СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ГЛИНИСТОГО РУДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
METHOD FOR EXTRACTION OF GOLD FROM CLAY ORE AND TECHNOGENIC RAW MATERIAL

Изобретение относится к области обогащения рудного минерального сырья и направлено на повышение степени извлечения тонкого золота крупностью менее 50 мкм из рудных и техногенных россыпей. По данным [Меламуд B.C. Перспективы использования умеренно термофильных сульфидокисляющих бактерий в биогидрометаллургии золота // В. сб. трудов I международного симпозиума «Золото Сибири». Красноярск, 1999. С.115-117] из всего золота в литосфере 75% золотин представлено частицами крупностью 0,9-0,01 мм. Основные резервы будущего, связаны с мелким и тонким золотом. В первичных рудах золото представлено частицами менее 0,01 мм, более половины частиц золота имеют величину 1-5 мкм. Оно находится в самородной форме преимущественно в виде мельчайших частиц в сульфидах, при этом 85% золотин, как показал анализ руд канадских месторождений, имеют размер менее 10 мкм.
Значительная доля золота с крупностью частиц золота менее 50 мкм накоплена в техногенных россыпях и отвалах. Золото такой же крупности содержится в корах выветривания, составляет основу большинства россыпей, включая и гигантскую россыпь «Сухой лог» в которой крупность частиц золота 50 мкм и менее и практически все оно связано с сульфидами. Гравитационными методами такое золото практически не извлекается. По данным [Афанасенко С.И. «Золотая жила техногенных отвалов». Проблемы освоения техногенного комплекса месторождений золота. Материалы Межрегиональной конференции. Магадан, 15-17.08.2010 г] на современных промывочных приборах теряется от 20 до 50% золота при первичной промывке россыпей. Как правило, при промывке извлекается 70-76% золота крупностью 0,25-0,1 мм, 45-50% крупностью 0,1-0,05 мм и 15-19% крупностью менее 0,05 мм. Таким образом, современная технология, основанная на традиционных методах гравитационного обогащения, оставляет в отвалах более половины золота.
Тонкое золото, крупностью менее 50 мкм, практически не извлекается гравитационными методами из глинистых россыпей, кор выветривания с высоким содержанием глин, отвалов действующих и закрытых шахт и рудников, в которых после помола в шаровых мельницах это золото, как правило, имеет трудно-извлекаемую гравитацией форму чешуек, которые практически не смачиваются водой. Поэтому такие частицы, несмотря на высокий удельный вес, способны плавать по поверхности воды и не извлекаться на концентрационных столах. Рудное и техногенное сырье, содержащее тонкое и супертонкое золото, с высоким содержанием глинистых компонентов является наиболее сложным объектом для извлечения золота, потому что из-за малых размеров частиц золота гравитационные методы неэффективны, а частицы золота могут взаимодействовать с глинистыми частицами с образованием на поверхности частиц золота плотной, скорлупообразной рубашки. Кроме того, вследствие чрезвычайно низкой проницаемости водных растворов через глинистые компоненты для извлечения золота из сырья с высоким содержанием глин не применим и метод кучного выщелачивания, а содержание глин в ряде крупных золотоносных россыпей Сибири, от Урала до Дальнего Востока, превышает 60%. Таким образом, увеличение объемов добычи золота связано исключительно с новейшими разработками, позволяющими добывать это тонкое золото не традиционными методами.
Известен способ извлечения мелкого золота по патенту [Патент РФ №2235796, МПК С22В 11/00, В03В 1/00]. По этому, не традиционному способу, для повышения степени извлечения золота на сырье воздействуют водным раствором йодистого калия в количестве 48-72 г/т (или вводом в пульпу иода кристаллического до 300 г/т на тонну по патенту РФ №2130499, МПК В03В 9/00, В03В 5/32, С22В 11/00), для очищения поверхности золотин перед амальгамированием. Недостатком этого способа является большой удельный расход дорогостоящих реагентов, теряемых с хвостами и использование ртути - вредного для живых организмов металла.
Известен способ извлечения золота из иловых техногенных отложений [Патент РФ №2340689, МПК С22В 11/00]. В соответствии с этим патентом извлечение тонкодисперсного, ультратонкодисперсного и коллоидного золота из глинисто-иловых отложений с размером частиц менее 50 микрон осуществляют приготовлением сухой смеси из иловых отложений с хлорной известью, к смеси добавляют воду, к суспензии добавляют раствор серной кислоты после чего сорбируют золото сорбентом растительного типа. Недостатком этого, также не традиционного способа, является высокий расход коррозионно-активных реагентов, так как на 100 г сырья расходуется 5 г хлорной извести и 250 мл 10% серной кислоты. Способ не применим при наличии в сырье карбонатов кальция, образующих с серной кислотой гипс.
Известен также способ и устройство для электрогидравлической обработки сырья, разрушающий глинистые компоненты до микронных и субмикронных размеров с последующим выводом из процесса тонкодисперсных глинистых частиц в хвосты с проходной водой, который описан в статье [С.В. Бордунов, В.В. Бордунов, Ю.И. Макарычев. Технология извлечения золота из глинистого рудного и техногенного сырья. Ж. Цветные металлы, №9, 2008, с.24-28]. По этому способу одновременно с диспергированием глинистых компонентов под действием ударных волн очищается и поверхность частиц золота, вскрывается золото экранированное породой и потому не доступное для выщелачивающих растворов. Производительность реактора определяется скоростью потока воды через реактор, которая регламентируется скоростью осаждения частиц золота. Чем меньше размер частиц золота, тем меньше производительность электровзрывного реактора. Достоинством способа является возможность практически полного удаления глины из сырья с низкими удельными энергозатратами, а также разложение сульфидов путем взаимодействия с активными ионами водорода, кислорода и гидроксильных групп - продуктов ионизации воды в электрическом разряде с отделением золота, связанного с сульфидами вследствие первичной реакции окисления серы.
2
2
3
2
4
2
+
-
2FeS+8H+8OH+7,5O=2Fe(ОН)+4HSO+HO
Недостаток - унос тонкого золота вместе с суспензией, содержащей измельченные ударными волнами частицы глинистых агломератов и породы.
Прототипом изобретения является способ извлечения мелких зерен полезного компонента при разработке песков глинистых россыпей и валунчатых окисленных руд кор выветривания по [Патент РФ №2214867, МПК В03В 5/00, В03В 7/00]. Способ включает промывку, дезинтеграцию, гравитационное обогащение в шлюзах глубокого наполнения, грохочение, гравитационное обогащение в шлюзах мелкого наполнения, сполоск концентрата с улавливающих поверхностей и доводку концентрата, причем пульпу перед подачей на шлюз глубокого наполнения в бункере гидровашгерда подвергают электровзрывной обработке и активации, а промывку и дезинтеграцию глинистых катышей выполняют действием ударных волн, раскрывая минеральные зерна, а также в процессе промывки и дезинтеграции глинистых катышей осуществляют активацию среды, способствуя коагуляции минеральных зерен при гравитационном обогащении и флокуляции глиняных частиц при водоподготовке. Способ осуществляется следующим образом.
3
Месторождение валунчатых окисленных золотоносных руд кор выветривания с высоким содержанием глинистой фракции 80% отрабатывают открытым способом с использованием гидромеханизарованной разработки. Подачу песков на перфорационную поверхность 20 мм гидровашгерда осуществляют бульдозером. Размыв горных пород на горизонтальном и наклоном столе гидровашгерда выполняют гидромонитором путем вращательного перемешивания в пульпе валунчатой окисленной руды от ближнего края, вдоль кучи, до дальнего края. Грунтонасосом ГрАУ - 400/20 пульпу подают на шлюз глубокого наполнения ПГШ - 50 и с него в бочечный грохот. Фракцию - 10 мм подают на комплекс шлюзов мелкого наполнения. Сполоскнутый материал шлюзов мелкого наполнения направляют в концентратор тяжелых минералов. Среднее содержание золота в валунчатой руде 2,36 г/т. Объемная масса сухой руды составляет 1,65 т/м. Производительность добычного комплекса 26 т/ч. Использование оперативного времени для промывки и переработки руды в течение суток составляет 23 ч. Продолжительность промсезона 180 рабочих дней. Сквозное извлечение золота составило 68%.
Недостатком способа является традиционный гравитационный способ получения концентратов золота на конечной стадии процесса в турбулентном потоке воды, при котором тонкое золото теряется с промывной водой, так как в турбулентном потоке скорости осаждения одинаковых по размеру частиц, например, золота, пирита и кварца относятся как 3,71:1,73:1.
Задачей изобретения является повышение степени извлечения золота крупностью менее 50 мкм из глинистых рудных и техногенных россыпей, получение полупродукта для одновременном выделении других ценных компонентов из сырья с использованием электровзрывной обработки, для дезинтеграции глинистых агрегатов до ультра- и микроагрегатных ассоциаций глинистых частиц с размером не превышающим 5-9 мкм, скорость оседания которых в воде соответствует скорости оседания частицы золота крупностью 1 мкм, в ламинарном потоке за пределами реактора в лотке, где в ламинарном потоке воды скорости осаждения частиц золота, пирита и кварца находятся уже в соотношении 14,29:3,14:1.
Технический результат в изобретении достигается следующим образом. После электровзрывной обработки рудного и техногенного сырья, полученный концентрат из крупнодисперсных частиц поступает в бункер, из которого выводятся элеватором, для последующей обработки концентрата из крупнодисперсных частиц для получения вторичных продуктов и выделения золота. А полученная суспензия с тонкодисперсными частицами породы и тонким золотом пульпопроводом выводятся с проходной водой из установки в лоток. В лотке частицы золота оседают на коврик, а частицы породы с малой плотностью и скоростью осаждения (шлам) выносятся из лотка в отстойник. Как и в прототипе, электрический разряд и сопутствующая ему вторичная объемная кавитация, инициируемая вводимым в реактор с водой воздухом, продукты ионизации воды, разрушают минеральные частицы по спайкам и другим дефектам, по границам раздела «частица золота-минерал», окисляют сульфидную серу, переводят глинистые компоненты и часть других минералов в тонкодисперсное состояние, после чего эта суспензия с тонкодисперсными частицами породы и золота выводится из установки в лоток.
2
2
3
3
Лоток является основным элементом установки позволяющим извлекать на 90-97% тонкое золото. Столь высокая степень извлечения золота стала возможной потому, что вместо известных способов гравитационного получения концентратов с выделением тонкой фракции породы в хвосты, в предлагаемом способе тонкое золото вместе с тонкими частицами породы выводится в хвосты и уже на лотке в ламинарном потоке получается концентрат тонкого золота. Так как отношение скорости осаждения равных по размерам частиц золота и, например, кварца в ламинарном режиме составляет 14,29 расчет длины и ширины лотка, места расположения на нем коврика для сбора золотин и его длины не сложен. Расчет конструктивных параметров установки производится исходя из крупности части золота, которые необходимо улавливать в лотке. Так, если максимальная крупность частиц золота 50 мкм, скорость восходящего потока воды в установке должна быть равна или больше скорости осаждения этих частиц в ламинарном режиме, который обеспечивается в лотке. Эта скорость определяет и расчет производительности установки. Так, например, при оптимальном объемном для электровзрывного диспергирования соотношении «твердое сырье: вода=1:4 (Т:Ж=1:4)» и поперечном сечении установки 0,1 м (оптимальное сечение 0,3 м) производительность установки по суспензии составит 8,9 м/ч, или при плотности сырья 2 г/см - 3,56 т/ч по исходному твердому сырью.
Крупнодисперсный остаток сырья, после удаления из сырья электровзрывным способом глины, пылеватых частиц и тонкого золота может направляться на извлечение из него других ценных продуктов физико-химическими методами.
Пример №1 выполнения способа.
Для извлечения тонкого золота электровзрывной обработке подвергали хвосты обогащения Берикульской шахты (Кемеровская область) с содержанием глинистых и других легко разрушаемых компонентов 40-43%. Содержание золота крупностью менее 50 мкм в исходном сырье составляло 1,83 г/т, из которого содержание золота крупностью менее 10 мкм составляло 0,17 г/т.
3
Опыт №1. Пренебрегая золотом крупностью менее 10 мкм, подачу воды в реактор осуществляли со скоростью 3,57 м/ч, равной скорости осаждения частиц золота шарообразной формы с диаметром 10 мкм. После заполнения реактора водой включали источник питания и транспортером подавали в реактор 20 кг влажного сырья с объемной плотностью 1,66 г/см в течение 10 минут для поддержания соотношения Т:Ж=1:4. В результате был получен концентрат из крупнодисперсных частиц в количестве 63% от исходной массы с содержанием золота 1,5 г/т, пригодный для выщелачивания любым известным способом. Степень извлечения золота в концентрат составила 81,97% с уменьшением массы на ~40%. Производительность опытной установки составила - 118,5 кг/ч.
Опыт №2 с установкой лотка на выходе тонкодисперсной суспензии.
х
х
Скорость подачи воды составляла 89 м/ч и обеспечивала унос с водой частиц золота крупностью 50 мкм. 20 кг сырья подавали транспортером в течение 4 минут. Соотношение Т:Ж в этом опыте составило ≈1:40 и определялось производительностью транспортера. Суспензия с тонкодисперсными частицами породы и тонким золотом по пульпопроводу подавалась в горизонтально расположенный лоток шириной 1 м с высотой слоя суспензии 0,1 м для обеспечения равных скоростей движения суспензии в реакторе и в лотке - 89 м/ч. Длина коврика из рифленой резины, установленного с начала лотка, составляла 3 м. Избыток длины коврика составлял в опыте 0,53 м, так как для осаждения золота крупностью 1 мкм при скорости потока воды по лотку длина коврика должна быть 2,47 м. После окончания опыта и слива воды из установки были взяты пробы осадка на коврике: 1-я проба с первых 0,3 м и 2-я проба с такой же ширины коврика между 2,2 и 2,5 м от начала лотка. В первой пробе, состоящей преимущественно из частиц кварца крупностью менее 170 мкм, визуально под микроскопом с увеличением 56, наблюдались частицы золота. Во второй пробе золото под микроскопом с увеличением 56 увидеть не удалось. По результатам нейтронно-активационного метода анализа (НАА) содержание золота в этой пробе составляло 0,22 г/т. Суммарный материальный баланс опыта по массе: концентрат из крупнодисперсных частиц - 44%, концентрат на лотке - 15,3%, потери массы в хвосты не оседаемые на коврике частицы - 40,7%. Суммарный материальный баланс опыта по золоту: в тяжелом концентрате - 8,9% (очевидно частицы крупностью более 50 мкм), в концентрате на лотке - 84,3%, потери с хвостами (очевидно частицы крупностью менее 1 мкм) - 6,8%. Концентрат из крупнодисперсных частиц, по данным масс-спектрального анализа, представляет собой достаточно богатое сырье для последующего выделения титана, мышьяка и сурьмы, из которого можно выщелачиванием извлечь дополнительное золото.
Пример №2 с установкой лотка на выходе тонкодисперсной суспензии.
Опыт №1. Испытания выполняли на вышеприведенной остановке и использованием хвостов обогащения рудника Артемовский (Красноярский край). По данным фазового анализа суммарное объемное содержание карбоната кальция и доломита в хвостах достигает 80%. Содержание глинистых компонентов в хвостах не превышает 7%. Так как по результатам ситового анализа содержание фракции 2,5 мм не превышало 2,78%, условия опыта - частота разрядов, количество сырья и скорость его подачи в установку и расход воды, полностью соответствовали условиям опыта №2 из примера №1. Суммарный материальный баланс опыта по массе: концентрат из крупнодисперсных частиц - 81%, концентрат на лотке, главным образом частицы кварца - 11,3%, потери массы в хвосты - 7,7%. Суммарный материальный баланс опыта по золоту: в тяжелом концентрате - золото методом НАА не обнаружено, в концентрате на лотке - 98,44%, потери с хвостами (очевидно частицы крупностью менее 1 мкм) - 1,56%.
Опыт №2. В 1000 г образца тяжелого концентрата после электровзрывной обработки сырья добавляли 1-2% хлористого натрия и обжигали при температуре 850±50°C в течение 1 часа по реакциям:
3
2
2
CaMg(CO)+850°C=СаО+MgO+2CO
3
2
СаСО+850°C=СаО+CO
3
3
2
После охлаждения обожженного концентрата из него трижды, порциями по 400 мл, вымывали при перемешивании водой гидроксиды кальция и магния, декантировали полученное молоко. После декантации последней порции молока и сушки твердой фазы, масса второго концентрата составила 574 г. Таким образом, действительное содержание карбонатов оказалась ниже, чем предполагалось по результатам фазового анализа. Тем не менее, исходя из соотношения СаСО:CaMg(CO)=1:14 в результате опыта было получено известковое молоко с соотношением гидроксидов кальция и магния 8:7, которое может использоваться в строительстве и производстве вяжущих.
Опыт №3. В 1000 г образца тяжелого концентрата после электровзрывной обработки сырья порциями добавляли HCl для растворения карбонатов:
3
2
2
2
2
2
CaMg(СО)+4HCl=CaCl+MgCl+2HO+2CO (газ)
3
2
2
2
СаСО+2HCl=CaCl+HO+CO (газ)
После декантации осветленной жидкости, промывки и выпаривания осадка получили 411 г сухого концентрата. Анализом сухого остатка от раствора хлоридов установлены, кроме хлоридов кальция и магния, хлориды железа, меди и цинка с содержанием 0,9, 2,1 и 1,3% по массе металлов в сухом остатке соответственно. Таким образом, полученный раствор хлоридов можно использовать в качестве сырья для антигололедных покрытий или для электрохимического получения металлов из раствора хлоридов.
Предлагаемый способ для извлечения тонкого золота из рудного и техногенного сырья позволяет повышать степень извлечения металла за счет улавливания тонкого золота размером менее 50 мкм, позволив сделать процесс извлечения тонкого золота технически результативным и экономически выгодным