Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Методы интенсификации процессов бактериального вскрытая и выщелачивания золотосодержащих руд

13.12.2018


Одним из главных недостатков процессов бактериального вскрытия золотосодержащих сульфидов является их экстенсивность. Поэтому проблема сокращения продолжительности БВ с целью уменьшения суммарной вместимости биогидрометаллургического оборудования и энергетических затрат представляется наиболее актуальной.

В известной мере интенсифицировать бактериально-химический процесс можно за счет упомянутых ранее технологических приемов:

- повышения качества концентратов, поступающих на бактериальную обработку (увеличение содержания железа и серы), например, путем их гравитационно-флотационной перечистки;

- обновления выщелачивающих биохимических растворов, за счет выведения из них мышьяка и других балластных примесей;

- применения двух- и трехстадиальных схем биовыщелачивания, строгого соответствия общей степени биоокисления золотосодержащих сульфидов установленному экспериментальным путем пределу, обеспечивающему приемлемые показатели извлечения золота и серебра в последующем гидрометаллургическом переделе;

- дообогащения хвостов биогидрометаллургической переработки концентратов (гравитационно-флотационным и другими способами) с возвращением недоокислившихся золотосодержащих сульфидов в голову бактериального процесса, либо обработкой их в отдельном технологическом цикле;

выведения из концентратов цианируемых форм золота и серебра до поступления этих концентратов на бактериальное выщелачивание.

Вместе с тем, существуют и специальные методы интенсификации процесса БВ применительно к золоторудному сырью, которые могут быть подразделены но следующие основные группы:

1. Оптимизация условий биовыщелачивания (продолжительность, температура, плотность пульпы, концентрация реагентов, pH среды, ОВП и др.) с учетом особенностей вещественного состава перерабатываемого сырья.

2. Повышение эффективности действия микроорганизмов Т.Г. на окисляемый субстрат и изыскание новых высокоэффективных штаммов бактерий.

3. Введение в бактериальную пульпу различных интенсифицирующих добавок.

4. Использование специальной перемешивающей аппаратуры.

Как уже отмечалось ранее, выбор оптимальных условий БВ в случае переработки золоторудного сырья в конечном итоге определяется показателями извлечения золота при гидрометаллургической переработке (цианировании) продуктов БВ. В то же время критерием эффективности БВ чаще всего считают степень окисления сульфидов. В этой связи чрезвычайно важным является установление пенсий зависимости между этими двумя параметрами для каждого конкретного концентрата. Эта зависимость, как правило, не является простой, подтверждением чему может служить табл. 7.4, составленная по результатам полупромышленных испытаний концентратов на руднике Фэйрвью.

Из представленных в табл. 7.4 данных видно, что в течение первых двух суток прирост извлечения золота за счет бактериальной обработки концентрата в целом соответствует степени окисления сульфидов (соответственно 47 и 55 %). Однако затем эта зависимость резко нарушается: за двое последних суток при возрастании степени окисления сульфидной серы на 25 % (с 55 до 80 %) дополнительное извлечение золота увеличилось только на 8 %.

Как свидетельствуют результаты многочисленных исследований, одним из существенных резервов интенсификации БВ является повышение активности применяемых бактерий. Главные возможности и здесь усматриваются в использовании термофильных микроорганизмов.

Известно, что процесс биоокисления сульфидов является экзотермическим. При достаточном содержании в концентратах естественного "топливо" (сульфидной серы) бактериально-химическая пульпа может саморазогреватъся до температур, значительно превышающих оптимальный предел для Т.Г. Поэтому поиск бактерий, способных "работать" при повышенных температурах, причем в условиях низких значений pH, представляется достаточно актуальным.

В случае использования обычных бактерий T.f. эффективность их действия, как показывают исследования отечественных и зарубежных ученых, может быть повышена за счет увеличения концентрации биомассы в пульпе. Так, в работе рекомендуется поддерживать соотношение концентраций биомассы и закисного железа в пульпе равное 1:4 (в расчете на 100 единиц твердого продукте). Отмечено, что использование концентрированной культуры увеличивает скорость выщелачивания мышьяка из концентратов в несколько раз. В работе исследовано влияние количества биомассы T.f. на скорость окислительных процессов в условиях подземного выщелачивания и при чановом выщелачивании арсенопиритовых концентратов. Для интенсификации процессов окисления железо и сульфидных минералов рекомендуется применение биомассы высокой плотности (25 г/л), а также подача в пульпу дополнительно до 10 г/л Fe2+. По данным исследований, определенный эффект по ускорению процесса биоокисления (увеличение скорости БВ на 30 %) достигается при увеличении плотности биомассы с 1-2 до 3-6 г/л.

Предложен способ повышения реакционной способности суспензии микроорганизмов Т.Г. путем предварительной обработки ее постоянным током при потенциале катода от -0,1 до -1.0 В. He примере концентрата, содержащего 8,5 % мышьяка; 17 % серы; 18 % железа; 20 % углерода и 94 г/т золота, показано, что такой способ подготовки микроорганизмов позволяет сократить продолжительность бактериального выщелачивания на 25 % (с 80 до 60 ч). При этом достигается степень окисления мышьяка 81 %.

В работе, выполненной институтом "Гидроцветмет", отмечается положительный эффект от введения в пульпу БВ некоторого количества неадаптированной биомассы, что позволяет сократить продолжительность процесса на 20-30 %.

Приведенные выше примеры позволяют сделать вывод о том, что "микробиологический фактор" должен рассматриваться как один из важных резервов интенсификации БВ, и ему следует уделять самое пристальное внимание.

В некоторых научно-исследовательских работах отмечается возможность ускорения БВ за счет введения в пульпу различных интенсифицирующих добавок. Так, институтом САИГиМС предложен способ бактериального извлечения металлов из руд и концентратов с использованием Thiobecillus thiooxidans и Т.f., по которому в бактериальные растворы или суспензии добавляют соединения двухвалентного марганца (в частности, MnSC4) и процесс ведут при концентрации его в растворе 0.25-0,35 г/л. За счет этого обеспечивается увеличение скорости БВ пирита в 2-4 разв. Исследованиями Московского института стали и сплавов установлено положительное влияние солей серебра (AgNO3) на процесс БВ золото-мышьяковых концентратов с высоким содержанием серебря. На основе экспериментальных данных сделай вывод, что при добавлении 5 мг/л AgNO3 извлечение Au возрастает с 91,8 до 97,6%.

Из других способов интенсификации БВ заслуживает быть отмеченной предвартельная механохимическая активация (МХА) золото-мышьяковых концентратов перед биогидрометаллургической обработкой. Такой вариант, в частности, рассмотрен в работе, где приводятся результаты биохимической обработки концентрата с исходным содержанием мышьяка 9,5 %, после предварительной MXA (2 млн в ударном сухом режиме) и без таковой. По первому варианту при Ж:Т=10:1 и концентрации клеток 10 г/л за 22 ч содержание мышьяка снижено до 1,7 %. Без MXA за этот же период получены кеки БВ с содержанием мышьяка 3,8 %. В случае применения более плотных пульп (Ж:Т=5:1), при продолжительности выщелачивания 44 ч получены остатки БВ с содержанием мышьяка соответственно равным 2,0 % (с МХА) и 4.9 %.

Институтом "Иргиредмет” проведены эксперименты по сверхтонкому измельчению пирита в планетарной мельнице с последующим бактериальным выщелачиванием сульфида в стандартных условиях (продолжительность выщелачивания 72 ч). При этом получены следующие результаты:

С увеличением удельном поверхности сульфида (исходная крупность зерен 0.044 + 0,20 мм) окисляемость его возрастает в 1,4-1,6 раза. При этом скорость окисления сульфидной серы при S = 2,9 м2/г составляет 0,8 г/м2 в час по сравнению с 0,5 г/м2 в час при S = 0,8 м2/г.

Представлены результаты лабораторных исследований по бактериальному выщелачиванию механически активированного пирита микроорганизмами Т.Г. Показано, что измельчение пирита в шаровой мельнице в течение 30 мин не только увеличивает свободную поверхность зерен минерала, но и существенно изменяет кpисталлическую структуру пирита, что в совокупности положительно влияет на скорость БВ.

При обработке золотосодержащих материалов, трудно поддающихся бактериальному вскрыто, достаточно перспективными представляются варианты, в которых процесс ER сочетается с другими, более интенсивными методами окисления сульфидов, например, окислительным обжигом или автоклавным выщелачиванием. Последний вариант, в частности, реализован на предприятии Санта Барбара.

Технология бактериально-автоклавного выщелачивания (EAB) рекомендована для переработки пирротиновых концентратов. Показано, что предварительная бактериальная обработке пульпы пирротинового концентрата перед автоклавным выщелачиванием позволяет уменьшить продолжительность последнего с 1,5 до 0,5-0,8 ч без ухудшения показателей процесса. Предложены 2 принципиальные схемы БАВ, предусматривающие последовательное и последовательно-параллельное объединение процессов БВ и автоклавного выщелачивания. Рассмотренные схемы выщелачивания опробованы также на углистых золото-мышьяковых и медно-цинковых концентратах.

Одним из существенных факторов интенсификации процесса БВ является применение специальных методов перемешивания бактериально-химической пульпы.

Исходя из предпосылки, что обязательным элементом технологии БВ является аэрация пульпы, можно было бы предположить, что оптимальным аппаратом для биоокислительного процесса является пневматический перемешиватель типа "пачук". Однако известно, что эффективность смешивания у пачука ниже, чем у реакторов с механическим перемешиванием пульпы, что особенно существенно для процесса БВ с учетом его значительной продолжительности. Очевидно, что по этой причине все функционирующие в нестоящее время промышленные установки БВ на зарубежных золотоизвлекательных фабриках осуществляют бактериально-химическую обработку концентратов в механических перемешивателях, конструкция которых постоянно совершенствуется и модернизируется.

Имеется информация о создании новых конструкций биореакторов, которые могут быть эффективно использованы для переработки упорного золоторудного сырья.

В Иргиредмете в лабораторных условиях проведено сопоставление интенсивности БВ золотосодержащих сульфидов в различных аппаратах: механических перемешивателях, пачуках и пульсационных колоннах. Установлено, что более предпочтительны в этом плане пульсационные аппараты, обеспечивающие более высокое (по сравнению с пачуками) качество аэрирования пульпы, критерием которого является величина удельной поверхности контакта жидкой и газовой фаз (УПКФ, м-1). Показано, что при оптимальном расходе воздуха 4 м3 на 1 м2 площади сечения аппарата в минуту УПКФ в пульсационных колоннах составляет 350 м2/м3, что в 3-4 раза превышает аналогичную величину для пачука (100 м'). С учетом полученных результатов в Иргиредмете разработаны и испытаны в полупромышленных условиях на Балейской опытной фабрике две пульсационные биохимические установки с вместимостью реакционных зон 0,16 и 1,2 м3.

Первая установка, смонтированная на базе одной пульсационной колонны диаметром 0,2 и высотой 5 м, оснащенной насадками КРИМЗ, была испытана в технологии биохимического окисления золотосодержащего концентрата Тасеевской фабрики. Пульпа в колонну подавалась непрерывно в направлении снизу вверх, удельный расход воздуха поддерживался на уровне 4м/мин. Газонасыщенность пульпы в этих условиях составляла 13-20 %. Установлено, что благодаря реализуемому в пульсколонне принципу вытеснения весь цикл биохимической обработки удается завершить в одном аппарате. Высокое качество аэрирования пульпы позволило сократить продолжительность цикла БВ до 42 ч. В сопоставимых условиях продолжительность цикла БВ в пачуках составляла 120 ч. Также отмечено, что эффект аккумуляции золота в пульсколонне минимальный.

На второй установке (рис. 7.3), смонтированной на базе 2-х пульсационных колонн диаметром 0,33 м, оснащенных насадками жалюзийного типа (разработаны в Иргиредмете), были проведены испытания технологии биохимического окисления концентрата, выделенного из коренных руд Олимпиадинского месторождения. Пульпу подавали в нижнюю часть первой колонны, конечный продукт выводили из нижней части второй пульсколонны. Удельный расход воздуха также поддерживали на уровне 4 м/мин. По результатам испытаний необходимая степень вскрытия сульфидов была достигнута за 60 ч агитации, в то время как в пачуках эта же степень достигалась только за 120 ч. Из расчета на крупномасштабное производство расход воздуха на 1 т концентрата составил 3000 м3, что эквивалентно уровню удельных затрат энергии - 100 кВт*ч.

При разработке (на основании проведенных испытаний) исходных данных для проектирования золотодобывающих предприятий пульсационные колонны рекомендованы Иргиредметом на всех операциях, предусматривающих агитацию пульпы, включая бактериально-химическое вскрытие сульфидного концентрата, нейтрализацию и известковую обработку пульпы БВ, предварительное цианирование и сорбционное выщелачивание золота.

В настоящее время Иргиредметом уже разработана опытнопромышленная пульсационная установка с двумя колоннами диаметром 1,2 м с общей вместимостью 16 м3.

Для промышленного использования предполагается разработать проекты пульсационных установок БВ на базе пульсколона с единичной вместимостью рабочей зоны 200 и 500 м3.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: