Технологии переработки золотосодержащих концентратов

2.1.7. Растворение золота в сернощелочных растворах.

Окислительная способность растворов серы в гидроксиде на грим изучена по отношению к золоту, серебру, тяжелым цветным металлам, железу. Переход металлов в раствор происходит при комнатной температуре; с ростом ее скорость растворения увеличивается. Процесс растворения металлов определяется мольным отношением серы к гидроксиду, с увеличением его степень растворения увеличивается в ряду металлов;

Au < Ni < Сu < Со < Ag < Рb < Zn.

Установленная закономерность предполагает возможность селективного выщелачивания металлов. Определяющее влияние па растворимость металлов оказывают гидросульфид и полисульфидные ионы. Для растворения золота основным условием является наличие дисульфид-иона (S22-),  никеля - трисульфид-ион (S23), меди и серебра - тстрасульфид-ион (S42), цинка и свинца - пентасульфид-ион (S52-).

Растворение золота в сернощелочном растворе происходит по реакции:

Коллективный золотосурьмяный концентрат выщелачивают на Кадамжайском сурьмяном комбинате (Кыргызстан). Концентрат содержит 23,07% сурьмы и 9.4 г/т золота. Выщелачивание ведут в растворе сернистого натрия (160 г/л) и оборотного электролита. Выщелачивание осуществляется при температуре 95... 100°С с паровым подогревом. Выщелачивание сульфидов сурьмы проводят в режиме отсутствия тиосульфата натрия без доступа кислорода и с добавкой восстановителей, чтобы исключить растворение золота. Из остатков сульфидно-щелочного выщелачивания извлекают золото цианированием или другими растворителями.

Выщелачивание мышьяксодержащих продуктов щелочами используется как основной процесс переработки продуктов, в которых золото тесно ассоциировано с мышьяковистыми сульфидными минералами. При взаимодействии со щелочами эти минералы образуют водорастворимые арсенаты натрия и нерастворимые гидроксиды железа: . Перевод из арсената в гидроксид сопровождается разрушением кристаллической структуры FeAsSO4 и освобождением золота.

Примером щелочного выщелачивания может быть схема, предусматривающая: измельчение руды, флотацию мышьяковистых золотосодержащих минералов (извлечение золота 24%, мышьяка 22%), выщелачивание хвостов раствором каустической соды. При этом в раствор переходит до 65% мышьяка, который осаждают известью (извлечение мышьяка в осадок составляет 99%). Остаток после щелочного выщелачивания подвергают цианированию. Общее извлечение в концентрат флотации и в цианистые растворы составляет 96%.

2.8. Выщелачивание золота щелочными растворами цианидов.

Цианирование является основным метолом извлечения золота из упорных руд и концентратов. Процесс осуществляется разбавленными растворами цианистых солей щелочных и щелочноземельных металлов в присутствии окислителей (кислород, перекисные соли, озон и др.). При взаимодействии золота с раствором цианида образуется прочный цианидный комплекс [Au(CN)2]- но реакции

Процесс растворения золота происходит по электрохимическому механизму: на аноде - переход металлов в виде ионов в раствор с освобождением эквивалентного количества электронов; на катоде - ассоциация избыточных электронов (восстановление окислителя). Окислитель (кислород и др.) в этом процессе необходим для ассимиляции избыточных электронов, образующихся в результате перехода катионов металла в раствор. Для реализации процесса необходима диффузия ионов цианида к поверхности металла. Образующиеся комплексные анионы золота переходят в раствор.

Процесс цианирования - это гетерогенный процесс, проходящий во всем объеме раствора, который включает несколько стадий: адсорбцию кислорода цианистым раствором; доставку ионов цианида и молекул кислорода из объема раствора к поверхности минерала: химическую реакцию на поверхности минерала: отвод продуктов растворения от поверхности частиц золота в раствор. Перенос реагента из раствора к поверхности минерала осуществляется в результате молекулярной диффузии и движения частиц растворенного вещества с потоком жидкости.

Растворение золота проходит в диффузионном режиме. При интенсивном перемешивании, независимо от диффузии ионов цианида или молекул кислорода, скорость растворения возрастает. Оптимальная концентрация цианида составляет 0.01% NaСN. но на практике применяют более крепкие растворы (0.02...0.05% NaCN). что зависит от количества примесей в минеральном продукте. Крупность материала и зерен золота влияет на скорость растворения. Для пористой и рыхлой структуры руды или концентрата цианированию можно подвергать достаточно крупный материал. Глинистые и охристые руды перед цианированием необходимо разжижать и интенсивно перемешивать. Теллуриды золота снижают скорость перевода его в раствор: дня них требуются более тонкое измельчение и высокая концентрация щелочи, но превышение оптимальной концентрации щелочи снижает извлечение золота. При рН среды ниже 9,36 в атмосферу выделяется цианистый водород (синильная кислота). Однако повышение концентрации щелочи выше установленного минимума также нецелесообразно, так как при этом снижается скорость растворения золота вследствие образования на его поверхности пленок и возможного взаимодействия с сопутствующими минеральными компонентами, что в дальнейшем увеличивает расход восстановителя при цементационном осаждении золота из раствора.

2.2. Легкообогатимые концентраты.

Цианистый процесс обеспечивает высокое извлечение золота из всех типов неупорных руд при наличии в руде основной массы свободного, легко цианируемого с открытыми сростками золота.

Цианирование стало промышленным стандартом для обработки золота более 100 лет назад. В процессе цианирования выщелачиватель или цианид просачивается через руду, содержащуюся в баках, колоннах или сваленную в кучу. Золото растворяется при помощи цианида и извлекается из кучи руды или колонн. Затем оно извлекается из насыщенного раствора методом адсорбции с использованием угля или смолы. Этот экономичный и проверенный метод извлечения позволяет получать золото из золотосодержащих руд, включая бедные и тугоплавкие руды.

В зависимости от характера перерабатываемой руды и других факторов сорбция золота из пульп осуществляется либо после предварительного выщелачивания (вариант «сорбент в пульпе» или по английской транскрипции — «sorbent-in pulp», SIP), либо одновременно с выщелачиванием руды (вариант «сорбент — в выщелачивание», «sorbent-in leach», SIL). В случае применения метода сорбции к осветленным золотосодержащим растворам, например, при кучном цианистом выщелачивании, данный метод называют «сорбент в растворах» «sorbent-in solution», SIS). На предприятиях, работающих c одновременным применением технологии «фабричного» цианирования и кучного выщелачивания, часто используют два варианта сорбции: «пульповой» (SIP, SIL) и «растворный» (SIS).

После снятия (элюирования) золота, сорбент, как правило, подвергают химической или термической регенерации с целью восстановления его сорбционной активности. Отрегенерированный сорбент возвращают в основной технологический цикл для повторного использования. Это позволяет до минимума сократить расход сорбента (обладающего достаточно высокой стоимостью), ограничив его механическими потерями за счет истирания абразивной рудной пульпой в процессах SIP и SIL.

Развитие сорбционных методов извлечения золота из цианистых пульп и растворов в настоящее время осуществляется по двум основным направлениям:

1. Угольная адсорбция,

2. Ионный обмен.

В настоящее время технология цианирования с угольной адсорбцией золота является преобладающей в «западном мире» и рассматривается как своего рода революция в золотодобывающей промышленности. По мнению большинства зарубежных экспертов, данная технология является универсальной и может быть применена при переработке различных по составу золотосодержащих руд и концентратов, исключая серебряные и золотосеребряные руды, для которых более рациональным остается процесс Меррилл-Кроу (цементация цинковой пылью).

Вместе с тем информация, поступающая в последние годы из «дальнего зарубежья» и основанная на результатах научных исследований и опыте работы ряда предприятий, которые осуществляют гидрометаллургическую переработку золоторудного сырья, заставляет несколько усомниться в правомочности тезиса об универсальности угольно-сорбционного процесса и о неоспоримых преимуществах угольных сорбентов для извлечения золота из цианистых сред. В основном это связано с последними достижениями зарубежной отраслевой науки в области изучения, создания и использования ионообменных смол в качестве альтернативы активированным углям.

В этой связи уместно напомнить, что в России ионообменная технология извлечения золота из цианистых пульп (процессы RIP — «смола — в пульпе» и RIL — «смола — в выщелачивание») используется в промышленных масштабах уже с 1969 г.

Многие технические решения, реализованные в ходе внедрения ионного обмена в золотодобывающую промышленность России, носят инновационный характер и нигде до этого в мире не применялись. К таковым могут быть отнесены, в частности, следующие:

1. Процесс раздельного цианирования  песковой и иловой фракций руды (после предварительного ее измельчения в цианистых растворах) с переработкой по ионообменной технологии (RIP) только шламистой части пульпы. Этот способ позволил:

- применить пульповой сорбционный  процесс при сохранении принятого  ранее грубого помола руды (до  минус 0,3-0,4 мм) и тем самым существенно (на 15—20%) снизить расход электроэнергии  на измельчение;

- вывести в отвал до 20—25% рудного  материала (в виде песков с  содержанием золота ниже, чем  в общих хвостах фабрики), не  подвергая этот материал дополнительному  сорбционному выщелачиванию;

- улучшить условия сорбции золота  на смолу, облегчить процесс отделения  сорбента от пульпы и его  регенерацию благодаря снижению  до минимума количества в пульпе  абразивных частиц руды.

2. Последовательная (двухстадиальная) ионообменная сорбция серебра и золота из цианистых пульп при переработке комплексных Аu-Аg руд с раздельной регенерацией получаемых на каждой стадии насыщенных смол. Технология позволила достичь достаточно высоких показателей извлечения металлов для такого типа руд (Au — 94%; Аg — 77%). Значительно позднее аналогичный вариант был осуществлен и за рубежом применительно к условиям угольно-сорбционного процесса.

3. Ионообменный способ извлечения  золота при цианировании углистых  флотационных концентратов, характеризующихся  высокой естественной сорбционной  активностью. Особенностью этой технологии является то, что эффект от использования процесса RIP усиливается за счет введения в цианистую пульпу пассивирующих добавок (в данном случае — керосина), которые образуют экранирующие пленки на поверхности частиц органического углерода, предотвращая их контакт с растворенным золотом, тем самым снижая потери металла с хвостами.

К сказанному следует добавить и колоссальный опыт, накопленный отраслевой наукой по изучению тиомочевины (тиокарбамида) как новoго и перспективного растворителя золота. В ионообменной технологии тиомочевина используется в качестве элюента золота из насыщенных смол. Естественно, что имеющийся опыт манипулирования с тиокарбамидными растворами, содержащими золото, представляется весьма ценным и для решения проблемы использования тиокарбамида, как растворителя золота, непосредственно в рудном цикле, в качестве альтернативы щелочным цианидам.

Сопоставление сорбентов (смолы, угля) произведено с учетом как положительных, так и отрицательных характеристик. При этом рассмотрены все 3 варианта сорбционной технологии, а именно: «сорбент — в пульпе» , «сорбент — в выщелачивании» и «сорбент — в растворе».

2.2.1. Процесс RIP («смола — в пульпе»)

Изначальное назначение пульпового сорбционного процесса (CIP, RIP) — создание бесфильтрационной технологии цианирования, исключающей операции обезвоживания пульпы и получение осветленных золотосодержащих растворов, как это принято в классическом варианте полного илового процесса или в варианте с использованием метода противоточной декантационной промывки пульпы в сгустителях. Поэтому первоочередными объектами для применения CIP и RIP являются золотые руды с высоким содержанием глинистых фракций (шламов), создающих проблемы при сгущении и фильтрации образующихся при цианировании рудных пульп. Как правило, процессы CIP и RIP четко подразделяются на два этапа: I — выщелачивание золота (до полного перевода металла в цианистые растворы) и II — сорбция золота из пульп гранулированными сорбентами. Каждый этап в свою очередь состоит из нескольких стадий по числу последовательно установленных выщелачивающих и сорбционных аппаратов. Процесс выщелачивания производится в прямоточном режиме; процесс сорбции — в режиме противотока (сорбент — навстречу пульпе).

На практике была применена технология элюирования золота из насыщенных смол растворами цианида цинка (Na2Zn(CN)4) вместо повсеместно использующегося способа элюирования с помощью кислых растворов тиомочевины. Снятие сорбированного золота из насыщенной смолы раствором основано на обратимой реакции, в результате которой анион золота снова трансформируется в растворимый комплекс, а цинк занимает освободившееся место на смоле. Последующая обработка (регенерация) смолы производится путем ее промывки серной кислотой с образованием исходного элюента Na2Zn(CN)4 (вращаемого в технологический процесс) с одновременной утилизацией цианида из газовой фазы. Золотосодержащий элюат NaAu(CN)2, концентрация золота в котором на 2-3 порядка выше, чем в жидкой фазе исходной цианистой пульпы после выщелачивания руды, перерабатывается методом электролиза с плавкой получаемых катодных осадков на металл Доре (золото-серебряный сплав). С целью интенсификации элюирования и сокращения продолжительности данной операции, она производится в режиме совмещенного электро-элюационного процесса, в котором раствор элюата непрерывно рециркулирует между электролизером и элюационной колонной.

Описанная технология регенерации смолы рассматривается разработчиками как «мечта» по сравнению с регенерацией золотосодержащих активированных углей и отнесена к числу главных преимуществ ионообменной технологии. Другими преимуществами RIР, выявленными в процессе сопоставительных испытаний, являются: