СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ОКИСЛЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД
EXTRACTION METHOD OF GOLD FROM OXIDISED ARGILLACEOUS GOLD-BEARING ORES

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано, в частности, для извлечения золота из окисленных глинистых золотосодержащих руд.
Известно, что наиболее эффективным способом извлечения драгоценных металлов, в частности золота, из указанного выше типа руд является способ кучного цианидного выщелачивания. Согласно способу руду дробят до определенной крупности, что позволяет увеличить степень вскрытия драгоценных металлов, гранулируют и отсыпают в специальные кучи (штабеля). На поверхности рудных штабелей устанавливают систему орошения, по которой выщелачивающие цианидные растворы поступают на рудный материал. При орошении руды цианидные растворы проходят через рудный массив и растворяют содержащееся в нем золото. Драгоценный металл, находящийся в этих растворах, в дальнейшем извлекают специальными методами.
Известно, что для повышения степени извлечения драгоценных металлов из окисленных руд с повышенным содержанием тонких глинистых фракций необходимо обеспечить равномерную фильтрацию выщелачивающего раствора через рудный штабель при одновременном обеспечении устойчивости бортов штабеля руды. Для решения этой проблемы осуществляют операцию гранулирования, позволяющую получить стабильный окатыш, устойчивый к разрушению и обеспечивающий равномерную фильтрацию выщелачивающего раствора, а также предотвращающую вынос тонких фракций из штабеля руды в систему сбора продуктивных растворов. В мировой и отечественной практике в качестве вяжущего вещества для гранулирования руды и получения окатышей, как правило, используют портландцемент. В зависимости от содержания глинистых фракций в руде, его удельный расход при агломерации колеблется от 3-5 кг/т (США, Африка) до 15-20 кг/т руды (Россия, Австралия). Так, при отработке окисленных глинистых руд Северного Урала в настоящее время расход портландцемента марок ПЦ 400ДО и ПЦ 400Д20 составляет 16-20 кг/т руды, что значительно увеличивает себестоимость конечной продукции.
Известен способ извлечения золота из глинистых руд по патенту России №2122592, МПК С22В 11/00, приоритет от 26.08.1997 г., включающий дробление, обработку дробленой руды цементом, гранулирование, складирование, укладку руды в штабель, выщелачивание золота из штабеля и извлечение золота из раствора, в котором руду перед дроблением подвергают грохочению, плюсовой продукт подвергают дроблению, минусовой продукт обрабатывают цементом, подвергают гранулированию на аппарате, обеспечивающем вращательное движение, складируют в кучу и затем совместно с дробленым продуктом укладывают в штабель.
В описанном выше способе используется сложный и экономически затратный технологический процесс, требующий предварительной подсушки глинистой руды, что затруднительно выполнить в условиях холодного и влажного климата.
Кроме того, для реализации способа в качестве вяжущего вещества используют цемент, что значительно увеличивает себестоимость конечной продукции.
2
3
2
2
3
Известен способ рудоподготовки окисленных золотосодержащих руд к кучному выщелачиванию, описанный в патенте №2379363, МПК С22В 11/00, С22В 3/04, приоритет от 21 июля 2008 г., включающий просеивание руды, измельчение, повторное просеивание, дробление, просеивание, повторное дробление и просеивание, перемешивание руды с вяжущим веществом, содержащим цемент в количестве 30-50 кг/т руды, увлажнение руды до 12% влажности, гранулирование и формирование кучи из полученных окатышей для выщелачивания золота, при этом в качестве вяжущего вещества используют смесь из цемента и самораспадающегося феррошлака, составляющего 30-50% от общего количества смеси, причем самораспадающийся феррошлак имеет следующий состав:СrO - 5,5-6,5, SiO - 24,4-26,5, CaO - 4,6-4,8, АlО - 4,0-5,0, МgO - 13.5-14,5, влага 0,5-1,1.
В известном способе в качестве вяжущего вещества используют смесь самораспадающегося феррошлака и цемента, что не обеспечивает требуемых прочностных качеств окатышей и, соответственно, снижает степень извлечения золота в товарную продукцию.
Кроме того, способ требует большого расхода вяжущего вещества, который составляет 50 килограмм на тонну руды. Учитывая, что расход шлака составляет 30-50% от указанной выше величины, следовательно, расход цемента составляет 25-35 килограмм на тонну руды, что приводит к значительному удорожанию всего технологического процесса.
Кроме того, в описанном выше способе используется сложный и экономически затратный технологический процесс, требующий неоднократного дробления и просеивания руды, а также предварительного увлажнения до 12% смеси руды и вяжущего вещества перед гранулированием.
Недостатком описанного выше способа является также то, что отсутствуют конкретные условия, обеспечивающие повышение степени извлечения золота: характеристики руды, характеристика штабеля, время выстаивания после гранулирования и другие параметры.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и назначению является патент России №2122593, МПК С22В 11/00, приоритет от 26.08.1997 г, в котором изложен способ извлечения золота из окисленных глинистых золотосодержащих руд, включающий дробление, просеивание руды, перемешивание руды с вяжущим веществом, гранулирование руды с получением окатышей, формирование штабеля из полученных окатышей и кучное выщелачивание золота путем орошения раствором цианида натрия с получением обогащенных по золоту растворов.
В описанном выше способе используется сложный и экономически затратный технологический процесс, требующий дорогостоящего оборудования, чтобы обеспечить дробление руды до 20 мм, предварительной подсушки глинистой руды, которую необходимо увлажнять в процессе первичного гранулирования.
Кроме того, для реализации способа в качестве вяжущего вещества используют цемент, что значительно увеличивает себестоимость конечной продукции.
Кроме того в известном способе применяют выщелачивающий раствор с высоким содержанием цианида натрия (до 1 г/л), что наносит большой вред экологии.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение степени извлечения золота в товарную продукцию при одновременном снижении продолжительности процесса выщелачивания и его удешевлении.
В способе извлечения золота из окисленных глинистых золотосодержащих руд, включающем дробление, просеивание руды, перемешивание руды с вяжущим веществом, гранулирование руды с получением окатышей, формирование штабеля из полученных окатышей и кучное выщелачивание золота путем орошения раствором цианида натрия с получением обогащенных по золоту растворов, согласно изобретению в качестве вяжущего вещества используют продукт совместного помола смеси, содержащей 70% доменного гранулированного шлака и 30% извести в пересчете на активный СаО, взятый в количестве 25 килограмм на тонну руды, после формирования штабеля перед его орошением осуществляют его выстаивание в течение пяти дней.
Согласно изобретению крупность дробления руды составляет 60 мм.
2
Согласно изобретению продукт совместного помола смеси, состоящей из доменного гранулированного шлака и извести, имеет тонкость помола, соответствующую удельной поверхности 3000-3500 см/г.
Согласно изобретению высота сформированного штабеля составляет не более 15 метров.
Согласно изобретению в качестве выщелачивающего раствора используют раствор с концентрацией цианида натрия до 0,5 г/л.
Заявленное техническое решение обеспечивает более высокую степень извлечения золота за счет оптимального количественного соотношения компонентов вяжущего вещества, являющего продуктом помола смеси гранулированного доменного шлака и извести, так как по сравнению с ближайшим аналогом в процессе гранулирования руды усиливается процесс гидратации, приводящий к получению гидросиликата кальция, который при отверждении окатышей увеличивает их прочностные свойства и обеспечивает равномерную фильтрацию выщелачивающих растворов и устойчивость рудного штабеля, и, соответственно, более полное извлечение золота.
2
Использование в качестве вяжущего вещества продукта совместного помола смеси, содержащей 70% доменного гранулированного шлака и 30% извести в пересчете на активный СаО, взятого в количестве 25 килограмм на тонну руды, позволяет полностью отказаться от использования цемента, а также уменьшает расход вяжущего вещества на тонну руды по сравнению с ближайшим аналогом в полтора-два раза, что повышает экономичность способа и позволяет производить указанную смесь на месте переработки руд с использованием стандартного оборудования для производства цемента, поскольку тонкость помола полученной смеси соответствует тонкости помола портландцемента (3000-3500 см/г). Это позволяет исключить зависимость от производителей и поставщиков цемента.
Кроме того, заявляемый способ более прост и экономичен в осуществлении по сравнению с ближайшим аналогом, так как не требует дробления руды до 20 мм, предварительной подсушки глинистой руды, которую необходимо увлажнять в процессе первичного гранулирования.
Кроме того, в заявляемом техническом решении может быть использована глинистая руда с высокой исходной влажностью (до 22%), что позволяет использовать заявляемый способ в широком климатическом диапазоне.
В заявляемом способе в качестве вяжущего вещества используется продукт совместного помола смеси, состоящей из доменного гранулированного шлака и извести. Предпосылкой для применения в качестве вяжущего вещества при изготовлении окатышей указанной выше смеси послужило высокое содержание глины в руде, подлежащей гранулированию. Щелочи, присутствующие при гидратации вяжущего вещества, гидратируют глинистые частицы, вследствие чего возникают щелочные гидроалюмосиликатные образования, обладающие вяжущими свойствами. Стабильными новообразованиями при гидратации вяжущего вещества на основе продукта совместного помола смеси доменного гранулированного шлака и извести являются низкоосновные гидросиликаты кальция тоберморитовой группы - CSH(B) и кальциевые гидроалюмосиликаты типа жисмондита, фожазита и томсонита, которые являются продуктами взаимодействия алюмосиликатной составляющей шлака с гидроксидом кальция. Растворимость низкоосновных гидросиликатов кальция, гидрогранатов и гидроалюмосиликатов значительно ниже новообразований, характерных для цемента. Это обусловливает более высокие прочностные свойства окатышей, полученных с использованием вяжущего вещества на основе продукта совместного помола смеси доменного гранулированного шлака и извести по сравнению с вяжущим веществом на основе цемента, используемым в ближайшем аналоге.
Для получения оптимального соотношения компонентов вяжущего вещества проводились исследования по методике, описанной в ГОСТе 310.4-76, которые показали, что наилучшими вяжущими свойствами обладает продукт совместного помола смеси, состоящей на 70% из доменного гранулированного шлака и на 30% из извести в пересчете на активный СаО.
Для определения оптимального количества вяжущего вещества проводились компрессионные испытания на материале окисленной глинистой золотосодержащей руды Воронцовского месторождения (Северный Урал).
Материал представлял собой окисленную глинистую руду и был отобран с конвейерной ленты рудоподготовительного комплекса после дробления на зубчато-шнековой дробилке до крупности 60 мм. Содержание гранулируемых классов 0,5 мм составило около 50%, классов 0,05 мм - 25%. При этом руда подвергалась испытаниям без предварительной подсушки.
Компрессионные испытания проводились в больших компрессионных приборах на руде крупности 60 мм, что максимально приближено к производственным условиям. Гранулирование осуществлялось в лабораторном грануляторе барабанного типа, футерованном резиной, моделирующем производственный гранулятор. Навеска руды загружалась в барабан гранулятора (диаметр 0,73 м, глубина 0,50 м), после чего вносилась добавка вяжущего вещества. Гранулирование происходило в течение 3 минут со скоростью вращения барабана 27 об/мин, что соответствует условиям гранулирования на производстве. После выстаивания в течение пяти суток (для созревания окатыша) гранулированная руда загружалась в компрессионный прибор (высота цилиндра 42.5 см, диаметр 40 см). Время выстаивания 5 дней было обусловлено химическим составом выбранного вяжущего вещества (наличием в составе извести). После загрузки на руду оказывалось постепенно возрастающее давление до значений, эквивалентных давлению в подошве штабеля высотой 15 метров, находящегося под орошением цианидными растворами. Добавка вяжущего вещества составила 20 и 25 кг/т руды. С учетом того что добавка извести 30% рассчитывается на активный СаО, фактическая добавка вяжущего вещества составила (при активности извести 67,7%):
При расчетных 25-27,4 кг/т (Шлак 17,5 кг/т + Известь 9,9 кг/т).
2
2
2
При расчетных 20-22,9 кг/т (Шлак 14 кг/т + Известь 8,9 кг/т). По результатам компрессионных испытаний было установлено, что добавка вяжущего вещества в количестве 20 кг/т не обеспечивает фильтрацию растворов 10 л/час·м для штабеля высотой 15 метров (плотность орошения будет составлять не более 4 л/час·м). Фильтрация на уровне 10 л/час·м(необходимая фильтрация в производстве) обеспечивается для высоты штабеля 15 метров (высота штабеля на производстве) при добавке вяжущего вещества в количестве 25 кг/т.
Результаты определения водоустойчивости до и после компрессионных испытаний в малом компрессионном приборе приведены в таблице 1.
Таблица 1
Добавка вяжущего вещества, кг/т
До испытаний, %
После испытаний, %
20 (факт 22,9 кг/т)
8,6
24,32
25 (факт 27,4 кг/т)
6,7
19,59
Параметр водоустойчивости агломерата представляет собой процент гранулируемых классов крупности 0,5 мм, перешедших из агломерата в жидкую фазу при замачивании его в воде с последующим рассевом на ситах. Принято, что удовлетворительными водно-прочностными свойствами обладает агломерат, в котором этот показатель не превышает 20%. Как видно из приведенных в таблице 1 результатов испытаний, при гранулировании с добавкой вяжущего вещества 25 кг/т получаемый агломерат обладает необходимыми прочностными свойствами, обеспечивающими равномерную стабильную фильтрацию выщелачивающих растворов, а также устойчивость бортов рудного штабеля.
Для оценки влияния на процесс кучного выщелачивания состава вяжущего вещества на основе продукта совместного помола смеси доменного гранулированного шлака и извести с одной стороны и состава вяжущего вещества на основе цемента с другой стороны, была поставлена серия опытов по моделированию процесса кучного выщелачивания в перколяторах на руде крупности 60 мм:
2 опыта с рудой, гранулированной вяжущим веществом (до 20 кг/т и до 25 кг/т), на основе цемента;
2 опыта с рудой, гранулированной вяжущим веществом (до 20 кг/т и до 25 кг/т), на основе продукта совместного помола смеси доменного гранулированного шлака и извести.
Гранулированные с различными типами вяжущих веществ навески глинистой руды загружались в перколяторы. После выстойки 5 суток начиналось их орошение выщелачивающими растворами с концентрацией цианида натрия 0,5 г/л.
Сравнительные результаты проведенных опытов приведены в таблице 2.
Таблица 2
Показатель
Гранулирование с вяжущим веществом на основе цемента
Гранулирование с вяжущим веществом, на основе продукта совместного помола смеси доменного гранулированного шлака и извести
До 20 кг/т
До 25 кг/т
До 20 кг/т
До 25 кг/т
Масса руды, кг
26.1
26.2
26.25
26.0
Исходное содержание золота в руде, г/т
0.91
0.84
0.93
1.09
Время выщелачивания, сут
11
11
11
11
Объем продуктивных р-ов, л
61.03
60.16
60.03
59.23
Средняя концентрация золота в продуктивных р-ах, мг/л
0.20
0.20
0.24
0.34
рН продуктивных растворов
10.32
10.37
11.50
10.64
Извлечение золота из руды в продуктивные р-ры, %
50.6
54.8
60.2
70.6
Как следует из данных, приведенных в таблице 2, в пробах руды, гранулированных с использованием вяжущего вещества в виде продукта совместного помола смеси из доменного гранулированного шлака и извести негативного влияния состава вяжущего вещества на степень извлечения золота по сравнению с пробами, гранулированными цементом, не отмечено. Кроме того, степень извлечения золота составила 60,2-70,6%, что значительно выше, чем в опытах с использованием вяжущего вещества на основе цемента. Это говорит об ускорении процесса выщелачивания золота из руды (при одинаковом времени опыта и объемах продуктивных растворов выше степень извлечения золота из руды в продуктивный раствор). Таким образом, предлагаемый состав вяжущего вещества на основе продукта совместного помола смеси доменного гранулированного шлака и извести благоприятно сказывается на процессе кучного цианидного выщелачивания.
На практике заявляемый способ осуществляют следующим образом.
Первоначально окисленную глинистую золотосодержащую руду исходной влажности до 22% дробят на зубчато-шнековой дробилке до крупности 60 мм и просеивают на грохоте с ячейкой 60 мм. Полученную после дробления и просеивания руду перемешивают с вяжущим веществом в количестве 25 килограмм на тонну руды, после чего полученная смесь поступает на гранулирование, осуществляемое в трубчатом грануляторе. Полученные после гранулирования окатыши по системе ленточных конвейеров поступают на отсыпку в рудный штабель, который формируют высотой не более 15 метров. Затем в течение 5 дней осуществляют выстаивание сформированного из окатышей штабеля. После этого орошают штабель выщелачивающим раствором цианида натрия с концентрацией цианида натрия не более 0,5 г/л, получая при этом обогащенные по золоту продуктивные растворы.
При реализации заявленного способа использовался доменный гранулированный шлак ОАО "Северсталь", который получается обычно при выплавке чугуна и обращается в мелкозернистое состояние путем быстрого охлаждения.
Заявляемый способ обеспечивает более высокую степень извлечения золота за счет оптимального количественного соотношения компонентов связующего вещества, являющего продуктом помола смеси гранулированного доменного шлака и извести, так как по сравнению с ближайшим аналогом в процессе гранулирования руды усиливается процесс гидратации, приводящий к получению гидросиликата кальция, который при отверждении окатышей увеличивает их прочностные свойства и обеспечивает равномерную фильтрацию выщелачивающих растворов и устойчивость рудного штабеля и, соответственно, более полное извлечение золота.
В то же время в ближайшем аналоге в качестве вяжущего вещества используется цемент, который не обеспечивает получения окатышей с высокими прочностными свойствами и, соответственно, не обеспечивает равномерной фильтрации выщелачивающих растворов и устойчивости рудного штабеля, что приводит к неполному извлечению золота.
Заявляемый способ более прост и экономичен в осуществлении по сравнению с известным способом, так как процесс подготовки руды к извлечению золота значительно упрощен и не требует дробления руды до -20 мм, предварительной подсушки глинистой руды, которую необходимо увлажнять в процессе первичного гранулирования.
Сравнительная оценка стоимости затрат на вяжущее вещество показала, что стоимость одной тонны вяжущего вещества, являющегося продуктом совместного помола смеси, состоящей из доменного гранулированного шлака и извести в 2-3 раза ниже, чем стоимость одной тонны вяжущего вещества на основе цемента. При годовой отсыпке окисленной руды 850000 тонн использование в качестве вяжущего вещества продукта совместного помола смеси доменного гранулированного шлака и извести позволяет тратить в 1,5-2 раза меньше средств, чем при использовании вяжущего вещества на основе цемента.