Низкотемпературный обжиг (прокалка) феррозолотых руд

К категории феррозолотых (Бок (Fe)) нами отнесены руды, основу рудного комплекса которых составляют золотосодержащий гетит Fe2О3*H2О или гидрогетит (лимонит) Fe2O3*H2O*aq.

Известно, что в процессе нагревания происходит дегидратизация оксидов железа (в том числе и лимонита) по схеме



В результате испарения кристаллизационной влаги структура зерен минерала становится более благоприятной для последующего цианирования. Благодаря этому извлечение золота при цианировании прокаленной руды существенно возрастает.

Об эффективности данного метода переработки феррозолотых руд можно судить по результатам работы предприятия Коннемара Голд Майн (Ю. Родезия), где осуществление предварительной прокалки руды позволило повысить общее извлечение золота в цикле цианирования с 67 до 86 %.

Возможность использования термических методов подготовки феррозолотых руд к цианированию в отечественной практике отмечается в исследованиях В.Г. Агеенкова и других советских ученых.

Одним из наиболее важных факторов, определяющих показатели извлечения золота из руд данного типа при обработке их по схеме обжиг-цианирование, является температура обжига.

В работе отмечается, что интенсивное разложение гидроксидов железа происходит уже при нагревании их до температуры 250-300 °C. На Коннемара Года Майн прокалка руды перед цианированием осуществляется при 300-400 °С. В то же время В.Г. Агеенков, опираясь на результаты собственных исследований, рекомендовал осуществлять кальцинирование феррозолотых руд при температуре порядка 500 °С.

С целью получения более четкого представления о влиянии температуры на процесс термохимического разложения гидроксилов железа и выяснения причин получения столь противоречивой информации по указанному вопросу, нами совместно с В.Н. Смогуновым н С.И. Храмченко было проведено изучение фазовых превращений этих соединений при обжиге, с использованием метола высокотемпературной рентгенографии.

Объектом исследований явился гетит Алданского месторождения, рентгенометрические характеристики которого согласуются с эталонными для a-FeO(OH).

Как показывают рентгенограммы, изображенные на рис. 9.5, процесс термохимического разложения гетита в воздушной среде начинается при температуре 200-250 °С. При этом происходит образование безводного оксида железа a-Fе2O3 (гематит). Процесс протекает достаточно энергично. В принятых условиях эксперимента наиболее интенсивные линии гетита (d/n=4,20; 3,30; 2,45) в продуктах обжига отмечаются только до t=270 °C. Охлажденный от 515 °C огарок представляет собой продукт коричневого цвета, обладающий заметными магнитными свойствами. Последние объясняются присутствием в огарке некоторого количества магнетита (d/n=2,54), являющегося побочным продуктом термического разложения Fe2O3*H2O.

Отмечено, что дегидратизация гетита и переход его в a-Fe3O43 сопровождается значительным увеличением пористости минеральных зерен. В данном случае протекает процесс изменения физико-химического состояния минералов, аналогичный тому, который имеет место при обжиге сульфидов, например, пирита или арсенопирита. Однако в отличие от обжига сульфидных рул и концентратов, образование пористой структуры огарка в процессе термообработки гетита происходит при значительно более низких температурах (300 °С). Очевидно, что указанный температурный интервал должен соответствовать и оптимальным условиям вскрытия золота, ассоциированного с гидроксидами железа

В подтверждение вышесказанному на рис. 9.6 и 9.7 показано влияние температуры и продолжительности обжига нa показатели извлечения золота из феррозолотых руд Колтыконского месторождения (Якутия), исследованных нами в период 1963-1964 гг.

Основными составляющими руды являются оксиды и гидроксилы железа (40 %), карбонаты (30 %). различные соединения кремнекислоты: кварц, опал, хальцедон (15 %). Полный химический состав руды представлен в табл.9.4. Золото в основной своей массе связано с окисленными минералами железа. Содержание Au в этих минералах составляет 100-120 г/т.

При просмотре руды под бинокуляром в ней было обнаружено большое количество золотин, покрытых красноватыми пленками оксидов и гидроксидов железа и темно-бурыми с черным отливом пленками гидроксидов марганца и соединений серебра.

Непосредственное цианирование руды в относительно жестком режиме (измельчение в цианистом растворе до -0,15 мм; перемешивание в течение 32 ч: концентрация NnCN п растворе 2.0 г/л; Ж:Т-1.5.1) позволило получить хвосты с содержанием золотя 1.6-1,8 г/т. Рациональный анализ показал, что практически все золото, теряемое с хвостами, приходится на охристо часть руды, основу которой составляют окисленные соединения железа.

Установлено, что предварительная прокалка руды позволяет снизить потери золота с хвостами цианирования с 2 до 0,6 г/г. т.е. почти в 3 раза. При этом лучшие показатели цианирования достигаются в случае обработки руды, прокаленной при температуре 300-330 °С. Отклонения температуры от указанного значения приводят к возрастанию потерь золота с хвостами. Весьма отрицательное влияние на последующее цианирование оказывает высокая температура: 500 °С и выше.

Характерно, что, начиная с 500 °С, отмечается резкое снижение выхода огарка и одновременно с этим - увеличение концентрации щелочи в цианистых растворах, что, вне всякого сомнения, является следствием диссоциации карбонатов (главным образом, магнезита MgCO3 с температурой диссоциации 400 °С), присутствие которых в руде достоверно установлено химическим и минералогическим анализом. Это позволяет высказать предположение о существовании определенной зависимости между процессом разложения карбонатов и депрессией золота при прокаливании и цианировании рулы. Очевидно, что для достижения высоких технологических показателей по извлечению золота методом цианирования необходимо, чтобы термическая обработка руды проводилась в условиях, при которых процесс диссоциации карбонатов протекает В минимальной степени

Приведенные выше зависимости в значительной степени являются отражением индивидуальных свойств исследуемой руды (в частности, наличия в ней легкодиссоциирующих карбонатов) и, естественно, не могут автоматически переноситься на другие разновидности феррозолотых руд. Особенно это касается области высоких температур обжига.

В упомянутой выше работе В.Г. Агсенкова рассматривается обратный случай, когда увеличение температуры обжига феррозолотой руды с 300 до 500 °C не только не ухудшает, но. наоборот, улучшает извлечение золота в цикле цианирования. Исследованный им материал представлял собой типичную руду "железной шляпы", содержащую (в %): SiO; 54,0; Al2O3 1,3; CaO 1,2; MgO 0,2; Fe 27,4; Pb 0,5; Zn 0,5; S 2,6. Исходя из приведенного химического состава можно предположить, что одной из возможных причин технологической упорности руды (наряду с физической депрессией золота гидроксидами железа) является наличие в ней золотосодержащих сульфидов, в частности, пирита, расчетное содержание которого превышает 4 %. Этим, очевидно, и объясняется наблюдаемый прирост извлечения зилота в гидрометаллургическом цикле (около 10 %) при повышении температуры обжига с 300 до 500 °C.

Таким образом, оба рассмотренных нами примера не могут быть противопоставлены друг другу с точки зрения обоснования оптимального режима термообработки феррозолотых руд. И в том, и в другом случае процесс вскрытия золота, ассоциированного с гидроксидами железа, протекает примерно в одном и том же температурном интервале: 300-400 °C. Указанные значения температуры соответствуют приведенным на рис. 9.5 данным рентгеновского исследования и хорошо согласуются с практикой обжига руды на упомянутом выше предприятии Коннемара Голд Майн.

Вместе с тем, результаты выполненных экспериментов и сопоставление их с данными других исследователей показывают, что выбор оптимальных параметров термообработки феррозолотых рул должен производиться с обязательным учетом присутствия в этих рудах других форм упорного золота, а также возможности протекания при обжиге всякого рода побочных процессов, могущих повлиять на конечные показатели гидрометаллургического извлечения золота из огарков.

Определенный интерес представляет применение низкотемпературной термической обработки (прокалки) и к мышьяксодержащим рудам скоролитового типа, золото в которых связано с гидроарсенатами железа (Бок(As)).

Данный вывод вытекает из рассмотрения рентгенограмм, представленных на рис. 9.8 и характеризующих поведение природного минерала - скородита при нагреве его в окислительной атмосфере. Рисунок показывает, что дегидратизация скородита начинается при еще более низких (по сравнению с гетитом) температурах: около 150 °C. При этом основным продуктом разложения минерала является нормальный арсенат трехвалентного железа FеAsO4, кристаллические свойства которого усиливаются при повышении температуры прокалки от 150 до 760 °C. Выше 800 °C начинается разложение FeAsO4 на анджеллелит (d/n=3,l8), гематит (d/n=2,51) и нерасшифрованную фазу (d/n=3,2), которые сохраняются в огарке и после охлаждения его до комнатной температуры.

Можно предположить, что удаление кристаллизационной влаги из золотосодержащего скородита (FeAsO4*2 Н2О) в процессе его нагревания должно, по аналогии с Fe2O3-H2O, способствовать улучшению структуры минерала и вскрытию ассоциированного с ним золота.