способ кучного выщелачивания золота из окисленных и смешанных руд

Формула изобретения

Способ кучного выщелачивания золота из окисленных и смешанных руд, включающий обработку минерального сырья выщелачивающим раствором и извлечение из продуктивного раствора металла, отличающийся тем, что обработку минерального сырья выщелачивающим раствором осуществляют в два этапа: на первом этапе раствором, содержащим водный раствор гидроксида щелочного металла или окиси кальция и перекиси водорода, на втором этапе раствором, содержащим полученный после первичной обработки минерального сырья продуктивный раствор, доукрепленный водным раствором гидроксида щелочного металла или окиси кальция и перекисью водорода, в который вводят цианид натрия до концентрации его в растворе 0,1% и количественного соотношения с перекисью водорода от 5:1 до 10:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при кучном выщелачивании золота из руд, концентратов и хвостов обогащения.

Известны способы кучного выщелачивания золотосодержащих руд с применением методов, предназначенных для увеличения концентрации окислителя в растворе путем разбрызгивания предварительно накислороженных рабочих цианистых растворов перед гидрометаллургическим извлечением золота (см. Барченков В.В. Технология извлечения благородных металлов из руд и концентратов с применением активированного угля. - Улан-Удэ: 1997. - С.68-70; Фазлуллин М.И. Кучное выщелачивание благородных металлов. - М.: Академия горных наук, 2001. - С.215-221, 441-448).

Недостаток способов - ограниченность применения. Эти способы эффективны только в тех случаях, когда в руде содержатся легко разлагающиеся сульфиды (например, сульфид сурьмы, пирротин и др.), загрязняющие растворы соединениями, энергично поглощающими кислород. При этом процент извлечения золота поднимается незначительно.

Наиболее близким к предлагаемому является способ выщелачивания золота из руд цианистыми растворами с применением заменителей кислорода, таких как перекись натрия, перекись бария, озон, бромистый цианид (см. Стрижко Л.С. Металлургия золота и серебра. - М.: МИСИС, 2001. - С.39).

Предварительное накислораживание цианистых растворов ускоряет растворение золота, сокращает время обработки пульпы и в среднем на 6% сокращает расход цианида.

Недостаток способа заключается в том, что вещества, заменяющие кислород, могут оказаться полезными только в частных случаях цианистого процесса и позволяют получить извлечение золота в пределах 63 - 70%.

Также заменители кислорода приводят к большим потерям цианида (например, перекись бария в больших количествах разлагает цианид).

Указанные недостатки усугубляются при кучном выщелачивании штабелей большой высоты. При цианировании поверхность растворяющегося металла окружена слоем раствора с пониженной концентрацией веществ, расходуемых на растворение. Понижение концентрации только одного из этих веществ ниже оптимального значения замедляет процесс растворения и может вызвать окончательное прекращение процесса.

Концентрация цианида в рабочем растворе при кучном выщелачивании составляет 0,05-0,1%, т.е. в 50-100 раз превышает концентрацию растворимого кислорода, это подтверждает то, что процесс растворения золота определяется соотношением параметров процессов: сорбции из воздуха кислорода каплями и его дегазации из пленочной фазы. Отсутствие кислорода в растворе совершенно прекращает растворение металла даже при наличии достаточной концентрации цианида.

В процессе выщелачивания кучи высотой более 5 метров при просачивании цианистого раствора в нижние слои штабеля концентрация кислорода снижается до предельной, что ведет к уменьшению скорости растворения золота на 70 и более процентов. Поэтому на выходе из штабеля или в его середине возникает дефицит кислорода. При дефиците окислителя возможно снижение скорости растворения металла до 0. Растворимость кислорода составляет около трех объемов на 100 объемов раствора при температуре 15-20°С.Насыщение им цианистого раствора ограничено по причине низкой растворимости молекулярного кислорода. Следует учесть, что 20-30% кислорода расходуется на окисление примесей, присутствующих в руде (например, таких как Fe⁺², Cu⁺¹ и др.).

Техническим результатом изобретения является интенсификация извлечения золота цианированием.

Сущность изобретения в том, что способ кучного выщелачивания золота из окисленных и смешанных руд, включающий обработку минерального сырья выщелачивающим раствором и извлечение из продуктивного раствора металла, отличается тем, что обработку минерального сырья выщелачивающим раствором осуществляют в два этапа: на первом этапе раствором, содержащим водный раствор гидроксида щелочного металла или окиси кальция и перекиси водорода, на втором этапе раствором, содержащим полученный после первичной обработки минерального сырья продуктивный раствор, доукрепленный водным раствором гидроксида щелочного металла или окиси кальция и перекисью водорода, в который вводят цианид натрия до концентрации его в растворе 0,1% и количественного соотношения с перекисью водорода от 5:1 до 10:1.

Результат достигается тем, что для исключения дефицита окислителя в нижних слоях штабеля большой высоты (более 5 метров), компенсации 15-20% кислорода, необходимого для протекания химических реакций, и повышения эффективности растворения золота предлагается до ввода в раствор цианистого натрия вводить подщелоченный до рН=10,5-11 однопроцентный раствор перекиси водорода. Подача перекиси водорода и цианида натрия в качестве окислителя поддерживается в соотношении H₂ О₂:NaCN=от 5:1 до 10:1. При кучном выщелачивании значение рН находится в пределах от 10,5 до 11,0.

Перекись водорода является сильным окислителем. Кислород, который выделяется при ее разрушении, реагирует с водой и образует пероксидный клатрат Н₂О·О, также являющийся окислителем. Растворимость перекиси водорода в растворе высокая, поэтому возможно получение растворов до 65%-ной концентрации Н₂О₂. Так как руда не содержит кислотообразующих составляющих, предлагаемое введение раствора перекиси водорода низкой концентрации при ее предварительной гидратации опережающим растворением в щелочной среде не приводит к окислению цианистого натрия и повышению его расхода. Перед подачей цианистого раствора на кучу для опережающего окисления компонентов руды, увеличивающих расход цианидов на штабель, предварительно подают раствор, содержащий NaOH или Са(ОН) ₂ и Н₂О₂. При разложении Н₂ О₂ выделяется избыток атомарного кислорода, который в основном остается в пленочной воде, что позволяет компенсировать недостаток кислорода в куче и частично окислить реакционно-активные участки поверхности сульфидных минералов (что впоследствии снижает образование роданидов и побочных циановых комплексов).

После первичного прохождения через штабель пероксидно-гидроксидного раствора его собирают в дренажных каналах и зумпфах, отфильтровывают взвеси, доукрепляют щелочью и перекисью водорода до требуемых рН и ОВП (окислительно-восстановительного потенциала) и подают в него цианид щелочного (Na, K) или щелочно-земельного (Са) металла до его конечной концентрации в рабочем растворе порядка 0,1% (весового). При этом соотношение с концентрацией перекиси водорода выдерживается в диапазоне от 5:1 до 10:1 (весового) в зависимости от минералогического состава руд и ОВП раствора.

Полученный пероксидно-циановый раствор подают на штабель и производят им выщелачивание золота в циркуляционном режиме (сбор-подача, при необходимости с доукреплением, путем ввода дополнительного, более концентрированного пероксидно-цианидного раствора).

Процесс выщелачивания, в зависимости от конкретных условий, может завершиться по достижении требуемой для сорбции (осаждения) концентрации золота в растворе или производиться с промежуточной сорбцией (электросорбцией).

Способ интенсификации процесса цианирования в результате увеличения концентрации кислорода в цианистых рабочих растворах за счет введения Н₂О₂ дает большой эффект в ускорении растворения золота, повышении его извлечения из руды в раствор, сокращении расхода реагентов. Данный способ является более дешевым и экономически целесообразным, так как требует небольшого расхода Н₂О₂.

Способ осуществляется следующим образом.

В предлагаемом способе при выщелачивании из штабеля большой высоты (более 5 метров) укладываемой рудной массы или окомкованных хвостов в насос, подающий раствор цианида натрия, дополнительно вводят в качестве окислителя раствор Н₂О₂.

Введение Н₂ О₂ производится до подачи раствора цианида на выщелачивание. Процесс введения перекиси водорода осуществляется в следующей последовательности:

1 цикл - формирование щелочной среды и подача первичной порции перекиси и орошение им штабеля для насыщения щелочно-перекисным раствором порового пространства рудного штабеля;

2 цикл - доукрепление продуктивного раствора, полученного в результате прохождения первичного раствора через штабель руды, введение в него основной части перекиси и раствора цианида и орошение штабеля.

Концентрация рабочего раствора цианида натрия поддерживается 0,1%. Соотношение составляющих Н₂О₂:NaCN=от 5:1 до 10:1.

При разложении Н₂О₂ выделяется дополнительно 15-20% атомарного кислорода, что вполне достаточно для ассимиляции избыточных электронов, накопившихся в результате перехода ионов металла в раствор.

Пример. В эксперименте исследовалась руда с содержанием золота - 1,5 г/т; крупность руды - 30 мм; масса руды - 250 кг; концентрация цианида натрия - 0,1%; рН 10,8; расход NaCN - 0,3 кг/т; расход Н₂ О₂ - переменный, время выщелачивания - 60 суток.

№ опыта	Соотношение Н2О2:NaCN	Извлечение золота, %
1	без перекиси	63,5
2	1:1	64,6
3	2:1	65,9
4	5:1	69,2
5	10:1	73,5
6	12:1	73,5
7	15:1	73,1

При вовлечении в процесс руды с большим содержанием золота за счет увеличения извлечения металла возрастает экономический эффект.

Процесс легко осуществим при указанных оптимальных условиях и имеет существенные преимущества по сравнению с прототипом.

В результате увеличения концентрации кислорода и исключения его дефицита в средних слоях и на выходе из штабеля возрастает скорость растворения золота и, как следствие, увеличивается извлечение металла не менее чем на 5-10%.