Тиоцианат-цианидное выщелачивание золота из сульфидных золотомедных флотационных концентратов

Лукьянов А.А., старший научный сотрудник лаборатории гидрометаллургии АО «Иргиредмет»

Богородский А.В., старший научный сотрудник лаборатории металлургии АО «Иргиредмет», канд. техн. наук

Баликов С.В., главный научный сотрудник АО «Иргиредмет», д-р техн. наук

Разработана технология извлечения драгоценных металлов из окисленных сульфидных золотомедных флотационных концентратов с использованием растворителя на основе тиоцианата (роданида). Технология предусматривает низкотемпературное окисление (НТО) сульфидных золотомедных флотационных концентратов, выщелачивание золота растворителем на основе тиоцианата и сорбцию золота на активированный уголь. Разработанная технология позволяет извлекать из кислых продуктов НТО сульфидных золотомедных флотационных концентратов в раствор более 93 % золота.

Введение

Традиционной схемой извлечения драгоценных металлов из продуктов автоклавного, бактериального окисления и окислительного обжига является цианирование твердого остатка после предварительной щелочной обработки, либо водной отмывки, проводимой с целью удаления серосодержащих продуктов, снижающих эффективность цианирования [1].

Альтернативным способом извлечения драгоценных металлов из продуктов предварительной окислительной обработки упорного сульфидного минерального сырья, исключающим необходимость проведения щелочной обработки (водной отмывки), является использование растворителей золота на основе тиоцианата (роданида) [2–6].

В процессе растворения золота тиоцианатом образуются прочные комплексы [Аu(SCN)₂]^– и [Аu(SCN)₄]^–. Растворение золота происходит в присутствии окислителя по реакции 1:

Au + 2SCN^– + Fe³⁺ = [Au(SCN)₂]^– + Fe²⁺                                     (1)

При образовании тиоцианатных комплексов железа – реакция 2.

Au + 3[Fe(SCN)₂]²⁺ + SCN^– = [Au(SCN)₄]^– + 3Fe²⁺                     (2)

Определено, что при использовании тиоцианата в качестве растворителя извлечение золота в раствор не превышает 84 %, а применение смеси растворителей тиоцианата и цианида щелочных металлов позволяет извлекать из продукта НТО сульфидных золотомедных флотационных концентратов в раствор более 93 % золота. При этом максимальное извлечение золота в раствор достигается уже через 45 минут.

В работе представлены результаты исследований   по   растворению   золота тио цианат (роданид)-цианидным растворителем из продукта НТО сульфидного золотомедного флотационного концентрата, влияния технологических параметров процесса на полноту и продолжительность растворения золота; принципиальная технологическая схема и технико-экономические аспекты разработанной технологии.

Объект исследований

В табл. 1 представлен химический состав флотационного концентрата, полученного при обогащении золотомедных сульфидных руд одного из месторождений Российской Федерации. Сульфидная составляющая флотационного концентрата представлена пиритом (21,1 %), теннантитом (5,4 %) и халькопиритом (1,7 %). Содержание золота во флотационном концентрате – 22,8 г/т, в цианируемой форме – 36 %, ассоциировано с карбонатами, гидроксидами железа и хлоридами – 39 %, ассоциировано с сульфидами – 18 %, тонковкраплено в породообразующие минералы – 6 %.

Таблица 1. Химический состав сульфидного золотомедного флотационного концентрата 

Методика эксперимента

Флотационный концентрат доизмельчен в лабораторной бисерной мельнице до класса крупности 90 % минус 20 мкм. Окисление доизмельченного флотоконцентрата проведено в 12-литровом титановом реакторе при температуре 90-95 °С, атмосферном давлении, с начальной концентрацией H2SO4 – 50 г/л, с интенсивностью перемешивания – 650 об/мин, Ж:Т=3:1, продувкой пульпы кислородом. После окисления пульпа разделена на пробы для проведения технологических опытов.

Результаты исследования

В табл. 2 представлен химический состав и параметры продукта низкотемпературного окисления доизмельченного сульфидного золотомедного флотационного концентрата.

Таблица 2. Химический состав и параметры продукта низкотемпературного окисления доизмельченного сульфидного золотомедного флотационного концентрата

Первая серия опытов проведена по цианидной технологии переработки сульфидных золотомедных флотационных концентратов с предварительной декантацией кислого раствора и горячей щелочной обработкой кека продукта НТО. Цианирование проведено в режиме сорбционного выщелачивания при температуре 25 °С, pH – 11, концентрации NaCN – 2 г/л, с перемешиванием 300 об/мин в течение 24 часов, табл. 3.

Таблица 3. Результаты сорбционного цианирования продукта НТО по цианидной технологии переработки сульфидных золотомедных флотационных концентратов

* Сорбция на угольный сорбент марки Norit RO 3515, загрузка сорбента – 5 % об.

Удельный расход NaCN и CaO составил 10 кг и 80 кг на тонну концентрата соответственно.

Вторая серия опытов проведена с целью определения влияния концентраций растворителей на полноту и продолжительность растворения золота, табл. 4. Исследования проведены в агитационном режиме при температуре 90 °С, с перемешиванием 300 об/мин.

Таблица 4. Извлечение золота в раствор в зависимости от концентраций тиоцианата, цианида и продолжительности выщелачивания

Третья серия опытов проведена с целью определения влияния температуры и продолжительности выщелачивания на полноту извлечения золота в раствор. Исследования проведены в агитационном режиме при температуре 40, 60, 80, 90 °С, концентрации KSCN – 1 г/л, NaCN – 1 г/л, с перемешиванием 300 об/мин (табл. 5).

Таблица 6. Выщелачивание золота на углеродный сорбент из окисленного флотационного концентрата, тиоцианатом и тиоцианат-цианидной смесью

* Сорбция на угольный сорбент марки Norit RO 3515, загрузка сорбента – 5 % об.

Показано, что при соотношении тиоцианата и цианида натрия 1:4 извлечение золота по сравнению с тиоцианатным выщелачиванием увеличивается на 7,5 %.

Увеличение концентрации цианида натрия до соотношения с тиоцианатом 1:2 повышает извлечение золота по сравнению тиоцианатным выщелачиванием на 9,9 %.

Удельный расход реагентов растворителей KSCN и NaCN (с учетом 100 % расхода) составил 3 кг и 1,5 кг на тонну концентрата соответственно. Удельный расход извести в процессе осаждения AsFe и нейтрализации кислых хвостов сорбционного выщелачивания составил 60 кг на тонну концентрата.

На рис. 1 представлена технологическая схема цианидной технологии переработки сульфидных золотомедных флотационных концентратов; на рис. 2 – технологическая схема тиоцианатцианидной технологии переработки сульфидных золотомедных флотационных концентратов.

Рисунок 1. Технологическая схема цианидной технологии переработки сульфидных золотомедных флотационных концентратов

Рисунок 2. Технологическая схема тиоцианат-цианидной переработки сульфидных золотомедных флотационных концентратов

Технико-экономический аспект

Тиоцианат-цианидная технология переработки сульфидных золотомедных флотационных концентратов исключает операцию горячей щелочной обработки продукта НТО флотационного концентрата, снижает капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с цианидной технологией. Не нужно приобретать и производить монтаж дополнительного сгустительного (фильтрационного) оборудования, емкостей горячей щелочной обработки, теплообменного и насосного оборудования. Отпадает необходимость в генерации водяного пара и кислородновоздушной смеси.

По разработанной технологии горячий (температура пульпы – 90-95 °C) окисленный продукт НТО флотационного концентрата из автоклава разгружается в термоизолированный агитатор предварительного выщелачивания, туда же подается тиоцианатцианидная смесь (раствор) с расчетной концентрацией KSCN – 1 г/л, NaCN – 0,5 г/л. В качестве окислителя используется сульфат трехвалентного железа, требуемая концентрация которого поддерживается за счет окисления сульфидов в процессе НТО флотационного концентрата.

Скорость растворения золота тиоцианат-цианидной смесью при повышенной температуре не превышает 1 часа. Продолжительность сорбционного выщелачивания золота на углеродный сорбент составляет не более 6 часов. Дополнительного нагрева пульпы в операциях предварительного и сорбционного выщелачивания золота не требуется.

Жидкая фаза хвостов сорбционного тиоцианат-цианидного выщелачивания направляется на переработку – очистку от мышьяка и железа, осаждение меди известными способами с получением кондиционных медных концентратов. Твердая фаза хвостов сорбционного тиоцианат-цианидного выщелачивания поступает на обезвреживание с последующим складированием в хвостохранилище. Сравнение цианидной и тиоцианатцианидной технологий показывает, что разработанная технология снижает капитальные и эксплуатационные затраты по меньшей мере на 20 % (табл. 7).

Таблица 7. Технико-экономическое сравнение цианидной и тиоцианат-цианидной технологий переработки сульфидных золотомедных флотационных концентратов 

Выводы

Для переработки продуктов низкотемпературного окисления золотомедного флотоконцентрата разработана тиоцианат(роданид)цианидная технология, которая позволяет при более низких капитальных и эксплуатационных затратах по сравнению с цианидной технологией достичь высоких показателей по извлечению золота.

Определено, что увеличение концентрации цианида в тиоцианатной выщелачивающей системе увеличивает извлечение золота в раствор и снижает продолжительность его выщелачивания.

Установлено, что увеличение температуры тиоцианат-цианидной выщелачивающей системы увеличивает извлечение золота в раствор и снижает продолжительность его выщелачивания.

Показано, что разработанная технология позволяет повысить извлечение золота на 1,4 %, с 91,8 % до 93,2 %, и снизить расход растворителей с 10 кг (NaCN) до 4,5 кг (KSCN+NaCN), а извести – 20 кг на тонну флотационного концентрата.

Сравнение цианидной и тиоцианат(роданд)-цианидной технологий показывает, что разработанная технология, позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты на переработку продукта НТО флотационного концентрата по меньшей мере на 20 %.

Список использованной литературы:

• Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд / В.В. Лодейщиков: в двух томах. - Иркутск: ОАО «Иргиредмет», 1999. Т.1.- 342 с, Т.2.- 452 с.;

• Жучков И.А., Минеев Г.Г., Аксёнов А.В. Серосодержащие растворители благородных металлов в геохимической и металлургический процесс / Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 388 с.;

• А.Г. Холмогоров, Г.Л. Пашков, О.Н. Кононова «Нецианистые растворители для извлечения золота из золотосодержащих продуктов» // Химия в интересах устойчивого развития, 9 (2001) стр. 293-298;

• Ю.В. Чурсанов, В.И. Луцик, А.В, Старовойтов / Кинетика окислительного растворения золота в смеси тиоцианата и тиомочевины // Вестник ТвГУ. Серия «Химик». 2015. № 2. С. 52-60.

• Barbosa-Filho O. and Monhemius A.J. Leaching of gold in thiocyanate solutions –Part 2: redox processes in iron (III) – thiocyanate solutions. Trans. Instn Min. Metall. (Sect. C: Mineral Process. Extr. Metall), 103, 1994, С111-6;

• Barbosa-Filho O. and Monhemius A.J. Leaching of gold in thiocyanate solutions –Part 3: rates and mechanism of gold dissolution. Trans. Instn Min. Metall. (Sect. C: Mineral Process. Extr. Metall), 103, 1994, С117-25.

• Никифоров В.В., Михеев Г.В., Федоров Ю.О., Куликов В.И., Щеглов И.Н., Жуков Г.И. Галечные отвалы – перспективный источник золотодобычи на основе технологии РРС // Золотодобыча. 2018. № 4. С. 17–20.