Способ подземного выщелачивания металлов Патент РФ 2092687, 1997.
12. Чантурия В.А., Воробьев А.Е., Чекушина Т.В., Федоров А.А., Способ кучного электрохимического выщелачивания руд, Патент РФ 2110681, 1998.
13. Черных С.И., Рыбакова О.И., Лебедев Н.М., Жирнова Т.И. К вопросу изучения влияния ультразвука, магнитных полей и электрического тока на флотацию золота. Цветная металлургия №6, 2003, с.15.
14. Агранат Б.А. Основы физики и техники ультразвука. М. «Высшая школа», 1987, 352 с.
15. Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. М., Из-во РГТУ им Баумана, 2006, 223 с.
16. Рубцов Ю.И. Разработка и научное обоснование ресурсосберегающей цианидной технологии скоростного кучного выщелачивания золота из скальных кварцевых руд. Автореф. док. дисс. Чита, Забайкальский государственный университет, 2012.
17. Медведев А.С. Выщелачивание и способы его интенсификации М.: МИСиС, 2005. - 240 с.
18. Алгебраистова Н.К., Гроо Е.А., Макшанин А.В. Способ извлечения золота из бедных малосульфидных руд. Патент №2465353, 2006.
19. Хрунина Н.П., Рассказов И.Ю. Способ электромагнитно-ультразвуковой дезинтеграции сростков микрокомпонентов золоторудных концентратов. Патент РФ 2455072, 2006.
20. «Ультразвук». Маленькая энциклопедия. (Под редакцией Голяминой И.П.). Москва, «Советская энциклопедия, 1979.
20. Рубцов Ю.И., Краснов А.В., Краснов С.А., Ульданов Ю.Ю., Зонтов П.Б. Способ и устройство для выщелачивания богатых золотосодержащих концентратов. Патент РФ №2168555,2001.
21. Дудзинский Ю.М., Сухарьков О.В., Моничева Н.В. Энергетика прямоточного гидродинамического излучателя в условиях гидростатического давления. Акустичний вюник, 2004, 7, №1, с.44-49.