Научно-технические основы повышения эффективности переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд Кызылкумов

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Золото добывается в 72 странах мира, среди которых Узбекистан занимает 9 место с объемом добычи 103 т/год. Добыча золота в мире в 2015 г. увеличилась на 0,33% и составила 2678 т. Мировые запасы месторождений с легко извлекаемым и высоким исходным содержанием золота в настоящее время практически истощены и в разработку вовлекаются труднодоступные по добыче и сложные по переработке руды. Поэтому на сегодняшний день современный мировой рынок переживает явный дефицит минерального сырья. С обретением независимости Республики выполнен ряд работ по внедрению и совершенствованию действующих технологий извлечения золота. Основные задачи в развитии технологии переработки упорного сырья направлена на повышение эффективности переработки и снижение себестоимости получаемой продукции, заключающиеся в разработке принципиально новых направлений, нетрадиционных способов и усовершенствовании существующих технологий металлургического производства, обеспечивающие расширение минерально-сырьевых ресурсов страны. На сегодняшний день во всем мире наблюдается рост количества разведанных и вовлеченных в разработку месторождений упорного и особо упорного золота. В связи с этим повышение эффективности переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд путем разработки технологических и технических решений, ориентированных на максимальное вскрытие золотосодержащих сульфидов, и комбинированной технологии их переработки, обеспечивающей дополнительное извлечение золота, является актуальной научной проблемой, стоящей перед современной золотодобывающей промышленностью. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предсумотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-1442 от 15 декабря 2010 г. «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка технологических и технических решений, ориентированных на максимальное вскрытие золотосодержащих сульфидов, и комбинированной технологии их переработки, обеспечивающей дополнительное извлечение золота. Научная новизна исследования заключается в следующем: на основе изучения закономерностей поведения золота в процессе отмывки продукта биокисления впервые установлено присутствие золота в сливе противоточной декантации в коллоидной форме и зависимость его поведения от pH среды, на основе которой разработана биоксидная технология обогащения путем снижения безвозвратной потери золота (на 50%) в процессе отмывки биокека; установлена причина ухудшения осветления в сгустителях противоточной декантации, которым явился гидролиз солей Ғе+3 (с изменением pH при отмывке) в жидкой фазе пульпы с образованием коллоидного раствора арсената и оксисульфата железа, что привело к повышению вязкости жидкой фазы пульпы и снижению скорости осаждения шламовой фракции продукта биоокисления; исследованием механизма пенообразования в процессе биоокисления обнаружен процесс обогащения золота (6-8 раз по сравнению с флотоконцентратом) путем фракционирования коллоидного и тонкодисперсного золота за счет флотационных факторов углистой части пульпы в реакторах; исследована кинетика образования роданидов в процессе цианирования продуктов биоокисления и его участие в конкурентной сорбции с цианидным комплексом золота и установлена динамика изменения содержания роданидов в зависимости от концентрации цианида натрия и времени (10-12 ч), после истечения которого изменение его содержания не зависит от продолжительности процесса. Также установлено, что скорость цианидного выщелачивания золота выше, чем скорость образования роданидов; на основе изучения поведения ионообменной смолы в процессе сорбционного цианирования продуктов биоокисления установлено снижение свойств сорбента после последовательных циклов «насыщение -регенерация» за счет его отравления роданидами, которое приводит к динамике увеличения содержания золота в жидких хвостах сорбции и снижению его извлечения; на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований по состоянию термохимических процессов, протекающих в процессе окислительного обжига продукта биоокисления, установлена определяющая роль температуры на качество получаемого огарка - при температуре 570-600°С степень извлечения золота выше, чем при 650-743°С. Это объясняется тем, что при температуре 650-743°С происходит образование скородитовых пленок, препятствующих цианированию золота. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основе проведенных исследований по докторской диссертации на тему «Научно-технические основы повышения эффективности переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд Кызылкумов» получены следующие выводы: 1. В результате изучения закономерностей поведения золота в процессе отмывки продукта биокисления впервые установлено присутствие золота в сливе противоточной декантации в коллоидной форме и зависимость его поведения от pH среды, на основе которой разработана биоксидная технология обогащения путем снижения безвозвратной потери золота (на 50%) в процессе отмывки биокека. 2. Установлена причина ухудшения осветления в сгустителях противоточной декантации, которым явился гидролиз солей Fe 3 (с изменением pH при отмывке) в жидкой фазе пульпы с образованием коллоидного раствора арсената и оксисульфата железа, которое привело к повышению вязкости жидкой фазы пульпы и снижению скорости осаждения шламовой фракции кека биоокисления. 3. В результате исследования механизма пенообразования в процессе биоокисления обнаружен процесс обогащения золота (6-8 раз по сравнению с флотоконцентратом) путем фракционирования коллоидного и тонкодисперсного золота за счет флотационных факторов углистой части пульпы в реакторах. Разработан способ переработки пенного продукта, основанный на сорбционном цианировании золота при повышенных концентрациях цианида натрия, который является наиболее эффективным по сравнению со способом пеногашения в реакторах. 4. Исследована кинетика образования роданидов в процессе цианирования продуктов биоокисления и его участие в конкурентной сорбции с цианидным комплексом золота. Теоретически обосновано и экспериментально установлено изменение содержания роданидов в процессе цианирования в зависимости от концентрации цианида натрия и времени. Время для полного образования роданидов не зависит от концентрации цианида натрия, и составляет 10-12 ч, после истечения которого изменение его содержания не зависит от продолжительности процесса. Также установлено, что скорость цианидного выщелачивания золота выше, чем скорость образования роданидов. 5. На основе изучения поведения ионообменной смолы в процессе сорбционного цианирования продукта биоокисления установлено снижение свойств сорбента после циклов «насыщение - регенерация» за счет его отравления роданидами, которое приводит к динамике увеличения содержания золота в жидких хвостах сорбции. 6. Исследованиями установлено влияние концентрации роданидов на насыщение различных сорбентов золота (смола, уголь). В условиях прямого цианирования продуктов биоокисления концентрация роданидов достигает до 5 г/л, что является основной причиной низкого насыщения сорбентов золотом. Также установлено, что одним из универсальных способов кондиционирования биокека является окислительный обжиг, предотвращающий образование роданидов при цианировании. 7. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований термохимических процессов, протекающих при окислительном обжиге продукта биоокисления, установлена определяющая роль температуры на качество получаемого огарка. Определено, что при температуре 570-600°С извлечение золота выше, чем при 650-743°С. Это обьясняется тем, что при 650-743°С происходит образование скородитовых пленок, препятствующих цианированию золота. 8. Разработана и промышленно освоена комбинированная технология переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд и концентратов, содержащих углистые вещества, с применением окислительного обжига. На начальном этапе окисление флотоконцентрата осуществляется по схеме биоокисления: вскрывается сульфидное золото, значительная часть мышьяка растворяется, переводится в твердое состояние в виде нерастворимого скородита (FeAsC^). Затем продукт биоокисления с низким содержанием мышьяка подвергается окислительному обжигу, при котором вскрывается углистое золото, окисляется оставшаяся сульфидная сера, уничтожаются продукты метаболизма микроорганизмов. Продукт окислительного обжига направляется на сорбционное цианирование золота из огарка. 9. По внедрению комбинированной технологии переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд и концентратов с применением окислительного обжига продукта биоокисления установлено, что обжиг продукта, полученного из шихты руд месторождений Кокпатас и Даугызтау в соотношении 60:40 при температуре 600°С в течение 2 ч и последующее сорбционное цианирование огарка, обеспечивает повышение передельного извлечения золота с 73,3 до 82,5%, снижение расхода цианида натрия в 2,5 раза, снижение концентрации роданидов в жидкой фазе пульпы с 5000 до 16 мг/л. 10. Разработана и промышленно освоена технология извлечения благородных металлов путем усовершенствования технологии сорбционного цианирования продукта бактериального выщелачивания на основе испытаний схемы, получения исходных данных для проектирования и последующего перевода узла сорбционного цианирования продукта биоокисления на схему «уголь в пульпе». 11. Разработана и опробована в опытно-промышленных условиях технология извлечения золота из забалансовых сульфидных руд месторождения Кокпатас методом кучного бактериального выщелачивания со сквозным извлечением в порядке 50% (против 25,7% при прямом цианировании). 12. Совершенствование действующей схемы и разработанная комбинированная технология переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд внедрены на ГМЗ-З Государственного предприятия «Навоийский горно-металлургический комбинат». В результате внедрения существенно повышено сквозное извлечение и годовое производство золота с сохранением существующего объема переработки руды, снижена себестоимость производимого продукта и дополнительно получен готовый продукт на сумму 222,2 млрд, сум в год (в ценах 2016 г.).