logogoldmining2
LK2 Личный кабинет   
Войти

Регистрация

К вопросу развития биотехнологии

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

В мае 2022 года агентство «Прайм» («Вестник золотопромышленника») опубликовало интересный материал «Технология выщелачивания золота без цианида вышла на рынок», в котором рассказывается о безопасном (нецианистом) извлечении металлов с использованием глицина. Хотя данный метод позиционируется как сравнительно новое изобретение, исследования по извлечению золота аминокислотами и биотехнологией как таковой в Иргиредмете проводятся с конца 1960-х – начала 1970-х годов.

В упомянутом выше материале, в частности, говорится следующее: «Ученые Университета Кертина в Австралии разработали технологию, которая улучшает процесс извлечения ряда металлов при выщелачивании и не использует стандартный цианид, говорится в исследовании. Эта технология выщелачивания использует аминокислоты, такие как глицин, для извлечения золота, меди, кобальта и никеля. Система работает за счет комбинации перманганата калия и глицина, которые частично разлагаются с образованием нерастворимого диоксида марганца, нерастворимого оксалата кальция и азота, все они являются природными малотоксичными химическими соединениями».

Коммерческий директор Университета Кертина (Перт, Австралия) Рохан Макдугалл считает, что благодаря продаже технологии чешской компании Draslovka, изобретение вышло на мировой уровень.

Ранее сотрудниками Университета Кертина Ж. Экстином, Э. Ораби и Б. Тандой были проведены исследования по технологии селективного выщелачивания золота, серебра и основных металлов из руд, концентратов и отходов обогащения с использованием щелочного раствора глицина [1, 2].

Профессор Жак Экстин рекомендует глицин для проектов кучного выщелачивания золота и меди с использованием аминокислоты и перекиси водорода. Технология может обеспечить экологически чистую и более дешевую альтернативу традиционным методам и сделать многие низкосортные медно-золотые месторождения рентабельными.

 Проводятся работы по внедрению технологии выщелачивания глицином (GlyCat™) на принадлежащем компании Newcrest Mining руднике Telfer в Западной Австралии.

В процессе выщелачивания добавляют глицин, который в пять раз снижает расход цианида и устраняет необходимость обезвреживания. Медь осаждается на сульфид или сорбируется на ионообменную смолу, а золото извлекается сорбцией на уголь или смолу. В результате полупромышленных испытаний установлена надежность и контролируемость процесса GlyCat™, в том числе по расходу реагентов и извлечению золота.

Внедрение GlyCat™ на руднике Telfer требует установки дополнительных чанов, оборудования секции разделения твердой и жидкой фазы, секции извлечения меди. Рекомендуемый расход глицина составляет 3 кг/т концентрата. Экономия на использовании цианида оценивается в 30 кг/т.

Однако следует отметить, что до работ сотрудников института «Иргиредмет» под руководством профессоров Абрама Самуиловича Черняка, Геннадия Григорьевича Минеева [3-7] в мировой литературе отсутствовали сведения об аминокислотных комплексах золота. 

Впервые работы в области биотехнологии рудного сырья были начаты в институте «Иргиредмет» в начале 1970-х годов. Разрабатывались методы выщелачивания с использованием автотрофных и гетеротрофных бактерий (окисление сульфидных минералов с переводом цветных металлов в раствор), биовыщелачивания благородных металлов с использованием в качестве растворителей продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, биоосаждения металлов, биогетерокоагуляции и биофлотации (использование микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности в качестве реагентов – осадителей, коагулянтов и флотореагентов).

В соответствии с научными работами Иргиредмета растворение золота в исследуемых аминокислотах (кроме гистидина) протекает по следующей схеме (на примере глицина) [6]:

2Au+4NH2CH2COOH+2NaOH+1/2 O2→2Na[Au(NH2CH5COOH)2]+2H2O

Структурную формулу образуемого комплекса золота с глицином можно представить в следующем виде:

Formula

Связь золота в комплексе осуществляется через карбоксил анионы (ионная) и азот аминогрупп (донорно-акцепторная) аминокислот.

Растворение золота в аминокислотах существенно интенсифицируется при введении в раствор окислителя – перманганата калия. Так, при его концентрации 3 г/л в раствор глицина переходит до 18 мг/л золота, в то время как в аналогичных условиях, но с пероксидом натрия – до 2,5 мг/л золота даже при содержании окислителя 8 г/л.

Растворимость золота в растворах глицина изучена в широком диапазоне концентраций перманганата калия. В начальный момент концентрация золота в глицине повышается с увеличением содержания окислителя и в оптимальных условиях составляет 17 мг/л. Дальнейшее увеличение концентрации KMnO4 (до 15 г/л) приводит к резкому снижению растворимости металла.

При перманганатном окислении аминокислот вероятно образование органических пероксидов. Последние оказывают весьма благоприят­ное влияние на растворение золота. Например, пероксид бензоила в щелочной среде за 24 часа растворяет золота до 9,5 мг/л, а в присутствии глицина – до 16,5 мг/л. В присутствии пероксидов натрия и водорода при указанных выше концентрациях аминокислоты окисляются не более чем на 3-5 %. Следовательно, продукты окисления глицина обладают золоторастворяющей способностью.

Образуемые соединения при обработке аминокислотных растворов перманганатом калия устойчивы и не утрачивают своей золоторастворяющей активности даже после 60-суточной выдержки.

К сожалению, данные работ Иргиредмета не нашли практического применения в отечественной золотодобывающей промышленности в связи с отсутствием в тот период времени должного внимания к проблемам биотехнологии, а их финансирование было сокращено. В результате развитие биотехнологических исследований и их практическое использование в России замедлилось, что привело к отставанию от мирового уровня.

Хотя следует отметить, что в нашей стране значительное расширение научно-исследовательских работ и внедрение их результатов в производство было достигнуто в 80-е годы XX века. В тот период в стране была разработана и активно осуществлялась первая общенациональная программа по биотехнологии, были созданы межведомственные биотехнологические центры, подготовлены квалифицированные кадры специалистов-биотехнологов, организованы биотехнологические лаборатории и кафедры в научно-исследовательских учреждениях и вузах. Применительно к золотодобывающей промышленности в это время работы проводились в рамках проекта «Биотехнология золота и серебра» Государственной научно-технической программы «Новейшие методы биоинженерии» (научные руководители – член-корреспондент РАН Григорий Иванович Каравайко и профессор Василий Васильевич Лодейщиков). Кроме того, оценка возможности применения биоокисления для вскрытия упорных золотосодержащих концентратов месторождений Советского Союза проводилась в рамках программы «Концентрат».

В ходе выполнения программы изучены основные закономерности биохимического окисления сульфидных минералов (пирит, арсенопирит, антимонит, халькопирит). Исследовано поведение золота и серебра в процессе биоокисления. Определены варианты биоокисления для достижения достаточной степени окисления сульфидов и максимального извлечения золота и серебра. Изучены эффективные методы нейтрализации и обезвреживания продуктов биогидрометаллургической переработки (обезвреживание цианида, тиоцианата, мышьяка).

Экспериментально были выявлены объекты, где данная технология могла быть реализована с высокими технологическими показателями. К ним, в частности, были отнесены концентраты Забайкалья (фабрики на Тасеевском и Дарасунском месторождениях), Олимпиадинского месторождения, а также действующих и проектируемых предприятий Казахстана, Узбекистана, Армении.

Разработкой биогидрометаллургической технологии переработки первичных руд Олимпиадинского месторождения Иргиредмет занимался совместно с институтом ЦНИГРИ. В результате разработан технологический регламент, который явился основанием для проектирования и пуска в эксплуатацию одной из крупнейших в мире установок биоокисления сульфидных флотоконцентратов (ЗАО «Полюс», Красноярский край) [8].

Исследованиями Иргиредмета установлена пригодность руд месторождений Кокпатас и Даугызтау для технологии бактериального выщелачивания. Был проведен ряд полупромышленных испытаний по биоокислению и сорбционному цианированию продуктов вскрытия с использованием различных сорбентов. Реализацией проекта с поставкой специализированного оборудования занималась южноафриканская компания Goldfiеlds, а институт принимал участие в усовершенствовании процесса переработки продуктов биоокисления.

В настоящее время Иргиредмет ведет обширные работы по бактериальному выщелачиванию (окислению) различных рудных объектов (как золотосодержащих, так и полиметаллических – медных, никелевых, цинковых), в агитационном и кучном вариантах, а также биотехнологиям обезвреживания продуктов цианирования, снижению сорбционной способности углистых руд, селективной флотации. В целом анализ отечественного и зарубежного опыта свидетельствует о высокой эффективности и значительных  перспективах использования микроорганизмов в процессах производства драгоценных и цветных металлов в части обогащения сырья, выщелачивания металлов, выделения их из продуктивных растворов, снижения упорности перерабатываемых продуктов (сульфидные и углистые руды и концентраты), решения экологических проблем металлургических предприятий, позволяет прогнозировать дальнейшее развитие биотехнологий и расширение масштабов их применения в металлургии.

Более подробная информация представлена в монографии «Биотехнология золота и цветных металлов» / Баликов С.В., Дементьев В.Е., Войлошников Г.И., Минеев Г.Г., Лодейщиков В.В., – Иркутск: АО «Иргиредмет», 2021. – 643 с. (посвященной 150-летию АО «Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов»).

В монографии представлены результаты многолетних исследований российских и зарубежных научных организаций и предприятий по биотехнологии золота и цветных металлов. Рассмотрены научные основы микробиологических процессов извлечения золота, роль микроорганизмов в окислении сульфидных минералов. Определены механизм и кинетика растворения и осаждения золота метаболитами гетеротрофных микроорганизмов, особенности микроорганизмов, применяемых в биотехнологии. Приведены сведения о промышленном освоении биогидрометаллургической технологии на предприятиях золотодобывающей промышленности. Представлены результаты исследований по кучному бактериальному выщелачиванию упорных золотосодержащих руд и в производстве цветных металлов.

Список использованной литературы

  1. Oraby E.A., Eksteen J.J., 2014. The leaching of gold, silver and their alloys in alkaline glycine – peroxide solutions and their adsorbption on carbon, Hydrometallurgy 152 (2015), pp. 199-203.
  2. Eksteen J.J., Oraby E.A., Tanda B.C., Tauetsile P.J., Bezuidenhout G.A., Newton T., Trask F., Braan I. Tewards industrial implementation of glycine – based leach and adsorption technologies for gold-copper ores. Conference COM 2017 / World Gold 2017, At Vancuover, Canada.
  3. Черняк, А.С. Использование процессов бактериального окисления при извлечении благородных и редких металлов из руд / А.С. Черняк, Г.Г. Минеев, Л.П. Семёнова // Применение бактериального метода выщелачивания цветных металлов из забалансовых руд. – М.: 1968. – С. 40–44.
  4. Сыртланова, Т.С. Исследование кинетики растворения серебра в глицине и метиламине / Т.С. Сыртланова, Г.Г. Минеев // Химия, технология и анализ золота и серебра. - Новосибирск. - 1983. - С. 32.
  5. Минеев, Г.Г. Биометаллургия золота / Г.Г. Минеев. - М.: Металлургия, 1989. – 159 с.
  6. Минеев, Г.Г. О возможности и перспективах бактериального растворения золота / Г.Г. Минеев, Е.Д. Коробушкина, А.С. Черняк // Разработка и исследование металлургических процессов извлечения благородных и редких металлов из руд и концентратов: Науч. тр. Иргиредмета. - Изд. Иргиредмет. - 1972. - Вып.27. - С. 109–113.
  7. Черняк, А.С. Основы биотехнологии металлов / А.С. Черняк. – Иркутск: изд-во Иркутского университета, 2002. – 102 с.
  8. Дементьев В.Е., Аслануков Р.Я., Каравайко Г.И. Разработка технологии переработки первичных руд Олимпиадинского месторождения с целью получения исходных данных для технологического регламента: Отчет о НИР / Иргиредмет. - Иркутск, Москва, 1989. - 270 с.
© АО «Иргиредмет», 2023
 
АО "Иргиредмет"
НАШ АДРЕС:
664025, Российская Федерация, г.Иркутск, б-р Гагарина, д.38
  • ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЕ СОГЛАШЕНИЕ
 
logotip goldmining footer
 
 
QR-Code dieser Seite
 
 
Задать вопрос
© 2024. Все права защищены, правообладатель акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов". Запрещается использование любых материалов сайта на других ресурсах без согласования с администрацией сайта. За содержание рекламных материалов и объявлений ответственность несет рекламодатель. За содержание статей ответственность несут АВТОРЫ. Статьи отражают личное мнение авторов и предоставляются исключительно для целей ознакомления.
We use cookies
Мы используем cookie. Внимание, продолжая пользоваться сайтом, вы соглашаетесь с использованием файлов cookie?