Интенсификация процессов выщелачивания на ЗИФ «Altyntau Kokshetau»

В.В. Бондарь — генеральный директор ООО «Бакор-ФильтрКерамика»
Р.К. Дохов — исполнительный директор ООО «Бакор-ФильтрКерамика»
А.Г. Буртовой — главный конструктор ООО «Бакор-ФильтрКерамика»
С.Г. Грицай — главный специалист по обогащению и гидрометаллургии ООО «Бакор-ФильтрКерамика»
М.В. Косторев — главный обогатитель ТОО «Казцинк»
Г.К. Оспанов — главный инженер ТОО «Казцинк»

Упорность золотосодержащих сульфидных руд и концентратов в основном определяется:

• степенью ассоциации золота с сульфидными минералами (пирит, арсенопирит);
• тонкой вкрапленностью в породообразующие минералы;
• капсулированием золота в кварцевых рубашках; наличием мышьяка, образующего при переработке прочные арсенаты и токсичный белый мышьяк (Аs₂О₂);
• присутствием углеродистых веществ, являющихся активными цианисидами и поглотителями кислорода при цианировании.

Приемлемые показатели по извлечению золота из упорных руд достигаются включением в технологическую схему дополнительных операций по «вскрытию» золота, благодаря которым золото оказывается доступным для растворителя.

Рис. 1. Кавитационный узел «BurBon» на ЗИФ «Altyntau Kokshetau»

Наиболее часто при переработке упорных золотосодержащих рудных концентратов используются следующие методы:

• механоактивирование с последующим окислительным разложением основы в кислых или щелочных средах; бактериальное разложение основы;
• окислительный обжиг (одно- и двухстадийный) с последующим выщелачиванием золота и серебра из огарков в цианистые среды, а также окислительный обжиг с последующей плавкой огарков на медный или свинцовый сплав;
• выщелачивание золота из рудных концентратов цианированием автоклавным методом при избыточном давлении кислорода и повышенном содержании цианидов в системе;
• плавка сырого (необожжённого) концентрата на железистый штейн;
• окислительный обжиг с последующим извлечением золота из огарка методом хлоридовозгонки.

Все вышеперечисленные методы при их реализации требуют значительных капитальных и эксплуатационных затрат.

Рис. 2. Телескопические диспергационные системы на ЗИФ «Altyntau Kokshetau»

В мировой практике начинают развиваться процессы безавтоклавного обновления поверхности недоокисленных сульфидных материалов и окисления сульфидной и элементарной серы на поверхности твёрдого материала в объёме пульпы.

Впервые в Казахстане на ЗИФ ТОО «Аltyntau Kokchetau» при переработке руды месторождении «Васильковское» стали применять предварительную окислительную обработку при рН 9,5– 11, совмещенную с механоактивацией тонкоизмельченного концентрата, с целью вскрытия золота и снижения негативного влияния химических депрессоров.

Эта операция позволяет растворимые сульфаты железа разложить с образованием осадка гидрата окиси железа, который не взаимодействует с цианистым раствором:

Fe₂(SO₄)₃ + 3Ca(OH)₂ = 3CaSO₄ + 2Fe(OH)₃

Руда Васильковского месторождения — малосульфидная золотомышьяковая, на 95% состоящая из породообразующих минералов, основными из которых являются микроклин, олигоклаз, биотит, кварц, гидрослюда, хлорит.

Рис. 3. Керамический диспергатор

Рудные минералы в основном представлены арсенопиритом 2,8–3,2%. Основную ценность в руде Васильковского месторождения представляет золото. Среднее содержание золота 1,9–3,0 г/т. Золото преимущественно тонкое, крупностью менее 15 мкм, частично связано с арсенопиритом и халькопиритом, в основном по границам их выделений. Часть ценного металла тонко рассеяна в нерудных минералах. Содержание серы в руде колеблется от 0,59% до 1,04%. Содержание мышьяка составляет 1,18–1,53%.

На предварительное окисление поступает золотосодержащий концентрат (содержание мышьяка 20–30%, серы 12–26%, железа 18–21% и золота 23–40 г/т) после ультратонкого измельчения до крупности 90% класса 4 мкм, где он подвергается известковой обработке при интенсивном перемешивании и окислении кислородом.

По результатам лабораторных испытаний по предварительному окислению измельченного концентрата, проводимых на реакторах компании «MMS», достигалось высокое насыщение растворенным кислородом пульпы (35–39 ppm) и, как следствие, высокое извлечение золота (95% от операции) при выщелачивании.

Фактически после промышленного внедрения реакторы «Aachen» компании «MMS» работали нестабильно при работе двух кислородных станций производительностью по 900 м³/час каждая, насыщение пульпы кислородом оставалось на уровне 8 ppm, при последующем низком извлечении золота (56% от операции). Это связано с тем, что при переносе конструкции лабораторной модели Aachen в промышленный масштаб не учтена функциональная зависимость трех узлов в одном реакторе, т.е. насос → аэратор (диффузор) → кавитационный узел.

Сотрудники фирмы ООО «Бакор-ФильтрКерамика» совместно со специалистами ТОО «Казцинк» на ЗИФ ТОО «ALTYNTAU-KOKSHETAU» реализовали совмещенный процесс обновления поверхности путем применения кавитационных узлов «BurBon» производства ООО «Бакор-ФильтрКерамика» (рис. 1) и интенсивного окисления, достигаемого применением телескопических диспергационных систем (ТДС) того же производства (рис. 2, 3).

Оборудование установлено в гидрометаллургическом отделении ЗИФ в циклах окисления измельчённого сульфидного концентрата, предварительного цианирования и сорбционного выщелачивания.

Рис. 4. Изменение извлечения золота при выщелачивании в зависимости от расхода кислорода на стадии атмосферного окисления с использование ТДС

Установка ТДС в цикле предварительного окисления измельченного концентрата позволила увеличить содержание растворенного кислорода в пульпе с 7–10 ppm до 35–44 ppm. При этом расход кислорода был снижен в 3 раза. Снижение расхода кислорода не повлекло за собой снижения извлечения золота. На стадии предварительного цианирования извлечение золота составило 74% (рис. 4).

При последующем сорбционном выщелачивании достигнуто извлечение золота на уровне 85%.

Дисперсная подача кислорода через ТДС, помимо повышения в пульпе содержания растворенного кислорода и увеличения скорости растворения золота, позволила увеличить степень растворения кислорода (рис. 5)

Телескопическая диспергационная система (ТДС) предназначена для подачи кислорода или воздуха в пульпу.

Газ-окислитель (воздух, кислород, озон и т.д.) подается в пульпу в виде мельчайших пузырьков через поры наноструктурированной керамики.

Система ТДС состоит из следующих компонентов:

• воздушный коллектор;
• соединительный шланг,фильтр и крепление;
• телескопический диспергатор;
• узел регулирования подачи кислорода.

При непрерывной работе на керамической поверхности происходят химические реакции с образованием кальция, гипса, ярозита и т.д. По этой причине через определенное время проводится регенерация керамики (время работы диспергаторов до регенерации для каждого технологического процесса окисления определяется индивидуально).

Регенерация керамики проводится однововременным воздействием кислотного раствора и ультразвука.

Особенностью ТДС является то, что монтаж и демонтаж телескопических диспергаторов для проведения работ, связанных с регенерацией пористой керамики производятся без остановки основного технологического процесса и опорожнения чанов.

Рис. 5. Зависимость степени растворения кислорода от его расхода при использовании ТДС

Кавитационный узел «BurBon» обновляет поверхность минеральных частиц, подготавливая их к окислению, и частично в нем начинаются процессы окисления сульфидов за счет гидродинамической кавитации.

Гидродинамическая кавитация возникает в тех участках потока, где давление снижается до некоторого критического уровня. Увеличение скорости потока после начала кавитации влечёт за собой быстрое возрастание числа развивающихся пузырьков, затем происходит их объединение в общую кавитациверну, и течение переходит в струйное.

Вследствие гидродинамической кавитации в жидкости образуются свободные радикалы, кроме того, нельзя пренебречь сонализмом жидкостей (химические превращения под действием кавитации).

В результате этого происходят механо-химические изменения, сопровождающиеся разрывом связей между атомами и разрывом кристаллической решетки.

Кавитационные узлы «BurBon» необходимы в цикле окисления, где проходит обновление поверхности минералов от окислов и органических пленок, в цикле предварительного цианирования, а также в середине цикла сорбционного выщелачивания.

При проведении полупромышленных испытаний с целью определения оптимальных точек применения кавитационного узла было установлено, что процессы цианирования в существовавшей технологической цепочке прекращаются в середине цикла сорбционного выщелачивания. Увеличение расхода цианида с целью стимуляции процесса результатов не дало. После установки кавитационного узла извлечение золота от операции повысилось на 36%.

Мероприятия, которые проведены и проводятся на ЗИФ «Altyntau Kokshetau», позволили повысить сквозное извлечение золота с 40–50% до 78–86%, снизить расход цианида в 2 раза.

Работа по интенсификации процесса выщелачивания еще не закончена.

Совместные усилия специалистов ТОО «Казцинк», ТОО «Altyntau Kokshetau» и ООО «Бакор-ФильтрКерамика» должны привести к повышению извлечения золота из упорной золотосодержащей руды Васильковского месторождения до 92–94%.

1. Гучетль И.С., Арукер Е.Я., Барышников И.Ф., Переработка упорных золотосодержащих руд и концентратов. М; Цветметинформация, 1972 г. 60 с.
2. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск ; Новосибирск ; наука, 1986 г.
3. Медведев А.С., Выщелачивание и способы его интенсификации. Москва. МИСиС. 2005 г.

---

 ООО «Бакор-ФильтрКерамика»
107140, г. Москва, ул. Краснопрудная, д.12/1, стр.1, офис 15,17.
Тел./факс: (095) 785-78-94; 785-78-96; 785-78-97.
Е-mail: info@bacorfc.ru

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (13)/август 2011 г.