Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ РУД

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к извлечению благородных металлов, и может быть использовано для ускорения процесса кучного выщелачивания золота из руд.

Кучное выщелачивание является относительно простой операцией, стоимость которой существенно ниже, чем стоимость фабричного непрерывного противоточного процесса при извлечении золота из руд. Одним из главных недостатков данного способа является продолжительность процесса, связанная с низкой концентрацией кислорода в растворе.

Известен способ кучного выщелачивания золота из окисленных и смешанных руд, включающий обработку минерального сырья выщелачивающим раствором и извлечение из продуктивного раствора золота. (Патент РФ №2361076 на изобретение «Способ кучного выщелачивания золота из окисленных и смешанных руд», МПК Е21В 43/28, опубл. 10.07.2009). Обработку минерального сырья выщелачивающим раствором осуществляют в два этапа. На первом этапе - раствором, содержащим водный раствор гидроксида щелочного металла (или оксида кальция) и перекиси водорода. На втором этапе - раствором, полученным после первичной обработки минерального сырья продуктивным раствором, доукрепленным водным раствором гидроксида щелочного металла или оксида кальция и перекисью водорода, в который вводят цианид натрия до концентрации его в растворе 0,1% и количественного соотношения с перекисью водорода от 5:1 до 10:1.

Недостатком данного способа является тот факт, что перекись водорода, используемая для ускорения процесса цианирования, является неустойчивым, быстроразлагающимся реагентом и что, немало важно, окисляющим дорогостоящий растворитель - цианид натрия до цианата, вследствие чего повышается его расход.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является способ кучного выщелачивания золота (Патент РФ №2254388 на изобретение «Способ кучного выщелачивания золота», МПК С22В 11/08, опубл. 20.06.2005).

Согласно патенту способ может быть использован для гидрометаллургической переработки золотосодержащих руд, в частности, для извлечения золота при кучном выщелачивании золотосодержащих руд цианидными растворами. Перед подачей на штабель в растворе цианида растворяют кислород до его концентрации 33-38 мг/дм³, а удельный расход кислорода поддерживают на уровне 0,012-0,020 м³ на 1 т руды во всем цикле выщелачивания. Затем проводят орошение путем изливания цианидых накислороженных растворов из труб с отверстиями диаметром до 20 мм или заглублением этих труб в поверхностный слой рудного материала с последующим затоплением поверхности.

Недостатки способа-прототипа:

- для повышения концентрации кислорода в растворе цианида на уровне 33-38 мг/дм³ требуется чистый кислород, при этом возникает необходимость в создании дорогостоящей кислородной станции;

- растворенный кислород в растворе цианида при поступлении на штабель будет бурно выделяться, вследствие чего концентрация его в растворе быстро падает и составляет 6-8 мг/дм³;

- из общего объема растворенного кислорода в растворе цианида на растворение золота расходуется всего лишь 3-7%;

- большие расходы цианида вследствие его окисления в избытке кислорода до цианата.

Важно отметить, что процесс кучного выщелачивания является малозатратным, поэтому способы его ускорения также должны отличаться простотой и дешевизной.

Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит:

- в ускорении процесса кучного выщелачивания путем подачи на штабель насыщенных кислородом воздуха щелочных растворов цианида натрия;

- в повышении степени вскрытия золотин;

- в повышении извлечения золота.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе интенсификации процесса кучного выщелачивания золота из руд, включающем дробление, складирование штабеля руды на гидроизолированное основание, монтирование системы орошения и орошение щелочным раствором цианида натрия штабеля руды, согласно заявляемому изобретению, штабель руды орошают щелочным раствором цианида натрия, который предварительно насыщают кислородом воздуха до концентрации от 22 мг/дм³ до 26 мг/дм³ на установке с гидроакустическим излучателем, штабель руды обрабатывают путем подачи в него посредством системы орошения насыщенного кислородом щелочного раствора цианида натрия под давлением от 2 атм до 4 атм и проводят выщелачивание. Кроме того, руду предварительно дробят до фракций крупностью от 5 мм до 15 мм.

Технические результаты - ускорение процесса растворения золота, повышение извлечения золота и сокращение продолжительности кучного выщелачивания.

Технический результат достигается за счет дробления руды до фракций крупностью от 5 мм до 15 мм, складирования штабеля руды на гидроизолированное основание, монтирования системы орошения и орошения штабеля руды щелочным раствором цианида натрия, который предварительно насыщают кислородом воздуха до концентрации от 22 мг/дм³ до 26 мг/дм³ на установке с гидроакустическим излучателем, штабель руды обрабатывают путем подачи в него, посредством системы орошения, насыщенного кислородом щелочного раствора цианида натрия под давлением от 2 атм до 4 атм и проводят выщелачивание.

В заявляемом способе последовательно дробят руду до крупности фракции от 5 до 15 мм, производят складирование штабеля руды на гидроизолированное основание и осуществляют монтаж системы орошения. После этого подают щелочной раствор цианида натрия, имеющий pH среды на уровне 10-12, с концентрацией цианида натрия от 0,4 до 1,2 г/дм³ предварительно насыщенные кислородом воздуха в подготовленный штабель руды под давлением в перфорированные трубы системы орошения, заглубленные в рудный штабель, и проводят выщелачивание, что ускоряет процесс кучного выщелачивания золота в 7-9 раза, позволяет сократить продолжительность кучного выщелачивания в 3-5 раз и повысить извлечение золота на 10-18% в зависимости от типа, минералогических особенностей, текстуры и структуры минеральных фаз и вещественного состава обрабатываемого материала.

Щелочные растворы цианида натрия получают путем введения гидроксида натрия и цианида натрия в оборотные воды. Оборотными водами называют жидкость, которая используется многократно в технологических процессах.

Насыщенный кислородом воздуха щелочной раствор цианида натрия, проходя через слой штабеля руды вниз и растворяя на своем пути золото, через гидроизолированное наклонное основание поступает в приемники для сбора золотосодержащего раствора, который отправляется на сорбцию из него золота. Продуктами сорбции являются насыщенный сорбент, который отправляется на извлечение золота известными в гидрометаллургии способами, и обеззолоченный раствор направляется в оборот для повторного использования.

Известно, что в процессе кучного выщелачивания при высоте рудного штабеля более 5 метров по мере просачивания раствора цианида в нижние слои штабеля концентрация кислорода снижается. Это в большей степени связано с поглощением кислорода поверхностно активными минералами. Поэтому в нижних слоях штабеля возникает дефицит кислорода. В связи с этим подачу раствора необходимо осуществить из труб с отверстиями, заглубленными в рудный штабель на различных глубинах.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что введение дополнительного количества кислорода до концентрации от 22 до 26 мг/дм³ осуществляется насыщением кислородом воздуха щелочного раствора цианида натрия на специальной установке с гидроакустическим излучателем, состоящей из устройства для подачи жидкости под давлением и гидроакустического преобразователя. Источником кислорода служит воздух.

Устройство по конструкции принципиально схоже с инжекторами и обладает свойством не только растворять кислород воздуха, но и распылять его в жидкости, засасываемого за счет создаваемого в преобразователе разрежения. Это приводит к образованию мельчайших пузырьков, имеющих крупность менее 45-50 мкм и высокое внутреннее давление, которое является одним из основных факторов, препятствующим выделению растворенного кислорода из щелочного раствора цианида в атмосферу. Образующие пузырьки являются весьма стабильными и обладают особыми свойствами, обеспечивающими их длительное существование даже при высоких статистических давлениях. Эти свойства заключаются в том, что содержащиеся в водных растворах солевые ионы, сорбируясь вокруг пузырьков, удерживают их. Таким образом, при введении щелочи и цианида натрия в оборотные воды содержание солевых ионов повышается, вследствие чего увеличивается длительность существования образующихся пузырьков. Поэтому необходимо на начальной стадии доукреплять оборотные воды щелочью и цианидом натрия для получения щелочного раствора цианида натрия, затем проводить насыщение кислородом.

Важно отметить, что в процессе растворения золота цианидными растворами кислород будет участвовать в растворенном виде, а не в газообразном. С повышением концентрации растворенного кислорода степень окисления минералов увеличивается, их поверхность становится рыхлой и нестойкой, что открывает доступ цианида к золоту. Это способствует повышению извлечения золота.

К преимуществам заявленного способа кучного выщелачивания с подачей насыщенного кислородом воздуха щелочного раствора цианида относятся: ускорение процесса растворения золота в 7-9 раз; сокращение продолжительности кучного выщелачивания в 3-5 раз; увеличение объема перерабатываемого материала при сохранении того же основного оборудования и тех же затрат; повышение извлечения золота на 10-18%.

Заявленное изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Кварцевая золотосодержащая руда месторождения Хирсхона (Таджикистан) состава, %: 64,5 - SiO₂; 21,7 - Al₂O₃; 11,4 - Fe₂O₃; 2 г/т - Au дробилась до крупности - 7 мм (90%), складывалась в виде штабеля высотой 6 метров и площадью 28 м² на водонепроницаемое основание с уклоном 6°, соединенное с приемниками для сбора продуктивного раствора. Затем щелочной раствор цианида, предварительно насыщенный кислородом воздуха на установке с применением гидроакустического излучателя до концентрации кислорода 22 мг/дм³, подавали через трубу с отверстиями диаметром 12 мм, заглубленными в штабель, и производилось выщелачивание. Также проводились аналогичные исследования при подаче щелочного раствора цианида без предварительного насыщения кислородом. Результаты опытно-полевых исследований процесса кучного выщелачивания (КВ) приведены в таблице 1. Анализы на содержание золота в растворе и руде для определения извлечения золота производились стандартными методами.

Пример 2. Кварцевая золотосодержащая руда месторождения Хирсхона (Таджикистан) состава, %: 64,5 - SiO₂; 21,7 - Al₂O₃; 11,4 - Fe₂O₃; 2 г/т - Au дробилась до крупности - 7 мм (90%), складывалась в виде штабеля высотой 6 метров и площадью 28 м² на водонепроницаемое основание с уклоном 6°, соединенное с приемниками для сбора продуктивного раствора. Затем щелочной раствор цианида, предварительно насыщенный кислородом воздуха на установке с применением гидроакустического излучателя до концентрации кислорода 26 мг/дм³, подавали через трубу с отверстиями диаметром 12 мм, заглубленными в штабель, и производилось выщелачивание. Также проводились аналогичные исследования при подаче щелочного раствора цианида без предварительного насыщения кислородом. Результаты опытно-полевых исследований процесса кучного выщелачивания (КВ) приведены в таблице 2. Анализы на содержание золота в растворе и руде для определения извлечения золота производились стандартными методами.

Использование установки с гидроакустическим излучателем позволило сократить продолжительность КВ с 70 до 15 суток и повысить извлечение золота с 56,7 до 72,4%.

Также снизилась себестоимость получения одной унции золота. Себестоимость переработки одной унции золота в долларах приведена в сравнительной таблице 3.