Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ УПОРНЫХ РУД

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов, а именно к гидрометаллургической переработке золотосодержащих руд и техногенного минерального сырья, и предназначено для извлечения золота из них.

Известен способ кучного выщелачивания золота из руд, согласно которому руда подвергается дроблению, после которого укладывается в штабели и орошается раствором цианидов щелочных металлов (Дементьев В.Е. и др. Кучное выщелачивание золота и серебра, Иргиредмет, 2001).

Недостатком данного способа является невысокая эффективность из-за невозможности извлечения инкапсулированных и дисперсных форм золота, составляющих основную долю запасов месторождений упорных руд, что связано с недостаточным доступом комплексообразователей к частицам наноразмерного золота, заключенных в кристаллических решетках минералов-носителей.

Наиболее близким к заявляемому является способ кучного выщелачивания руд, содержащих золото, включающий орошение горнорудной массы концентрированными растворами цианистого калия, которые подают на штабели руды в количестве, не превышающем внутрипоровый объем горнорудной массы, проводят их выдержку и затем ведут выщелачивание золота бесцианидным раствором едкого кали или едкого натра (см. патент РФ №2009234, МПК С22В 11/08, опубл.15.03.1994).

Недостатком данного способа является невысокая эффективность вследствие значительного расхода дорогостоящих цианидов щелочных металлов и едкого кали или натра, обусловленного необходимостью раздельной подачи в штабель в каждом цикле орошения новых порций растворов этих реагентов, а также недостаточно высокий уровень извлечения дисперсных и инкапсулированных форм нахождения золота, вследствие недостаточно полного разрыва его химических связей с минералообразующими и/или ассоциирующими с ним элементами при взаимодействии с гидроксидами щелочных металлов и двухатомарным кислородом воздуха.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа переработки упорных золотосодержащих руд за счет сокращения расхода комплексообразователя и щелочей и повышения извлечения дисперсного и инкапсулированного золота.

Указанный технический результат достигается тем, что способ кучного выщелачивания золота из упорных руд, включающий укладку минерального сырья в штабели и стадийное орошение его различными по составу растворами, отличается тем, что после укладки минерального сырья в штабели, штабель одновременно или в виде смеси орошают раствором, содержащим комплексообразователь для золота, и раствором, подвергнутым обработке в фотоэлектрохимическом реакторе, содержащим активные окислители для золота и химически связанных с ним элементов, при этом полученные продуктивные растворы направляют на сорбцию, часть маточных обеззолоченных растворов реактивируют электролизом, доукрепляют комплексообразователем, кондиционируют pH и подают на орошение штабеля параллельно или в виде смеси с раствором, подвергнутым обработке в фотоэлектрохимическом реакторе, содержащим окислители для золота и химически связанных с ним элементов.

Отличительными признаками предлагаемого способа является то, что после укладки минерального сырья в штабели, штабель одновременно или в виде смеси орошают раствором, содержащим комплексообразователь для золота, и раствором, подвергнутым обработке в фотоэлектрохимическом реакторе, содержащим активные окислители для золота и химически связанных с ним элементов, при этом, полученные продуктивные растворы направляют на сорбцию, часть маточных обеззолоченных растворов реактивируют электролизом, доукрепляют комплексообразователем, кондиционируют pH и подают на орошение штабеля параллельно или в виде смеси с раствором, подвергнутым обработке в фотоэлектрохимическом реакторе, содержащим окислители для золота и химически связанных с ним элементов

Раствор, содержащий окислители для золота и ассоциирующих с ним минералообразующих элементов, готовят путем барботажа воздухом и последующего электролиза, и/или фотолиза (облучения УФ-светом в диапазоне 170-300 нанометров) водно-газовой суспензии, полученной в процессе электролиза исходного раствора реагентов, продуцирующих при обработке группу пероксидов водорода, их ион-радикалы и радикалы, включая гидроксил-радикал, карбоксильные ионы, активные соединения кислорода и азота, хлорноватистую кислоту и другие активные соединения в зависимости от состава исходного раствора. Полученный раствор, содержащий окислители для золота и ассоциирующих с ним минералообразующих элементов, используют для подготовки минеральной массы к выщелачиванию. Активный раствор, содержащий радикальные и ион-радикальные формы гидратированных окислителей и комплексообразователей для золота, готовят посредством ввода комплексообразователей в маточный раствор и подвергают его мягкому электролизу (с напряжением на электродах в диапазоне 2-8 В). Наличие в электролите метастабильных гидроксил-радикалов (и/или перекиси водорода) в составе кластеров [OH*nH₂O* (Na⁺)OH^-H⁺(CN^-)] приводит к окислению CN-анионов с трансформацией их в СN-радикалы: [(CN^*)(ОН^- H⁺)nH₂O^*(Na⁺)OH^-]. Гидратированные кластеры, включающие такие радикалы, могут вступать в реакцию с золотом:

Способ осуществляется следующим образом.

В фотоэлектрохимических реакторах готовят активные растворы, содержащие окислители для золота и ассоциирующих с ним минералообразующих элементов, которыми орошают штабели параллельно или в смеси с первичным или оборотным выщелачивающим раствором, содержащим комплексообразователь для золота. Растворы, содержащие окислители для золота и ассоциирующих с ним минералообразующих элементов, могут отличаться как составом исходных реагентов, так и их концентрацией, а также концентрацией и составом получаемых в процессе фотоэлектрохимической обработки компонентов. Растворы готовят путем барботажа воздухом и последующего электролиза раствора исходного реагента, на завершающей стадии которого полученную водно-газовую суспензию облучают УФ-светом в диапазоне 170-300 нанометров. При электролизе раствора ряда легко диссоциирующих щелочей, солей и кислот, на аноде выделяются пузырьки кислорода, хлора (или других галогенов), углекислого газа, содержащие также и пары воды. В ходе последующих фотохимических реакций, в объеме выделяемых на аноде пузырьков, возбужденные в результате поглощения квантов УФ-излучения молекулы воды и электролитического газа, например, двухатомарного кислорода, распадаются на активные атомы и радикалы или ионизируются, а продукты распада, взаимодействуя с другими возбужденными молекулами, образуют вторичные активные радикалы, ионы, ион-радикалы или сильные молекулярные окислители:

При коалесценции пузырьков кислорода и водорода (выделяемого на катоде), происходит взаимная диффузия этих газов, что обеспечивает при УФ-облучении такой водно-газовой суспензии увеличение выхода активных соединений кислорода и водорода. Поскольку пузырьки электролитических газов окружены водой, то полученные в результате фотохимических реакций озон, атомарный кислород, гидроксил-радикал и другие активные соединения до рекомбинации диффундируют в пленочную воду, формируя активные гидратные комплексы. Таким образом, фотоэлектрохимический синтез позволяет с высоким выходом получить в растворе Н₂О₂, ОН*, а также, при необходимости, используя соответствующие исходные растворимые вещества, и активные соединения с другими элементами, в частности, с серой, углеродом и хлором: NO₃ ^*-, S₂O₃ ^*, S₂O₈ ^*, С₂O₂ ⁺, С₂O₄ ⁺, Cl*, НСl*, НСlO*, СlO*.

Гидроксил-радикалы, обладая высоким окислительно-восстановительным потенциалом (2300 мВ), присутствующие в любом из трех типов растворов, обеспечивают возможность окисления ими атомов не только железа и серы, но и дисперсных форм золота, а следовательно, перевод их в ионную форму и рост диффузионной активности в объеме кристаллической решетки минералов.

Собственно выщелачивающий раствор готовят электролизом водного раствора исходных компонентов, которые, при взаимодействиями с продуктами электрохимических реакций, формируют активные кластерные формы реагентов, включающие окислители и комплексообразователи. Полученные растворы, в зависимости от минеролого-геохимических особенностей руды и ее фракционного состава, подают на орошение штабеля либо параллельно (через спаренные эмиттеры (воблеры), либо в смешанном перед подачей виде.

Полученные после прохождения через материал штабеля продуктивные растворы направляют на сорбцию, а маточные обеззолоченные растворы насыщают кислородом, доукрепляют цианидами щелочных металлов и разделяют на два потока, один из которых реактивируется в электрохимическом реакторе, а вторую часть потока кондиционируют окисью кальция и подают на орошение штабеля параллельно с реактивированным раствором, содержащим комплексообразователь, и с раствором высокоактивных окислителей для золота и химически связанных с ними элементов, полученных в фотоэлектрохимическом реакторе. Далее циклы орошения тремя растворами (доукрепленным, реактивированным и активным окисляющим) продолжают до падения содержания золота в продуктивном растворе ниже определяемого условиями сорбции и/или экономическими расчетами предела.

Пример конкретного осуществления способа

Способ апробировался на рудах месторождения Погромное.

Месторождение Погромное представлено малосульфидными золотосодержащими метасоматитами переменного минерального состава с преобладанием в нем кварца, серицита, карбонатов. Сульфидные минералы представлены в основном пиритом. Из других рудных минералов золотоносность проявляет арсенопирит, еще менее распространенный, чем сульфиды. Доля высвобождаемого при измельчении руды (условно свободного) золота крупностью до 1 мм составляет 60-70%, золота в сростках 15-20%, дисперсного и инкапсулированного золота в алюмосиликатных, силикатных и, в меньшей степени, в сульфидных минералах - до 15% (остальное - золото, покрытое пленками). В связи с малыми размерами золотин, наличием в рудах минералов, склонных к поглощению воды с выраженным гидратационным эффектом, обуславливающим кольматацию выщелачиваемого материала и каналированное движение потока реагента, извлечение золота из мелкодробленой агломерированной руды месторождения Погромное при кучном выщелачивании не превышает 50%. Возможным вариантом решения проблемы повышения извлечения золота из таких руд при KB является использование активированных растворов, содержащих компоненты, способные проникать вглубь кристаллической решетки минералов, обеспечивая при взаимодействии с атомами катионообразующих элементов (железа, алюминия, магния и др.) их ионизацию, передислокацию и/или окисление кислородом.

Для формирования такой активной среды, в фотоэлектрохимическом реакторе (фиг. 1) готовилась водно-газовая суспензия, содержащая окислители для золота и химически связанных с ними элементов.

В перколяторы, изготовленные на предприятии (фиг. 2), были загружены 4 навески по 100 кг, выделенные из усредненной крупнообъемной пробы руды текущей добычи. Все навески перед загрузкой были окомкованы, 1-й и 4-й перколяторы использовались как контрольные. При этом во второй контрольной схеме (4-й перколятор) использовался дополнительный окислитель - перекись водорода.

Руда, загружаемая в экспериментальные колонны, делилась на 2 части, одна из которых обрабатывалась цианидным раствором концентрацией 1 г/л (как и контрольные навески), вторая - активным водным раствором, подготовленным в фотоэлектрохимическом реакторе, содержащим окислители для золота и ассоциирующих с ним минералообразующих элементов.

После этого окомкованная масса засыпалась в колонны №№2, 3. После выстаивания в перколяторах (для формирования твердых окатышей и реализации диффузионного режима выщелачивания и окисления), в них подавались цианидные растворы равной концентрации, в экспериментальные - приготовленные на базе активного водного раствора из фотоэлектрохимического реактора, содержащие окислители для золота и химически связанных с ним элементов. Выпускаемые из экспериментальных перколяторов продуктивные растворы пропускались через емкости с активированным углем и, после сорбции из них золота, полученные маточные растворы направлялись на реактивацию. Маточный раствор перколятора 2 барботировался воздухом для насыщения кислородом, и в реакторе осуществлялся его электролиз (для формирования в нем активных гидратированных комплексов) без облучения лампой. При этом во 2-й перколятор, помимо реактивированного оборотного раствора, капельно добавлялся свежий активный раствор из реактора, прошедший фотоэлектрохимическую обработку (соотношение подачи этих растворов выдерживалось как 10:1). Маточный раствор перколятора, помимо барботажа воздухом в реакторе, подвергался электролизу (для формирования в нем активных гидратированных комплексов) без облучения лампой. После чего в него непосредственно добавлялся свежий активный раствор из реактора, прошедший полную фотоэлектрохимическую обработку (соотношение подачи этих растворов выдерживалось как 10:1). Растворы доукреплялись цианидом натрия и кондиционировались щелочью до достижения рН 10.5.

Эксперименты по выщелачиванию дисперсного золота активными растворами 3-го этапа, проведенные в рассмотренной выше последовательности, по данным анализов, выполненных на руднике Апрелково, показали, что почти за 40 суток было извлечено более 67% и 69% (соответственно перколяторы 2, 3), в то время как из контрольной №1-50%, №2-62% (см. график фиг. 3)

Данные анализов по емкости сорбента (угля) и твердых хвостов также подтвердили преимущества экспериментальных схем (см. таблицу). Таким образом, максимальный результат получен с использованием заявленного способа (по всем 3-м параметрам), поэтому соответствующая схема рекомендуется для проведения опытно-промышленных испытаний.