способ подготовки упорных сульфидных руд и концентратов к выщелачиванию

Формула изобретения

Способ подготовки упорных золотосодержащих сульфидных руд к выщелачиванию, включающий дезинтеграцию и/или агломерацию руды, бактериальное окисление руды путем обработки серно-кислотным раствором, содержащим компоненты, активирующие рост бактерий, с введением колоний штаммов бактерий, окисляющих железо, медь и серу в руде, отличающийся тем, что перед бактериальным окислением осуществляют предварительную, окисляющую сульфидные минералы обработку руды с использованием окисляющего раствора, полученного в результате барботирования серно-кислотного раствора воздухом, облученным ультрафиолетовыми лучами в диапазоне волн, обеспечивающем генерацию озона, и электролизом раствора и/или пульпы в электрохимическом реакторе, а колонии штаммов бактерий при бактериальном окислении вводят на шламах сульфидных минералов в серно-кислотном растворе.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к гидрометаллургии и может быть использован для золотосодержащих концентратов или богатых руд с относительно высоким содержанием дисперсного золота, а также при переработке бедного золоторудного сырья, включая низкосортные руды, рудные отвалы и лежалые хвосты золотоизвлекательных фабрик и других техногенных отходов.

Известен способ выщелачивания, включающий предварительную подготовку руд к выщелачиванию, включающий дезинтеграцию и/или агломерацию руды, формирование сернокислотной среды и проведение бактериального окисления путем обработки раствором, содержащим компоненты, активирующие рост бактерий, и введения колоний штаммов бактерий, окисляющих железо, медь и серу. (А.с. № 1578322, МКИ Е21В 43/28).

Недостатком способа является низкая интенсивность извлечения золота, обусловленная медленным увеличением площади контактной поверхности сульфидных минералов.

Известен способ кучного выщелачивания, включающий предварительное биоокисление золотосодержащего минерального сырья, содержащий: измельчение пиритной или арсенопиритной руды с тонковкрапленным золотом, пропитку раствором, содержащим соответствующие бактерии (доля раствора составляет 4-12% от массы руды), брикетирование и укладку в кучи высотой 180 см. После этого осуществляют выщелачивание руды кислыми растворами (рН менее 2.5) в течение 200 и более суток с принудительной рециркуляцией растворов [Пат. 5246486 США, МКИ⁵ С22В 11/00. Biooxidation process for recovery of gold from heaps of law-grade sulfidic and carbonaceous sulfidic ore materials /1.A.Brierley, D.L.Hill; Newmont Gold Co.; Newmont Mining Corp.. - Na 78521; зaявл. 18.10.92; опубл. 21.09.93; НКИ 75/743].

Известен также способ подготовки упорных золотосодержащих сульфидных руд к выщелачиванию, выбранный в качестве прототипа, включающий дезинтеграцию и/или агломерацию руды, бактериальное окисление руды путем обработки сернокислотным раствором, содержащим компоненты, активирующие рост бактерий, с введением колоний штаммов бактерий, окисляющих железо, медь и серу в руде [Пат. 5332559 США, МКИ⁵ С22В 11/00. Biooxidation process for recovery of metal values from sulphur-containing ore materials / J.A.Briertey, D.L.Hill; Newmont Gold Co.; Newmonl Mining Corp. - № 894059; заявл. 03.06.92; опубл. 26.07.94; НКИ 423/27].

Недостатками указанных способов являются: сложность вещественного состава продуктов кучного выщелачивания; наличие в них значительного количества вторичных соединений железа, мышьяка, а также элементарной серы и недоокислившихся сульфидов; недостаточная степень извлечения золота; сложность и экстенсивность (продолжительность) процесса и необходимость подбора гетеротрофных микроорганизмов к конкретному минеральному сырью.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и интенсивности извлечения золота.

Результат достигается тем, что в способе подготовки упорных золотосодержащих сульфидных руд к выщелачиванию, включающем дезинтеграцию и/или агломерацию руды, бактериальное окисление руды путем обработки сернокислотным раствором, содержащим компоненты, активирующие рост бактерий, с введением колоний штаммов бактерий, окисляющих железо, медь и серу в руде, перед бактериальным окислением осуществляют предварительную окисляющую сульфидные минералы обработку руды с использованием окисляющего раствора, полученого в результате барботирования сернокислотного раствора воздухом, облученным ультрафиолетовыми лучами в диапазоне волн, обеспечивающем генерацию озона, и электролизом раствора и/или пульпы в электрохимическом реакторе, а колонии штаммов бактерий при бактериальном окислении вводят на шламах сульфидных минералов в сернокислотном растворе.

В результате предварительной обработки сырья происходит вскрытие и активация поверхности сульфидных и сульфосолевых минералов, являющихся носителями дисперсного золота (пирит, халькопирит, арсенопирит, некоторые разновидности антимонита). Кроме того, происходит насыщение поровых вод активным кислородом.

Далее обработку руды или окатышей проводят раствором тионовых бактерий и собственно штаммами окисляющих Fe, Сu и S бактерий.

В основе этого метода положено предварительное окисление поверхности минеральной матрицы группой пероксидных соединений и активация водной фазы окисляющих растворов путем насыщения воздухом, облученным УФ-лучами. Применение двухступенчатого окисления позволяет добиться ускоренного развития контактной поверхности вмещающего минерала и раскрытия вкрапленного в него золота. Опережающее (до бактериального) физико-химическое окисление электролитическим или фотоэлектролитическим кислородом позволяет существенно увеличить, более чем на 20%, извлечение золота.

Способ осуществляется следующим способом.

Раствор или жидкую фазу пульпы насыщают воздухом, прошедшим УФ-обработку (преимущественно с длиной волны <300 нм), чем формируют «затравочную» перекись водорода и гидроксил-радикалы, затем подают в электрохимический реактор, где генерируются метастабильные пероксиды и активные гидратированные ион-радикалы.

Полученная в результате фото- и электрохимической обработки реакционная смесь обеспечивает:

- интенсивное окисление поверхности сульфидных минералов и увеличение ее контактной площади, а следовательно, скорость последующего биоокисления;

- образование реакционно-активных сульфатных комплексов;

- активацию собственно биохимических процессов на 2-й стадии за счет роста концентрации кислорода и его активности.

После предварительной окисляющей сульфидные материалы подготовки, осуществляется доокисление тионовыми бактериями в сернокислотной среде (рН=2-3), которые вводят на носителе - шламах сульфидных минералов, с предварительным введением соответствующих солевых добавок.

По завершении био (бактериального) доокисления проводится отмывка и нейтрализация, введение щелочи или окиси кальция, цианидов и сорбционное выщелачивание, преимущественно двухстадийное.

Пример

Сульфидную (пирит-халькопиритовую) золотосодержащую руду дробят в 3-4 стадии на дробилках (щековых, конусных) до крупности 3 мм - 70% и классифицируют на гидроциклонах по крупности. Классификация проводится для устранения шламов, которые приводят к снижению извлечения золота в раствор при последующем биоокислении из-за уменьшения объема порового пространства. Кроме того, частицы шламов, налипая на поверхность минералов, препятствуют их контакту с бактериями, тем самым снижая скорость окисления сульфида. Полученную крупную (+3 мм) минеральную смесь подвергают двойному (комбинированному) окислению. Сульфидную фракцию шламов используют как субстрат для первичного роста бактерий и после первичного окисления основной минеральной массы вводят в процесс.

Первый этап окисления - активационное выщелачивание дисперсного золота с использованием полиреагентных схем. Для этого используется первичный окисляющий раствор, полученный в результате фотохимического и электрохимического синтеза из первичных газов (воздуха), раствора серной кислоты и воды. Полиреагентные комплексы образуются поэтапно путем облучения воздуха в ультрафиолетовом диапазоне, которым барботируют слабый сернокислотный раствор в чанах. После этого раствор перекачивают в электрохимический реактор, где он подвергается электролизу, при этом формируется перекись водорода и метастабильные комплексы активных ион-радикальных соединений кислорода и водорода. Полученным полиреагентным раствором, который является в совокупности активным окислителем и комплексообразователем, обрабатывают минеральную массу.

При воздействии полиреагентного комплекса интенсивно протекают физико-химические процессы в жидкой и твердой фазах, что приводит к первичному окислению сульфидной матрицы, переходу ее поверхностных слоев, преимущественно в области активных центров, в сульфатную форму и частично в сульфидную форму, что в последующем создает благоприятные условия для бактериального окисления.

После фотоэлектроактивационной обработки руды, которая является экологически чистой технологией, проводят второй этап окисления - биоокисление. Бактерии вводят на шламовом носителе, который формируется в процессе дробления. Развитие бактерий на шламовом носителе происходит относительно быстро и в то же время позволяет сконцентрировать бактерии до ввода в основную выщелачиваемую массу, что приводит к быстрому развитию очагов роста бактерий в минеральной массе.

Применение двухступенчатого окисления позволяет существенно увеличить, более чем на 20%, извлечение золота.