Способы подготовки продукта бактериального окисления к гидрометаллургической переработке Российский патент 2023 года по МПК B01D21/26 C22B11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к горнодобывающей и гидрометаллургической промышленности, в частности, к области цветной металлургии, и конкретно касается способа подготовки сульфидных золотосодержащих концентратов (продукта бактериального окисления) к дальнейшей гидрометаллургической переработке, то есть являющийся частью процесса переработки сульфидных золотосодержащих руд, и может применяться для извлечения золота из упорных сульфидных золотомышьяковых руд.

Уровень техники

К таким сульфидным золотосодержащим рудам относятся, например, руды Олимпиадинского месторождения, расположенного в центре Енисейского кряжа в Красноярском крае. Они имеют сложный минеральный состав: содержат до 30-40% кварца, 30-45% карбонатов, 20-25% слюд, 3,0-3,5% сульфидов (в основном пирротин, арсенопирит, антимонит), а также углистые сланцы. Золото прямым цианированием извлекается лишь на 10-60%, причем 50-60% извлечения достигается только в рудах верхних горизонтов части окисленных форм. Тонкодисперсное золото, не извлекаемое прямым цианированием, практически полностью заключено в арсенопирите, что является основной причиной упорности руд. Наличие в рудах сорбционно-активных углистых веществ и значительных количеств антимонита-бертьерита также является дополнительной причиной упорности руд.

Для вскрытия тонкодисперсного золота из сульфидных минералов в промышленности применяются пирометаллургические (обжиг, плавка) и гидрометаллургические (автоклавное выщелачивание, бактериальное окисление) методы. Бактериальное окисление стало применяться позже других методов, но его преимущества в сравнении с другими способами привлекают все большее внимание к использованию этого процесса для извлечения золота из упорных золотомышьяковых руд и концентратов. Преимущества биоокисления сульфидов как предварительной операции перед сорбционным выщелачиванием золота заключаются в экономической эффективности (низкие капитальные затраты и эксплуатационные расходы) при сравнительно высоком извлечении золота и серебра, экологической безопасности без пыле- и газовыбросов и отсутствии загрязнения окружающей среды растворимыми соединениями.

На Олимпиадинском горно-обогатительном комбинате реализована технология бактериального окисления упорного золотосодержащего концентрата перед гидрометаллургической переработкой – сорбционным цианированием по технологии «уголь в пульпе». Продуктом бактериального окисления является высокошламистая пульпа с содержанием твердого 10-20% и значением рН в жидкой фазе 1-2 ед. Для вовлечения данного продукта в гидрометаллургическую цианистую технологию требуется схема подготовки, включающая операции обезвоживания и нейтрализации. Такие методы обезвоживания как сгущение и фильтрация неэффективны применительно к высокошламистой пульпе бактериального окисления со значениями рН, находящимися в диапазоне 1-2 ед. Нейтрализация всего объема биопульпы оксидом кальция также неэффективна, так как влечет за собой перерасход оксида кальция, а также увеличение массы твердой фазы и разубоживание золотосодержащего концентрата за счет образования нерастворимых гидроксидов и сульфатов. Наиболее эффективной технологией обезвоживания пульпы бактериального окисления, предлагаемой в данном способе, является центрифугирование.

Известен способ извлечения золота из упорных золотосодержащих руд (патент РФ № 2275437 опубл. 27.04.2006), в котором предлагается разделять окисленную биопульпу с помощью фильтрации с дополнительной отмывкой на фильтре. Недостатком данной схемы также является низкая эффективность фильтрации продуктов с pH=1-2 ед.

Известен способ переработки сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов (патент РФ № 2458161 опубл. 10.08.2012), в котором предлагается разделять окисленную биопульпу с помощью центрифугирования, проводимого в две стадии. Недостатком данной схемы является внедрение дополнительной операции центробежного разделения, что снижает производительность участка.

Известен способ извлечения золота из упорных золотомышьяковых руд (патент РФ № 2291909 опубл. 20.01.2007), в котором предлагается перерабатывать окисленную биопульпу без предварительного обезвоживания. Процесс включает в себя нейтрализацию всего потока материала с последующим направлением продукта на сорбционное выщелачивание золота. Недостатком данной схемы является увеличение массы питания сорбции и снижения содержания золота в нем вследствие осаждения нерастворимых продуктов нейтрализации. Помимо этого, на образующийся материал сорбируется часть растворенного золота, что увеличивает потери металла с твердой фазой хвостов сорбционного выщелачивания.

Известен способ переработки продуктов окисления упорных сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов (патент РФ №2612860 опубл. 13.03.2017), в котором перечислены различные варианты переработки пульпы, окисленной с помощью биоокисления или в автоклавной установке. Способ включает в себя следующие операции: центробежное разделение, фильтрация и гидроциклонирование в различных комбинациях с направлением фугата в различные точки центрифугирования.

Недостатками предлагаемых схем являются операции сгущения и фильтрации, которые для продуктов с pH=1-2 ед. имеют низкую эффективность. Помимо этого, при переработке продуктов окисления упорных сульфидных золотосодержащих концентратов образующийся фугат центрифугирования содержит твердую фазу, содержащую золото.

Из RU 2619428, 15.05.2017, известен способ переработки сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов, включающий биоокисление концентрата, обезвоживание биопульпы с получением кека и извлечение золота, при этом обезвоживание биопульпы проводят двухстадийным центрифугированием, и в полученный после первой стадии фугат непосредственно перед вводом материала в рабочую полость шнека декантера добавляют флокулянт Nalco Optimer 823IQ в виде 0,2%-ного раствора с расходом 600-700 г/т твердого в фугате и направляют на вторую стадию центрифугирования с получением фугата с содержанием тонкой золотосодержащей шламистой взвеси 0,1-1,0 г/л.

Данный известный способ включает обезвоживание биопульпы с получением фугата с минимальным содержанием твердого 0,1-1,0 г/л и кека с влажностью 35-40%.

Обезвоживание биопульпы проводят двухстадийным центрифугированием. На первой стадии центрифугирования получают фугат с содержанием твердого 15,0-25,0 г/л.

В полученный фугат первой стадии перед подачей на вторую стадию центрифугирования добавляют флокулянт Nalco Optimer 823IQ в виде 0,2%-ного раствора, с расходом 600-700 г/т твердого в фугате

При ведении процесса центрифугирования на второй стадии без подачи флокулянта содержание твердого в фугате после второй стадии центрифугирования составляло 11-16 г/л. Такой продукт не может быть выведен из технологического процесса и требует дополнительной переработки с доизвлечением золота.

Технической задачей заявленного изобретения является создание оптимального способа подготовки продукта бактериального окисления золотосодержащего сульфидного концентрата перед гидрометаллургической переработкой с простотой аппаратурного оформления, обеспечивающего более полное и экономичное извлечение золота из различных золотосодержащих руд.

В соответствии с поставленной технической задачей техническим результатом является расширение арсенала экономичных технических средств, позволяющих подготовить продукт бактериального окисления золотосодержащего сульфидного концентрата перед гидрометаллургической переработкой для более полного извлечения золота из упорного золотосодержащего концентрата.

Поставленная техническая задача и достигаемый технический результат обеспечиваются заявленной группой изобретений, включающей варианты способов подготовки продукта бактериального окисления к гидрометаллургической переработке.

Одним вариантом способа по заявленному изобретению является способ подготовки продукта бактериального окисления к гидрометаллургической переработке, заключающийся в том, что исходную биопульпу, образующуюся после бактериального окисления сульфидного золотосодержащего концентрата, направляют на гидроциклонирование с последующим выделением слива и песков гидроциклонирования со степенью окисления сульфидов в песках 70-73%. И при содержании песков 40-45% от общего объема биопульпы, поступающей на операцию гидроциклонирования, далее пески направляют на доокисление на операции бактериального окисления, после чего полученный продукт объединяют со сливом гидроциклонирования и направляют на центрифугирование, которое проводят в одну стадию и при введении в процесс флокулянта при расходе его 200 г/т, затем выделяют кек центрифугирования и фугат, после чего обезвоженный кек с содержанием твердого не менее 40% и фугат раздельно направляют на нейтрализацию 10%-ной водной суспензией оксида кальция, при этом нейтрализацию фугата осуществляют, объединяя его в соотношении 1:2 с отвальными хвостами флотации, образующимися на стадии бактериального окисления концентрата, после чего нейтрализованный объединенный продукт направляют на хвостохранилище, а кек центрифугирования после нейтрализации направляют на гидроциклонирование с выделением слива и песков гидроциклонирования, при этом выделенные пески направляют на доизмельчение и возвращают их на повторное гидроциклонирование, а выделенный слив гидроциклонирования направляют на стадию сгущения и сорбционное выщелачивание с дальнейшим с извлечением золота.

В качестве флокулянта на стадии центрифугирования в заявленном способе используют различные флокулянты, используемые в горно-добывающей промышленности, и например, флокулянт Rheomax DR1050 - продукт фирмы BASF.

Специальные флокулянты для сгущения серии Rheomax® DR обеспечивают существенное увеличение скорости сгущения и плотности сгущенного продукта при непропорционально малом возрастании его предела пластичности, что позволяет минимизировать нагрузку на привод сгустителя. Также данные продукты эффективны при сгущении кеков от бактериального выщелачивания упорных руд.

Химическая характеристика: полиакриламид, анионный.

Другим вариантом способа по заявленному изобретению является способ подготовки продукта бактериального окисления к гидрометаллургической переработке, заключающийся в том, что исходную биопульпу, образующуюся после бактериального окисления сульфидного золотосодержащего концентрата, направляют сначала на гидроциклонирование с выделением песков и слива гидроциклонирования, далее пески направляют на доокисление на операции бактериального окисления, после чего объединяют его со сливом гидроциклона и направляют на центрифугирование в одну стадию, при этом на стадии центрифугирования 90% от общего объема пульпы центрифугируют с применением флокулянта при расходе его 200 г/т, а оставшуюся часть биопульпы, 10 % от общего объема, направляют на центрифугирование без добавления флокулянта, с последующим выделением кека центрифугирования и фугата, при этом фугат со стадии центрифугирования без добавления флокулянта направляют на нейтрализацию 10%-ной водной суспензией оксида кальция, объединяя его в соотношении 1:2 с отвальными хвостами флотации, образующимися на стадии бактериального окисления концентрата, после чего нейтрализованный объединенный продукт направляют на хвостохранилище, а фугат со стадии центрифугирования без добавления флокулянта возвращают на центрифугирование, объединяют кеки со стадий центрифугирование с флокулянтом и без флокулянта и направляют их на нейтрализацию 10%-ной водной суспензией оксида кальция до установления значения рН в жидкой фазе 10-10,5, после чего нейтрализованный кек с содержанием твердого не менее 40% подвергают гидроциклонированию в цикле с доизмельчением песков, которые после измельчения возвращают на гидроциклонирование, а выделенный слив гидроциклонирования направляют на стадию сгущения и сорбционное выщелачивание с дальнейшим с извлечением золота.

В качестве флокулянта на стадии центрифугирования в заявленном способе используют, в частности флокулянт Rheomax DR1050 фирмы BASF.

Следует отметить, что применение в заявленных в качестве изобретений вариантах способа операции гидроциклонирования пульпы бактериального окисления по предлагаемым схемам, частично или в полном объеме, позволяет выделить недоокисленный продукт в виде песков гидроциклона и направить его повторно на доокисление. Результатом этого является повышение качества окисления сульфидной и элементной серы в биопульпе перед сорбционным выщелачиванием.

Применение высокопроизводительной операции одностадийного центрифугирования в качестве метода обезвоживания позволяет получить продукт требуемой плотности без потерь ценного компонента с твердой фазой, что позволяет отказаться от неэффективных операций сгущения высокошламистого продукта со значением рН в диапазоне 1-2 ед. и нейтрализации всего объема пульпы бактериального окисления, что влечет за собой избыточный расход оксида кальция и разубоживание золотосодержащего концентрата за счет образования осадка нерастворимых гидроксидов и солей кальция.

В заявленных вариантах способа по изобретению применение флокулянта во всем объеме пульпы на операции центрифугирования, а также на части пульпы с циркуляцией получаемого фугата позволяет снизить плотность поступающей пульпы на центрифугирование и тем самым снизить нагрузку на декантеры.

Ниже приводятся конкретные примеры осуществления заявленных в качестве изобретений вариантов способа с описанием их на представленных схемах (фиг. 1 и фиг. 2), иллюстрирующих заявленную группу изобретений, но не ограничивающих его.

Конкретный пример 1 осуществления первого варианта способа по изобретению.

По первому варианту способа заявленной группы изобретений весь объем биопульпы сначала направляют на операцию гидроциклонирования с выделением песков ГЦУ, в которых концентрируется недоокисленная часть сульфидных минералов. Степень окисления сульфидов в песках ГЦУ составляет 70-73%. Количество песков составляет 40-45% от общего объема биопульпы, поступающей на гидроциклонирование. Выход песков гидроциклонирования на этой стадии 40-45% определен экспериментально по результатам проведения опытно-промышленных испытаний и является оптимальным. Далее этот продукт направляется на доокисление на операции бактериального окисления, после чего его объединяют со сливом гидроциклона. На основании результатов лабораторных исследований определено, что в результате доокисления песков ГЦУ, выделенных из всего объема пульпы бактериального окисления, степень извлечения золота на операции последующего сорбционного выщелачивания повышается на 0,47–0,59%, при этом расход цианида натрия снижается на 1,5–1,7 кг/т. Последующий процесс центрифугирования проводят в одну стадию при подаче флокулянта в количестве 200 г/т с получением кека и фугата. Центрифугирование, проводимое в указанных условиях, позволяет получить обезвоженный кек центрифугирования с содержанием твердого не менее 40% при исходном содержании 10-20% в исходной биопульпе. В результате проведения центрифугирования по предлагаемой схеме твердая фаза золотосодержащего окисленного концентрата не попадает в фугат и, таким образом, выделенный фугат не содержит в своем составе твердую фазу и золото. Фугат, не содержащий твердую фазу и золото, нейтрализуют и складируют в хвостохранилище.

Нейтрализацию фугата осуществляют посредством его объединения с образующимися на стадии бактериального окисления концентрата при получении исходной биопульпы отвальными хвостами флотации в соотношении 1:2 и добавлением к полученной пульпе водной суспензии оксида кальция с концентрацией 10 мас. %, после чего нейтрализованный объединенный отвальный продукт направляют на хвостохранилище. Кек центрифугирования с содержанием твердого не менее 40% направляют на дальнейшую переработку. Кек центрифугирования нейтрализуют водной суспензией оксида кальция до установления значения рН в жидкой фазе 10-10,5 ед., после чего подвергают гидроциклонированию в цикле с доизмельчением песков ГЦУ. Пески гидроциклонирования нейтрализованного кека центрифугирования после доизмельчения возвращают на гидроциклонирование. Слив гидроциклонирования после сгущения направляют на операцию сорбционного выщелачивания. В результате внедрения операции гидроциклонирования нейтрализованного кека центрифугирования в гидрометаллургическом отделении золотоизвлекательной фабрики Олимпиадинского горно-обогатительного комбината содержание класса -0,040 мм в нейтрализованном кеке повысилось с 75 до 90%, за счет чего увеличилась степень раскрытия золота в кеке, доля упорного золота, заключенного в кварце снизилась на 1%, доля упорного золота, заключенного в сульфидах, снизилась на 0,5%.

Конкретный пример 2 осуществления второго варианта способа по изобретению заявленной группы.

По второму варианту способа по изобретению весь объем биопульпы направляют на операцию гидроциклонирования с выделением песков ГЦУ, в которых концентрируется недоокисленная часть сульфидных минералов. Степень окисления сульфидов в песках ГЦУ составляет 70-73%. Значение выхода песков гидроциклонирования 40-45% определено экспериментально по результатам проведения опытно-промышленных испытаний и является оптимальным. Далее этот продукт направляют на доокисление на операции бактериального окисления, после чего его объединяют со сливом гидроциклона. На основании результатов лабораторных исследований было определено, что в результате доокисления песков ГЦУ, выделенных из всего объема пульпы бактериального окисления, степень извлечения золота на операции последующего сорбционного выщелачивания повышается на 0,47-0,59%, расход цианида натрия снижается на 1,5-1,7 кг/т. Процесс центрифугирования по предлагаемой схеме частично (90% от общего объема пульпы) проводят с применением флокулянта при расходе 200 г/т. Оставшуюся часть биопульпы, 10 % от общего объема, направляют на операцию центрифугирования без добавления флокулянта, далее получаемый фугат возвращается на центрифугирование, то есть находится в циркуляции. Разделение потока пульпы на операции центрифугирования в указанном соотношении и оборот части фугата в циркуляцию позволяет снизить содержание твердого в поступающей пульпе на центрифугирование на 2-3%, тем самым снижается нагрузка на декантеры. Операция центрифугирования по предлагаемой схеме реализована на Олимпиадинском горно-обогатительном комбинате в качестве операции обезвоживания пульпы бактериального окисления сульфидного золотосодержащего концентрата. В результате проведения центрифугирования по предлагаемой схеме твердая фаза золотосодержащего окисленного концентрата не попадает в фугат, таким образом фугат не содержит в своем составе твердую фазу и золото. Фугат, не содержащий твердую фазу и золото, нейтрализуют и складируют в хвостохранилище. Нейтрализацию фугата осуществляют посредством его объединения с отвальными хвостами флотации, образующимися на стадии бактериального окисления концентрата, в соотношении 1:2 и с добавлением к полученной пульпе водной суспензии оксида кальция с концентрацией 10%, после чего нейтрализованный объединенный отвальный продукт направляют на хвостохранилище. Кек центрифугирования с содержанием твердого не менее 40% направляют на дальнейшую переработку. Кек центрифугирования нейтрализуют водной суспензией оксида кальция с концентрацией 10% до установления значения рН в жидкой фазе 10-10,5 ед., после чего его подвергают гидроциклонированию в цикле с доизмельчением песков ГЦУ. Пески гидроциклонирования нейтрализованного кека центрифугирования после доизмельчения возвращают на гидроциклонирование. Слив гидроциклонирования после сгущения направляют на операцию сорбционного выщелачивания. В результате использования стадии гидроциклонирования нейтрализованного кека центрифугирования в гидрометаллургическом отделении золотоизвлекательной фабрики Олимпиадинского горно-обогатительного комбината содержание класса -0,040 мм в нейтрализованном кеке повысилось с 75 до 90%, за счет чего увеличилась степень раскрытия золота в кеке, доля упорного золота, заключенного в кварце, снизилась на 1%, доля упорного золота, заключенного в сульфидах, снизилась на 0,5%.

Основные технологические потоки предложенных вариантов реализации заявленных вариантов способов по изобретению представлены на фигурах 1 и 2.

Фиг. 1. Технологическая схема способа переработки окисленных сульфидных золотосодержащих концентратов по первому варианту;

Фиг. 2. Технологическая схема способа переработки окисленных сульфидных золотосодержащих концентратов по второму варианту.

Таким образом, совокупность всех стадий и условий их осуществления и процесса в целом в заявленных вариантах способа по изобретению дает возможность получить кек бактериального окисления с высокой степенью окисления серы, а также эффективно обезвоживать биопульпу на операции центрифугирования без потерь твердой фазы с фугатом и, следовательно, без необходимости дополнительной переработки фугата, проводить нейтрализацию только обезвоженной части пульпы центрифугирования суспензией оксида кальция и дополнительно повышать раскрытие золота в нейтрализованной биопульпе перед сорбционным выщелачиванием за счет гидроциклонирования и доизмельчения песков, что в целом обеспечивает более полное и экономичное извлечение золота из различных золотосодержащим руд, а также расширить арсенал экономичных технических средств, позволяющих подготовить продукт бактериального окисления золотосодержащего сульфидного концентрата к гидрометаллургической переработке для более полного извлечения золота из упорного золотосодержащего концентрата.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к подготовке сульфидных золотосодержащих концентратов к дальнейшей гидрометаллургической переработке, и может применяться для излечения золота из упорных сульфидных золотомышьяковых руд. Варианты способа включают гидроциклонирование с получением слива и песков. Пески доокисляют, объединяют со сливом и направляют на центрифугирование в присутствии флокулянта. Полученные кек и фугат направляют на нейтрализацию. Фугат после нейтрализации совместно с хвостами флотации складируют на хвостохранилище. Кек после нейтрализации направляют на гидроциклонирование с получением слива и песков. Пески направляют на измельчение и возвращают на гидроциклонирование, а слив - в дальнейшую переработку. В вариантах способа применяют флокулянт на всем объеме биопульпы на операции центрифугирования, а также на части пульпы с циркуляцией получаемого фугата. Изобретения обеспечивают более полное и экономичное извлечение золота из различных золотосодержащим руд и расширение арсенала таких средств. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

1. Способ подготовки продукта бактериального окисления к гидрометаллургической переработке, заключающийся в том, что исходную биопульпу, образующуюся после бактериального окисления сульфидного золотосодержащего концентрата, направляют на гидроциклонирование с последующим выделением слива и песков гидроциклонирования со степенью окисления сульфидов в песках 70-73% и при содержании песков 40-45% от общего объема биопульпы, поступающей на операцию гидроциклонирования, далее пески направляют на доокисление на операции бактериального окисления, после чего полученный продукт объединяют со сливом гидроциклонирования и направляют на центрифугирование, которое проводят в одну стадию и при введении в процесс флокулянта при расходе его 200 г/т, затем выделяют кек центрифугирования и фугат, после чего обезвоженный кек с содержанием твердого не менее 40% и фугат раздельно направляют на нейтрализацию 10%-ной водной суспензией оксида кальция, при этом нейтрализацию фугата осуществляют, объединяя его в соотношении 1:2 с отвальными хвостами флотации, образующимися на стадии бактериального окисления концентрата, после чего нейтрализованный объединенный продукт направляют на хвостохранилище, а кек центрифугирования после нейтрализации направляют на гидроциклонирование с выделением слива и песков гидроциклонирования, при этом выделенные пески направляют на доизмельчение и возвращают их на повторное гидроциклонирование, а выделенный слив гидроциклонирования направляют на стадию сгущения и сорбционное выщелачивание с дальнейшим извлечением золота.

2. Способ подготовки продукта бактериального окисления к гидрометаллургической переработке, заключающийся в том, что исходную биопульпу, образующуюся после бактериального окисления сульфидного золотосодержащего концентрата, направляют сначала на гидроциклонирование с выделением песков и слива гидроциклонирования, далее пески направляют на доокисление на операции бактериального окисления, после чего объединяют его со сливом гидроциклона и направляют на центрифугирование, при этом на стадии центрифугирования 90% от общего объема пульпы центрифугируют с применением флокулянта при расходе его 200 г/т, а оставшуюся часть биопульпы, 10% от общего объема, направляют на центрифугирование без добавления флокулянта с последующим выделением кека центрифугирования и фугата, при этом фугат со стадии центрифугирования без добавления флокулянта направляют на нейтрализацию 10%-ной водной суспензией оксида кальция, объединяя его в соотношении 1:2 с отвальными хвостами флотации, образующимися на стадии бактериального окисления концентрата, после чего нейтрализованный объединенный продукт направляют на хвостохранилище, а фугат со стадии центрифугирования без добавления флокулянта возвращают на центрифугирование, объединяют кеки со стадий центрифугирования с флокулянтом и без флокулянта и направляют их на нейтрализацию 10%-ной водной суспензией оксида кальция до установления значения рН в жидкой фазе 10-10,5, после чего нейтрализованный кек с содержанием твердого не менее 40% подвергают гидроциклонированию в цикле с доизмельчением песков, которые после измельчения возвращают на гидроциклонирование, а слив гидроциклонирования после сгущения направляют на операцию сорбционного выщелачивания.