СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
EXTRACTION METHOD OF GOLD FROM GOLD-CONTAINING ORGANIC RAW MATERIAL

Изобретение относится к области переработки золотосодержащего твердого органического природного сырья, в частности к способам извлечения и концентрирования золота из углеродсодержащих пород, в том числе бурых углей и торфов.
Известные методы выщелачивания золота из золотосодержащих руд, хвостов и шламов растворами цианидов, тиомочевины и смесью минеральных кислот [пат. US №5215575, опубл. 1993.06.01; пат. РФ №2318887, опубл. 2008.03.10] малоэффективны для извлечения золота из органического сырья и углеродсодержащих руд вследствие сорбции золота на углеродистой матрице или его прочного связывания в комплексы с гуминовыми веществами.
Известен метод повышения эффективности извлечения золота цианированием из измельченного углеродсодержащего сырья путем предварительного окисления рудной пульпы кислородом и хлором при повышенных температурах в течение 8-24 часов [пат. US №4259107, опубл. 1981.03.31]. При достаточно высокой степени извлечения (в примерах достигается экстракция 84% золота из руд с содержанием 0.28-28 г/т) недостатками метода являются многостадийность, необходимость использования токсичных реагентов (23 кг хлора на тонну руды при содержании углерода до 5%), а также значительная продолжительность процесса.
Известен метод окисления углеродсодержащего сырья кислородом в жестких условиях - в течение 60-90 минут при температуре 200-260°С, давлении 17-26 атмосфер и избыточном давлении кислорода 1.7-3.5 атмосфер [пат. US №5536480, опубл. 1996.07.16]. Для достижения предложенным методом степени извлечения золота более 80% из руд с содержанием золота 4.5-11.9 г/т требуется измельчение сырья до 10-20 мкм, а также обеспечение высокой кислотности пульпы - рН<1.5. Метод связан со значительными энергозатратами, а также повышенным износом оборудования, эксплуатируемого в коррозионно-активных средах. Кроме того, эффективность извлечения золота нелинейно зависит от степени окисленности органического вещества, что требует дополнительной оптимизации процесса для каждого вида сырья.
Известен также способ извлечения золота путем улавливания возгонов, образующихся при обжиге углеродсодержащего сырья при последовательном пропускании отходящих газов через воду и колонку с гранулированным активированным углем [пат. РФ №2249054, опубл. 2005.03.27]. Степень извлечения золота из угля предложенным методом не превышает 73%, что, учитывая высокие содержания золота в исходном сырье - 53 г/т, свидетельствует о значительных потерях золота в процессе переработки.
Известен также способ концентрирования золота из растворов улавливания газов, отходящих при обжиге золотосодержащего органического сырья, с использованием реагента-собирателя (диметилдитиокарбамата калия) и реагента-вспенивателя (смеси жирных кислот) [пат. РФ №2290450, опубл. 2006.12.27]. Метод позволяет повысить общую степень извлечения золота из бурого угля с содержанием золота 28 г/т до 78-82%, но при этом в пенный концентрат переходит не более 71,4% золота, а более 10% золота остается в растворе с низкой концентрацией, непригодном для дальнейшей промышленной переработки.
Все упомянутые выше методы основаны на снижении негативного влияния углеродсодержащих компонентов на эффективность извлечения золота за счет окисления золотосодержащего сырья с полным или частичным разложением органического вещества. Известные методы являются недостаточно эффективными, многостадийными, затратными по времени, а также экологически небезопасными либо вследствие использования токсичных реагентов-окислителей и комплексообразователей, либо в результате выноса с газами отжига и переводом в растворимые формы токсичных примесей золотосодержащего сырья, в первую очередь мышьяка и ртути.
Альтернативный подход к переработке золотосодержащего органического сырья заключается в переводе органического вещества (гуминовых веществ) и связанного с ним золота в жидкую фазу с использованием щелочных реагентов с последующим концентрированием золота из щелочных экстрактов органического вещества и получением концентратов, пригодных для извлечения золота известными промышленными способами.
Наиболее близким к заявляемому является способ извлечения золота из золотосодержащего сырья [пат. РФ №2249053, опубл. 2005.03.27], включающий перевод золота из твердого золотосодержащего органического сырья в жидкие щелочные экстракты гуминовых веществ путем обработки указанного сырья раствором 1% едкой щелочи при температуре 90-95°С, отделение через 24 часа раствора от осадка и сорбцию золота из щелочных пульп гранулированным активированным углем в течение 6-8 часов при периодическом перемешивании. По окончании процесса сорбент с золотом отделяют от раствора на ситах. Степень извлечения золота предложенным способом из углей с содержанием золота 17-53 г/т составляет 57-81%.
Недостатками известного способа являются его невысокая эффективность, обусловленная существенными в абсолютном выражении потерями золота при его извлечении из углей с высоким содержанием золота, нерентабельность для органического сырья с низким содержанием золота (средние содержания золота в бурых углях по литературным данным [1] составляют около 0,5 г/т), обусловленная необходимостью переработки больших объемов щелочных экстрактов сорбционными методами, а также многостадийность, значительная продолжительность и трудоемкость. Кроме того, известный способ не обеспечивает получения концентрата, пригодного для дальнейшего извлечения золота известными промышленными способами, поскольку выделенное из щелочного экстракта золото, особенно в случае низких его содержаний в исходном сырье, связано с большим количеством сорбента, вследствие чего необходимы дополнительные операции по его отделению и концентрированию.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности концентрирования золота в процессе переработки органического золотосодержащего сырья, повышение рентабельности способа, снижение его трудоемкости и продолжительности, сокращение числа стадий, а также получение концентрата, пригодного для дальнейшего извлечения золота известными промышленными способами.
Поставленная задача решается способом извлечения золота из твердого золотосодержащего органического сырья, включающим обработку сырья щелочью с переводом золота в жидкие щелочные экстракты гуминовых веществ и последующее извлечение золота из полученных экстрактов, в котором в отличие от известного способа извлечение золота из жидких щелочных экстрактов гуминовых веществ осуществляют путем их центрифугирования с осаждением золотосодержащих органоминеральных фракций, при этом предварительно значение рН указанных экстрактов доводят до 4.5-8.0, а центрифугирование осуществляют при ускорении не менее 100 g.
В преимущественном варианте осуществления способа обработку твердого золотосодержащего органического сырья щелочью осуществляют путем механохимической конверсии в присутствии твердой щелочи с последующим добавлением воды.
Также в преимущественном варианте осуществления способа центрифугирование жидких щелочных экстрактов гуминовых веществ проводят при ускорении 2500-10000 g.
Максимальной эффективности концентрирования золота достигают при значении рН жидких экстрактов гуминовых веществ 4.5-6.0.
Способ осуществляют следующим образом.
Твердое органическое золотосодержащее сырье (торфы, бурые угли) обрабатывают 0.4-1.0% раствором щелочи при соотношении Т:Ж=1:10-50 и температуре 50-60°С в течение 4-6 часов либо подвергают механохимической конверсии в присутствии твердых щелочей с последующим добавлением воды до Т:Ж=1:10-50. Раствор, представляющий собой щелочной экстракт гуминовых веществ, содержащий золото, отделяют от нерастворимого остатка и доводят значение его рН до 4.5-8. Далее полученный раствор подвергают центрифугированию в течение не менее 5 минут при значениях центробежного ускорения g не менее 100, надосадочную жидкость отделяют, а осадок, концентрирующий золото (концентрат), отправляют на дальнейшую промышленную переработку.
Механохимическая конверсия органического золотосодержащего сырья путем его твердофазной обработки щелочью обеспечивает более полное извлечение гуминовых веществ и связанного с ними золота в щелочной экстракт.
Значение рН щелочного экстракта гуминовых веществ в заявляемом интервале обеспечивает высокую эффективность осаждения золота при центрифугировании и одновременно создает условия, препятствующие осаждению органического вещества: при оптимальных значениях ускорения центрифугирования степень извлечения в концентрат составляет свыше 60%, при этом величина осаждения органического вещества в виде гуматов не превышает 17%.
При значениях рН ниже 4.5 совместно с обогащенными золотом органоминеральными фракциями осаждается значительное количество гуминовых веществ, что вызывает нежелательное увеличение объема концентрата, отрицательно сказывается на его качестве и затрудняет его дальнейшую переработку промышленными способами.
Увеличение рН щелочного экстракта выше 8,0 приводит к снижению эффективности извлечения золота в концентрат при центрифугировании.
Эффективное извлечение золота в концентрат обеспечивается при значениях центробежного ускорения не менее 100 g и значениях рН 4.5-8. При этом максимальная степень извлечения золота достигается при значениях 2500-1000 g и рН 4.5-6.0, в том числе для органического золотосодержащего сырья с низкими содержаниями золота.
Таким образом, изобретение обеспечивает эффективное извлечение золота в концентрат при высокой рентабельности способа, снижение трудоемкости и продолжительности процесса, а также получение из щелочного экстракта гуминовых веществ практически в одну стадию концентрата золота, пригодного для дальнейшей переработки известными промышленными способами.
Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Навеску 5 граммов бурого угля Лучегорского месторождения с содержанием золота 0,77 г/т, измельченного до крупности 1-2 мм, в течение 4 часов обрабатывали 0.4% раствором гидроксида натрия при Т:Ж=1:40, температуре 60°С и периодическом перемешивании. Щелочной экстракт гуминовых веществ угля получили после промывания и отделения нерастворимого осадка. Количество золота, переведенного в экстракт, составило 85% от его содержания в исходном угле. К полученному щелочному экстракту добавляли 0.1М раствор НCl до достижения значений рН, равных 3; 4; 5; 6; 7; 8, после чего отдельные порции экстракта центрифугировали в течение 5 минут при 100 g, 2500 g и 10000 g. Надосадочные жидкости и осадки, объем которых составлял менее 2 об.%, анализировали отдельно на содержание золота и гуминовых веществ (гуматов) и рассчитывали процентное содержание золота в полученных осадках (концентратах).
На приведенном графике (см. чертеж) представлена зависимость эффективности концентрирования золота и количества гуминовых веществ (гуматов) в полученных осадках от значений рН щелочного экстракта и условий центрифугирования.
График показывает, что извлечение золота в концентрат обеспечивается при ускорении g центрифугирования от 2500 до 10000 при значениях рН=4.5-8.0. При этом при рН=4.5-6 в осадке после центрифугирования концентрируется 65-90% золота, а совместно с обогащенными золотом органоминеральными фракциями осаждается 2-17% гуминовых веществ.
Пример 2.
К щелочному экстракту бурого угля Ушумунского месторождения (содержание золота 0.82 г/т), полученному аналогично щелочному экстракту по примеру 1 при Т:Ж=10 и содержащему 0.07 мг/л золота, добавляли 0.1М раствор НС1 до достижения рН=5.5 и центрифугировали в течение 5 минут при 2500 g и 10000 g. Результаты анализа содержания золота и гуминовых веществ в концентрате приведены в таблице 1.
Таблица 1
Ускорение при
Содержание
Количество
Эффективность
центрифугировании
золота в
осажденного
извлечения
осадке, мг/л
гумата, %
золота, %
2500 g
3,47
4
62
10000 g
4,28
5
72
Пример 3.
К 5 г бурого угля Канско-Ачинского месторождения, истертого в шаровой мельнице с 1 г NaOH, добавили 100 мл воды и отфильтровали через фильтр «синяя лента». Полученный щелочной экстракт гуминовых веществ с содержанием золота 0.2 мг/л после регулирования рН центрифугировали в течение 7 минут. Результаты, отражающие эффективность извлечения золота в концентрат в зависимости от условий центрифугирования, приведены в Таблице 2.
Таблица 2
рН
Эффективность извлечения золота, %
100 g
2500 g
10000 g
8.00
77
95
99
6.03
95
99
99
Источники информации
1. Swaine D.J. Trace elements in Australian bituminous coals and fly ashes // Pulverized Coal Firing The effect of Mineral Matter. Newcastle: 1979, P.14-18.; Swaine D.J. The importance of trace elements in Australian coals // Energy Resourses & Technology. 1982, №4, P 18-22.