Исследование потенциальной возможности использования биореагента для снижения сорбционной активности углистых золотосодержащих руд и концентратов

Непомнящих М.П., ведущий научный сотрудник отдела охраны окружающей среды АО "Иргиредмет", канд. биол. наук

Войлошников Г.И., заместитель генерального директора АО "Иргиредмет" по научно-методической и инновационной деятельности, д-р. техн. наук, профессор

Петров С.В., начальник отдела охраны окружающей среды АО "Иргиредмет", канд. техн. наук

Хмельницкая О.Д., ведущий научный сотрудник лаборатории гидрометаллургии АО "Иргиредмет", канд. техн. наук

Бывальцев А.В., ведущий научный сотрудник лаборатории гидрометаллургии АО "Иргиредмет", канд. техн. наук

Современная золотодобывающая промышленность, в свете снижения качествавовлекаемого в переработку минерального сырья и ужесточения природоохранных требований, испытывает потребность в разработке новых технологий. К одному из перспективных направлений отрасли относится применение биотехнологий, в частности для решения такой актуальной проблемы, как сорбционная активность золотосодержащих руд и концентратов.

Методы снижения сорбционной активности

В золотодобывающей промышленности биотехнологии применяются для решения разных задач: вскрытия и выщелачивания руд и концентратов, флотации минерального сырья с помощью микроорганизмов и их ферментов, сорбции металлов из растворов и обезвреживания цианистых отходов. Особого внимания заслуживает использование биологических методов для снижения или устранения технологической упорности.

Упорность, в частности так называемая сорбционная активность, обусловлена содержанием в минеральном сырье природного углистого вещества. В процессе цианирования компоненты углистого вещества взаимодействуют с цианистыми комплексами золота, что приводит к снижению эффективности извлечения ценного металла или невозможности осуществления процесса цианирования.

В России проблема переработки углистого сырья за последние годы получила широкое распространение. В АО "Иргиредмет" систематически проводятся технологические исследования руд и концентратов, уже вовлеченных или планируемых к переработке. Изучаются сорбционно-активные руды новых месторождений, а также продукты обогащения, которые не были исследованы ранее.

Для снижения сорбционной активности сырья наиболее часто применяют [1,2 и др.]:

• предварительное флотационное выделение (удаление) углистого вещества;
• депрессию углистого вещества при сульфидной флотации (с применением реагентов Р-2, Д-4 и др.);
• обработку минерального сырья органическими и неорганическими реагентами-подавителями (поверхностно-активными веществами, горюче-смазочными материалами, керосином, Cl₂, NaOCl, О₃ и др.);
• окислительный обжиг;
• особые режимы процессов CIL и RIL.

Кроме того, зарубежными специалистами представлен ряд исследований по применению бактерий, грибов, а также их ферментов для снижения сорбционной активности углистого сырья [3,4,5 и др.]. В России работы по использованию биотехнологических методов в данном направлении не многочисленны.

Применение биореагента для снижения сорбционной активности

В АО "Иргиредмет" из упорной углистой руды была выделена накопительная культура микроорганизмов, которая обладала способностью к снижению сорбционной активности руд и концентратов. Показано, что гидролизат биомассы данной культуры наиболее эффективно снижает сорбционную активность углистого и углисто-сульфидного сырья [6,7].

На основании этого с целью сравнения технологической эффективности биореагента и химических реагентов-подавителей углистого вещества были проведены лабораторные тесты с последующими укрупненными испытаниями.

В качестве биореагента применялся гидролизат биомассы накопительной культуры, которую выделяли по методике, представленной в [6]. Биомасса выделенной культуры наращивалась на питательной среде Чапека в течение трех-пяти суток при температуре 30 °С с аэрацией и агитацией. Затем биомассу отделили от среды фильтрованием, измельчили и использовали для гидролиза (расход NaOH – 0,05 кг/кг сухой биомассы; расход Н₂О₂ – 0,1 кг/кг; продолжительность – 60 минут; температура – 60 °С). На заключительном этапе гидролизат нейтрализовался до рН 7–8 серной кислотой.

Объектом исследования послужил гравиофлотоконцентрат с одного из месторождений Магаданской области.

Содержание золота в пробе составило 16,4 г/т, углерода органического – 0,94 %, серы сульфидной – 2,94 %. Проба характеризовалась высокой сорбционной активностью при цианировании (48,3 %). Ее определяли методом, разработанным в АО "Иргиредмет", который включает два теста: по прямому цианированию и цианированию CIL [8].

Эффективность работы биореагента сравнивали с эффективностью работы химических реагентов-подавителей углерода: P-2, Д-4 и керосина. Предварительная обработка концентрата реагентом-подавителем в рамках лабораторных опытов проводилась в течение 24 часов при рН 11–12 (расход СаО – 4–5 кг/т) и Ж:Т = 1,2:1. Расход реагента-подавителя составил 1,5 кг/т.

В результате предварительной обработки биореагентом сорбционная активность гравиофлотоконцентрата снизилась с 48,3 до 28,7 %. В аналогичных условиях этот показатель с использованием химических реагентов сократился с 48,3 до 41,3 % (Д-4), 35,1 % (Р-2) и 22,9 % (керосин), см. рис. 1.

Рисунок 1. Снижение сорбционной активности в зависимости от типа применяемого реагента-подавителя

На следующей стадии были проведены непрерывные испытания CIL в динамическом противоточном режиме. В качестве реагента-подавителя использовали керосин или биореагент, расход составил 0,3 и 1,5 кг/т соответственно. Цианирование выполняли в течение 24 часов в следующих условиях: Ж:Т = 1,2:1; расход СаО – 4,0–4,5 кг/т; расход NaCN – 3,8 кг/т; концентрация активированного угля в пульпе – 60 г/л. Для контроля проводили CIL-цианирование концентрата без предварительной обработки реагентом-подавителем.

В результате потери золота с хвостами CIL при предварительной обработке керосином составили 3,33 г/т, биореагентом – 3,58 г/т, извлечение золота – 79,7 и 78,2 % соответственно. Эти же показатели без предварительной обработки зафиксированы на уровне 4,19 г/т и 74,5 % соответственно.

Выводы

Результаты проведенных лабораторных тестов и укрупненных испытаний показали принципиальную возможность использования биореагента для снижения сорбционной активности углистого сырья.

Биореагент обеспечивает более эффективное снижение сорбционной активности гравиофлотоконцентрата по сравнению с химическими реагентами-подавителями Р-2 и Д-4 и сопоставим по извлечению золота с керосином (извлечение Au – 78,2 и 79,7 % соответственно).

Снижение сорбционной активности концентрата, предположительно, достигается за счет пассивации углистого вещества внутриклеточными/внеклеточными биомолекулами, образующимися при гидролизе биомассы грибов и бактерий накопительной культуры.

Применение биореагента с целью снижения сорбционной активности золотосодержащих руд и концентратов – перспективное направление исследований, поэтому работу планируется продолжить, сосредоточив усилия на дальнейшей оптимизации технологических параметров (расхода реагента, продолжительности обработки, сорбции реагента на активированный уголь и т.д.).

Список использованной литературы

1. Abotsi G.M.K. Surface chemistry of carbonaceous gold ores. I. Characterization of the carbonaceous matter and adsorption behaviour in aurocyanide solution / G.M.K. Abotsi, K. Osseo-Asare // International Journal of Mineral Processing. – 1986. – Vol. 18. – Р. 217–236.
2. Afenya P.M. Treatment of carbonaceous refractory gold ores / P.M. Afenya // Minerals Engineering. – 1991. – Vol. 4. – P. 1043–1055.
3. Amankwah R.K. A two-stage bacterial pretreatment process for double refractory gold ore / R.K. Amankwah, W.T. Yen, J.A Ramsay // Miner. Eng. – 2005. – Vol.18 (1). – P. 103–108.
4. Konadu K.T. Sequential pretreatment of double refractory gold ore (DRGO) with a thermophilic iron oxidizing archaeon and fungal crude enzymes / K.T. Konadu, R.J. Huddy, S.T.L. Harrison, K. Osseo-Asare, K. Sasaki // Minerals Engineering. – 2019. – Vol.138. – P. 86–94.
5. US5244493A. Biometallurgical treatment of precious metal ores having refractory carbon content / Brierley J.A., Kulpa C.F., Newmont Gold Co.; Newmont Mining Corporation, both of Denver, Colo., Filed: Jul. 2, 1992, Date of Patent: Sep. 14, 1993.
6. Belykh M.P. Microbial treatment of carbonaceous gold ores to overcome preg-robbing / M.P. Belykh, A.V. Byvaltsev, G.I. Voiloshnikov, S.V. Petrov, O.D. Khmelnitskay, N.L. Belkova // 23rd International Biohydrometallurgy Symposium (IBS 2019), Japan, Fukuoka, 20–23 October 2019, P. 1–4.
7. Непомнящих М.П., Бывальцев А.В. Снижение сорбционной активности углистых золотосодержащих руд и концентратов с применением биотехнологии. Материалы международной конференции (Плаксинские чтения-2021), Владикавказ (3-8 октября 2021). 2021, C. 408–
8. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд, Т. 1. – Иркутск: Иргиредмет, 1999. – 342 с.