Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние природных сорбентов на извлечение золота при цианировании. Сорбционная активность золотосодержащих руд и концентратов

13.12.2018


Одной из распространенных форм упорности золото- и серебросодержащих руд в цианистом процессе является адсорбция растворенного в NaCN золота и серебра минеральными компонентами руды.

Данный факт уже давно обращал на себя внимание исследователей, особенно в связи с переработкой углесодержащих руд, цианирование которых, как правило, сопровождается повышенными потерями металла и цианида в гидрометаллургическом процессе. Изучению причин и условий, способствующих осаждению золота из цианистых растворов и рудных пульп активным углеродом, посвящено большое количество исследований и научных публикаций.

Несмотря на значительное количество выполненных исследований, механизм осаждения золота на углях в известной мере остался невыясненным. В нестоящее время существуют две гипотезы, объясняющие данное явление. Первая из них основана на предположении, что причиной осаждения золота активными углистыми веществами является химическое воздействие золото-цианнистого комплекса с оксидом углерода, который в том или ином количестве всегда присутствует в исходных углях. Данный процесс представляется реакцией:

NaAu(CN)2 + CO + NaСN + 1/2O2 + H2О = AuCN * CО(CN)2 + 2NaОН.


Coгласно другой гипотезе, осаждение золота на углях объясняется адсорбцией комплексного аниона Au(CN)2-. Это предположение подтверждается тем, что количество осаждаемого золота находится в прямой зависимости от суммарной поверхности частиц углистого вещества. Кроме того, как отмечено Гроссом и Скоттом, скорость и полнота перехода золота из раствора на уголь понижается с повышением температуры, что также указывает на адсорбционный характер процесса осаждения.

Указанные выше закономерности, интерпретированные, в основном, к процессу извлечения золота из цианистых растворов активированными углями, далеко не всегда воспроизводятся при исследовании сорбционной активности присутствующих в золотосодержащих рудах углистых веществ. Объясняется это тем, что природные углеродсодержащие материалы имеют гораздо более сложным состав по сравнению с активированными углями Оки могут содержать и элементарный углерод, который (по аналогии с АУ) может физически сорбировать золото цианистый комплекс, и углерод в виде органических соединений, способный образовывать с золотом прочные металлоорганические соединения.

По мнению большинства исследователей, максимальной сорбционной активностью характеризуется свободный углерод, присутствующий в форме графита. Специальными исследованиями А. Дорфмана. выполненными на фабрике Мах-Интайр (Kанада), показано, что перерабатываемая на данном предприятии руда, содержащем около 6 % графита, способна сорбировать из растворов до 250 г/т золота, что соответствует 5-6 кг Au на 1 т активного углерода. Аналогичные результаты были получены нами при изучении сорбционной активности флотационныx концентратов, полученных при обогащении руд Бакырчикского месторождения (Казахстан). В то же время встречаются отдельные разновидности графитизированных сланцев, сорбционная активность у которых в цианистом процессе выражена значительно слабее (руды месторождений Наталь и Барбертон в ЮАР; Сухой Лог в России. Кокпатасское в Узбекистане и др.), а иногда вообще не проявляется. Такое различие в поведении углерода часто объясняется различным происхождением графита. При этом отмечается, что большей сорбционной активностью обладает графит минерального происхождения (восстановление химических соединений углерода, в частности углекислого газа, при повышенных температурах в магматических очагах), не содержащий органических веществ.

В работе представлены результаты исследований по сорбции золота из цианистых растворов углеродистым веществом, присутствующим в флотационных концентратах двух месторождений (Наталкинское в Магаданской обл. и Бакырчик). Показано, что при примерно одинаковом содержании углерода в исследованных продуктах (соответственно 19 и 25 %) сорбционная емкость бакырчикского концентрата по золоту в 9 раз выше, чем у поталкинского концентрата, что свидетельствует о разном характере углистого веществ в рулях указанных месторождений. При этом для обоих концентратов отмечено существенное (в 3-4 раза) увеличение сорбционной активности концентратов с повышением температуры с 20 до 70 °C, указывающее на превалирующую роль в данном процессе актов химического взаимодействия.

В исследованиях, проведенных институтом ЦНИГРИ, отмечается определенная аналогия между сорбционными свойствами ископаемых углей и углистых веществ, присутствующих в золотосодержащих рудах. Показано, что и в том, и другом случае сорбционная активность материалов по отношению к золоту определяется степенью "преобразованности" углеродистого вещества (т.е. степени упорядоченности структуры атомов углерода). При этом основную ответственность за сорбцию золота несет кероген - нерастворимый а хлороформе и щелочах углеродистый остаток, состоящий из ароматических поликонденсированных группировок (в частности, асфальтогенных кислот) и свободных радикалов, которые и играют главную роль в протекающих хемосорбционных процессах. С увеличением степени "преобpaзованности" углеродистого вещества доля указанных группировок в нем уменьшается и сорбционная активность материала ослабевает. На примере 9 проб руды, содержащих 1,5-2,5 % углерода, показано, что при уменьшении концентрации асфальтогеновых кислот в образцах примерно в 2 раза, сорбционная емкость руды снижается более, чем в 10 раз.

Приведенные выше данные позволяют сделать вывод, что наличие в золотосодержащих рудах графита и графитизированных пород само по себе еще не является достаточно надежным признаком технологической упорности этих руд, которая достоверно может быть установлена только экспериментальным путем.

Кроме графита (и некоторых других углеродсодержащих минералов) в качестве сорбентов золота и серебра в цианистом процессе могут выступать и другие компоненты руды. К их числу могут быть отнесены: глинистые минералы, например, пирофиллит, коллоидная кремнекислота, образующаяся в процессе тонкого измельчения кварцевых руд, сульфиды железа: пирит, пирротин (67, 69-73); гидроксид железа Fe(OH)2; сульфиды меди: халькозин, борнит, халькопирит; тухолит и некоторые другие. Степень сорбции золота указанными выше минералами и химическими соединениями может достигать заметных величин (5-10 % и выше), причем она очень сильно зависит от содержания металла в растворах, концентрации растворителя - NaCN, суммарной поверхности шлямов и общего физико-химического состава пульпы.

С целью получения более полного представления о характере сорбции золота из цианистых растворов и рудных пульп минеральными компонентами, в Иргиредмете (В.М. Муллов) были проведены эксперименты по определению величины сорбционной активности некоторых золотосодержащих руд, существенно различающихся между собою по минеральному составу.

В качестве объектов для исследований были выбраны: кварцево-глинистая руда месторождения Боковое Куранахского рудного поля (SiO2 76,5 %; Al2O3 7,2 %; Fe2O3 8,1 %: Au 5,5 г/т), углистый флотационный концентрат фабрики им. Матросова (SO2 59 %; Fe 4,2 %; S 0.4 %: С 2,9 %; Au 45 г/г) и сульфидный мышьяково-пиритный концентрат Дарасунской фабрики (Fe 36,0 %; S 28 %; As 12,0 %; Au 35,0 г/т). Продукты контактировали с водным раствором соли NaAu(СN)2, не содержащим свободного NaCN, при отношении Ж:Т=4:1. Кинетическая характеристика сорбционного процесса устанавливалась по отношению Сж/Co, где Cж - концентрация Au в жидкой фазе суспензии, Со - исходная концентрация Au в растворе.

Зависимость кинетики сорбции от величины Co для указанных выше материалов представлена на рис. 2.5. из которого видно, что для кварцево-глинистой руды сорбция золота выражена весьма слабо. Более того, в диапазоне низких концентраций Au наблюдается так называемая "отрицательная" адсорбция - явление, характерное для тех случаев, когда растворитель (в данном случае вода) адсорбируется сильнее растворенного вещества. Основной причиной этого следует считать склонность присутствующих в рудах Куранахского поля глинистых веществ (до 30 % от массы руды) к интенсивному смачиванию водой и набуханию.

Скорость сорбции золота углистым веществом концентрата ЭИФ им. Матросова (рис. 2.5, б) умеренная. Равновесие устанавливается тем быстрее, чем выше концентрация золота в растворе. У сульфидного концентрата (рис. 2.5, в) скорость и степень сорбции золота достаточно высоки. За исключением растворов с концентрацией Au 280 мг/л, равновесие устанавливается практически мгновенно.

Полученные результаты, естественно, не могут служить доказательством того, что тонкодисперсные сульфиды в дарасунском концентрате в целом обладают более сильно выряженной сорбционной активностью по отношению к золоту, чем углистое вещество в концентрате ЗИФ им. Матросова. Если отнести долю золота, сорбированного углистым концентратом, на массу присутствующего в концентрате свободного углерода (3 %), то относительная сорбционная активность углерода в данном концентрате окажется равной примерно 5,6 кг Au на 1 т "С". Ta же величина для сульфидов дарасунского концентрата составляет 1,0 кг Au на 1 т MeS. Однако и сульфиды, и углистое вещество в данном случае играют роль достаточно сильных сорбентов золота из цианистых растворов, причем сорбционная активность сульфидного концентрата в большей степени зависит от степени измельчения материала, чем сорбционная активность углистого концентрата, который уже в естественном состоянии (т.е. без доизмельчения) содержит в своем составе значительное количество ошламованного углерода.

Последующие эксперименты показали, что при введении извести в кварцево-глинистую пульпу сорбционное равновесие по иону Au(CN)2- между твердой и жидкой фазами смещается из области отрицательной сорбции в область положительную. Однако интенсивность сорбции золоте и в этом случае остается незначительной. Сорбционная активность углистого концентрата при изменении величины pH в интервале от 5 до 8-11 уменьшается примерно в 3 раза. Для сульфидного концентрата, напротив, имеет место резкое (в 5-10 раз) возрастание сорбционной активности при увеличении pH от 5-9 до 11-12.

Табл.2.2 характеризует сорбционную активность (CA) перечисленных выше материалов по отношению к золоту в реальных условиях цианирования, т.е. при одновременном присутствии в растворах NaCN, Ca(OH)2, цианистых солей золото и сопутствующих ему других цветных металлов, а также железа.

Для определения величины CA на идентичных по составу пробах каждого материала проводилось по 2 параллельных опыта: одни - в режиме обычного (цианирования, другой - в режиме сорбционного выщелачивания с добавкой SO % по объему анионообменной смолы АМ-2Б, предварительно приведенной в сорбционное равновесие с цианистым раствором. При такой высокой объемной концентрации смолы обеспечивалось практическое отсутствие Au в растворах в продолжение всего периода сорбционного выщелачивания и предотвращалась его адсорбция рудной массой. Относительная CA материала рассчитывалась по формуле:

В порядке контроля кеки обычного цианистого выщелачивания (без смолы) промывались водой (Ж:Т-4:|) и анализировались на содержание золотя (С").

Результаты экспериментов показывают, что в реальных условиях цианистого выщелачивания золота существенной сорбционной активностью обладает только углеродсодержащий продукт. Адсорбированное углистым веществом золото лишь частично отмывается при промывке кека водой. Глинистый материал не проявляет какой-либо заметной сорбционной активности, однако, полная отмывка от кека растворенного золота вызывает определенные затруднения. Хемосорбция золота сульфидным материалом практически полностью устраняется за счет присутствия в растворе избытке свободного цианида и комплексных цианистых анионов неблагородных металлов. Растворенное золою легко отмывается при промывке кека.

Об отсутствии четко выраженной сорбционной активности у сульфидных золотосодержащих руд и концентратов, подвергаемых цианированию при достаточной концентрации свободного NaCN в растворах, свидетельствует и характер кривых 4 и 5 на рис. 2.3, отражающих полноту извлечения золотя из концентратов в цианистые растворы, в зависимости от продолжительности выщелачивания.

Аналогично протекают процессы растворения золота из кварцевых руд (кривая 1 на рис.2.3), огарков окислительного обжиге сульфидов (кривая 10) и других материалов, не обладающих заметной сорбционной активностью по отношению к золото-цианистому комплексу.

При обработке сорбционно-активных руд (концентратов) характер кинетических кривых выщелачивания золота цианистыми растворами существенно меняется. Кривые (2, 3, 7-9 на рис.2.3) имеют отчетливо выраженный максимум и нисходящие ветви с различным утлом наклона к оси абсцесс, которые являются отражением депрессирующего влияния на золото присутствующих в исходном сырье природных сорбентов, в данном случае - активного углерода и глинистых веществ. Максимумы на кривых характеризуют возможное извлечение золота при цианировании указанных руд (концентратов). Чем выше сорбционная активность материала, тем больше величина еmax отклоняется от теоретически возможного извлечения золота в гидрометаллургическом процессе, определяемого коэффициентом физической депрессии Кф. Это хорошо видно из диаграммы, представленной на рис. 2.6 и характеризующей процесс выщелачивания золота цианистыми растворами из углеродсодержащих концентратов ЗИФ им. Матросова и Мимдяка.

Величина отрицательного влияния природных сорбентов на показатели цианистого процессе практически нe зависит от характера присутствующего золота и (так же, как в случае ХД) целиком определяется химической активностью минеральных компонентов руды.

Вместе с тем существует принципиальное различие между данной формой технологической упорности золоторудного сырья и той, которая была рассмотрена ранее. Так, например, в отличие от химических депрессоров, присутствующие в руде (концентрате) природные сорбенты не препятствуют выщелачиванию золота и серебра в NaCN и лаже, наоборот, в определенных условиях могут способствовать интенсификации этого процесса.

В этой связи отрицательное влияние минерального комплекса руды на извлечение золота и серебра в цианистом процессе, проявляющееся в адсорбции растворенных металлов рудной массой, рекомендуется квалифицировать как сорбционную активность руды.

С учетом высказанных выше положений, общее извлечение Au н Ag в цикле выщелачивания рудного сырья цианистыми растворами может быть представлено выражением

где Kф, Kx и Kc - соответственно коэффициенты физической, химической депрессии и сорбционной активности, выраженные через относительное количество золота и серебра, недоизвлекаемых на данной стадии технологического процесса.

В отличие от Кф коэффициенты К. и Kc не являются постоянными величинами и для одного и того же материала могут изменяться в довольно широких пределах, в зависимости от принятых условий цианирования (продолжительность выщелачивания, концентрация растворителя, Т:Ж, ионный состав жидкой фазы пульны и т.д.). Это создает объективные возможности уменьшения величины Кд и Kс путем подбора оптимальных условий цианирования или применения специальных, иногда несложных методов подготовки материала к выщелачиванию.

В последующем эти возможности будут рассмотрены более подробно на примере отдельных разновидностей упорных золото- и серебросодержащих руд.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: