СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДНОГО РАСТВОРА РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ
METHOD OF PREPARING WATER CHEMICAL SOLUTION FOR WASHING GOLD OUT OF ORES AND CONCENTRATES

Техническое решение относится к горнорудной промышленности, а именно к обогащению полезных ископаемых химическим методом, и может быть использовано при глубокой переработке рудного минерального сырья.
Известен электрохимический способ подготовки реагентов для выщелачивания металлов из мышьяковистых сульфидных руд (Ласкорин Б.Н. Гидрометаллургия золота. М.: Недра, 1980, с.160-164), включающий электролиз раствора NaCl или приготовленной на его основе пульпы. При электролизе раствора хлорида натрия на аноде образуется хлор, который частично остается в виде газовых пузырьков, частично растворяется в кислотной среде. На катоде параллельно протекает процесс восстановления катионов водорода. При этом с процессом выделения пузырьков водорода на катоде происходит также образование гидроокисла в растворе электролита. Кроме того, при электролизе в межэлектродном пространстве образуется гипохлорит натрия NaClO. Молекулярный хлор и гипохлорит натрия, присутствующие в растворе, представляют собой реагенты, активно взаимодействующие с сульфидами и арсенопиритом, поэтому могут быть использованы для выщелачивания металлов, даже таких стойких как золото.
К недостаткам известного способа относятся: низкая интенсивность электролитического синтеза и непродуктивное выделение газообразного хлора.
Известен фотохимический способ подготовки реагентов для выщелачивания металлов из упорных руд (Patent 5.942.098, USA, International Class С25В 001/00, С25С 001/20 Method of treatment of water and method and composition for recovery of presious metal / Sekissov Artuor; Paronyan Aromais, Kouzin Vladimir, Lalabekyan Natella. Filed 12.04.96). Синтез реагентов осуществляют электрохимическим методом обработки исходного раствора в мембранном электролизере и выделяющихся при электролизе газов и воды фотохимическим методом.
К недостаткам указанного способа следует отнести невысокий выход активных комплексов, обусловленный малой вероятностью сцепления пузырьков водорода и кислорода и/или галогена при облучении ультрафиолетовым светом, поэтому соответствующие реагенты для выщелачивания металлов из руд, которыми являются активные соединения кислорода и водорода (перекись, гидроксил-радикал и т.д.), хлора и водорода (хлористый водород), хлора, кислорода и водорода (хлорноватистая кислота) синтезируются в малых концентрациях.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности выщелачивания металлов, в частности золота, за счет увеличения выхода активных комплексов, содержащих водород и кислород и/или галоген (перекись, гидроксил-радикал, хлористый водород, хлорноватистая кислота).
Результат достигается тем, способ приготовления водного раствора реагентов для выщелачивания золота из руд и концентратов, включающий электрохимическую обработку водного раствора диссоциирующих реагентов, содержащих кислород и/или галоген, в мембранном электролизере, состоящем из анодной и катодной камер, с образованием газоводной смеси в анодной камере и водно-газовой смеси в катодной камере при фотохимической обработке газоводной смеси, образующейся в анодной камере, отличается тем, что перед электрохимической обработкой в водный раствор вводят гидроксид щелочных или щелочноземельных металлов и кислород воздуха, а после электрохимической обработки смешивают газоводную смесь после фотохимической обработки с водно-газовой смесью, полученной в катодной камере, и полученную эмульсию подвергают фотохимической обработке.
Способ реализуют следующим образом. Предварительно готовят раствор реагентов, содержащих кислород (например, гидроксид натрия) и/или галоген (например, хлорид натрия) и ведут его электролиз. При этом в анодной камере (камерах) мембранного электролизера на анодах образуются пузырьки кислорода в результате электролитического разложения воды. Для повышения выхода электролизных газов и пероксида водорода в предварительно подготовленный водный раствор вводят гидроксид щелочных или щелочноземельных металлов и кислород воздуха и/или хлориды щелочных металлов.
Облучение прианодного пространства ультрафиолетовым светом приводит к образованию в этих пузырьках моноатомарной и трехатомарной (озона) форм активного кислорода. Кроме того, при разрядке гидроксил-ионов на аноде и при взаимодействии атомарного кислорода с водой образуются гидроксил-радикалы. При наличии анионов галогенов в растворе они, разряжаясь на аноде, образуют пузырьки соответствующих газов в молекулярной форме. Облучение их ультрафиолетовым светом переводит их частично в активную атомарную форму. За счет подъема пузырьков кислорода и/или галогена (например, хлора) в верхней части анодной камеры накапливается газоводная смесь «кислород-вода» и/или «галоген-вода». В верхней части катодной камеры накапливаются пузырьки водорода, формируя смесь «водород-вода».
Полученные суспензии смешивают и полученную смесь суспензий облучают ультрафиолетовым светом. Перед смешиванием для обеспечения необходимого рН, зависящего от типа готовящегося раствора (например, щелочного для NaCN, кислотного для хлоридного), католитную суспензию пропускают через колонку с ионообменной смолой - анионитом в хлор-форме (в случае последующего приготовления выщелачивающих растворов на основе галогенов и/или их соединений с кислородом и водой) или ОН-форме (в случае последующего приготовления раствора для цианидного выщелачивания), а анолитную суспензию, в случае последующего приготовления щелочного раствора для цианидного выщелачивания, пропускают через колонку с катеонитом, подготовленным в натрий-форме или анионитом в ОН-форме.
При смешивании суспензий в областях коалесценции (слияния) пузырьков происходит диффузионный обмен газов и в объеме пузырьков под действием ультрафиолетовых лучей начинаются интенсивные фотохимические реакции между кислородом и водородом, и/или кислородом и галогеном (хлором), галогеном и водородом, протекающие по цепному механизму. Продукты реакций (гидроксил-радикал, перекись водорода, гипохлорит-радикал, хлористый водород) продуцируют при диффузии в водную фазу и последующем гидролизе активные ион-радикальные комплексы. Высокая концентрация пузырьков газов в отделенных эмульсиях и их продолжительная экспозиция в фотохимическом реакторе обеспечивают достаточно интенсивный выход активных продуктов реакций.
Примеры конкретного использования способа.
1. Труднообогатимый пирит-арсенопиритовый коллективный флотоконцентрат, содержащий 23 г/т золота, выщелачивается при непрерывном механическом перемешивании в чанах раствором, предварительно подготовленным в фотоэлектрохимическом и фотохимическом реакторах. Исходный раствор, поступающий в катодную камеру фотоэлектрохимического реактора, содержит по массе 1% едкого натра, предварительно барботируется воздухом. В анодную камеру заливается вода, предварительно пробарботированная воздухом для насыщения ее кислородом.
При электролизе исходного раствора гидроксил-ионы проходят через анионитовую мембрану и разряжаются на аноде, образуя гидроксил-радикалы, метастабильную перекись водорода и дополнительный двухатомарный кислород (в форме мелких пузырьков и частично в форме метастабильных клатратов).
При облучении ультрафиолетовым светом в диапазоне 230-250 нанометров происходит образование в выделяемых на аноде пузырьках кислорода его атомарной и трехатомарной (озона) аллотропных форм. Эти формы активного кислорода интенсивно растворяются в водной фазе, продуцируя перекись водорода и гидроксил-радикалы. В катодной камере образуются пузырьки водорода и дополнительные гидроксил-ионы, которые, проходя через мембрану в анодную камеру, разряжаются на аноде, переходят в гидроксил-радикалы. После накопления в верхней части анодной камеры пузырьков с активными формами кислорода и вторичных, синтезируемых в водной фазе реагентов, ее отделяют от общей массы анолита, одновременно отделяют из верхней части камеры насыщенную водородом фракцию католита, которую пропускают через сорбционную колонку с анионитом, подготовленным в Cl-форме для кондиционирования рН до околонейтрального уровня. Анолит кондиционируют добавлением серной кислоты до рН=5-5.5 и достижения ОВП уровня 1.8-2 В.
Далее производят объединение этих газоводных смесей, кондиционирование полученного продукта по РН серной кислотой до 4-4.5 и облучение получаемой эмульсии ультрафиолетовым светом. При этом в области коалесценции пузырьков водорода и кислорода продуцируется дополнительные перекись водорода, гидроксил-радикалы и другие активные соединения кислорода и водорода.
Полученной смесью (Т:Ж)=1:1 обрабатывают концентрат в течение 2-х часов. Перекись водорода, гидроксил-радикал и сопутствующие ей активные комплексы производят первичное окисление пирита и арсенопирита преимущественно в поверхностных слоях в области активных центров, где концентрируются атомы элементов-примесей.
Параллельно в электрохимических реакторах готовят активные хлорсодержащие реагенты, для чего в них подают 4-х % раствор хлорида натрия и производят электролиз в течение 1 часа. При этом в бездиафрагменной камере электролизера (с анодом и катодом) продуцируется щелочной раствор гипохлорита натрия, насыщенный пузырьками хлора и водорода. В анодной камере образуется кислотный раствор, насыщенный пузырьками хлора.
Полученную в верхней части анодной камеры хлоридно-водную смесь подкисляют соляной кислотой до рН=4.5-5, объединяют с газоводной смесью, полученной в верхней части безмембранной камеры. При объединении смесей соляная кислота, взаимодействуя с гипохлоритом натрия, производит хлорноватистую кислоту, обеспечивая образование гипохлорит-радикала и комплексообразователя - хлорида натрия. Объединенную смесь, где продолжают протекать указанные реакции, подают в фотохимический реактор, при этом дополнительно за счет коалесценции пузырьков газов осуществляются цепные реакции между водородом и образованным воздействием УФ-лучей атомарным хлором. Таким образом, в коалесцирующих пузырьках газов продуцируют хлористый водород, который, растворяясь, образует новые порции соляной кислоты и, соответственно, продуцирует при взаимодействии с гипохлоритом натрия хлорноватистую кислоту.
Полученной активной смесью, в которой продолжаются реакции между компонентами с образованием новых порций хлорноватистой кислоты и гипохлорит-радикала, обрабатывают ранее окисленную пероксидными комплексами пульпу. Остаточные перекисные комплексы при реакции с соляной кислотой будут производить хлорноватистую кислоту и активные гипохлорит-ионы. Анолит из основного объема анодной камеры и обработанный дополнительно в фотохимическом реакторе оставшийся биэлектролит, между которыми начинаются химические реакции, в ходе которых образуются гипохлорит-радикалы, также вводят в ранее обрабатываемую пульпу, полученную на основе концентрата. Конечное Т:Ж составит 1:2. При этом происходит интенсивное выщелачивание золота, извлечение которого составит не менее 90%.
2. Руда из зоны окисления, содержащая дисперсное золото, выщелачивается активным цианидным раствором в кюветах (траншеях).
Раствор готовится следующим образом.
Исходный раствор, поступающий в катодную камеру фотоэлектрохимическиго реактора, содержит по массе 1% едкого натра, предварительно барботируется воздухом в течение 1 часа для насыщения кислородом. В анодную камеру заливается техническая вода, очищенная от взвесей и избыточных ионов хлора, предварительно пробарботированная воздухом также для насыщения ее кислородом.
При электролизе исходного раствора гидроксил-ионы проходят через анионитовую мембрану и разряжаются на аноде, образуя гидроксил-радикалы, метастабильную перекись водорода и дополнительный двухатомарный кислород (в форме мелких пузырьков и частично в форме метастабильных клатратов).
При облучении ультрафиолетовым светом в диапазоне 230-250 нанометров происходит образование в выделяемых на аноде пузырьках кислорода его атомарной и трехатомарной (озона) аллотропных форм. Эти формы активного кислорода интенсивно растворяются в водной фазе, продуцируя перекись водорода и гидроксил-радикалы. В катодной камере образуются пузырьки водорода и дополнительные гидроксил-ионы, которые, проходя через мембрану в анодную камеру, разряжаются на аноде, переходят в гидроксил-радикалы. После накопления в верхней части анодной камеры пузырьков с активными формами кислорода и вторичных, синтезируемых в водной фазе реагентов, ее отделяют от общей массы анолита.
Одновременно отделяют из верхней части камеры насыщенную водородом фракцию католита и пропускают ее через ионообменные колонки с катионитом, подготовленным в Н-форме для снижения рН до 7-7.5. Далее производят объединение этих газоводных смесей и облучение получаемой эмульсии ультрафиолетовым светом. При этом в области коалесценции пузырьков водорода и кислорода продуцируется дополнительные перекись водорода, гидроксил-радикалы и другие активные соединения кислорода и водорода. Кроме того, происходит кластеризация воды, что повышает ее гидролитическую активность при взаимодействии с вводимыми реагентами. Затем осуществляют кондиционирование полученного продукта по РН вводом в него основной части католита до 10.5-11 и в полученную смесь вводят цианид натрия из расчета 800 г/т смеси. Полученным раствором обрабатывают руду, отсыпанную в кювету (Т:Ж=1:2) с периодическим перемешиванием аэролифтами в течение 2-х часов. После этого пульпу периодически начинают пропускать через электросорбер до перехода на сорбент не менее 85% золота.
Таким образом, применение реагентов, полученных заявляемым способом, позволяет, при последующем выщелачивании, повысить извлечение золота из руд и концентратов не менее чем на 10-12%.