способ выщелачивания благородных металлов из техногенного сырья

Формула изобретения

1. Способ выщелачивания благородных металлов из техногенного сырья, включающий подготовку открытой выработки или емкости, гидроизоляцию ее стенок и днища, размещение в ней минеральной массы, подачу выщелачивающего раствора, собственно выщелачивание и извлечение благородных металлов, отличающийся тем, что до размещения минеральной массы сооружают в выработке или емкости систему закачных и откачных труб, перфорированных в нижней части на уровне будущей корневой системы растений, а после размещения минеральной массы производят в ее верхнем слое посадку семян или рассады растений, способных к накапливанию в своих тканях благородных металлов, подачу и откачку выщелачивающего раствора производят через систему закачных и откачных труб после наступления стадии активного формирования корневой системы растений, при этом в качестве выщелачивающего раствора применяют активный низкоконцентрированный выщелачивающий раствор, прошедший фотоэлектрохимическую обработку, а извлечение благородных металлов осуществляют сорбцией или электросорбцией его растворенных форм из откачных растворов и выделением его из растений, извлеченных из минеральной массы по достижении ими определенного размера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активного выщелачивающего раствора используют раствор тиосульфата аммония, насыщенный предварительно активными формами кислорода и углекислым газом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активного выщелачивающего раствора используют низкоконцентрированный раствор цианида натрия, насыщенный предварительно активными формами кислорода и углекислым газом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что посадку семян или рассады растений, способных к накапливанию в своих тканях благородных металлов, производят в слой почвы и/или песчано-глинистой смеси, размещенной на верхнем слое минеральной массы.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к горнорудной промышленности, а именно к обогащению полезных ископаемых физико-химическими методами, и может быть использовано при переработке минеральных техногенных отходов.

Известен способ выщелачивания металлов из минеральной массы, включающий последовательную закачку растворов реагентов в пласт через систему закачных скважин и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующей переработкой продуктивного раствора и дезактивации полигона путем закачки раствора тиосульфата натрия до получения откачного раствора, имеющего pH пластовых вод рудовмещающего горизонта (см. патент РФ № 2074958, МПК E21B 43/28, опубл. 10.03.1997).

К недостаткам известного способа относятся: низкая интенсивность и степень выщелачивания, обусловленные слабой проницаемостью для растворов минеральных матриц, содержащих дисперсные формы полезных компонентов.

Известны способы удаления металла из почвы, включающие посадку растений в почву, культивирование растений и удаление растительного покрова с дальнейшей его утилизацией (см. патенты РФ № 2282508, МПК B09C 1/00, опубл. 27.08.06; № 2359444, МПК A01B 79/02, опубл. 27.06.09; заявку № 98119145, МПК B09C 1/10, опубл. 27.08.2000).

Известные способы предназначены для очистки почвы, загрязненной тяжелыми металлами, и не могут быть применены для извлечения благородных металлов.

За прототип выбран способ кюветного выщелачивания металлов из минеральной массы, включающий подготовку открытой выработки или емкости, гидроизоляцию ее стенок и днища, размещение в ней минеральной массы, подачу выщелачивающего раствора, собственно выщелачивание и последующее извлечение металлов (см. Yanopulus. The Extractive metallurgy of Gold / N.Y.Reinhold, 1997, p.133-135).

К недостаткам указанного способа следует отнести низкую степень извлечения полезных компонентов.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение полноты извлечения полезных компонентов за счет комбинации растворяющего действия на минеральные матрицы органических соединений, продуцируемых корневой системой растений, сопутствующими ей почвообразующими микроорганизмами, и выщелачивания из минеральной массы благородных металлов слабыми растворами реагентов, нетоксичных для растений.

Результат достигается тем, что способ выщелачивания благородных металлов из техногенного сырья, включающий подготовку открытой выработки или емкости, гидроизоляцию ее стенок и днища, размещение в ней минеральной массы, подачу выщелачивающего раствора, собственно выщелачивание и извлечение благородных металлов, отличается тем, что до размещения минеральной массы сооружают в выработке или емкости систему закачных и откачных труб, перфорированных в нижней части на уровне будущей корневой системы растений, а после размещения минеральной массы производят в ее верхнем слое посадку семян или рассады растений, способных к накапливанию в своих тканях благородных металлов, подачу и откачку выщелачивающего раствора производят через систему закачных и откачных труб после наступления стадии активного формирования корневой системы растений, при этом в качестве выщелачивающего раствора применяют активный низкоконцентрированный выщелачивающий раствор, прошедший фотоэлектрохимическую обработку, а извлечение благородных металлов осуществляют сорбцией или электросорбцией его растворенных форм из откачных растворов и выделением его из растений, извлеченных из минеральной массы по достижении ими определенного размера.

Способ отличается также тем, что в качестве активного выщелачивающего раствора используют раствор тиосульфата аммония, насыщенный предварительно активными формами кислорода и углекислым газом.

Способ отличается также тем, что в качестве активного выщелачивающего раствора используют низкоконцентрированный раствор цианида натрия, насыщенный предварительно активными формами кислорода и углекислым газом.

Способ отличается также тем, что посадку семян или рассады растений, способных к накапливанию в своих тканях благородных металлов, производят в слой почвы и/или песчано-глинистой смеси, размещенной на верхнем слое минеральной массы.

По сравнению с существующим способом предлагаемый за счет комбинации растворяющего действия на минеральные матрицы органических соединений, продуцируемых корневой системой растений и сопутствующими ей почвообразующими микроорганизмами, выщелачивания из минеральной массы промышленно ценных компонентов слабыми растворами реагентов, нетоксичных для растений, позволяет повысить полноту и интенсивность извлечения металлов.

Способ реализуют следующим образом. Предварительно формируют кюветы, гидроизолируют их борта и днища, сооружают в них систему закачных и откачных труб, перфорированных в нижней части на уровне будущей корневой системы растений. Выщелачиваемую минеральной массу укладывают в кюветы, осуществляют посадку в ее верхнем слое семян или рассады растений, способных к накапливанию в своих тканях соответствующих металлов. После наступления стадии активного формирования корневой системы производят периодическую подачу и откачку через систему ранее уложенных перфорированных труб активного низкоконцентрированного раствора, полученного в фотоэлектрохимическом реакторе, а извлечение благородных металлов производят как сорбцией или электросорбцией его растворенных форм из откачных растворов, так и выделением его из выросших растений.

Пример конкретного осуществления способа.

Способ был опробован на Илинском хвостохранилище со средним содержанием золота в минеральной массе 1.7 г/т. Мощность слоя (глубина залегания до почвы) высохшей минеральной массы составляла до 3 метров. Хвосты представлены среднефракционным (100 мкм - 1 мм) материалом. Коэффициент фильтрации для этого материала превышает 2-2.5 м/сут, поэтому выщелачивание золота, преимущественно дисперсного, вполне возможно осуществить в фильтрационном режиме. Нахождение хвостохранилища в природоохранной зоне (район Алханайского заповедника) исключал использование цианидов или хлоридных комплексов. Поэтому извлечение золота проводили в кюветах с изолирующим покрытием, оборудованных системой перфорированных в нижней части пластиковых трубок с запаянными торцами, тиосульфатными растворами с активным кислородом, углекислым газом и использованием органических комплексов, продуцируемых корневой системой кукурузы и сопутствующими ей микрорганизмами, для повышения пористости и микротрещиноватости минералов-носителей золота, вплоть до преобразования крупных частиц кварца в мелкие (менее 30 мкм) зерна. При этом золото переходило в растворы как в форме тиосульфатных, так и сложных органометаллических комплексов. Кукуруза, как известно, является одним из наиболее известных растений - концентраторов золота и вполне успевает вырасти в течение 1.5 месяцев (с конца июня до середины августа), т.е. может быть использована для извлечения дисперсного золота из минеральной массы в условиях южного Забайкалья. Посадку кукурузы в рассматриваемом примере производили в верхнюю часть минеральной массы хвостохранилищ, которую помещали в кюветы длиной 50 м, шириной 5 м и глубиной 1.5 м (глубина проникновения в минеральную массу корней кукурузы). Трубы, размещаемые в кюветах, перфорировали на высоту от днища 1 м и заполняли мелким гравием. Расстояние между чередующимися откачными и закачными трубами 2.5 м. После обвязки вертикальных откачных и закачных труб горизонтальными трубами или шлангами, присоединяемыми к магистральному трубопроводу, и засыпки в кюветы выщелачиваемой массы в фотоэлектрохимическом реакторе готовили раствор, содержащий активный кислород. Активный раствор готовился следующим образом. В воду вводился гидрокарбонат натрия в количестве 1 г/л, при этом производился барботаж воздухом в течение 1 часа до концентрации кислорода в воде 30 мг/л. После этого раствор подвергался электролизу в течение 30 минут до повышения концентрации кислорода 50 мг/л. В раствор далее подавалась перекись водорода в количестве 100 мг/л, после чего он подвергался облучению погружной ультрафиолетовой лампой в циркуляционном режиме. В завершение в раствор добавляется тиосульфат аммония до концентрации 0.15 моль/л. При вводе активного раствора в нижнюю часть выщелачиваемого материала, размещенного в кювете, происходило растворение части золота и его переход в жидкую фазу в форме тиосульфатного комплекса. Заранее готовили рассаду кукурузы из замоченных зерен с начала мая до середины-конца июня, после чего высаживали в верхний слой выщелачиваемой массы в лунки глубиной 30 см, вместе с удобрением, с интервалом 70-75 см. Подачу и откачку активного выщелачивающего (и одновременно питательного для растений) раствора через трубы начинали через 10-15 дней после высадки рассады. При этом, с одной стороны, начиналось активное развитие корневой системы кукурузы, размножение сопутствующих почвообразующих микроорганизмов и, соответственно, частичное разрушение органическими кислотами минеральных матриц полевого шпата, кварца, с обеспечением возможности контакта растворов с дисперсным золотом, а с другой - его взаимодействие с тиосульфатом аммония. Тиосульфатные комплексы золота остаются преимущественно в растворе, а органометаллические преимущественно накапливаются в пленочной воде, окружающей минеральные частицы, и усваиваются кукурузой. При этом активный раствор благодаря нахождению в нем углекислого газа, активного кислорода и тиосульфата аммония не только обеспечивает окисление и комплексообразование золота, но и способствует быстрому росту кукурузы как серо- и азотсодержащее удобрение. Кроме того, поскольку раствор закачивался через перфорированные трубки, имел место и интенсифицирующий рост кукурузы эффект гидропоники. Для нормального развития кукурузы в верхний слой при посадке добавляли удобрения. После выщелачивания металлов из минеральной массы, размещенной в кюветах, раствор направляли на сорбционные колонны, заполненные ионообменной смолой АВ-17, где осуществляли извлечение выщелоченного золота в комплексе с тиосульфатом. Далее раствор реактивировали, доукрепляли и закачивали через трубы в нижний слой выщелачиваемого материала. Созревшую кукурузу извлекали из минеральной массы и сжигали. Из полученной золы извлекали золото переплавкой ее с флюсами и последующей купеляцией. Общее извлечение золота составило 80%.

Аналогично выщелачиванию золота предлагаемым способом возможно выщелачивать и другие благородные металлы, например серебро.