Новый реагент для флотации углеродистого вещества из золотосодержащих руд
0
1384
1
0
А.В. Башлыкова — ведущий инженер ООО «НВП Центр-ЭСТАгео», НИТУ «МИСиС»
В Российской минерально-сырьевой базе золота месторождения черносланцевой формации составляют значительную долю как в запасах, так и в добыче. С началом разработки крупнейшего месторождения Сухой Лог значение этой составляющей для экономики страны еще усилится.
Золоторудные месторождения черносланцевого типа характеризируются так называемой «двойной упорностью», во-первых, за счет активного углеродистого вещества, во-вторых, за счет тончайших выделений самородного золота в сульфидах, практически невскрываемых в рудоподготовительном цикле.
Углеродистое вещество (УВ), наоборот, легко вскрывается и измельчается с гораздо большей скоростью, чем другие минералы породы. Обладая развитой поверхностью и повышенной сорбционной активностью, углеродистое вещество в процессах гравитации золотосодержащих руд снижает эффективность их сепарационного разделения за счет увеличения вязкости разделительной среды (воды) и сорбции тонких частиц самородного золота, что приводит к его потерям.
При гравитационном обогащении зачастую проявляется природная повышенная гидрофобность поверхности частиц УВ, и тогда можно наблюдать устойчивую углеродистую фазу на границе жидкой и воздушных фаз в гравитационном аппарате.
При флотации руды с УВ требуются повышенные расходы всех флотореагентов, при этом увеличение выхода пенного продукта приводит к существенному снижению его качества, а дополнительные перечистные операции отражаются на экономике предприятия.
Разработчики технологических схем обогащения углеродсодержащих золото-сульфидных руд закономерно рекомендуют контролировать в руде и концентратах соотношение содержания золота и углерода, но, по нашему мнению, не менее важно обращать внимание на соотношение суммарного содержания легкошламующихся минералов и УВ. Именно в рудах месторождений черносланцевой формации суммарное содержание легкошламующихся минералов (каолинит, хлорит, слюды и т.д.) зачастую превышает 40–45 %, что приводит к явлению массопереноса, когда вскрытые тонкие частицы самородного золота, особенно чешуйчатой и пластинчатой формы, следуют вместе с минералами породы. В этом случае для выделения УВ при флотационном процессе требуются реагенты, обладающие особо высокой селективностью к углероду.
К известным способам удаления углеродистого вещества относятся:
В статье представлен ряд технологических решений, позволяющих повысить эффективность флотационного извлечения золота из труднообогатимых углеродсодержащих руд за счет оптимизации рудоподготовительных технологий и новых флотационных реагентов.
В ходе изучения вещественного состава и технологических свойств руд одного из золоторудных месторождений выявлены неблагоприятные факторы для эффективного извлечения золота: преобладание в руде выделений самородного золота микроскопической (первые микрометры) и субмикроскопической (доли микрометра) крупности, приуроченные к минералам породы; присутствие в руде большого количества легкошламующихся минералов, в том числе углеродистого вещества.
В процессе флотационных испытаний по классической схеме и традиционному реагентному режиму был получен концентрат с содержанием золота 10,68 г/т при выходе 31,59% и извлечении 85,30%. Предварительное обесшламливание руды перед флотацией привело к потерям золота со шламами, более тонкое измельчение руды до 95–98% класса 0,074 мм — к увеличенному выходу концентрата, большому расходу реагента, высоким потерям золота в хвостах. При оценке возможности удаления органического углерода с помощью предварительной флотации установлено, что значительная часть самородного золота переходит в углеродсодержащий продукт.
Известно, что при наличии в руде большого количества легкошламующихся минералов применяется стадиальное измельчение для выделения готовых и раскрытых фракций целевых компонентов на флотацию. Для сокращения выхода шламов и повышения качества концентрата была использована схема со стадиальным грубым измельчением и последующей флотацией с использованием в каждой стадии флотационных реагентов, позволяющих повысить контрастность флотационных свойств.
Рис. 1. Первые минуты основной флотации. Слева без реагента-подавителя углерода, справа с реагентом
Так, при крупности измельчения 60 % класса 0,074 мм удалось задепрессировать углеродистое вещество (рис. 1) и выделить в концентрат часть свободного флотационного золота, при доизмельчении хвостов первой стадии флотации и применении депрессора пустой породы получить сульфидный концентрат и отвальные хвосты (табл. 1).
Табл. 1. Результаты исследований флотационного обогащения
Такой подход позволил сократить почти в 3 раза выход флотационного концентрата, повысить его качество с одновременным увеличением степени извлечения золота, и кроме этого, существенно улучшить условия проведения дальнейшей гидрометаллургической переработки концентрата.
Рассмотрим еще один пример флотации золотосодержащей руды с наличием сорбционноактивного углеродистого вещества при использовании известных технологических решений и режимов. Технологическая схема обогащения включала в себя флотацию углерода аполярными реагентами, хвосты поступали на сульфидную флотацию с применением дитиокарбоната в качестве собирателя; недостатком данного способа является низкая селекция углеродистого вещества от сульфидов — в углеродсодержащий продукт перешло значительное количество золота (табл. 2).
Табл. 2. Результаты технологических испытаний флотационного обогащения
С целью повышения эффективности флотационного обогащения проведены исследования по биофлотации углеродистого вещества. В качестве основного реагента использовалась биоминеральная вытяжка (БМВ), созданная на основе штаммов микроорганизмов, выделенных из руды данного месторождения по специальной технологии. Созданию нового реагента предшествовали эксперименты многих исследований в области селективной биофлокуляции тонких углей и угольного пирита, а также тонкоизмельченных минеральных сред, в процессе которых установлено, что на эффективность флокулирующего действия влияют не столько микроорганизмы, а сколько активные вещества, выделяемые ими в процессе жизнедеятельности.
Предварительное удаление углеродистого вещества позволило повысить степень контрастности флотационных свойств и улучшить технологические показатели флотации золота.
По данным минералогических исследований (рис. 2) углеродистый продукт биофлотации представлен преимущественно крупными частицами углеродистого вещества и хлорита; углеродистый продукт флотации с применением традиционных реагентов — дисперсными частицами углеродистого вещества, хлорита и микроскопических сульфидов.
Рис. 2. Вверху флотация с биореагентом, в углеродистом продукте крупные частицы углеродистого вещества и хлорита. Внизу флотация с применением керосина, в углеродистом продукте дисперсные частицы углеродистого вещества, хлорита и россыпь микроскопических сульфидов
Таким образом, к инновационным технологическим решениям для удаления углеродистого вещества из флотационной пульпы могут быть отнесены: загрубление помола руды (с учетом крупности раскрытия углеродистого вещества); стадиальная флотация с применением новых реагентов, в том числе биологического происхождения.
Механизмы взаимодействия самих микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности с минеральной поверхностью еще не изучены с необходимой степенью детальности, от которой зависит возможность управления сепарационным процессом и перспективы широкой реализации в горной промышленности.
В Российской минерально-сырьевой базе золота месторождения черносланцевой формации составляют значительную долю как в запасах, так и в добыче. С началом разработки крупнейшего месторождения Сухой Лог значение этой составляющей для экономики страны еще усилится.
Золоторудные месторождения черносланцевого типа характеризируются так называемой «двойной упорностью», во-первых, за счет активного углеродистого вещества, во-вторых, за счет тончайших выделений самородного золота в сульфидах, практически невскрываемых в рудоподготовительном цикле.
Углеродистое вещество (УВ), наоборот, легко вскрывается и измельчается с гораздо большей скоростью, чем другие минералы породы. Обладая развитой поверхностью и повышенной сорбционной активностью, углеродистое вещество в процессах гравитации золотосодержащих руд снижает эффективность их сепарационного разделения за счет увеличения вязкости разделительной среды (воды) и сорбции тонких частиц самородного золота, что приводит к его потерям.
При гравитационном обогащении зачастую проявляется природная повышенная гидрофобность поверхности частиц УВ, и тогда можно наблюдать устойчивую углеродистую фазу на границе жидкой и воздушных фаз в гравитационном аппарате.
При флотации руды с УВ требуются повышенные расходы всех флотореагентов, при этом увеличение выхода пенного продукта приводит к существенному снижению его качества, а дополнительные перечистные операции отражаются на экономике предприятия.
Разработчики технологических схем обогащения углеродсодержащих золото-сульфидных руд закономерно рекомендуют контролировать в руде и концентратах соотношение содержания золота и углерода, но, по нашему мнению, не менее важно обращать внимание на соотношение суммарного содержания легкошламующихся минералов и УВ. Именно в рудах месторождений черносланцевой формации суммарное содержание легкошламующихся минералов (каолинит, хлорит, слюды и т.д.) зачастую превышает 40–45 %, что приводит к явлению массопереноса, когда вскрытые тонкие частицы самородного золота, особенно чешуйчатой и пластинчатой формы, следуют вместе с минералами породы. В этом случае для выделения УВ при флотационном процессе требуются реагенты, обладающие особо высокой селективностью к углероду.
К известным способам удаления углеродистого вещества относятся:
- обесшламливание питания флотации;
- флотация углеродистого вещества в отдельном цикле;
- применение реагентов-депрессоров флотационных свойств углеродистого вещества;
- гравитационная перечистка флотоконцентратов
В ходе изучения вещественного состава и технологических свойств руд одного из золоторудных месторождений выявлены неблагоприятные факторы для эффективного извлечения золота: преобладание в руде выделений самородного золота микроскопической (первые микрометры) и субмикроскопической (доли микрометра) крупности, приуроченные к минералам породы; присутствие в руде большого количества легкошламующихся минералов, в том числе углеродистого вещества.
В процессе флотационных испытаний по классической схеме и традиционному реагентному режиму был получен концентрат с содержанием золота 10,68 г/т при выходе 31,59% и извлечении 85,30%. Предварительное обесшламливание руды перед флотацией привело к потерям золота со шламами, более тонкое измельчение руды до 95–98% класса 0,074 мм — к увеличенному выходу концентрата, большому расходу реагента, высоким потерям золота в хвостах. При оценке возможности удаления органического углерода с помощью предварительной флотации установлено, что значительная часть самородного золота переходит в углеродсодержащий продукт.
Известно, что при наличии в руде большого количества легкошламующихся минералов применяется стадиальное измельчение для выделения готовых и раскрытых фракций целевых компонентов на флотацию. Для сокращения выхода шламов и повышения качества концентрата была использована схема со стадиальным грубым измельчением и последующей флотацией с использованием в каждой стадии флотационных реагентов, позволяющих повысить контрастность флотационных свойств.
Рис. 1. Первые минуты основной флотации. Слева без реагента-подавителя углерода, справа с реагентом
Так, при крупности измельчения 60 % класса 0,074 мм удалось задепрессировать углеродистое вещество (рис. 1) и выделить в концентрат часть свободного флотационного золота, при доизмельчении хвостов первой стадии флотации и применении депрессора пустой породы получить сульфидный концентрат и отвальные хвосты (табл. 1).
Продукт | Выход, % | Содержание золота, г/т | Извлечение золота, % |
Концентрат 1 | 3,91 | 67,5 | 72,71 |
Концентрат 2 | 10,02 | 7,33 | 20,28 |
∑ Концентратов | 13,93 | 24,19 | 92,99 |
Хвосты | 86,07 | 0,3 | 7,01 |
Исходная проба | 100 | 3,62 | 100 |
Такой подход позволил сократить почти в 3 раза выход флотационного концентрата, повысить его качество с одновременным увеличением степени извлечения золота, и кроме этого, существенно улучшить условия проведения дальнейшей гидрометаллургической переработки концентрата.
Рассмотрим еще один пример флотации золотосодержащей руды с наличием сорбционноактивного углеродистого вещества при использовании известных технологических решений и режимов. Технологическая схема обогащения включала в себя флотацию углерода аполярными реагентами, хвосты поступали на сульфидную флотацию с применением дитиокарбоната в качестве собирателя; недостатком данного способа является низкая селекция углеродистого вещества от сульфидов — в углеродсодержащий продукт перешло значительное количество золота (табл. 2).
Продукт | Выход, % | Содержание | Извлечение золота, % | ||
Au, г/т | Сорг, % | Au | Сорг | ||
Стандартный классический режим | |||||
Углеродистый продукт | 3,09 | 12,62 | 1,9 | 12,51 | 10,67 |
Концентрат сульфидной флотации | 13,4 | 18,5 | 0,8 | 79,46 | 19,49 |
Хвосты | 83,51 | 0,3 | 0,46 | 8,03 | 69,84 |
Исходная руда | 100 | 3,12 | 0,55 | 100 | 100 |
Биофлотация | |||||
Углеродистый продукт биофлотации | 1,81 | 0,47 | 6,35 | 0,28 | 20,97 |
Концентрат сульфидной флотации | 9,59 | 29,32 | 0,7 | 91,9 | 12,2 |
Хвосты | 88,6 | 0,27 | 0,41 | 7,82 | 66,83 |
Исходная руда | 100 | 3,06 | 0,55 | 100 | 100 |
С целью повышения эффективности флотационного обогащения проведены исследования по биофлотации углеродистого вещества. В качестве основного реагента использовалась биоминеральная вытяжка (БМВ), созданная на основе штаммов микроорганизмов, выделенных из руды данного месторождения по специальной технологии. Созданию нового реагента предшествовали эксперименты многих исследований в области селективной биофлокуляции тонких углей и угольного пирита, а также тонкоизмельченных минеральных сред, в процессе которых установлено, что на эффективность флокулирующего действия влияют не столько микроорганизмы, а сколько активные вещества, выделяемые ими в процессе жизнедеятельности.
Предварительное удаление углеродистого вещества позволило повысить степень контрастности флотационных свойств и улучшить технологические показатели флотации золота.
По данным минералогических исследований (рис. 2) углеродистый продукт биофлотации представлен преимущественно крупными частицами углеродистого вещества и хлорита; углеродистый продукт флотации с применением традиционных реагентов — дисперсными частицами углеродистого вещества, хлорита и микроскопических сульфидов.
Рис. 2. Вверху флотация с биореагентом, в углеродистом продукте крупные частицы углеродистого вещества и хлорита. Внизу флотация с применением керосина, в углеродистом продукте дисперсные частицы углеродистого вещества, хлорита и россыпь микроскопических сульфидов
Таким образом, к инновационным технологическим решениям для удаления углеродистого вещества из флотационной пульпы могут быть отнесены: загрубление помола руды (с учетом крупности раскрытия углеродистого вещества); стадиальная флотация с применением новых реагентов, в том числе биологического происхождения.
Механизмы взаимодействия самих микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности с минеральной поверхностью еще не изучены с необходимой степенью детальности, от которой зависит возможность управления сепарационным процессом и перспективы широкой реализации в горной промышленности.
1. В.Н. Ковалев, В.В. Голиков, Н.В. Рылов. Особенности разработки технологических схем обогащения углеродсодержащих золотосульфидных руд // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия, № 10(1), 2017 г. С. 99–109.
2. P. Somasundaran, Namita Deo, K.A. Natarajan. Utility of Bioreagents in Mineral Processing«Mineral Biotechnology. Microbial Aspects of Mineral Beneficiation, Metal Extraction, and Environmental Control» (Под ред. S.K. Kavatra и K.A. Natarajan), США, шт. Колорадо, 2001 г. С. 221–227.
3. А.В. Канарская. Многофакторная система интенсификации флотационного обогащения бедного платинометального сырья // Золотодобывающая промышленность, № 1(85), 2018 г. С. 26–29.
4. Е.А. Аширбаева, М.В. Пинясов, Е.А. Терентьева, Е.Н. Баранова. Развитие биогидрометаллургических технологий для переработки комплексного минерального сырья // Рациональное освоение недр, № 5–6,2015 г. С. 99–103.
Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 1/март 2019 г.
2. P. Somasundaran, Namita Deo, K.A. Natarajan. Utility of Bioreagents in Mineral Processing«Mineral Biotechnology. Microbial Aspects of Mineral Beneficiation, Metal Extraction, and Environmental Control» (Под ред. S.K. Kavatra и K.A. Natarajan), США, шт. Колорадо, 2001 г. С. 221–227.
3. А.В. Канарская. Многофакторная система интенсификации флотационного обогащения бедного платинометального сырья // Золотодобывающая промышленность, № 1(85), 2018 г. С. 26–29.
4. Е.А. Аширбаева, М.В. Пинясов, Е.А. Терентьева, Е.Н. Баранова. Развитие биогидрометаллургических технологий для переработки комплексного минерального сырья // Рациональное освоение недр, № 5–6,2015 г. С. 99–103.
Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 1/март 2019 г.