Способ извлечения золота кучным и перколяционным выщелачиванием из шламистых и глинистых руд

 

Изобретение относится к металлургии золота, в частности к технологии кучного и перколяционного выщелачивания золота, и может быть использовано для извлечения золота из руд, продуктов обогащения и лежалых хвостов обогатительных фабрик, содержащих большое количество тонкодисперсного материала, вызывающего затруднения, как при формировании кучи, так и в процессе фильтрации выщелачивающего раствора. Способ включает дробление руды, подготовку шихты, агломерацию с использованием связующего вещества, добавление поверхностно-активного вещества и вещества, регулирующего кислотность среды, формирование кучи, орошение кучи выщелачивающим раствором и извлечение золота из раствора. В качестве поверхностно-активного вещества используют гуминовую кислоту в количестве 0,05-8,1 кг/т, в качестве вещества, регулирующего кислотность среды в пределах рН 10,5-11,5, используют щелочи, образующие растворимые соли гуминовых кислот, причем гуминовую кислоту добавляют при подготовке шихты или непосредственно при агломерации руды окомкованием, в качестве щелочи, образующей растворимую соль гуминовой кислоты, используют гидрооксид натрия, а в качестве связующего вещества используют цемент при соотношении с гуминовой кислотой от 8:0,01 до 5:1, в зависимости от типа руды. Способ позволяет повысить извлечение золота в 2-3 раза при сокращении продолжительности выщелачивания в 5-6 раз. 3 з.п.ф-лы, 2 табл., 4 ил.

Изобретение относится к металлургии золота, в частности к технологии кучного и перколяционного выщелачивания золота, и может быть использовано для извлечения золота из руд, продуктов обогащения и лежалых хвостов обогатительных фабрик, содержащих большое количество тонкодисперсного материала, вызывающего затруднения, как при формировании кучи, так и в процессе фильтрации выщелачивающего раствора.

Известен способ извлечения золота из сильноглинистых руд (патент РФ 2122592, МПК⁶ С 22 В 11/00, опубл. 1998.11.27). Способ состоит в том, что руду с содержанием не менее 20% мелочи крупностью минус 0,15 мм, первоначально подвергают грохочению, плюсовой продукт дробят, минусовой продукт обрабатывают цементом, окомковывают, складируют в кучу и совместно с дробленым продуктом укладывают в штабель, затем выщелачивают золото из штабеля и извлекают золото из раствора.

Известен также способ извлечения золота из глинистых руд (патент РФ 2122593, МПК⁶ С 22 В 11/00, опубл. 1998.11.27).

Способ включает дробление руды, содержащей мелочь не более 20% крупностью минус 0,15 мм, обработку дробленой руды цементом, водой, окомкование, укладку руды в штабель, выщелачивание золота из штабеля, извлечение золота из раствора, при этом первоначально дробленую руду обрабатывают водой и окомковывают, а затем обрабатывают цементом и вторично окомковывают.

Однако окомкование руд и продуктов обогащения, содержащих в своем составе избыток глинистых и шламистых частиц, с использованием связующих - цемента, извести и их смесей без добавки поверхностно-активных соединений не всегда приводит к желаемому эффекту - свободному доступу растворителя к извлекаемому металлу и сохранению высокой скорости фильтрации выщелачивающего раствора.

Наиболее близким к изобретению является способ кучного выщелачивания глиносодержащих руд (патент США 5112582, МПК⁵ С 22 В 11/00, опубл. 1992.05.12), при котором измельченную руду с высоким содержанием глинистых или шламистых фракций первоначально подвергают окомкованию с известью или цементом с добавкой поверхностно-активного вещества, создают кучу агломерата и пропускают через кучу выщелачивающий раствор, из которого затем извлекают благородный металл.

Агломерирующий агент содержит анионный сополимер акриламида и акриловой кислоты в молярном отношении от 90:10 до 70:30, имеющий мол. массу приблизительно 1 миллион, и избыточную известь для обеспечения рН 9,5-11. Агломерирующий агент используется как самостоятельно, так и в комбинации с цементом в зависимости от типа руды. Добавка поверхностно-активного вещества в агломерирующий агент позволяет увеличить скорость фильтрации в 2-4 раза по сравнению с материалом, окомкованным только с цементом, при различных соотношениях последнего, а также уменьшить вынос шламистой фракции в выщелачивающий раствор.

Однако не все типы высокомолекулярных поверхностно-активных веществ способны создавать агрегаты частиц с пористо-капиллярной структурой, способствующей свободному доступу выщелачивающего раствора к поверхности извлекаемого металла и отвода продуктов растворения. Использование синтетических высокомолекулярных добавок не всегда оправдано из-за их высокой стоимости, недоступности для потребителя и причинам экологического характера.

Предлагаемым изобретением решаются следующие задачи: обеспечение свободного доступа выщелачивающего раствора к поверхности извлекаемого металла при сохранении высокой скорости фильтрации его через слой руды, для чего необходимо получение в процессе рудоподготовки окатышей, имеющих пористую структуру, достаточную механическую прочность и устойчивость в среде растворителя, используемого для выщелачивания золота. Частичное разрушение полученных окатышей не должно вызывать затруднений при фильтрации растворителя через отсыпанный штабель с сохранением высокой скорости процесса растворения извлекаемого металла. Используемые для окатывания связующие и добавки должны быть доступны, недороги и нетоксичны.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в интенсификации процесса выщелачивания сырья с высоким содержанием тонкодисперсной фракции.

Для получения такого технического результата в способе извлечения золота кучным и перколяционным выщелачиванием из шламистых и глинистых руд, включающем дробление руды, подготовку шихты, агломерацию с использованием связующего вещества, добавление поверхностно-активного вещества и вещества, регулирующего кислотность среды, формирование кучи, орошение кучи выщелачивающим раствором и извлечение золота из раствора, в качестве поверхностно-активного вещества используют гуминовую кислоту в количестве 0,05 - 8,1 кг/т, а в качестве вещества, регулирующего кислотность среды в пределах рН 10,5-11,5, используют щелочи, образующие растворимые соли гуминовых кислот, при этом гуминовую кислоту добавляют при подготовке шихты или непосредственно при агломерации руды, в качестве щелочи, образующей растворимую соль гуминовой кислоты, используют гидрооксид натрия, а в качестве связующего вещества используют цемент при соотношении с гуминовой кислотой от 8:0,01 до 5: 1 в зависимости от типа руды.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются использование гуминовых кислот в качестве поверхностно-активной добавки к связующему в количестве 0,05-8,1 кг/т, в сочетании со щелочью, образующей растворимую соль с гуминовыми кислотами и регулирующей кислотность среды в пределах рН 10,5-11,5, в качестве которой используется гидрооксид натрия, при этом гуминовую кислоту добавляют при подготовке шихты или непосредственно при окомковании руды, а в качестве связующего вещества используют цемент при соотношении с гуминовой кислотой от 8:0,01 до 5:1 в зависимости от типа руды.

В предельно концентрированных системах, какими являются цементные суспензии, изменение структуры гидратных пленок зависит от вида участвующего в их образовании полимера. Наличие амидных функциональных групп в составе высокомолекулярных поверхностно-активных веществ обуславливает образование на поверхности цементных частиц гидратно-полимерных экранирующих пленок, тормозящих их растворение и, соответственно, насыщение жидкой фазы растворимыми компонентами. Частицы цемента, склеенные с глинистыми частицами мостиками из гидратно-полимерных образований, создают пористую коагуляционную структуру. Полифункциональный природный высокомолекулярный полимер, каким является гуминовая кислота, содержащий в своем составе амидные, карбоксильные, карбоксилатные и другие функциональные группы, в зависимости от концентрации гуминовой кислоты может оказывать или структурирующее, или стабилизирующее действие на цементную суспензию. Проведенные испытания показывают способность добавки гуминовой кислоты образовывать агломераты частиц, обладающих свойствами, перечисленными в задачах настоящего изобретения. Наличие сырьевой базы и сравнительно простая технология получения гуминовых продуктов решают задачу широкой доступности и невысоких затрат их использования при окомковании золотосодержащего сырья, а способность гуминовых кислот к растворению золота способствует интенсификации процесса выщелачивания. В совокупности решается задача рентабельной переработки сложного по гранулометрическому составу золотосодержащего сырья.

На фиг. 1 показана зависимость коэффициента фильтрации от концентрации гуминовых кислот, рН 11,5 (руда А, руда В).

На фиг. 2 показана зависимость коэффициента фильтрации от концентрации гуминовой кислоты, рН 11,5 (лежалые хвосты С).

На фиг.3 показана зависимость прочности окатышей диаметром 10 мм из руды А от содержания в шихте цемента и гуминовой кислоты.

На фиг.4 показана зависимость прочности окатышей диаметром 10 мм из руды А от содержания гуминовой кислоты при содержании цемента в шихте 6 кг/т.

Способ осуществляется следующим образом.

Руда или другое золотосодержащее сырье с наличием тонкодисперсной фракции измельчается до крупности - 5 мм и направляется на шихтовку с цементом и гуминовой кислотой. Смешивание может производиться в смесительных аппаратах любого типа, но предподчительно использовать стержневые мельницы для дополнительной активации шихтуемой смеси. В качестве регулятора кислотности выщелачивающего раствора могут использоваться гидроокислы щелочных и щелочноземельных металлов, образующие растворимые соли гуминовой кислоты. Однако предпочтение следует отдать гидрооксиду натрия, как относительно дешевому и доступному реагенту, образующему растворимый в щелочных растворах гумат натрия и не вызывающему затруднений, связанных с образованием малорастворимых соединений при циркуляции растворов в технологическом оборудовании. Гидрооксид натрия вводится в количестве, необходимом для нейтрализации гуминовой кислоты и поддержания кислотности раствора в пределах рН 10,5-11,5. Гуминовую кислоту можно вводить как в сухом виде при подготовке шихты, так и в виде щелочного раствора при увлажнении шихты в грануляторе. Длительность перемешивания в стержневой мельнице составляет 5-10 мин. После шихтовки увлажненный материал подается сразу на окомкование в гранулятор. При сухой шихтовке материал можно накапливать в бункере. Для окомкования можно использовать грануляторы любого типа, позволяющие получать окатыши с диаметром 5-15 мм. Окомкованный материал перед укладкой в кучу складируется на промплощадке и выдерживается в течение 3-5 сут для первоначального набора прочности. После формирования кучи производится орошение отсыпанного материала 0,1% раствором цианистого натрия при плотности орошения 0,100-0,130 м³/м²•ч. Раствор, прошедший через слой отсыпанного материала, подвергают осветлению (отстаивание, фильтрация и т.д.) и направляют на сорбцию активированным углем или анионообменной смолой. Обеззолоченный раствор после корректировки состава (концентрация NaCN, рН) направляют в оборот. Выщелачивание продолжают до достижения проектных показателей по извлечению золота. После чего кучу повергают водной промывке, хвосты выщелачивания обезвреживают и направляют в отвал. Промывные воды после удаления вредных примесей используют для приготовления нового выщелачивающего раствора. Насыщенный уголь (смолу) подвергают десорбции, и после регенерации возвращают в оборот. Обогащенные золотом растворы перерабатывают по стандартным схемам (цементация, электролиз) с получением золотого слитка.

Для проведения процесса выщелачивания использовали гуминовую кислоту, полученную из бурых углей Харанорского месторождения по следующей методике. Навеску бурого угля измельчали до крупности - 1,25 мм. К измельченной навеске добавляли 5% раствор гидрооксида натрия при соотношении Т:Ж=1:2,5 и перемешивали в течение 1 ч. После отстаивания осветленный раствор подвергали центрифугированию для отделения тонких нерастворившихся частиц. Осадок возвращали на повторное извлечение гуминовых продуктов, а в раствор для осаждения гуминовой кислоты прибавляли соляную кислоту до достижения рН раствора 3,0-3,5. После отстаивания осадок отделяли от раствора и подвергали сушке. Таким образом получали продукт без примеси фульвокислот, переходящих в раствор при щелочной экстракции бурых углей совместно с гуминовыми кислотами.

Исследования проводили на пробах (табл.1), представляющих окисленные руды кор выветривания (руда А - содержание Au - 1,65 г/т, руда В - содержание Au - 3,23 г/т), шламообразующим комплексом которых являются песчанистые фракции раздробленных окисленных руд, а также на лежалых хвостах С (содержание Au - 1,09 г/т), шламообразующим комплексом которых являются монтмориллонитовые глины. Все пробы характеризуются наличием значительного количества (больше 36% фракции кл. - 0,063 для дробленых руд и больше 63% для хвостов) тонкодисперсной фракции.

Проведенные исследования на различных типах золотосодержащего сырья показывают, что скорость фильтрации даже через неокомкованный материал, содержащий большое количество мелких частиц, при введении в циркулирующий раствор гуминовых кислот, возрастает в 2-3 раза (фиг.1, 2). Следовательно, наличие частично разрушенных окатышей в куче не будет уменьшать скорость фильтрации раствора, поскольку в процессе выщелачивания окомкованного материала гуминовые кислоты, частично переходя в раствор, способствуют поддержанию высокой скорости фильтрации.

Испытания по определению прочности окатышей (фиг.3, 4), полученных из шихт с различным содержанием цемента и гуминовых кислот, показывают, что при добавке гуминовой кислоты прочность окатышей возрастает с увеличением содержания цемента в шихте до 40-50 кг/т, дальнейшее увеличение содержания цемента практически не дает прибавки прочности.

При содержании цемента в шихте менее 25 кг/т прочность окатышей без добавок гуминовых продуктов резко снижается и для окатышей диаметром 10 мм находится в пределах 10 н/окатыш. Добавка гуминовой кислоты до 6 кг/т приводит к повышению прочности окатышей при низком (менее 20 кг/т) содержании в шихте цемента, а при более высоком - снижает прочность. Увеличение в шихте содержания гуминовой кислоты до 12 кг/т при содержании цемента более 40 кг/т для окатышей диаметром 5-10 мм незначительно увеличивает прочность окатышей, причем достигнутая прочность практически не меняется при увеличении содержания в шихте цемента, но оказывается меньше по сравнению с более низким содержанием добавки. Прочность окатышей зависит от их размера, при увеличении диаметра растет и прочность, однако, окатыши диаметром больше 15 мм менее устойчивы при контакте с водой. После сушки в течение 5 сут, окатыши диаметром 10-15 мм в воде не распадаются, а окатыши большего диаметра разрушаются.

Как видно из фиг.4, при добавке в шихту гуминовой кислоты в количестве 18 кг/т прочность окатышей диаметром 10 мм возрастает почти в 10 раз.

Исходя из вышеизложенного и с учетом того, что при расходе цемента менее 40 кг/т получаемые окатыши неустойчивы в водных растворах, нами были подобраны следующие составы шихты: для руд типа А и В крупность 50% кл. - 5,0 мм, содержание цемента 40 кг/т, содержание гуминовой кислоты - 2,75 кг/т; для лежалых хвостов типа С - содержание цемента 45 кг/т, гуминовой кислоты 0,05 кг/т. Расход гидрооксида натрия составляет 0,2 кг на кг гуминовой кислоты.

Окатыши, полученные из вышеприведенных шихт, были подвергнуты выщелачиванию 0,1% цианистым раствором в лабораторных перколяторах.

Результаты выщелачивания приведены в таблице 2.

Из приведенных данных видно, что измельчение исходной руды для крупности -5 мм (или предварительная классификация исходной руды с выделением мелкой фракции) с последующим шихтованием с цементом с расходом 40 кг/т и гуминовой кислотой с расходом 2,75 кг/т, позволяют повысить извлечение золота для руды типа А в 2,3 раза (на 46,59%) при сокращении продолжительности выщелачивания в 5,5 раза. Те же мероприятия позволяют повысить извлечение из руды типа В на 12,39% при сокращении продолжительности в 5,5 раз. Для окатышей из лежалых хвостов С извлечение золота за 14 сут выщелачивания составляют 80,95% при расходе цемента 45 кг/т и гуминовой кислоты 0,05 кг/т и 87,16% при расходе цемента 45 кг/т и гуминовой кислоты 8,10 кг/т.

Проведенные укрупненные технико-экономические расчеты показывают, что даже при увеличении затрат по предлагаемой технологии почти вдвое рентабельность переработки руд типа А и В не уменьшается за счет сокращения времени выщелачивания и повышения извлечения, по сравнению с кучным выщелачиванием неокомкованной руды. Переработка лежалых хвостов также рентабельна.

Формула изобретения

1. Способ извлечения золота кучным и перколяционным выщелачиванием из шламистых и глинистых руд, включающий дробление руды, подготовку шихты, агломерацию с использованием связующего вещества, добавление поверхностно-активного вещества и вещества, регулирующего кислотность среды, формирование кучи, орошение кучи выщелачивающим раствором и извлечение золота из раствора, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют гуминовую кислоту в количестве 0,05-8,1 кг/т, а в качестве вещества, регулирующего кислотность среды в пределах рН 10,5-11,5, используют щелочи, образующие растворимые соли гуминовых кислот.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гуминовую кислоту добавляют при подготовке шихты или непосредственно при агломерации руды окомкованием.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочи, образующей растворимую соль гуминовой кислоты, используют гидрооксид натрия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего вещества используют цемент при соотношении с гуминовой кислотой от 8:0,01 до 5:1 в зависимости от типа руды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8