Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Характер связи золота и серебра с рудными компонентами. Физическая депрессия металлов в цианистом процессе

13.12.2018


Опыт мировой золотодобывающей промышленности и результаты многочисленных экспериментальных исследований убедительно свидетельствуют о том, что главной стадией процесса цианирования является стадия выщелачивания. Именно здесь определяются общие показатели извлечения и возможные потери металлов с технологическими хвостами.

Полнота извлечения золота и серебра при цианировании зависит от целого ряда факторов, главным из которых является характер связи (ассоциации) драгоценных металлов с рудными и породообразующими минералами.

Как уже отмечалось, золото в рудах присутствует преимущественно в металлическом состоянии. По характеру ассоциации золотин с рудными компонентами они могут быть разделены на 3 основных категории (рис. 2.1):

1. Золотимы с полностью обнаженкой поверхностью ("свободное" золото);

2. Золотимы с частично обнаженной поверхностью (в сростках, покрытое несплошными пленками и проч.);

3. Золотимы, поверхность которых полностью изолирована от контакта с растворителями (главным образом, тонковкрапленное золото).

Наличие в рудах тонковкрапленного золота является одной из главных причин технологической упорности золоторудного сырья. При этом, естественно, имеется в виду, что минералы, являющиеся носителями тонковкрапленного золота, должны обладать плотной механической структурой, абсолютно непроницаемой для цианистых растворов. Именно совокупность двух факторов: плотность структуры минеральных зерен плюс дисперсность заключенного в них золота и обуславливают технологическую упорность золотых руд и концентратов в гидрометаллургическом процессе.

В максимальной степени этим условиям соответствует кварц и золотосодержащие сульфиды, ведущее место среди которых и по распространенности, и по практической значимости, принадлежит пириту FеS, и aрсенопиритy FeAsS.

Указанные сульфиды, как правило, характеризуются повышенной золотоносностью (десятки и сотни граммов Au на 1 т сульфида). При этом значительная часть золота в них (в отличие от большинства других золотосодержащих минералов) представлена дисперсными частиками. крупность которых лежит за пределами разрешающей способности оптических микроскопов. Это даже послужило поводом для выдвижения отдельными исследователями предположение о существовании истинных твердых растворов золота в сульфидах. Однако факт существования такого рода твердых растворов экспериментально не доказан и, наоборот, опровергается результатами целого ряда исследований.

Так, например, А.А. Иванов, основываясь на данных электронно-микроскопических исследований рудных минералов, пришел к выводу, что золото в сульфидах, в частности, в естественных и синтезированных пиритах, присутствует исключительно в виде механической примеси, причем размер металлических включений золота в пиритах может достигать величины 10в-4-10в-6 см (1*10в-2 мкм).

Данный вывод подтвержден и в некоторых более поздних публикациях. Так, в работе обсуждены результаты исследований по изучению тонковкрапленного (до 15 мкм) мышьяксодержащего пирита месторождения Гансу (КНР). Содержание золота в пирите составляет 320 г/г. Пирит подвергали растворению в азотной кислоте. Состав осадка изучали с помощью спектрометрического методе анализа и сканирующего электронного микроскопа. Исследования показали, что золото не адсорбировано на поверхности пирита и не образует изоморфных замещений в его кристаллической решетке, а существует в форме субмикроскопических включений крупностью менее 0,2 мкм.

Установленный А.А. Ивановым и в работе размер вкраплений золота в пиритах позволяет отнести их к коллоидным частицам.

В значительной степени это присуще и арсенопириту, хотя золотоносность последнего часто объясняется и другими причинами, в частности изоморфным замещением мышьяка золотом в кристаллической решетке FeAsS (вследствие близости физических свойств атомом Au и As) млн же присутствием золота в виде сульфида. Как считает большинство исследователей. последнее предположение представляется маловероятным, поскольку трудно представить возможность длительной "консервации" сульфида золота в условиях формирования гидротермальных месторождений.

Поэтому наиболее достоверной формой присутствия "невидимого" золота в сульфидных минералах следует все же считать системы типа твердых "псевдорастворов" (кристаллозолей), золото в которых выполняет роль дисперсией фазы.

Объяснение причин образования кристаллозолей золоте, а также той исключительной роли, которую в этом процессе сыграли отдельные сульфидные минералы железа (главным образом, пирит и apсенопирит), следует, естественно, искать в особенностях геохимии золота и сопутствующих ему металлогенных компонентах.

Общеизвестно, что коренные месторождения золота, так же, как и месторождения большинства других цветных металлов, возникли в результате пневматолито-пиротермальных постмагматических процессов, протекающих, как правило, на значительных глубинах, вне контакта с изверженными породами. По О.Е. Звягинцеву, наиболее вероятной формой присутствия золота в меточных гидротермальных растворах является анион (AuS]-, возможность образования которого (в присутствии окислителей) подтверждена специальными опытами растворения порошкообразного золота в водных растворах гидросульфида натрия. В результате охлаждения гидротермов золото, так же, как и другие металлогенные компоненты, выкристаллизовывалось из растворов, причем подавляющее количество золота выделялось в самородном виде. Следовательно. если признать правильным предположение о том, что первоначальной формой нахождения золота в гидротермальных растворах являлся сульфид - анион [AuS]-, или какое-либо другое растворимое химическое соединение, то следует признать и тот факт, что процессу кристаллизации золота из растворов предшествовали определенные химические peaкции, способствовавшие восстановлению химически связанного золота до элементарного состояния. Определенная роль в этих процессах, безусловно, должна принадлежать и окислителям, в частности, кислотам, которые, как известно, способны разлагать указанный выше гидросульфидный комплекс с образованием металлического золота.

Так или иначе, факт выделения золота из гидротермальных растворов в виде металлических частиц в настоящее время считается общепризнанным и подтверждается практически всеми геохимическими и минералогическими исследованиями. выполненными на золоторудных и других месторождениях цветных металлов. Также установлено, что выделение золота из гидротермальных растворов происходило во всем диапазоне температур, характеризующих естественное состояние указанных растворов, т.е. от 400 до 100 °C и ниже. Практическим следствием этого является тот факт, что золото в рудах коренных месторождений может образовывать ассоциации с очень широким кругом "гидротермальных" минералов, включающих кварц, сульфиды, арсениды, теллуриды, карбонаты, шеелит и проч. При этом золото обнаруживается как внутри зерен кварца, сульфидов в др. минералов (если оно выделялось одновременно с ними. т.е. сингенетично), так и на поверхности минералов (в случае более поздней кристаллизации золота).

Доказано, что наиболее энергичными коагулянтами дисперсного (коллоидного) золота из "холодных" (100-300 °С) гидротермальных растворов являются именно сульфиды, в особенности пиртит и арсенопирит.

Как считают некоторые исследователи, сингенетизм не является единственной причиной образования систем, содержащих коллоидное золото Так, напримеp, опираясь на результаты экспериментальных исследований Кларка (1960 г.). Н.В. Петровская отмечает, что тонкая вкрапленность золота в сульфидных минералах могла образоваться и в результате проникновения золотых растворов в агрегаты ранее образованных сульфидов. Отличием таких систем от кристаллозолей является лишь меньшая равномерность распределения золоти но массе минерала.

Важно подчеркнуть, что все авторы, изучавшие "невидимое" золото в сульфидах, единодушны во мнении: любая форма такого золота чрезвычайно упорна в технологическом отношении и не может быть извлечена цианированием без специальной химической подготовки, связанной с деструкцией и окислением ассоциирующих золото сульфидов. А любой процесс окисления (обжиг, автоклавное вскрытие, бактериально-химическая обработка и др.) в свою очередь неизбежно предполагает присутствие в получаемых продуктах дисперсного золота в наиболее устойчивой его модификации - металлической форме.

В нестоящее время установлен довольно широкий круг сульфидных минералов, являющихся носителями дисперсного золота. Кроме пирита и арсенопирита, к ним могут быть отнесены: тетрадимит, Bi2Te2S, некоторые разновидности антимонита, халькопирита CuFeS2, галенита PbS, сфалерита ZnS. Ранее высказывались предположения, что в этот перечень входят и пирротины FeSх (где х переменная величина, несколько большая единицы). Однако специальные исследования И.Н. Масленицкого показали, что для пирротинов в целом характерна относительно крупная вкрапленность золота. Данный факт хорошо подтверждается многочисленными технологическими исследованиями, а также практикой гидрометаллургической переработки пирротинсодержащих золотых руд и концентратов.

Перечисленные выше сульфидные минералы характерны, главным образом, для первичных руд коренных месторождений золота, проблеме переработки которых с точки зрения извлечения тонковкрапленного золота представляется наиболее сложной. Все последующие процессы естественного окисления или разложения золотосодержащих минералов в той или иной степени способствуют ослаблению ассоциации золота с указанными минералами и делают его более доступным для извлечения гидротермальными методами.

Однако в определенных условиях и в зонах окисления золоторудных месторождений могут образовываться минеральные ассоциации, в которых наличие дисперсного золота сочетается с плотной физической структурой ассоциирующих его компонентов.

Примером таких ассоциаций могут, в частности, служить золотосодержащие гидроксиды железа (гётит Fe2O3*H2O, гидрогетит - лимонит Fe2O3*H2O*aq и др.), являющиеся продуктами естественного окисления золотосодержащего пирита. Предполагается, что золотоносность гётита (лимонита) обусловлена наличием в них первичного золота, начальная ассоциация которого с пиритом сменилась ассоциаций золота с образующимися в результате окисления пирита гидроксидами железа.

Аналогичные процессы протекают и в зонах окисления месторождений мышьяково-пиритных руд. Основным продуктом окисления арсенопирита является скородит или гидроарсенат железа FсAsO4*2H2O. который, так же, как и арсенопирит, очень часто характеризуется повышенной золотоносностью.

Указанные выше закономерности в целом характерны и для серебросодержащих руд. Подобно золоту, серебро в рудах часто образует рассеянную вкрапленность в других минералах. Однако, если для тонкого золота наиболее распространена ассоциации с сульфидами железа, то основными носителями дисперсного серебра в рудах являются практически не растворяющиеся в NaCN сульфиды цветных металлов (галенит, сфалерит, халькопирит и др.), а также окисленные минералы железа и особенно - марганца. К числу последних а первую очередь должен быть отнесен пиролюзит MnО2, представляющий собой наиболее устойчивую модификацию марганца в зоне окисления рудных месторождений.

Другой отличительной особенностью серебра а рудах является то. что оно характеризуется значительно большим разнообразием минеральных форм (с преобладанием неметаллических), что объясняется более высокой, по сравнению с золотом, активностью серебра в химических и геохимических процессах. Поэтому, говоря о тонковкрапленном серебре в рудах, следует подразумевать пол этим дисперсные включения в минералах - носителях не только металлического, но также химически связанного серебра, например, его сульфидов типа Ag3S.

В число минералов - носителей дисперсного золота и серебра нами специально не включены продукты естественного окисления или выветривания первичных золото- и серебросодержащих сульфидов меди, свинца и цинка: борнит Cu5FeS4, халькозин Cu2S, куприт Сu2O, малахит CuCO3*Cu(OH)2, хризоколла CuSiO3-nH2O, англезит PbSO4, церуссит PbCO3, смитсонит ZnCO3 и др. В подавляющем своем большинстве перечисленные минералы (в отличие от оксидов и гидроксидов железе и марганца, а также скородита) характеризуются относительно высокой растворимостью в щелочных цианистых растворах. Поэтому вскрытие золота и серебра, ассоциированных с указанными компонентами, происходит само собой в процессе цианирования. Определения технологическая упорность золотых и серебряных руд, содержащих вторичные минералы меди, свинца и цинка, вызывается совершенно другими причинами, анализ которых будет дан в последующих разделах монографии.

Обобщая вышесказанное, а также учитывая принятую ранее классификацию золота, величину предельного извлечения золота и серебра в цианистые растворы при выщелачивании можно представить в виде следующего выражения:

Kс - коэффициент извлечения;

СМс(вкр) - содержание тонковкрапленного золота и серебра;

CМс(исх) - содержание металлов в исходной руде или концентрате;

Kф - коэффициент, характеризующий относительную долю дисперсного золота (серебра), ассоциированного с плотными и нерастворимыми с NaCN минералами, названный нами коэффициентом физической депрессии золота (серебра).

Примерное представление о величине К+ можно получить из диаграмм, приведенных на рис. 2.2, которые составлены по результатам рационального анализа на золото некоторых руд и флотационных концентратов отечественного производства.

Hередки случаи, когда коэффициент Кф превышал 0,6-0,7 и даже 0,9 (что особенно характерно для мышьяковистых руд и концентратов), причем он, как правило, не зависит от условий цианирования и определяется в основном гранулометрической характеристикой цианируемого материала (в том числе и гранулометрической характеристикой самого золота или серебра). При цианировании руд с ярко выраженной физической депрессией благородных металлов (ФД) обычно наблюдается быстрое нарастание концентрации металлов в растворах до определенного предела, сохраняющегося постоянным при дальнейшем увеличении продолжительности и выщелачивания (рис. 2.3. кривые 1, 4, 5).


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: