Исследование по извлечению золота с применением технологии биоокисления на упорных флотоконцентратах

В.В. Баранов —  оперативный менеджер лаборатории металлургии в АО «СЖС Восток Лимитед» (Группа SGS)

В связи с повышением цены на золото актуализовалось направление касательно переработки хвостов ОФ по технологии флотационного обогащения с последующим цианированием, но данная технология не всегда позволяет с высокой степенью извлекать драгоценный металл. Чаще всего основной причиной низкого извлечения, является упорность концентратов к цианистому процессу ввиду тонкой вкрапленности металла в структуру кристаллической решетки сульфидных минералов. Известные, традиционные методы не всегда позволяют эффективно извлекать металл в силу экономических и экологических причин, поэтому все большее значение приобретают методы, основанные на использовании новых нетрадиционных специальных гидрометаллургических процессов переработки.

В последние годы для переработки концентратов все более успешно внедряются технологии бактериального и автоклавного окисления. Однако темпы внедрения в практику переработки золотосодержащих продуктов сдерживаются недостаточной изученностью процессов бактериального и автоклавного выщелачивания, имеющих существенное преимущество по сравнению с известными традиционными технологиями переработки минерального сырья.

Целью настоящей работы является повышение эффективности извлечения металла по технологии биоокисления упорных золотосодержащих сульфидных флотационных концентратов.

Объектами исследования являлись упорные флотационные концентраты, (ТПФК-1 и ТПФК-2) полученные в результате переработки лежалых хвостов ОФ золотосодержащих руд месторождений России. Согласно химическому анализу содержание золота в пробе ТПФК-1 составляет 42 г/т, содержание меди — 0,3 %, мышьяка — 0,6 %, желе-за — 28 %, серы сульфидной — 26 %.  В пробе ТПФК-2 содержание золота составляет 6 г/т, меди — 0,1 %, мышьяка — 0,24 %, железа — 28 %, сульфидной серы — 23 %. 

Предметом исследования является технологическая оценка эффективности применения автотрофных бактерий (Acidithiobacillus Ferroxidans, Acidithio-bacillus Thiooxidans и Leptospirillum Ferroxidans) в процессе переработки золотосодержащих концентратов.

Для сравнительной оценки по переработке флотационных концентратов была исследована технология сорбционного цианирования с предварительным доизмельчением концентратов до крупности минус 90 % 5 мкм, результаты исследований приведены в таблице 1.

№ проб	Среднее содержание Au в концентратах, г/т	Извлечение Au, %
ТПФК-1	42	50–51
ТПФК-2	6	63–65

Табл. 1. Результаты сорбционного цианирования с доизмельчением

Анализ полученных данных показал, что при сорбционном цианировании концентратов извлечение недостаточное, даже при тонком помоле, и составляет от 50 до 65 %. Дальнейшие исследования проведены с применением предлагаемой технологии биоокисления. 

Испытания были проведены в периодическом режиме, в стеклянных реакторах емкостью 3 л, установленных в водяную баню. Перемешивание пульпы осуществлялось лопастной мешалкой пропеллерного типа со скоростью вращения 250 об/мин. Насыщение пульпы воздухом происходило с помощью аэраторов, встроенных внутрь реактора, воздух к которым подавался от компрессора по воздушной магистрали. (рис. 1). Для испытаний по бактериальному окислению были использованы автотрофные умеренно-термофильные палочковидные бактерии Acidithio-bacillus Ferroxidans (окисляющие серу элементарную до ион сульфата и закисное железо до окисного), Acidi-thiobacillus Thiooxidans (окисляющие серу элементарную до сульфат ион) и Leptospirillum Ferroxidans. (окисляющие закисное железо до окисного) предварительно адаптированные к исследуемым концентратам.

Рис. 1. Лабораторная установка для биоокисления

Начальная стадия исследований биовыщелачивания предусматривала про-ведение адаптации бактериальной культуры к исследуемым концентратам. 

При бактериальном окислении, в качестве посевного материала использовали культуру бактерий, адаптированную и выращенную на том же сульфидном концентрате. В начале опыта каждый реактор был заполнен средой в объеме 1,8 литра, куда было добавлено 50 % исследуемого сульфидного концентрата, и 5 г серной кислоты для кислотной стабилизации, агитация длилась в течение суток. После чего прилили 200 мл посевного материала и добавили остатки концентрата. После посева контролировали рН в пределах 1,2–1,5, добавляя, при необходимости, регулятор и модификатор среды в виде 10%-го водного раствора СаСО3. В реакторе, поддерживали постоянную температуру 41 °С, при этом непрерывно аэрировали пульпу воздухом. При проведении тестов 1 раз в сутки контролировали в жидкой фазе пульпы значения рН, ОВП, концентрацию растворенного кислорода, концентрацию закисного и окисного железа. Основные технологические параметры процесса бактериального выщелачивания приведены в таблице 2.

Параметры	Номер теста
	ТПФК-1	ТПФК-2
Масса исходной пробы, г	400	400
Объем воды, мл	1600-1800	1600-1800
Плотность пульпы, % тв	18-20	18-20
Подача K2SO4, кг/т	9	9
Подача (NH4)2HPO4, г	0,08	0,08
Подача (NH4)2HSO4, г	0,57	0,57
Температура, °С	41	41
Продолжительность, сут.)	6	6
Расход серной кислоты, кг/т	12,5	12,5
Расход карбоната кальция, кг/т	54	21
Скорость мешалки, об/мин.	250	250
Концентрация О2 в пульпе, гр./л.	4-8,8	4-8,8
Крупность, К80 мм	0,075	0,075

Табл. 2. Технологические параметры бактериального окисления 

За время окисления ОВП увеличился в пробе флотационного концентрата ТПФК-1 с 320 до 687 мВ, а в пробе ТПФК-2 — с 420 до 640 мВ.

Процесс биоокисления протекал с образованием серной кислоты, в результате чего в пробе ТПФК-1 было выделено ~200 кг/т, в пробе ТПФК-2 — ~90 кг/т.

После биоокисления кеки бактериального выщелачивания были промыты 1 %-м раствором серной кислоты и направлены на сорбционное цианирование. Испытания были проведены в стандартных условиях: плотность пульпы — 33 % твердого, концентрация цианида натрия в растворе 0,1 %, рН 10,5–11 (известь), продолжительность цианирования — 48 часов, в качестве сорбента использовался уголь марки 207 С производства Сhemviron Carbon. Контроль рН и концентрацию NaCN в пульпе осуществляли через 2, 4, 8, 24 часа. Результаты опытов представлены в таблице 3.

Наименование продуктов	Выход, мл, г	Содержание Au, мг/л, г/т	Извлечение Au, %
ТПФК-1. Расход: NaCN — 3,97 кг/т; CaO — 2,1 кг/т
Раствор	441,03	0,01	0,1
Уголь	10,23	353	85,01
Кек	98,01	6,45	14,88
Исходные хвосты	100	42,48	100
Раствор	—	42,5	—
ТПФК-2. Расход: NaCN — 1,29 кг/т; CaO — 5,12 кг/т
Раствор	493,86	0,01	0,35
Уголь	10,03	124	88,08
Кек	230,1	0,71	11,57
Исходные хвосты	234,31	6,03	100

Табл. 3. Результаты сорбционного цианирования кека биоокисления

Согласно экспериментальным данным при сравнении результатов сорбционного цианирования с доизмельчением и результатов с предварительным биоокислением можно заключить, что процесс выщелачивания золота из кеков биоокисления стоит отнести к числу эффективных технических решений по извлечению золота из упорных сульфидных концентратов. Дополнительное введение в технологический процесс операции физико-химического биовскрытия сульфидных минералов связанного с ними тонковкрапленного золота позволяет дополнительно увеличить извлечение золота из упорных концентратов по сравнению с традиционными технологиями на 23–35 %, а в отдельных случаях применительно к труднообогатимым рудам может достигать и больших значений (до 80 %). В целом процесс бактериального выщелачивания не требует значительных эксплуатационных затрат. Протекает устойчиво и при соблюдении технологических параметров легко контролируется. 

---

АО «СЖС Восток Лимитед»
672014, г. Чита, ул. Малая, д. 5.
Тел.: +7 (3022) 31-46-44 (Чита),
+7 (495) 775-44-55 (Москва).
E-mail: sgs.chita@sgs.com www.sgs.ru

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 3 (37)/сентябрь 2017 г.