Тиоцианат как альтернатива цианиду при выщелачивании золота
Шипнигов А.А., младший научный сотрудник лаборатории металлургии АО "Иргиредмет"
Епифоров А.В., ведущий научный сотрудник лаборатории металлургии АО "Иргиредмет", канд. техн. наук
Собенников Р.М., младший научный сотрудник лаборатории металлургии АО "Иргиредмет"
Мусин Е.Д., заместитель генерального директора АО "Иргиредмет" по научной работе, канд. техн. наук
В статье рассматривается возможность применения тиоцианата при выщелачивании золота. Указанный растворитель может успешно конкурировать с цианидом для ряда объектов, где целесообразно проведение выщелачивания металлов в кислой среде.
В настоящее время основным реагентом для выщелачивания золота из руд и концентратов является цианид натрия. Его способность выщелачивать драгоценный металл была обнаружена еще в 1783 году. Растворение золота протекает согласно реакции (1).
4Au + 8NaCN + 2H2О + О2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH (1)
Однако следует отметить, что при pH ниже 9 цианид натрия подвержен гидролизу с образованием высокотоксичной синильной кислоты в соответствии с реакцией (2).
NaCN + H2O = HCN + NaOH (2)
Учитывая тот факт, что цианид относится к категории сильнодействующих ядовитых веществ, требуется уделять особое внимание его транспортировке, хранению и применению. В связи с этим ведущими научными центрами всего мира предлагаются альтернативные растворители золота,которые, помимо прочего, позволят комплексно перерабатывать различные типы руд [1].
Одним из таких реагентов является тиоцианат. Выщелачивать золото с его помощью возможно в сернокислой среде при pH ≤3, ОВП = 450–550 мВ, в присутствии ионов трехвалентного железа [2,3]. Растворение драгоценного металла протекает согласно химической реакции (3).
Au + nFe3+ + (n+1)SCN– = [Au(SCN)n+1]– + nFe2+, (3)
где n = 1 или 3
Также драгоценный металл возможно растворять тиоцианатными комплексами железа (III). Сильным окислителем является тетратиоцианат золота (III), который способен окислять элементарное Au при выщелачивании [2].
Стоит заметить, что в процессе выщелачивания ионы Fe3+ восстанавливаются до ионов Fe2+, что негативно сказывается на процессе растворения золота. В качестве окислителя железа возможно использовать перекись водорода (H2O2), диоксид марганца (MnO2), нитрит натрия (NaNO2) и т.д.
Целью настоящей работы являлось сравнение показателей извлечения золота с применением тиоцианата относительно цианида. Опыты проводили на двух различных продуктах: окисленной золотоурановой руде и сульфидном золотомедном концентрате.
Содержание золота в золотоурановой руде составляло 0,97 г/т, массовая доля SiO2 – 63,8 %, Al2O3 – 16,9 %. Массовая доля железа в пробе была зафиксирована на уровне 4,59 %, и оно практически полностью находилось в оксидной форме. По содержанию сульфидов руда относилась к убогосульфидному типу [4].
Исследования по цианидному выщелачиванию окисленной руды проводили в следующих условиях: плотность пульпы – 50 %; концентрация NaCN – 0,5 г/дм3; рН = 10,5 (добавка СаО). Продолжительность цианирования составляла 24 часа.
Условия проведения опытов по тиоцианатному выщелачиванию золота из руды были следующие: плотность пульпы – 40 %; концентрация H2SO4 – 10 г/дм3; концентрация Fe3+ – 1 г/дм3; концентрация SCN– – 0,5 г/дм3; температура процесса – 45 °C; продолжительность выщелачивания – 4 часа.
Содержание золота в золотомедном флотоконцентрате составляло 54,6 г/т, массовая доля S – 20,7 %, Fe – 14,3 %, Cu – 6,9 %, As – 2,3 %. Предварительно концентрат подвергали автоклавному окислению в лабораторном автоклаве при температуре 200 °C и общем давлении 2,4 МПа [5]. Полученную пульпу фильтровали, кек отмывали от кислоты, защелачивали известью до рН = 10,5–11,0, добавляли цианид натрия (2 г/дм3), активированный уголь (5 % об.) и подвергали цианированию в режиме CIL в течение 24 часов. При этом определяли извлечение золота на уголь и расходы цианида и извести.
Исследования по тиоцианатному выщелачиванию золота проводили непосредственно в кислой (рН = 0,9) медьсодержащей (8,3 г/дм3 Cu) пульпе автоклавного окисления после ее охлаждения до 90–95 °C. В пульпу подавали тиоцианат калия концентрацией 2 г/дм3 и проводили выщелачивание золота в режиме CIL (5 % об. активированного угля). Продолжительность выщелачивания составляла 1 час.
Результаты опытов по выщелачиванию золота из руды и концентрата цианидом и тиоцианатом указаны в таблице.
Сравнение показателей извлечения золота из золотоурановой руды и кека автоклавного окисления (АО) золотомедного флотоконцентрата
Проба |
Реагент |
Содержание Au, г/т |
Извлечение Au, % |
Время, ч |
Расход реагента, кг/т |
|||
до |
после |
NaCN |
CaO |
KSCN |
||||
Руда |
NaCN |
0,97 |
0,12 |
87,6 |
24 |
0,4 |
0,5 |
– |
KSCN |
0,13 |
86,6 |
4 |
– |
– |
0,66 |
||
Кек АО |
NaCN |
83,40 |
0,66 |
99,2 |
24 |
1,5 |
10,5 |
– |
KSCN |
84,30 |
1,50 |
98,2 |
1 |
– |
– |
1,25 |
Из представленных данных видно, что величина извлечения золота цианидом и тиоцианатом сопоставима; извлечение золота из руды составляет около 87 %, из кека автоклавного окисления золотомедного концентрата – 98–99 %.
Необходимо указать, что при сернокислотном тиоцианатном выщелачивании золотоурановой руды совместно с золотом в раствор извлекался уран. Его извлечение составило около 50 %, что также сопоставимо с показателем для отдельного от драгоценного металла цикла [6].
Можно выделить следующие преимущества использования тиоцианатного выщелачивания для переработки упорных сульфидных руд и концентратов в сочетании с предварительными методами вскрытия золота (автоклавное, бактериальное или атмосферное окисление сульфидов с образованием большого количества серной кислоты):
- растворение золота осуществляется в сернокислых средах (рН ≤3), что позволяет проводить выщелачивание непосредственно в пульпе, получаемой при предварительномокислении сульфидного сырья без дополнительных операций противоточной отмывки и нейтрализации;
- возможно проводить выщелачивание в сернокислых растворах, содержащих цветные металлы (медь, цинк, уран и др.), или совместное выщелачивание этих металлов и золота;
- малая продолжительность (отнескольких минут до двух-четырех часов) при повышенных температурах (45–90 °С);
- отсутствие необходимости в использовании кислорода/воздуха в качестве окислителя золота при выщелачивании: в данном случае окислителем являются ионы Fe3+, которые могут выделяться в раствор при контакте выщелачиваемого сырья с серной кислотой или при окислении железосодержащих сульфидов.
Список использованной литературы
- Aylmore, M.G., 2016. Alternative Lixiviants to Cyanide for Leaching Gold Ores. / Gold Ore Processing. Project Development and Operations, chapt. 27, p. 447–484.
- Кононова О.Н., Холмогоров А.Г., Кононов Ю.С. Сорбционное извлечение золота из растворов и пульп. Химизм процесса, селективность, технология. – Красноярск: Сиб. Федер. Ун-т. 2011. – 200 с. ISBN 978-5-7638-2294-6
- Шипнигов А.А., Епифоров А.В., Собенников Р.М. Исследование динамики выщелачивания золота и урана сернокислыми тиоцианатными растворами // Современные проблемы комплексной и глубокой переработки минерального сырья природного и техногенного происхождения (Плаксинские чтения – 2022) – Владивосток. 2022. С. 329 – 332.
- Лодейщиков В.В. Методические рекомендации по типизации руд, технологическому опробованию и картированию коренных месторождений золота / В. В. Лодейщиков, А.В. Васильева – М. : Металлургия 1973. – 288 с.
- Епифоров А.В., Баликов С.В., Шипнигов А.А., Лукьянов А.А. Нецианидные реагенты для извлечения золота из продуктов автоклавного окисления сульфидных концентратов // Цветные металлы. –– 2021. –– № 7. –– С. 37––44. –– DOI: 10.17580/tsm.2021.07.04.
- Шипнигов А.А., Собенников Р.М., Епифоров А.В., Мусин Е.Д., Григорьев С.Г. Кучное выщелачивания золота и урана из окисленной золотоурановой руды // Рациональное освоение недр. 2022. № 2. С. 44–49. DOI:10.26121/RON.2022.73.14.009.
"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 5 (306), МАЙ 2024 ГОДА
© АО "Иргиредмет", 2024