Анализ способов извлечения золота из медистых золотосодержащих руд

УДК 669,713

АНАЛИЗ СПОСОБОВ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ МЕДИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД

© А.А. Макаров1, В.М. Салов2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Дан анализ современным способам извлечения золота из медистых золотосодержащих руд. Представлена проблема извлечения золота из медистых золотосодержащих руд цианированием. Описаны взаимодействие минералов меди с цианистыми растворами и характер взаимосвязи частиц золота с минералами и породой в руде, замедляющих скорость растворения золота и вызывающих повышенный расход цианида. Ил. 3. Библиогр. 4 назв.

Ключевые слова: цианирование; скорость извлечения; упорные руды; медистые руды; концентрат; способы добычи золота; флотация.

ANALYSIS OF METHODS TO EXTRACT GOLD FROM COPPER GOLD ORES A.A. Makarov, V.M. Salov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.

The paper analyzes modern methods of extracting gold from copper gold ores. It discusses the problem of extracting gold from copper gold ores by cyanidation; describes the interaction of copper minerals with cyanide solutions and the interaction nature of gold particles with the minerals and the rock in the ore, which decrease the rate of gold dissolution and cause the increased consumption of cyanide. 3 figures. 4 sources.

Key words: cyanidation; extraction speed; refractory ores; copper ores; concentrate; methods of gold mining; flotation.

В настоящее время проблема переработки золотых руд, содержащих медь, относится к числу наиболее актуальных, так как медь в золотых рудах является одновременно и попутным ценным компонентом и вредной примесью, осложняющей процесс извлечения золота. Прежде всего это касается цианирования -одной из главных операций в процессе металлургической переработки золоторудного сырья.

Поскольку цианирование для технологии извлечения золота является базовым переделом, то золотые руды или концентраты, которые по тем или иным причинам трудно поддаются обработке цианированием, относят к категории упорных. Упорность золотых руд по отношению к цианистому процессу характеризуется несколькими критериями, которые определяются характером взаимосвязи частиц золота с минералами и породой в руде, наличием минералов и веществ в руде, замедляющих скорость растворения золота и вызывающих повышенный расход цианида, присутствием в руде природных сорбентов. К критериям упорности золотых руд относят физическую депрессию, химическую депрессию, а также сорбционную активность минералов, присутствующих в руде [1].

Золото в рудах находится в основном в металлическом виде. По характеру связи частиц золота с рудными породами они разделяются на три категории:

- золотины с полностью обнажённой поверхностью, так называемое «свободное» золото (в этом случае свободное золото извлекается в голове про-

цесса методами гравитационного обогащения);

- золотины с частично обнажённой поверхностью - золото в сростках с минералами, покрытое не сплошными плёнками (достаточно хорошо извлекается цианистым процессом, если хотя бы одна точка такой золотой частицы становится доступной для контакта с цианидом);

- золотины, поверхность которых полностью изолирована от контакта с растворителями, это в основном тонко вкраплённое золото (руды с тонко вкрап-лённым золотом являются наиболее упорными для процесса цианирования). Как правило, тонкое золото рассеяно в таких минералах-носителях, как кварц и сульфидные минералы железа, меди, цинка, сурьмы, мышьяка и др. минералов, присутствующих в руде [2].

Высокая плотность структуры таких минералов, абсолютно непроницаемых для цианистых растворов, и дисперсность заключённого в них золота обусловливают технологическую упорность золотых руд и концентратов в гидрометаллургическом процессе. Механическую недоступность частиц золота для цианистого раствора принято считать физической депрессией золота.

Медистые руды - довольно распространенный тип золотосодержащих руд. Присутствие минералов меди сильно осложняет процесс цианирования, повышая расход цианида и снижая извлечение золота. Однако при выборе технологической схемы переработки медистой золотосодержащей руды следует учитывать

1Макаров Андрей Александрович, аспирант, тел.: 89086609774, e-mail: scaut89@list.ru Makarov Andrei, Postgraduate, tel.: 89086609774, e-mail: scaut89@list.ru

2Салов Валерий Михайлович, кандидат технических наук, профессор кафедры автоматизациии производственных процессов, тел.: (3952) 405117, e-mail: salov@istu.edu

Salov Valery, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Automation, tel.: (3952) 405117, e-mail: salov@istu.edu

также и то, что в определённых случаях попутное извлечение меди может представлять практический интерес.

Минералы меди, активно взаимодействуя с цианистыми растворами, являются причиной больших потерь цианида вследствие образования комплексных цианистых соединений меди. В отличие от золота и серебра медь способна окисляться также водой и может переходить в раствор даже в отсутствие кислорода. В результате активного взаимодействия медных минералов с цианидом наличие в руде относительно небольшого количества меди (десятые доли процента) может вызвать большой расход цианида, поэтому применение обычного процесса цианирования может стать нерентабельным.

Однако трудности переработки медистых руд не ограничиваются только высоким расходом цианида. Присутствие в рабочих растворах комплексных цианистых анионов меди сопровождается заметным уменьшением скорости растворения золота и снижает показатели извлечения золота на сорбенты в сорбционном процессе. Вредное влияние меди на растворение золота объясняется не только понижением концентрации ионов свободного цианида, но и образованием на поверхности благородных металлов плёнок меди, замедляющих процесс растворения.

В соответствии с этой теорией, вблизи поверхности растворяющегося золота в диффузионном слое концентрация свободных ионов цианида может сделаться столь малой, что равновесие реакций диссоциации комплексных анионов меди смещается вправо вплоть до образования нерастворимого в воде простого цианида меди ОиОЫ. Осадок ОиОЫ покрывает поверхность золота и затрудняет его переход в раствор. Если концентрация меди в растворе сохраняется постоянной, то при повышении концентрации цианида увеличивается концентрация свободных ионов ОЫ'. Поэтому плёнка цианистой меди растворяется и меньше тормозит процесс растворения золота. С повышением содержания цианида в растворе скорость осаждения меди на поверхности золота сильно снижается, а скорость перехода золота в раствор возрастает.

В этой связи выбор наиболее оптимального способа извлечения золота в первую очередь зависит от конкретной руды и представляет сложную задачу, требующую проведения детальных технологических исследований и проведённых на их основе технико-экономических расчётов.

Флотационное обогащение - один из наиболее простых способов обработки руд, в состав которых медь может входить как в виде сульфидных, так и в виде окисленных минералов. В результате флотации в концентрат переходит наиболее упорная часть золота - золото-медный концентрат, обработка которого на медеплавильном заводе значительно дешевле переработки всей руды. Хвосты флотации в зависимости от содержания в них золота цианируют или направляют в отвал (рис. 1).

Более сложной задачей является переработка окисленных или смешанных окислено-сульфидных

медистых руд, в которых медь полностью или частично находится в виде труднофлотируемых окисленных минералов (малахит, азурит, хризоколла и др.). Однако и для таких руд возможно применение флотации, а за счёт тщательного подбора реагентного режима и применения развитых флотационных схем появляется возможность извлечения золота и меди во флотационный концентрат с удовлетворительными технологическими показателями. Полученный при флотации золото-медный концентрат перерабатывают на медеплавильных заводах, извлекая золото и серебро преимущественно пирометаллургическими методами, а хвосты медной флотации при наличии в них благородных металлов могут быть переработаны цианированием (в специальном режиме) или тиокарбамидным выщелачиванием.

V

Зологпо-мебныи концентрат

Рис. 1. Принципиальная схема флотации медистых золотосодержащих руд

В тех случаях, когда флотационное обогащение окисленных медистых руд не даёт удовлетворительных результатов, затруднено или неэкономично, целесообразной может оказаться гидрометаллургическая технология их переработки. Медь выщелачивают из руды разбавленным раствором серной кислоты, а затем осаждают из раствора (цементацией железным скрапом, электролизом с нерастворимыми анодами и др.), хвосты выщелачивания цианируют для извлечения золота (рис. 2).

Гидрометаллургическая технология становится неэффективной, если в руде содержится значительное количество минералов, которые активно взаимодействуют с серной кислотой, вызывая её повышенный расход.

Аммиачно-цианистое цианирование - это способ, который пока не нашёл широкого применения в золотодобывающей отрасли, но, тем не менее, достаточно интересен как в научном, так и в практическом отношении, имеет благоприятные перспективы для обогащения и гидрометаллургической переработки медистых золотых руд.

В настоящее время проводятся исследования данного способа, сущность которого заключается в обработке руды раствором цианида в смеси с аммиаком. Присутствие аммиака позволяет достичь высоких показате-

На извлечение золота

Рис. 2. Принципиальная схема гидрометаллургической переработки медистых золотых руд и концентратов

лей извлечения золота в растворы при умеренном растворении меди и, соответственно, при значительно меньшем расходе NaCN на выщелачивание руды [3, 4]. Результаты исследований подтверждены крупномасштабными технологическими испытаниями на фабрике «Paris» (Австралия, 1988 г.). Однако реализация данного процесса связана со значительными трудностями, препятствующими его использованию в золотодобывающей промышленности. Это касается оптимизации режимов аммиачного цианирования (в зависимости от изменения вещественного состава перерабатываемых руд), условий извлечения золота (а также меди) из технологических растворов и рудных пульп, обезвреживания хвостов и сточных вод, содержащих цианиды, медь и соли аммония, а также возможности использования растворов во внутрифабрич-ном обороте.

Рассмотренные способы переработки медистых золотосодержащих руд позволяют извлекать из них не только золото, но и медь, что не всегда нужно. Поэтому, когда содержание меди в руде невелико и стоимость извлекаемой меди не компенсирует дополнительных затрат на её извлечение, прибегают к иным, более дешёвым, простым и оптимальным способам, предусматривающим извлечение только золота,

позволяющим устранить или хотя бы уменьшить вредное влияние меди при цианировании.

Один из таких способов, описанный Чугаевым Л.В. [3], заключается в цианировании медистых золотосодержащих руд растворами с относительно низкой концентрацией цианида №СМ (0,01-0,02%) и применении двух или нескольких стадий выщелачивания (рис. 3). Этот способ основан на резком уменьшении скорости взаимодействия медных минералов с цианистыми растворами с понижением концентрации цианида. С целью поддержания заданного уровня концентрации растворов во время цианирования необходимо постоянно измерять концентрацию №СМ, кислорода, рН и при необходимости подкреплять раствор цианида кислородом. В ряде случаев этим способом удаётся достаточно полно перевести золото в раствор, при этом основная масса меди остаётся в хвостах цианирования.

Таким образом, анализ способов извлечения золота из медистых золотосодержащих руд показал, что одной из важнейших проблем золотодобывающей промышленности ХХ1-го столетия является рациональное использование медистых золотых руд, имеющих достаточно широкое распространение в природе. Особенность этих руд заключается в чрезвычай-

Руда

-1 I

Дробление, измельчение 1

_Сгущение_

I 1

Слив NaCn(0.01-0.02°/o) Сгущенный продукт

NaCN

Сорбционное выщелачивание

I 1

Золотосодержащий уголь Хвосты

I 1

Десорбция Обезвреживание

I

Кислотная обработка Электролиз В хвостохранилище

I 1

Водная отмывка Катодный осадок

I

Активированный уголь

Рис. 3. Технологическая схема процесса цианирования

ном разнообразии их вещественного состава, поэтому руд с извлечением основной массы меди и значитель-

они с полным правом могут быть отнесены к наиболее ной части золота в кондиционные медные концентра-

сложной категории золоторудного сырья. Основным ты на данный момент следует считать флотацию. способом переработки медистых золотосодержащих

Библиографический список

1. Барченков В.В. Технология гидрометаллургической пере- 3. Металлургия благородных металлов: учебник для вузов. работки золотосодержащих флотоконцентратов с примене- 2-е изд., перераб. и доп. / Л.В. Чугуев [и др.]; под общ. ред. нием активных углей: монография. Чита: Поиск, 2004. 242 с. Л.В. Чугуева. М.: Металлургия, 1987. 432 с.

2. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и сереб- 4. Плаксин И.Н. Металлургия благородных металлов. М.: ра из упорных руд. В 2 т. Иркутск: ОАО «Иргиредмет», 1999. Металлургиздат, 1958.

УДК 541.1

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДИОПСИДА С ПОЛИМИНЕРАЛЬНЫМ МАЛОПЛАСТИЧНЫМ ГЛИНИСТЫМ СЫРЬЁМ

© Т.В. Сафонова1, Ю.А. Зыкова2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Показаны механизм и процессы взаимодействия диопсида с глинистыми минералами различных видов. Установлено, что в системе монтмориллонит-диопсид при нагревании до температур 900...950°С происходит частичное замещение А13+ на Мд2+ в тетраэдрической координации алюмокремниевой шпинели, что инициирует образование анортита. Повышение прочности керамических образцов обусловлено интенсификацией процесса спе-

1Сафонова Татьяна Валерьевна, старший преподаватель кафедры химической технологии неорганических веществ и материалов, тел.: 89645473157, е-mail: Tanya1082@mail.ru

Safonova Tatyana, Senior Lecturer of the Department of Chemical Technology of Inorganic Substances and Materials, tel.: 89645473157, e-mail: Tanya1082@mail.ru

2Зыкова Юлия Александровна, старший преподаватель кафедры химической технологии неорганических веществ и материалов, тел.: 83954358694, е-mail: Ulya2279@mail.ru

Zykova Yuliya, Senior Lecturer of the Department of Chemical Technology of Inorganic Substances and Materials, tel.: 83954358694, e-mail: Ulya2279@mail.ru