СПОСОБ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СУЛЬФИДНЫХ НЕОКИСЛЕННЫХ ЗОЛОТОМЫШЬЯКОВИСТЫХ РУД Российский патент 1997 года по МПК E21B43/28 

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для выщелачивания золотомышьяковистых сульфидных руд.

Известен способ кучного выщелачивания скальных отбитых золотоносных руд (авт. св. СССР N 1565138 кл. E 21 B 43/28, 1990), включающий орошение полезного ископаемого выщелачивающим раствором и воздействие на руду переменным, импульсным электрическим током, отличающийся тем, что ток через руду пропускают после стекания гравитационной влаги.

К недостаткам способа относятся; низкое извлечение золота при выщелачивании неокисленных сульфидных мышьяковистых руд. Чтобы растворить золото, находящееся в пирите, арсенопирите, необходимо разрушить кристаллическую решетку этих минералов. В настоящее время решение этой задачи является проблемой мирового уровня. Обычно, при кучном выщелачивании таких руд извлечение составляет 30% максимум.

Известен способ выщелачивания золотомышьяковистых сульфидных руд, включающий измельчение руды, окислительный обжиг и цианирование (Металлургия благородных металлов. / Ред. Чугаев Л.В. М. Металлургия, 1987, с. 234). За счет окисления сульфидных минералов при обжиге и развитой поверхности процесс выщелачивания проходит интенсивнее, чем при кучном выщелачивании. Глубина извлечения достигает 80-90% и более.

Недостатком известного способа является образование летучих ядовитых соединений мышьяка по реакциям:

которые не всегда эффективно улавливаются. Так, например, заморожено строительство гидрометаллургического завода на одном из золотомышьяковистых месторождений по причине опасности загрязнения атмосферы.

Известен способ электрического окисления золотомышьяковистых сульфидных руд (Гидрометаллургия золота. /Ред. Б.Н. Ласкорин, М. Недра, 1980, с. 160-164), включающий измельчение руды и ее электролиз в растворе NaCl по схеме:

При электролизе раствора хлорида натрия, на аноде образуется хлор, который растворяется в кислотном растворе. На катоде параллельно протекает процесс восстановления катионов водорода. При этом, с процессом выделения водорода на катоде; происходит также образование гидроксила в растворе электролита.

Молекулярный хлор, присутствующий в растворе, взаимодействует с сульфидом, находящимся в растворе в виде суспензии. Арсенопирит окисляется хлором с образованием солей железа, серной кислоты и арсенат-иона. При этом молекулярный хлор восстанавливается в хлорид. Хлорид натрия не расходуется в процессе электролитического окисления сульфидов и поэтому не входит в суммарное уравнение реакций. Хлорид постоянно регенерируется на аноде в хлор и, таким образом, является переносчиком электронов при окислении сульфидов.

Процесс окисления проходит оптимально при объемной плотности тока 10 А/л: при 20 А/л процесс окисления замедляется.

Окисленный продукт подвергается сорбционному цианистому выщелачиванию.

К недостаткам известного способа относятся низкая интенсивность электролитического окисления в присутствии восстановителей (двухвалентное железо, сульфиды, органика) и выделение газообразного хлора.

Известен способ выщелачивания руд, (Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых, 1975, с. 44-45), включающий подачу выщелачивающих растворов, воздействие на комплекс руда-раствор электроискровым разрядом и сбор продуктивных растворов. Способ малоэффективен для тонкодисперсных руд и сопровождается выделением летучих ядовитых соединений.

Способ осуществляют следующим образом.

Во внутренний, предварительно орошенный выщелачивающим раствором слой руды, с помощью электродов подают ток промышленной частоты напряженностью 20-25 В/см. При этом в обрабатываемом объеме руды возникает искра. За счет воздействия электрической искры возникают механические повреждения минералов, усиливаются процессы диффузии и окисления. При включении тока, промышленной частоты, происходит разогрев гетерогенной системы руда-раствор, сопровождающийся испарением части влаги и ее конденсацией в верхних, необрабатываемых (потому и более холодных) слоях руды, где жидкость как бы "зависает", а в гетерогенной системе руда-раствор на поверхности твердой фазы образуется тонкая пленка жидкости, которая способствует образованию искрового разряда.

Процесс можно проводить сколько угодно долго, при условии подпитки раствором сверху.

Проведение выщелачивания тонкодисперсных руд в режиме искровой обработки более, чем на порядок, интенсивнее, чем при выщелачивании без создания электрической искры.

Данное решение является наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и числу общих признаков и выбрано в качестве прототипа.

К недостаткам прототипа относятся:
1. Низкая эффективность при выщелачивании тонкодисперсных руд.

Если орошать сверху тонкодисперсную руду, а снизу проводить электроискровую обработку, то испарившаяся внизу и сконденсировавшаяся сверху в холодном слое влага не будет возвращаться вниз, а будет удерживаться капиллярными силами и противодавлением выделившихся газов. Поэтому не будет происходить саморегулирования электроискровой обработки.

2. Загрязнение атмосферы вредными летучими соединениями, неуспевшими сконденсироваться в верхнем "холодном" слое руды, при выщелачивании сульфидных золотомышьяковистых руд.

Цель изобретения повышение эффективности выщелачивания тонкодисперсных золотомышьяковистых руд в электроискровом разряде и снижение вредного воздействия летучих ядовитых соединений на окружающую среду.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе выщелачивания в электроискровом разряде выщелачивающий раствор в зону разряда подают не периодическим орошением, а сплошным потоком или порциями в смеси с тонкоизмельченной рудой; температуру и количество раствора по отношению к твердому и его химический состав выдерживют такими, чтобы обеспечить минимум выделений летучих соединений мышьяка, напряженность электрического поля выдерживают в пределах 25-150 В/см; многократной циркуляцией пульпы или формой и расположением электродов обеспечивают прохождение каждой ее порции в интервале от 0 до 4•10^-3 м от поверхности электродов, затем пульпу подвергают цианированию.

Анализ признаков предлагаемого способа и прототипа позволил выявить следующие отличия (табл. 1).

Существенность отличий обосновывается следующим образом:
1. Обработка пульпы золотомышьяковистых руд электроискровым разрядом, при непосредственном контакте всего объема пульпы с поверхностью электродов, при напряженности электрического поля в интервале 25 150 В/см, при соотношении жидкого к твердому и химсоставе раствора, обеспечивающих растворение и улавливание летучих соединений мышьяка, являются новыми признаками.

2. Данные признаки в совокупности и по отдельности; в совокупности с известными (выщелачивание в пульпе) обеспечивают новый неожиданный результат
выщелачивание сульфидных неокисленных золотомышьяковистых руд без обжига или вскрытие и выщелачивание сульфидных золотоносных руд за время, в несколько раз меньшее, чем при электролитическом окислении. По сравнению с прототипом, степень извлечения золота выше на десятки процентов (табл.1). Процесс проходит без вредных газовыделений.

Существенность эффекта подтверждается данными лабораторных исследований.

Пример. Из концентрата сульфидной неокисленной золотомышьяковистой карбонатной руды, измельченной до класса крупности 0,074 мм (1 кг флотоконцентрата), с содержанием золотоносного арсенопирита 24,5% пирита - 37,4% и с общим содержанием золота 23,8 г/т, приготавливали пульпу с различными соотношениями Ж Т (0,2; 0,5; 1,0; 1,2; 2,0) на растворе азотной кислоты (10 г/л), плюс тиомочевина (10 г/л), плюс треххлорное железо (5 г/л). Пульпу помещали в емкость 1 (чертеж), установленную на магнитную мешалку 2. Из емкости 1, через патрубок 3 пульпу подавали в фильтрационную трубку 4, длиной 0,3 м, имеющую встроенный пакет пластин-электродов 5, установленных параллельно потоку на расстоянии 4•10^-3 м друг от друга и соединенных, через один, с разными фазами (полюсами) источника тока 6. С помощью микронасосов 7 обеспечивали циркуляцию пульпы, подавая ее в патрубок 8 емкости 1. К емкости 1, через патрубок 9 и вентиль 14, был подключен прибор 10, для определения летучих соединений мышьяка, состоящий из двугорлой склянки 11, тугоплавкой трубки 12 с оттянутым концом и с перетяжкой посередине. Между склянкой 11 и трубкой 12 помещена трубочка с хлористым кальцием. Среднюю часть трубки нагревают спиртовкой 13.

Принцип определения летучих соединений мышьяка, выделяющихся из пульпы в емкости 1 (больше им выделяться негде, так как вся циркуляционная система в опыте герметична, основан на переводе летучих соединений в мышьяковистый водород (арсин), который образуется при восстановлении всех мышьяковистых соединений. Мышьяковистый водород сравнительно нестоек и при нагревании легко разлагается на водород и свободный мышьяк. Поместив в склянку 11 несколько кусочков чистого цинка, налив в нее разбавленной серной кислоты и, когда весь воздух из прибора будет вытеснен, зажигают водород у оттянутого конца трубки. Затем открывают на 1 2 мин вентиль 14 между емкостью 1 и прибором 10. Если в емкости 1 имеются летучие соединения мышьяка, то в склянке 11 образуется мышьяковистый водород, который пройдя через нагретую часть трубки разлагается. Выделяющийся при этом мышьяк отлагается на холодных частях трубки в виде блестящего черного налета (мышьяковое зеркало). Таким путем, как утверждается (Глинка Н.Л. Общая химия. М. Химия, 1972, с. 414, 2-ой абзац сверху), можно открыть ничтожные количества мышьяка.

От источника тока 6 на электроды 5 подавали напряжения в 10, 30, 60 и 100 В. При каждом соотношении Ж Т и напряжении, определяли выделения мышьяка. Результаты опытов представлены в табл.2. Появление мышьякового зеркала в опыте отмечено плюсом, отсутствие минусом.

Поскольку ставится задача организовать процесс без выделения летучих мышьяковистых соединений, то оптимальным являются соотношения Ж Т от 0,5 до 2,0, при напряженности 25 В/см и от 1,0 до 2,0, при напряженности электрического поля 72-150 В/см.

Опыты проводили в течение 8 ч, при производительностях микронасосов 38 мл/ч при Ж Т 0,2 и 375 мл/ч при Ж Т 2 с таким расчетом, чтобы произошло десятикратное прохождение пульпы через трубку, что гарантировало контакт всего ее объема с электродами. Температуру в опытах поддерживали на уровне 50-60^o, путем охлаждения с помощью змеевика 15, помещенного под проточную воду. Сила тока в опытах составляла 2-16 А, при напряженности 25 В/см, 21-37А, при 72 В/см, 25-40 А, при 100 В/см. Нелинейная зависимость силы тока от напряжения объясняется скачком проводимости системы, при появлении электроискрового разряда. Электроискровой разряд отмечался визуально через прозрачные стенки трубки, при напряженности электрического поля более 25 В/см. Оптимальное расстояние между электродами в трубке было выбрано визуально: оно подбиралось так, чтобы пространство между электродами полностью было занято электроискровым разрядом. Экспериментально было установлено, что разряд появляется на поверхности электродов в виде короны, высота которой составляет 2-4 мм, независимо от напряженности электрического поля, начиная с 72 В/см. При раздвигании электродов на 5 мм и более, между поверхностными электродами появлялась темная область, вплоть до напряженности 250 В/см.

Результаты выщелачивания концентрата сульфидной неокисленной золотомышьяковистой карбонатной руды, при интенсификации процесса электроискровым разрядом, по предлагаемому способу и прототипу представлены в табл.3.

Для проведения опыта по прототипу в трубку 4 между электродами 5 помещали куски руды классом крупности 5 мм. Электроды в трубке раздвигали на расстояние 15 мм. Из емкости 1 через трубку 5 фильтровали такой же раствор, что и в предлагаемом способе, но не пульпу. Напряженность электрического поля задавали 25 В/см. Время циркуляции раствора и скорость циркуляции задавали такими же, как в прототипе.

Как видно из табл. 2, 3 оптимум находится в пределах напряженностей электрического поля в 25-150 В/см и Ж Т в пульпе от 0,5 до 2. Если не брать во внимание выделения мышьяка, то при Ж Т 1,0 могла бы применяться и напряженность 250 В/см.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа, в сравнении с базовым вариантом, выражается в достижении большего извлечения золота: 33% - базовый вариант и 80% предлагаемый способ.

При содержании золота в руде 3 г/т, и закупочной цене золота 12000 руб. за 1 кг, экономический эффект оценивается в 1 млн. руб. на 100 тыс. тонн руды.

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии, для выщелачивания золотомышьяковистых сульфидных руд. Позволяет повысить эффективность тонкодисперсных руд и снизить вредное воздействие ядовитых летучих соединений. Руду в зону электроискрового разряда подают одновременно с выщелачивающим раствором в виде пульпы, при соотношении жидкого к твердому от 1 : 0,5 до 1 : 2. Напряженность электрического поля задают в интервале от 25-150 В/см. При выщелачивании руд обеспечивают многократное контактирование каждой порции пульпы электроискровым разрядом в интервале 0 - 4 мм от поверхности электродов. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

1. Способ выщелачивания неокисленных сульфидных золотомышьяковистых руд, включающий обработку руды выщелачивающим раствором в электроискровом разряде, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности выщелачивания тонкодисперсных золотомышьяковистых руд в электроискровом разряде и снижения вредного воздействия летучих ядовитых соединений, руду в зону электроискрового разряда подают с выщелачивающим раствором в виде пульпы при соотношении жидкого к твердому от 1: 0,5 до 1: 2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напряженность электрического поля задают в интервале 25 150 В/см. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при выщелачивании руд обеспечивают многократную обработку каждой порции пульпы электроискровым разрядом в интервале 0 4 мм от поверхности электродов.