Добыча золота из различных концентратов

Термин «цианисидность»  имеет тот же смысл, что и «кислотоёмкость» руды (в кислых схемах гидрометаллургической  переработки минерального сырья) или  «хлороёмкостью» - при гидрохлорировании золотосодержащих руд, концентратов и огарков или при хлорном обезвоживании хвостов цианистого процесса.

Цианирование при низких концентрациях NaCN (с периодическим подкреплением растворов свежим цианидом) требует большей продолжительности выщелачивания, но с другой стороны – обеспечивает достижение высоких показателей извлечения благородных металлов при меньшем суммарном расходе растворителя. Этим нередко пользуются в промышленной практике при переработке руд и рудных продуктов, обладающих преимущественно цианисидными  свойствами, такими как у окисленных медных руд, поскольку известно, что скорость растворения Au в слабых (0,5 г/л и ниже) цианистых растворах заметно превосходит скорость взаимодействия медьсодержащих компонентов с NaCN [1].

 

3.   Термическая пассивация химических депрессоров золота перед цианированием.

Одним из возможных методов  металлургической переработки золотых  руд и концентратов, отнесённых к  технологическому типу «В», является их цианирование после предварительной термической переработки (обжига), в результате которой осуществляется перевод химических депрессоров золота в менее активную форму, не оказывающую существенного влияния на показатели последующего цианирования.

Теоретические основы ферритизирующего обжига медистых золотосодержащих руд и концентратов (B_Cu) разработаны В.Я.Мостовичем, которым впервые изучены условия образования метаферрита меди из элементов (CuO + Fe₂O₃) и показано влияние ферритообразования на процесс последующего растворения меди в щелочных цианистых растворах [11].

В монографии В.И.Смирнова и  А.И. Тихонова [12] отмечается возможность образования феррита меди в качестве одного из продуктов прямого окисления халькопирита при повышенных температурах обжига и высокой концентрации окислителя в газовой фазе.

Халькопирит, подвергнутый высокотемпературному окислительному обжигу, обладает гораздо меньшей  депрессирующей способностью по отношению к золоту в цианистом процессе в сравнении, например, с исходным CuFeS₂ и тем более – с простыми сульфидами и оксидами меди.

Важно подчеркнуть, что именно для халькопирита условия ферритообразования являются наиболее благоприятными вследствие наличия тесного контакта присутствующих в данном минерале сульфидов железа и меди, окисление которых протекает с образованием Fe₂O₃ и CuO.

Из выше сказанного можно  сделать вывод что ферритизирующий обжиг медьсодержащих золотых руд и концентратов вряд ли может быть рекомендован к широкому промышленному использованию.

Более предпочтительным в  этом плане является процесс окислительно-сульфатизирующего  обжига медистых руд с последующим  селективным выщелачиванием меди и  золота из огарков (см.раздел 2.5).

 

4.   Особенности флотационного обогащения медистых руд.

Наиболее эффективным  процессом обогащения медистых золотых  руд является флотация, дополненная  в ряде случаев операцией гравитационного  обогащения.

Применяя флотацию, можно  добиться высокой степени извлечения в концентраты так халькозин, борнит, ковеллин, самородная медь, проявляющих повышенную активность в цианистом процессе. В принципе довольно легко решается проблема флотационного обогащения и некоторых карбонатов (малахит, азурит), если эти минералы присутствуют в свободном состоянии и не образуют большого количества шламов при измельчении.

Одной из важных проблем  современной цветной металлургии  и золотодобывающей промышленности является использование флотационного  процесса для извлечения меди из частично или полностью окисленных руд, в  том числе – и в целях  подготовки указанных руд к последующему цианированию.

Данная задача может быть решена, в частности, на основе применения сульфидизирующих агентов (Na₂S и др.), переводящих оксидные минералы в легкофлотируемые формы.

Недостатками использования  Na₂S являются: депрессирующее действие этого реагента на флотацию сульфидных минералов, возможность химического взаимодействия S^2- с ксантаном, а также быстрое окисление S^2- до S⁰ и политианатов. Это вызывает необходимость осуществления строгого контроля за дозировкой сернистого натрия и ксантатов и поддержания потенциала пульпы в довольно узких пределах.

По мнению большинства  экспертов, флотация медных минералов  с предварительной сульфитизацией применима лишь к частично окисленным рудам. На рудах с высокой степенью окисленности этот метод в его «классическом» исполнении не обеспечивает удовлетворительных показателей извлечения меди (и связанного с нею золота) в концентраты. Проработанные варианты усовершенствования данного процесса [13], например, сульфидизация оксидов меди в автоклавах элементарной серой (при 180̊ С в течении 2-3 ч), либо дороги, либо связаны со значительными потерями золота с хвостами флотации.

 

5.  Применение методов гидрометаллургической селекции при переработке медьсодержащих золотых руд.

 

Отделение золота от сопутствующих  им в рудах химических депрессоров (меди) может быть с достаточной  полнотой осуществлено на основе гидрометаллургических  процессов, широко используемых в соответствующих  отраслях цветной металлургии. При  этом возможны два варианта [1]:

1. Селективное выщелачивание минералов, выполняющих функции химических депрессоров золота, с последующим извлечением благородных металлов из полученных твёрдых продуктов циансодержащими и другими растворителями.
2. Коллективное выщелачивание цветных и благородных металлов с разделением их уже на стадии переработки получаемых растворов.

Оба варианта предполагают комплексное извлечение  цветных  металлов в соответствующую товарную продукцию, а также возможность  утилизации отработанных растворов  гидрометаллургического цикла с  полной или частичной регенерацией выщелачивающих агентов. Поэтому эффективность применения гидрометаллургической селекции к рудам, относящимся к технологическому типу «В», как правило, возрастает с повышением содержания в этих продуктах меди и других химических депрессоров золота. [14]

 

Возможности выщелачивания  меди из рудных продуктов иллюстрируются данными, приведёнными в табл.1.2,  характеризующей поведение различных  медных минералов при воздействии  на них соответствующими растворителями. Наиболее распространённым и достаточно универсальным растворителем медных минералов и окисленных руд является серная кислота, на использовании которой  основана современная гидрометаллургия меди. Ещё более энергичным растворителем  окисленных минералов меди является соляная кислота, применение которой  в промышленных целях ограничивается её чрезвычайно сильно выраженным корродирующим  действием на аппаратуру, большим  расходом (в результате растворения  пустой породы)  и высокой стойкостью. Для выщелачивания меди из карбонатных  руд, характеризующихся высокой  кислотоёмкостью, могут быть использованы аммиачные растворы, содержащие в качестве главных растворяющих углекислый аммоний (NH₄)₂CO₃ или гидроксид аммония NH₄OH. Из других растворителей, представляющих  интерес при переработке окисленных медных руд, огарков и других подобных им продуктов, заслуживают быть отмеченными сернистая кислота и сернистый газ, получаемый при обжиге сульфидного сырья.

Наиболее сильным и  универсальным растворителем сульфидным медных минералов является азотная  кислота. Но более предпочтительными  считаются варианты гидрометаллургической  переработки сульфидного медьсодержащего  сырья с использованием солей  трёхвалентного железа: Fe₂(SO)₄ или FeCl₃, которые хорошо растворяют простые сульфиды меди (ковеллин, халькозин) и в меньшей степени – сложные сульфиды: борнит и халькопирит.

Как показывает табл.1.2, хорошими растворяющими свойствами по отношению  к большинству медных минералов обладают растворы щелочных цианидов KCN, NaCN. Это обуславливает возможность переработки комплексных медь- и золотосодержащих рудных материалов по схемам с коллективным выщелачиванием меди, золота цианистыми растворами с последующим выделением металлов из растворов в соответствующую товарную продукцию.

Сернокислотное выщелачивание  меди из руд, концентратов и огарков  широко применяется во многих странах, располагающих соответствующей  сырьевой базой. Сущность метода заключается  в переводе меди из содержащих её минералов  и химических соединений в форму  водорастворимого сульфата CuSO₄, последующая переработка которого на металлическую медь не составляет особых проблем [1].

Процесс извлечения меди в  сернокислые растворы может быть реализован в виде вариантов подземного, кучного или чанового (перколяционное, агитационное) выщелачивания. В зависимости от содержания Cu в растворах, а так же общего солевого фона растворов, выделение растворённой меди осуществляется методами цементации (металлическим железом), сорбции на ионообменных смолах, экстракции или электролиза.

Опыт медной промышленности вполне может быть применим для гидрометаллургической  селекции медистых руд и концентратов. Выбор оптимального технологического варианта в данном случае должен производится исходя из наличия в перерабатываемых продуктах конкретных минералов и химических депрессоров золота в цианистом процессе. При этом возможны следующие типичные случаи:

1. Медь в исходном сырье (поступающем на гидрометаллургическую переработку) уже находится в водорастворимой сульфатной форме.
2. Медь в руде представлена, главным образом, оксидными минералами.
3. Медь в перерабатываемых рудах и концентратах содержится преимущественно в сульфидной форме (ковеллин, халькозин, борнит и др.).

Наличие в рудах сульфатной меди является следствием воздействия  кислорода воздуха на быстроокисляющиеся сульфиды (например, халькозин или  ковеллин) при добыче, транспортировке  и хранении медистых руд на открытых площадках. Если процесс «естественной» сульфатизации меди протекает достаточно полно, то последующее выщелачивание  её не связано с использованием серной кислоты и ограничивается водной отмывкой присутствующего в руде сульфата CuSO₄, причём эта операция может быть осуществлена уже в процессе измельчения руды.

Для медистых золотосодержащих руд и концентратов, медь в которых  представлена, в основном, сульфидными  минералами, наиболее эффективны технологические  варианты, основанные на применении флотации (см.раздел 2.4), с отправкой получаемых концентратов на медеплавильные заводы. Переходящее при флотации в концентраты золото извлекается в медном металлургическом цикле, преимущественно пирометаллургическими методами, а хвосты медной флотации при наличии в них благородных металлов могут быть переработаны цианированием или тиокарбомидным выщелачиванием.

 

 

 

 

Таблица 1.2 - Действие растворителей на минералы меди.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание: «+» - растворяет; «-» - не растворяет; «±» - частично растворяет.

 

Если  по каким-либо причинам реализация концентратов по приведённой  выше схеме затруднена или неэкономична (например из-за высоких транспортных расходов на перевозку концентратов от золотоизвлекательной фабрики до медеплавильного завода), то предпочтение отдаётся комбинированным пиро-гидрометаллургическим технологиям переработки концентратов на месте с использованием процесса окислительно-сульфитизирующего обжига, позволяющего перевести сульфиды меди в водо- и кислоторастворимые соединения, в виде которых медь может быть выщелочена и извлечена до цианирования в соответствующий товарный продукт.

Процесс окислительно-сульфитизирующего  обжига медных концентратов основан  на протекании следующих основных химических реакций [12]:

CuS + 2O₂ = CuSO₄,

2CuS₂ + 5O₂ = 2CuO + CuSO₄,

4Cu₅FeS₄ + 35O₂ = 12 CuSO₄ + 8CuO + 2 Fe₂O₃ + 4SO₂,

CuFeS₂ + 4O₂ = CuSO₄ + FeSO₄.

При этом протекает ряд  вторичных химических преобразований, многие из которых имеют обратимый  характер. Поэтому получаемые при  обжиге медьсодержащие огарки характеризуются, как правило, сложным вещественным составом.

Основными факторами, способствующими  максимальной сульфатизации меди в  процессе обжига, являются: пониженная температура (исключающая возможность  термической диссоциации сульфидов), длительная выдержка материала в  печи и достаточно высокая концентрация SO₂ и SO₃ в обжиговых газах, обеспечивающая устойчивость образующегося CuSO₄. Последнее обычно достигается путём осуществления принципа противотока обжигаемого материала и газов.