Интенсификация технологии бактериального выщелачивания упорных золотосульфидных концентратов с использованием ассоциации микрооргани

полученных кеков биоокисления с извлечением благородных металлов и обезвреживание мышьяксодержащих растворов.

Ожидаемый экономический эффект от использования рекомендуемой технологии при производительности предприятия 1 млн. т. руды в год достигается в результате повышения извлечения золота с 94,6 до 98%, что выражается в дополнительном производстве металла в количестве 400 кг в год и в денежном эквиваленте составляет 15 млн. долл./год.

изучение  возможности применения разработанной технологии для биоокисления концентратов пирит-арсенопиритного типа

Принимая во внимание значительные запасы золота в месторождениях с упорными рудами, представлялось целесообразным проверить возможность применения разработанной технологии биоокисления для переработки пирит-арсенопиритного концентрата Кючусского месторождения, отличающегося химическим составом и соотношением арсенопирита и пирита 1:1,1

Исследуемый концентрат имел следующий состав: 7,03% пирита, 6,58% арсенопирита, 18,0 г/т золота.

Фазовым анализом на золото установлено низкое количество цианируемого золота – 16,68% и 78,17% тонковкрапленного  в сульфиды, что указывает на упорный  характер концентрата.

Проведенные исследования по двухстадиальному бактериальному выщелачиванию  концентрата с применением ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, показали высокую эффективность  использования биотехнологии для  окисления сульфидных минералов. Установлено, что в области рН=1,65-1,77, Т:Ж=1:5 и продолжительности биоокисления 96 часов достигается высокая степень окисления сульфидных минералов: 99,11% арсенопирита, 73,76% пирита.

В результате гидрометаллургической  переработки продукта биоокисления достигается высокое извлечение золота: 94,65% при его содержании в хвостах цианирования 1,02 г/т. Разработанная технология бактериального выщелачивания использована при разработке технологического регламента биогидрометаллургической переработки концентрата Кючусского месторождения.

Полученные положительные  результаты указывают на универсальность  разработанной технологии и целесообразность распространения ее на другие объекты  упорного золотосодержащего сырья.

Заключение

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной научно-технической задачи по разработке двухстадиальной технологии бактериального окисления упорных золотосульфидных концентратов ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, которая обеспечивает высокую степень окисления сульфидных золотосодержащих минералов и высокое извлечение золота в процессе последующего цианирования продукта биоокисления при снижении продолжительности бактериального выщелачивания. По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Результаты изучения потенциальной активности различных микроорганизмов показывают, что для бактериального выщелачивания упорного золотосульфидного концентрата рекомендуется применение ассоциации микроорганизмов, состоящей из бактерий A.ferrooxidans, A.thiooxidans, L.ferrooxidans и Sulfobacillus.
2. Изучение кинетических закономерностей бактериального окисления упорного золотосульфидного концентрата Майского месторождения ассоциациями микроорганизмов различного состава показало, что увеличение родового и видового разнообразия бактерий в пульпе биовыщелачивания приводит к интенсификации процессов окисления основных сульфидных минералов. В процессе бактериального окисления арсенопирита доминирующую роль выполняют микроорганизмы Acidithiobacillus ferrooxidans, а улучшение кинетики выщелачивания арсенопирита при использовании ассоциации микроорганизмов II происходит за счет интенсификации окисления промежуточных продуктов биовыщелачивания арсенопирита бактериями Leptospirillum, Sulfobacillus и A.thiooxidans. Ускорение растворения пирита происходит в основном за счет применения умеренно-термофильных бактерий, которые, наряду с A.thiooxidans, участвуют в биоокислении элементной серы.
3. Изучение влияния температуры в диапазоне 32-42°С на процесс бактериального окисления сульфидных минералов позволило установить, что наибольшая скорость окисления арсенопирита ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, достигается при температуре 34-36°С, пирита при 38-42°С. Величина кажущейся энергии активации пирита составляет 35,1 кДж/моль, что свидетельствует о том, что процесс биоокисления пирита протекает в кинетической области и лимитируется скоростью биохимической реакции. Рассчитан температурный коэффициент a_(T), который составляет 1,7 и показывает, что при увеличении температуры с 32 до 42°С скорость реакции биоокисления пирита увеличивается в 1,7 раза.
4. Разработан процесс двухстадиального бактериального окисления концентрата Майского месторождения, предусматривающий переменный температурный режим: на первой стадии температура пульпы поддерживается на уровне 34-36°С, что обеспечивает максимальную скорость окисления основного золотосодержащего минерала – арсенопирита, на второй стадии температура процесса повышается до 38-42°С, в результате чего увеличивается скорость окисления пирита и элементной серы.
5. Укрупненно-лабораторные испытания разработанной двухстадиальной технологии бактериального выщелачивания позволили установить, что при снижении продолжительности процесса со 120 до 90 часов достигаются высокие степени окисления сульфидов: 98,7% арсенопирита и 87,2% пирита. Извлечение золота сорбционным цианированием продукта биоокисления составляет 98% при содержании в хвостах 2,4 г/т.
6. В результате проведенных исследований разработана технологическая схема биогидрометаллургической переработки упорных золотосодержащих концентратов, включающая двухстадиальное бактериальное окисление с использованием ассоциации микроорганизмов мезофильных и умеренно-термофильных бактерий, гидрометаллургическую переработку кеков биоокисления и очистку бактериальных растворов от мышьяка и железа с переводом их в не токсичную форму. Ожидаемый экономический эффект от внедрения рекомендуемой технологии, в результате увеличения извлечения золота по сравнению с базовым вариантом (с использованием монокультуры A.ferrooxidans), составляет 15 млн долл./год
7. Апробация предлагаемой технологии на концентрате Кючусского месторождения подтвердила эффективность разработанной технологии двухстадиального бактериального окисления с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии: за 96 часов биовыщелачивания окисляется 99,11% арсенопирита и 73,76% пирита. Извлечение золота из кека биоокисления составляет 94,65% при его содержании в хвостах сорбционного цианирования 1,02 г/т. Полученные положительные результаты указывают на целесообразность распространения разработанной технологии на другие объекты упорного золотосодержащего сырья.
8. Разработанная технологическая схема и режимы биогидрометаллургической технологии использованы при разработке технологического регламента и составлении технико-экономического обоснования для проектирования промышленного предприятия по переработке упорных руд Кючусского месторождения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Заулочный П.А., Седельникова Г.В. Биогеотехнология и ее использование в процессах переработки минерального сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень – 2009. – №15. – С. 139-149.
2. Заулочный П.А, Савари Е.Е., Ким Д.Х. Двухстадиальная технология бактериального окисления упорного золотосульфидного сырья. // Горный журнал. – 2010. – №11. – С. 52-55.
3. Заулочный П.А, Савари Е.Е., Ким Д.Х. Кинетические закономерности биовыщелачивания упорного золотосодержащего концентрата с использованием ассоциаций микроорганизмов. // Цветные металлы. – 2011. – №1. – С. 14-17 (в печати).
4. Заулочный П.А. Эффективная двухстадиальная технология бактериального окисления упорного золото-сульфидного сырья // Руды и металлы. – 2010. – №4. – С. 45-48.
5. Заулочный П.А. Изучение влияния температуры и рН среды на формирование ассоциации микроорганизмов в процессе биоокисления упорного золотосодержащего сульфидного сырья // Материалы 4 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. – М.: ИПКОН РАН, 2007. – С. 210-213.
6. Заулочный П.А. Кинетические закономерности биоокисления упорного золотосодержащего пирит-арсенопиритового концентрата с использованием ассоциации микроорганизмов // Материалы 5 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. – М.: ИПКОН РАН, 2008. – С. 300-303.
7. Заулочный П.А., Седельникова Г.В., Савари Е.Е., Ким Д.Х. Двухстадиальное биоокисление упорного золотосульфидного концентрата // Пятый Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития». – М.: ЗАО «Экспо-биохим-технология», РХТУ им. Д.И. Менделеева. – С. 326-327.
8. Седельникова Г.В., Савари Е.Е., Ким Д.Х., Заулочный П.А. Новые достижения в биогидрометаллургической технологии переработки упорных золотосодержащих концентратов // Тезисы VII конгресса обогатителей стран СНГ. Москва, 2009.
9. G.V. Sedelnikova, E.E. Savari, D.H. Kim, P.A. Zaulochny, T.A. Pivovarova, T.F. Kondratieva. Biohydrometallurgical gold extraction from carbonaceous pyrite-arsenopyrite concentrate by the microorganisms including moderate termophilic // Proceedings of XXIV International Mineral Processing Congress, China, Beijing, 2008, pp 2846-2853.
10. P.A. Zaulochny, G.V. Sedelnikova, E.E. Savari, D.H. Kim, T.A. Pivovarova. Kinetic dependence of refractory gold sulphide biooxidation using different microorganism association // Proceedings of XXV International Mineral Processing Congress, Australia, Brisbane, 2010, pp 527-536.