Статья:

Бактериальное выщелачивание золото из трудно упорных концентратов

Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №2(138)

Рубрика: Химия

Выходные данные
Кашым М.С. Бактериальное выщелачивание золото из трудно упорных концентратов // Студенческий форум: электрон. научн. журн. 2021. № 2(138). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/138/84760 (дата обращения: 22.05.2022).
Журнал опубликован
Мне нравится
на печатьскачать .pdfподелиться

Бактериальное выщелачивание золото из трудно упорных концентратов

Кашым Мадина Сакенкызы
магистрант, Казахский национальный исследовательский университет, РК, г. Алматы
Мустахимов Бекежан Каныбекович
научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, ассистент-профессор кафедры химических процессов и промышленной экологии, Казахский национальный исследовательский университет РК, г. Алматы

 

Аннотация. Биокисление оказалось жизнеспособным процессом для окислительной предварительной обработки тугоплавких золотосодержащих сульфидов. Сообщалось, что концентрации высоких твердых веществ снижают скорость окисления, увеличивают время прохождения круга и уменьшают конечную степень окисления. В настоящем обзоре рассматриваются различные факторы, которые были предложены в качестве причин этих явлений. Эти факторы включают наличие кислорода и углекислого газа, низкое соотношение бактерий и твердых веществ; механическое повреждение или ингибирование бактерий, ингибирование прикрепления бактерий и накопление токсичных продуктов выщелачивания или других вредных веществ, таких как некоторые флотореагенты.

Abstract. Bio‐oxidation has proved to be a viable process for the oxidative pretreatment of refractory gold‐bearing sulfides. Concentrations of high solids have been reported to lower oxidation rates, increase lag times, and decrease the ultimate extent of oxidation. This review discusses the various factors that have been proposed as causes of these phenomena. The factors include oxygen and carbon dioxide availability, low bacteria–solids ratio; mechanical damage or inhibition of the bacteria, inhibition of bacterial attachment, and the buildup of toxic leach products or other detrimental substances such as some flotation reagents.

 

Ключевые слова: извлечение, флотационные концентраты, цианирование, бактериальное окисление.

Keywords: extraction, flotation concentrates, cyanidation, bacterial oxidation.

 

Бактериальное выщелачивание является общепризнанным и надежным методом обработки упорного золота, руд цветных металлов и концентратов методом кучного, чанового выщелачивания или выщелачивания в колонне. Существуют руды с низким содержанием упорных сульфидных золотых руд, в которых содержание золота слишком низкое, чтобы экономически оправдать использование процессов предварительного обогащения. За процессом предварительного концентрирования (обычно флотацией) следует окисление сульфидного концентрата, чтобы сделать золото пригодным для последующего цианидного выщелачивания. При бактериальном выщелачивании бактерй используются для высвобождения золота или цветных металлов из минеральной массы.  Для увеличения извлечения золота путем цианирования упорные золотые руды обычно требуют предварительной пирометаллургической или гидрометаллургической обработки.

Цель работы – разработка рекомендаций по использованию биовыщелачивания в технологическом цикле извлечения золота из флотоконцентрата месторождения Васильевское.

Объектoм исследoвания являлась наработанный концентрат флотации полученная из месторождения Васильевское. Пo данным пробирно-атомно-абсорбционного анализа содержание золота во флoтoконцентрате сoставило 60,6 г/т.

Таблица 1.

Химический состав концентрата

Элементы,

компоненты

Массовая доля, %

Элементы,

компоненты

Массовая доля, %

SiО2

23,12

Cu

0,099

Al2О3

4,48

As

2,66

CaО

1,20

Sb

<0,005

K2О

1,31

Mo

0,0006

Na2О

<1,0

Ва

0,014

MgО

0,92

Bi

<0,0010

MnО

0,07

Cd

<0,0002

P2О5

0,03

Со

0,019

TiО2

0,45

Cr

0,0099

Собщ

0,471

Ni

0,02

CO2

1,76

Sr

0,0064

Feобщ

25,8

Sn

<0,005

Feокисл

1,60

W

<0,010

Feсульф

26,2

Hg

<0,0030

Sобщ

28,1

Te

0,0037

Sсульфат

<0,25

Se

<0,0010

Pb

0,019

Ag, г/т

16,6

Zn

0,11

Au, г/т

53,06

 

Исходя из данных таблицы, литофильные компоненты насчитывают 36,1% от обще массы пробы. Оснoвным из них является оксид кремния, доля которого сoставляет 23,12%.

Рудная минерализация представлена железoм и серoй в количестве 27,86% и 29,1%, сooтветственно. Железо сульфидное значительно превалирует над окисленным железoм. В кoличестве 2,66% в продукте отмечается мышьяк.

Таблица 2.

Минеральный состав пробы концентрата

Минерал, группа минералов

Массовая доля, %

Породообразующие минералы

Кварц

20,0

Слюда

10,0

Доломит

4,7

Хлорит

2,0

Рудообразующие минералы

Пирит

55,0

Арсенопирит

5,8

Сфалерит

0,2

Халькопирит

0,3

Галенит

Ед. знаки

Гидроксиды железа

1,4

Акцессорные

0,6

Итого:

100,0

 

По данным таблицы 3 виднo, что доля породообразующих минералов составляет 38,7%. Основные из них это кварц (20%) и слюда (10%). Рудообразующие минералы занимают 61,3% от oбщей массы пробы. Главным составляющим рудообразующих минералов является пирит, его доля достигает 53%. Арсенoпирит присутствует в количестве 5,8%. Халькопирит и сфалерит отмечаются в количестве десятых долей процента.

Таблица 3.

Результаты анализoв содержание серы и серы сульфидной

Наименование образца

Вес фильтра

 Масса навески

Масса сух/ф с навеской

 Масса сухого остатка

 Коэффициент

 S total, %

S sulphur, %

Концентрат Васильевское

1,0837

1,0001

2,0581

     

  0,9744  

           

0,9743  

30,556

            

    29,752  

 

2. Проведение BAT теста в первичном реакторе P1 пилотной установки BIOX на концентрате флотации месторождении Васильевское

Цель проведения BAT тестов (batch amenability test) – получение продукта с различными уровнями окисления сульфида для установления взаимосвязи растворения золота с окислением сульфида.

Целью исследования являлось бактериально-химический метод выщелачивания золотосодержащего флотоконцентрата с последующем применением способа цианирования для достижения глубокого доизвлечения золота.

Для проведения эксперимента по бактериальному выщелачиванию в качестве инокулянта использовали активную адаптированную культуру Васильевский. Испытания проводили в первичном реакторе Р1 пилотной установки BIOX*.

Условия запуска теста:

  • Добавить 16 литров питательного раствора 0 K (процедура представлена в приложении I) и 4200 г флотоконцентрата Васильевское;
  • Начать перемешивание, подачу воздуха и систему контроля температурного режима;
  • Стабилизировать рН среду в пределах 1.4-1.6, Т 40-42  ͦС, DO 4-4,8мг/л;
  • После 24ч агитации и стабилизации среды добавить активный адаптированный инокулянт концентрата Акжал в объеме 2000мл.
  • Определить концентрацию Fe2+, Fe3+, замерить рН, окислительно-восстановительный потенциал, Т и DO (кислород).

Одной из целей испытаний является определение оптимального времени, необходимого для окисления сульфидных минералов и высвобождения золота для последующего цианирования. Определение концентраций двухвалентного и трехвалентного железа в пульпе один из важнейших параметров установки BIOX. Он показывает степень перехода железа из одного состояния в другое, то есть характеризует режим окисления. Высокие показатели соотношения Fe3+: Fe2+ говорят об активности бактерий. Концентрация окисных соединений определяется титрованием. В ходе стабильного протекания процесса на различных его стадиях отбиралась проба с чана (НЗП) для определения степени окисления сульфидов в реакторе (оценка эффективности).  Пробы пульпы отбирали вручную из первичного реактора BIOX. Материал опробовали в точке отбора в середине реактора. Две первые пробы возвращаются в реактор, и только третья используется для измерений. Это нужно для обеспечения представительности проб.  На пробах определяли плотность пульпы и соотношение жидкой и твердой фазы. Твердые частицы после фильтрования, промывания и сушки делили для последующего химического анализа на определение содержания золота, серы (общей, элементарной и в виде серного колчедана), углеродов. Для минимизации воздействия проб на результаты испытаний в ходе процесса отбирали  пробы НЗП меньшего объема ( 50мл ) с меньшей периодичностью. Учитывая, что для определения цианида требуется не менее 200 г пробы, пробы НЗП были объединены для оценки соотношения между окислением сульфидов и растворением золота.       

На пробах НЗП проводятся следующие виды анализов:

  • Химические анализы: Au, S total, S sulfur, Fe, Ag;
  • Тест по цианированию для определения извлечения золота;

Окислительно-восстановительный потенциал служит быстрым индикатором степени активности бактерий. Значения свыше 560 мВ обычно говорят о высокой активности культуры. По результатом анализов серы и серы сульфидной следует отметить, что с увеличением интенсивности окислительно-восстановительного потенциала бактерии окисляют сульфиды, и золото высвобождается и  значительно легче извлекается цианированием. Следующим этапом работы являлся глубокое извлечение золота методом цианирования из кека после бактериального вскрытия сульфида. Опыты проводили на отобранные пробы НЗП на разных стадиях окисления,  при соотношении тяжелого к жидкому Т:Ж = 1:5 с продолжительностью агитации 24 часа на качалке с оборотом 180 об/мин. Сорбционное выщелачивание проводили с концентрацией цианида натрия 20 кг/т и расходом угля 20г/л.

Таблица 4.

Результаты тестов CIL на отобранные  пробы НЗП при разной показетеле окислительно-восстановительного процесса

Наименование пробы

Время выщела-чивания

Помол -75мкм

Добавка NaCN

Остаточный NaCN

Расход NaCN

Содержание в исходной пробе (анализ)

Содержание в исходной пробе (расчетное)

Содержание в твердой фазе хвостов цианирования

Растворение золота  (по расчетному содержанию в голове)

Sample

Leach Time

Grind -75um PT

NaCN addition

NaCN Residual

NaCN Consumption

 Head Assay

Calculated Head

Residue

Au Dissolution Based on Calc Head

 

hr

%

kg/t

kg/t

mg/l

kg/t

Au, г/т

Au, г/т

Au, г/т

%

Big invetory P1  (redox 483mV)

24

86

20,0

2,4

1578,8

17,6

35,90

32,67

4,54

86,1

Big invetory P1  (redox 550+580mV)

24

86

20,0

2,2

1464,1

17,8

30,00

27,55

1,07

96,1

Big invetory P1  (redox 600mV)

24

86

20,0

2,7

1777,2

17,3

30,90

28,56

1,03

96,4

Big invetory P1  (redox 650mV)

24

86

20,0

2,7

1799,3

17,3

24,35

21,44

0,70

96,7

Big invetory P1  (redox 680mV)

24

86

20,0

2,9

1918,4

17,1

24,55

22,18

0,53

97,6

Product P1  (redox 710mV)

24

86

20,0

1,8

1203,9

18,2

23,12

20,71

1,68

91,9

 

Результаты цианирования исследуемых кеков подтвердили, что после процедуры бактериального выщелачивания и бактериального вскрытия сульфидов золото значительно легче извлекается цианированием и извлечение золота после бактериального выщелачивания значительно увеличилось от 64,2 % до 97,6 %.

Исходя из полученных данных, был построен график  зависимости окисления сульфидов к растворению.

 

 Рисунок 1. Взаимосвязь золота по сравнению с окислением сульфида

 

Рисунок 2. График степени окисления сульфидов в зависимотси от редокс

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Биовыщелачивание является одной из передовых технологий переработки руд, к преимуществам которой можно отнести малоотходность, экологическую чистоту, а также простоту в применении, особенно для переработки руд с низким содержанием драгоценных металлов.

Одной из целей испытаний является определение оптимального времени, необходимого для окисления сульфидных минералов и высвобождения золота для последующего цианирования. Определение концентраций двухвалентного и трехвалентного железа в пульпе один из важнейших параметров установки BIOX. Он показывает степень перехода железа из одного состояния в другое, то есть характеризует режим окисления. Высокие показатели соотношения Fe3+ : Fe2+ говорят об активности бактерий.

Для проведения эксперимента по бактериальному выщелачиванию в качестве инокулянта использовали активную адаптированную культуру. Испытания проводили в первичном реакторе Р1 пилотной установки BIOX*.       

Результаты цианирования исследуемых кеков подтвердили, что после процедуры бактериального выщелачивания и бактериального вскрытия сульфидов золото значительно легче извлекается цианированием и извлечение золота после бактериального выщелачивания значительно увеличилось от 64,2 % до 97,6 %.

 

Список литературы:
1. Лодейщиков В.В. Состояние и тенденции развития технологии извлечения золота из упорных руд и концентратов / Лодейщиков В.В. // Цветная металлургия, № 2, 1993. С. 4-9.
2. Aswegen P.C. The BIOX Process for the Treatment of Refractory Gold Concentrates. / Aswegen P.C., Neikerk J., and Oliver W. // Berlin: SpringerVerlag, 2007. 33 pp.
3. Miller P. Bacterial oxidation of refractory concentrates / Miller P., Brown A. // Developments in Mineral Processing. 2005. pp. 403-433.
4. Совмен В.К. Переработка золотоносных руд с применением бактериального окисления в условиях Крайнего Севера. / Совмен В.К., Гуськов В.Н., Белый А.В., Дроздов С.В. Новосибирск: Наука, 2007. С. 50
5. Маркелов А.В. Комплексная технология переработки золотосодержащих концентратов: биовыщелачивание и автоклавное доокисление / Шнеерсон Я.М., Жунусов М.Т., Чугаев Л.В., Маркелов А.В., Дроздов С.В. // Сборник научных статей "Цветные металлы - 2012". Красноярск. 2012. С. 576-583.
6. Downes K.W. The recovery of elemental sulphur from pyrite and pyrrhotite / Downes K.W., Bruce R.W. // Tranc. Can. Inst. Metall. No. 58, 1955. pp. 77-82.