Анализ причин упорности руд с дисперсным золотом при цианировании

Л.В. Шумилова

ВЛИЯНИЕ ФОРМ ДИСПЕРСНОГО ЗОЛОТА В МИНЕРАЛЬНОМ И ОРГАНИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВАХ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ УПОРНОСТЬ РУД

щ И онятие «дисперсное золото» является одним из самых

-М. Л. неопределенных в геологической и технологической теории и практике. Автор данной работы придерживается мнения большинства отечественных и зарубежных геологов и под «дисперсным золотом» понимает только его рассеянную в кристаллах минералов или в углистом (органическом) веществе форму выделения, не обнаруживаемую современными электронно - микроскопическими методами исследования (в связи с этим понятие «дисперсное золото» может быть определено как выделения золота с относительно широким диапазоном дискретности распределения в минералах-носителях - от отдельных атомов в составе микроминералов, природных сплавов, органических соединений до моно-элементных кластеров размерами порядка нанометров).

Чрезвычайное разнообразие вещественного состава сложных золотосодержащих руд, их широкая распространенность в природе, а также существующие требования максимально эффективного использования минеральных ресурсов вызывают необходимость выделения таких руд в отдельную категорию упорного золотосодержащего сырья.

Из нанообъектов следует выделить кластеры - образования, содержащие до сотен тысяч атомов. Кластеры металлов занимают промежуточное положение между атомами и массивным металлом и представляют его особое состояние с измененными физикохимическими параметрами. Поэтому при геолого-технологическом исследовании руд необходимо учитывать в комплексе общий минеральный состав руд, определяющий связь дисперсного золота с конкретным носителем и проявление сорбционных свойств, влияющих на переосаждение растворенного при цианировании золота, содержание

элементов-примесей, ассоциирующих с золотом, содержание элементов - потенциальных фиксаторов золота в матрице (мышьяк, теллур, селен, сурьма, углерод, железо, водород).

На основе проведенного анализа форм нахождения дисперсного золота в минеральном и органическом веществах творческой группой учёных Читинского филиала ИГД СО РАН и Читинского государственного университета: Секисовым А.Г., Резником Ю.Н., Шумиловой Л.В., Конорёвой Т.Г., сделан вывод о том, что оно встречается в трех принципиально различных по характеру связей с минералообразующими элементами: в форме простых и комбинированных соединений; комплексных соединений с несколькими элементами, образующими своеобразные лиганды. Упрощенная схема классификации форм дисперсного золота представлена на рис. 1.

Классификационная схема форм дисперсного золота в минеральном и органическом веществах (рис. 2), основанная на этом признаке выделения, следующая:

1. Дисперсное золото в форме простых соединений с одним из элементов непосредственно, в том числе металлами: металлами-аналогами и металлами, имеющими более сложную структуру ядра атома, чем у золота; неметаллами; металлоидом - стибниты.

2. Дисперсное золото в форме комбинированных соединений, в том числе: селениды; теллуриды; сурьмяные соединения; сурь-мяно - теллуридные соединения.

3. Дисперсное золото в форме комплексных соединений: на основе железа; на основе алюминия; с органическими лигандами; с серой и металлами - металлосернистые; с кремнием и кислородом -кремнекислородные соединения; сурьмяно-теллуридно-сернистые соединения.

Рис. 2. Классификационная схема форм дисперсного золота в минеральном и органическом веществе

На протяжении более семидесяти лет учёные стремятся создать единую классификацию золотосодержащих руд, которая бы увязывала вещественный состав руд с их технологическими свойствами.

Учитывая авторитетное мнение отечественных ученых - докторов технических наук В.В. Лодейщикова (Иргиредмет), Г.В. Се-дельниковой (ЦНИГРИ) и В.И. Зеленова, по вопросу классификации золотосодержащих руд по упорности, следует отметить, что эти работы имеют большое практическое значение при определенных условиях.

Так В.В. Лодейщиковым, в качестве главного разделительного критерия при технологической классификации золотых и серебряных руд по упорности, принимается коэффициент извлечения Аи и

Ag на стадии цианистого выщелачивания К , выражаемый через коэффициенты физической (ФД), химической депрессии (ХД) и сорбционной активности руды (СА).

Указанные коэффициенты в совокупности характеризуют степень технологической упорности руды в цианистом процессе, а каждый из них в отдельности - причину упорности руды, связанную с особенностями вещественного состава исходного сырья и определяющую в конечном итоге выбор рациональной схемы извлечения золота.

Основываясь на данном принципе и опираясь в известной мере на имеющиеся результаты исследований других авторов, а также на существующую практику переработки рудного сырья, все золотые и серебряные руды В.В. Лодейщиковым рекомендуется подразделить на простые, т. е легкоцианируемые руды (технологический тип «А») и упорные (трудноцианируемые) руды, которые в свою очередь включают три технологических типа:

Б - руды с тонковкрапленным золотом и серебром (физическая депрессия золота в цианистом процессе);

В - руды, цианирование которых сопровождается химической депрессией золота минеральными компонентами - примесями, проявляющими восстановительные или «цианисидные» свойства;

Г - руды, характеризующиеся повышенной сорбционной активностью по отношению к растворенным в цианиде благородным металлам.

Легкоцианируемые руды (технологический тип «А») рекомендуется разделитель на три основные технологические разновидности: кварцевые (А&), сульфидные А^^ и окисленные (Аок(Ре)) в зависимости от преобладания в них соответствующих минералов -носителей рудного золота: кварца (силикатных пород), сульфидов (пирит, арсенопирит) и оксидов железа (лимонит и др.).

Выделение технологических разновидностей из упорных руд («Б-Г») произведено исходя из того, какие компоненты являются конкретной причиной упорности этих руд в цианистом процессе.

Однако, в обработку часто вовлекаются руды, сочетающие в себе два или несколько признаков технологической упорности руд: ФД+ХД, ФД+СА, ФД+ХД+СА и т.д. В этом случае отнесение руды к определённой категории (тип, разновидность) производится, исходя из преобладающей формы технологической упорности в цианистом процессе. В свою очередь технологическая упорность определяется абсолютными значениями коэффициентов физической и химической депрессии, а также сорбционной активности.

В.И. Зеленовым предложена дифференцированная технологическая типизация золотосодержащих руд. Выделение основных типов руд в данном случае рекомендуется производить, исходя из наличия в них, кроме золота, других ценных компонентов. По мнению автора этой системы, необходимость извлечения попутных ценных компонентов является главным фактором, определяющим выбор технологической схемы обработки руды.

В соответствии с указанным принципом, все золотосодержащие руды подразделены на восемь основных типов: I - золотые; II -золото-пиритные; III - золото-медные; IV - золото-мышьяковые; V -золото-сурьмяные; VI - золото-урановые; VII - золото-ураново-пиритные; VIII - золото-полиметаллические. Каждый тип руды включает подтипы, различающиеся по степени окисленности минералов; в каждом подтипе, в свою очередь, выделены технологические разновидности руд, характеризующиеся различной крупностью золота и наличием компонентов-примесей, осложняющих технологию извлечения золота.

Разработанная В.И. Зеленовым классификация, является своего рода обобщением ранее выполненных в этом направлении исследований других авторов. Ученый попытался объединить в единую систему все характерные признаки золотосодержащих руд, определяющие возможности их обогащения, независимо от того,

какие процессы и схемы должны лечь при этом в основу технологии переработки указанных руд. В результате такого подхода предлагаемая система технологической типизации золотосодержащих руд была громоздкой. В рекомендуемой классификации не нашли отражение такие руды как: золото-серебряные, золото-висмутовые, золото-вольфрамовые и др., а также выделения внутри каждого типа дополнительных подтипов и технологических разновидностей руд в зависимости от степени их окисления и крупности золота.

В.И. Зеленовым выделено 25 технологических разновидностей руд, и эта цифра может возрасти, по крайней мере, вдвое за счет других типов золотосодержащих руд

В научных публикациях Г.В. Седельникой, технология переработки руд рассматривается применительно к их технологическим типам. Приводятся шесть основных технологических типов золотосодержащих руд, которые выделены с учетом промышленной значимости полезных компонентов, форм нахождения и крупности золота, степени окисленности минералов, наличия осложняющих примесей и отличаются различными технологиями переработки

руд.

К этим технологическим типам руд относятся: золотой (золото-кварцевый, золото-сульфидный) со свободным и цианируемым золотом; золотой (золото-мышьяковый) с тонковкрапленным золотом в сульфиды и другие минералы; золотосеребряный; золотополиметаллический (золото-медный, золото-свинцовоцинковый и др.); золото-сурьмяный; золотоносные коры химического выветривания, окисленные руды.

По отношению к основному способу извлечения золота из руд

- цианированию золотосодержащие руды подразделяются на лег-кообогатимые (со свободным золотом и в сростках - цианируются хорошо), среднеобогатимые (со сложными минеральными формами металлов - цианируются не полностью) и труднообогатимые или упорные (с тонковкрапленными металлами и вредными примесями - цианируются плохо).

Что касается зарубежной практики обогащения руд, то детальные исследования «упорности» карлинских руд (США), проведенные Hausen, Robinson, Buckram, Casparini и др., позволили установить, что существует две группы причин низкого извлечения дисперсного золота при цианировании - условно «физическая» и «химическая».

Проблемы низкого извлечения золота из упорных руд обусловлены следующими природными факторами:

Первая группа «причин физической упорности» включает следующие случаи:

а) золото покрыто оболочкой, состоящей из непроницаемых для циановых растворов минералов;

б) золото находится в виде сплавов;

в) золото покрыто (изначально или в процессе обработки) пленками, блокирующими доступ к нему цианидов;

г) руда содержит сорбционноактивный для золота компонент -глинистые минералы или углистое вещество, поглощающие его из раствора, быстрее, чем технологические сорбенты (активированный уголь или ионообменные смолы).

Вторая «химическая» группа причин упорности:

а) руда содержит нерастворимые в циановых растворах тел-луриды;

б) руда включает минералы и органические соединения, активно взаимодействующие с компонентами технологического раствора и золото-циановым комплексом - сульфидные минералы, продуцирующие роданиды и поглощающие растворенный кислород, гуминовые кислоты, функциональные группы которых взаимодействуют с золотосодержащими соединениями.

Рассмотренная классификация причин упорности руд с дисперсным золотом, предложенная американскими геологами, безусловно, является научно обоснованной и практически применимой. Вместе с тем учитывая все многообразие генетических типов месторождений руд, содержащих дисперсное золото в различных формах, использование многоступенчатых технологических схем их переработки, необходимо ориентируясь на выделенные причины упорности, проводить геолого-технологическую оценку руд исходя из конкретных условий.

Приведенные выше примеры наглядно показывает, что разработка единой (универсальной) классификации золотосодержащих руд, в одинаковой степени удовлетворяющей специалистов различного профиля, является весьма сложной задачей, к решению которой можно подходить с самых различных позиций.

Следует отметить, что при разработке систем классификации золотосодержащих руд, есть причины упорности, которые часто не учитываются:

1) в процессе цианирования при кучном выщелачивании идут конкурирующие процессы сорбции кислорода каплями реагента при эммитерном (капельном) орошении и его дегазации при фильтрации раствора в материале кучи;

2) наличие покровных плёнок («рубашек», «наклёпок» и т.п., которые сорбируют реагент и останавливают процесс диффузии его в минеральной матрице).

Анализ результатов, проведенных исследований, сопоставление их с промышленным опытом извлечения золота из руд сложного вещественного состава, практически всех известных в мире разновидностей золоторудного сырья, привели автора к выводу о целесообразности выделения упорных золотосодержащих руд с дисперсным золотом в отдельную категорию минерального сырья и выработке научно-обоснованных критериев для выбора рациональной технологии их переработки.

В соответствии с целевой направленностью научной работы автора, основными объектами рассмотрения в разработанной классификации, являются сульфидные золотосодержащие руды или продукты их переработки. Технология обработки указанных минеральных объектов характеризуется рядом общих признаков. Главным из них является использование цианистого способа извлечения золота. Исходя из этого, разработан вариант технологической классификации золотосодержащих руд с дисперсным золотом по технологической упорности руд, основанный на отношении этих руд к процессу цианирования.

В классификации технологические типы выделяются по уровню извлечения при использовании стандартных схем сорбционного цианирования, а подтипы - по химической активности и концентрации, используемых при технологическом тестировании окислителей перед цианированием (от гипохлорита натрия до перекисно-щелочной сети) - рис. 3.

Все золотосодержащие и комплексные руды с дисперсным золотом в зависимости от показателя извлечения в них металла при стандартном цианировании более или менее 80% делятся соответственно на простые (П) - легкоцианируемые (не упорные или легко- и среднеобогатимые) и упорные (У) - трудноцианируемые (труднообогатимые).

В соответствии с разработанной классификацией руды, у которых извлечение золота в жидкую фазу при использовании атомно-

абсорбционного метода анализа составило менее 80%, отнесены к упорным рудам. В свою очередь упорные руды в зависимости от химической активности и концентрации, используемых при технологическом тестировании окислителей перед цианировании, делятся на три группы: руды с физическими причинами упорности, руды с физико-химическими причинами упорности и руды с химическими причинами упорности. Каждая из выше указанных групп подразделяется на ряд типов.

Руды с физическими причинами упорности (ФУ) классифицируются на четыре технологических типа:

- технологический тип 1ФУ - золото покрыто оболочкой, состоящей из непроницаемых для цианистых растворов минералов;

- технологический тип 2ФУ - золото находится в виде сплавов;

- технологический тип 3ФУ - золото покрыто (изначительно или в процессе обработки) пленками, блокирующими доступ к нему цианидов;

- технологический тип 4ФУ - золото находится в минеральной матрице в форме наночастиц («•10"9м-га- 10-8м) и окточастиц

К рудам с физико-химическими причинами упорности (ФХУ) относится технологический тип 1ФХУ, т.е. руды, которые содержат флотоактивные и сорбционно-активные компоненты - глинистые минералы или углистые вещества, усложняющие получение флотоконцентрата золотосодержащих минералов и/или поглощающие золото из раствора, быстрее, чем технологические сорбенты (активированный уголь или ионообменные смолы).

Руды с химическими причинами упорности (ХУ) подразделяются на два технологических типа:

- технологический тип 1ХУТе- руды содержат нерастворимые в цианистом растворе теллуриды;

технологический тип 2ХУ - руды включают минералы и органические соединения, активно взаимодействующие с компонентами технологического раствора и золото-циановым комплексом-сульфидные минералы, продуцирующие роданиды и поглощающие растворенный кислород, гуминовые кислоты, функциональные группы которых взаимодействуют с золотосодержащими соединениями.

Для выбора оптимального варианта переработки золотосодержащего минерального сырья внутри каждого технологического типа выделяются промышленные сорта руды по упорности в зависимости от содержания золота - богатые, рядовые, бедные и по уровню дисперсности ценного компонента.

К легкообогатимым рудам не упорным - легкоцианируемым относятся руды зоны окисления и золото-кварцевой формации. На их долю приходится более половины запасов золота. Месторождения с богатыми рудами эффективно обогащаются по простой технологии (гравитация или гравитация + сорбционное цианирование, либо сорбционное цианирование) с извлечением золота 92-98 %.

К среднеобогатимым рудам, в соответствии с разработанной классификацией, относятся смешанные (окислено-сульфидные) и сульфидные. Наличие в золотосодержащих рудах дисперсного золота, а также окисленных или сульфидных примесей, усложняют технологию их переработки. Для обогащения золототеллуридных руд применяют комбинированные схемы, основанные на сочетании процессов гравитации и сорбционного цианирования, либо только сорбционное цианирование.

Многокомпонентность сульфидных золотосодержащих руд с микронным и субмикронным (дисперсным) золотом обуславливает необходимость применения довольно сложных технологических схем обогащения гравитацией и флотацией, иногда и цианирование хвостов флотации, плавки полученных концентратов. Все это ведет к удорожанию стоимости переработки руд и поэтому ставится задача создания новых эффективных технологий на основе использования фотометрической и радиометрической сортировки, биоокисления, автоклавного сорбционного цианирования.

С

А

С

Технологи- Технологи-

ческий тип ческий тип

1ФУ - золо- 2ФУ- золо-

то покрыто то находит-

обо лочкой, ся в виде

состоящей сплавов

из непрони-

цаемых для

цианистых

растворов

минералов

Технологический тип 3ФУ - зо лото покрыто (изна-чительно или в процессе обработки) пленками, блокирующими доступ к нему цианидов

Т ехнологический тип

1ФХУ - руда содержит флотоактивные и сорбционно-

активные компоненты - глинистые минералы или углистые вещества, усложняющие получение флотоконцентрата золотосодержащих минералов и/или по^ глощающие золото из раствора, быст рее, чем технологические сорбенты

Технологиче ский тип 1ХУге- руда содержит не растворимые в цианистом растворе тел-луриды

Технологический тип 4ФУ - золото находится в минеральной матрице в

Б

Технологический

тип

2ХУ - руда включает минералы и органические соединения, активно взаимодействующие с компонентами тех нологического рас твора и золотоциановым комплек-сом-сульфидные минералы, продуцирующие роданиды и поглощающие растворенный кислород, гуминовые кислоты, функциональные группы которых взаимодействуют с золотосодержащими соединениями

форме наночастиц (п-10’ м-т-10" м) и окточастиц

Второе место по запасам и третье по прогнозным ресурсам после легкообогатимых занимают упорные руды (трудноцианируе-мые - труднообогатимые): сульфидно-сульфосолевые, сульфидноуглистые, сульфидно-сульфосолевые с углистыми и органическими веществами. Эти руды являются потенциальным резервом увеличения добычи золота в России.

Большая часть этих месторождений расположена в районах с суровыми климатическими условиями. В Забайкальском крае это: Итакинское, Дельмачик, Быстринско-Ширинское, Культуминское, Дыбыксинское, Талатуйское, Ниже-Ключев-ское и др.

С целью ускорения вовлечения в эксплуатацию крупных месторождений упорных золотомышьяковых руд с дисперсным золотом, расположенных в регионах России, необходимо более ускоренными темпами внедрять в промышленность наиболее экономически рентабельные и экологически безопасные способы переработки. Один из таких способов разработан в Читинском филиале ИГД СО РАН совместно с РГГРУ - это кюветно-кучное выщелачивание золотосодержащего минерального сырья. Технология кювет-но-кучного выщелачивания золота имеет сменные активационные блоки и адаптирована к типу руды и её технологической упорности, что позволяет значительно увеличивать извлечение дисперсного золота, а также повысить эффективность и интенсивность процесса выщелачивания.

--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лодейщиков В.В. Основы технологии извлечения золота и серебра из упорных руд: Дис. д-ра техн. наук Иркутск. 1987. - 457 с.

2. Седельникова Г.В. Опыт применения кучного выщелачивания золота // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 1996, № 5. - С. 21-25.

3. Секисов А.Г. Дисперсное золото. Геологические и технологические ас-пекты./А.Г.Секисов. Н.В.Зыков. В.С.Королёв. - Чита: ЧитГУ, 2007. - С 104. ШИН

— Коротко об авторе ------------------------------------------

Шумилова Л.В. - кандидат технических наук, докторант ЧитГУ, зам. директора ЗабГК, zabgc@megalink.ru